CN109059561B - 一种冷却机 - Google Patents

Abstract

本发明属于热交换介质是一种颗粒状材料和一种气体、蒸气或液体的领域，具体公开了一种冷却机，包括壳体，壳体上部设有出风道，壳体下部设有进风道，壳体底部设有出料管，还包括用于进料的分料部、导料管；分料部包括至少一个分料仓和与分料仓连通并位于壳体内的布料器或者至少一根分料管，分料管一端连接在分料仓底部，且另一端向下伸入壳体内，分料仓设置在壳体顶部；分风部和导料管均位于壳体内，分风部和导料管连接并在下方分隔形成进气室，进风道与进气室连通；分料部与壳体密封连接；出料管上设有出料阀，出料管及出料阀与壳体连接密封连接。采用该冷却机既能满足大型或中小型烧结机烧结矿冷却需要，又可实现烧结矿显热的高效回收利用，结构简单实用。

Description

一种冷却机

技术领域

本发明属于热交换介质是一种颗粒状材料和一种气体、蒸气或液体的领域，具体涉及一种冷却机。

背景技术

节能减排是我国的基本国策。钢铁工业是能耗和污染物排放大户，其能源消耗量约占全国工业总能耗的15％，废水和固体废弃物排放量分别占工业排放总量的14％和17％，废气排放量占各行业工业排放总量的26％，是节能减排的重点行业。

在钢铁生产过程中，烧结工序能耗仅次于炼铁工序，居第二位，一般为企业总能耗的9％～12％。我国烧结工序的能耗指标与先进国家相比差距较大，每吨烧结矿的平均能耗要高20千克标准煤，节能潜力很大。其中，与国外先进同行相比，我国钢铁企业在烧结过程中实施余热资源的回收利用比例较低，是其中的一个主要因素。

烧结余热主要集中在烧结机废气及烧结矿显热(冷却机废气)中，据有关资料统计显示：在烧结工序中约有50％以上的热能被烧结矿显热(冷却机废气)和烧结机烟气显热带走，其中烧结矿显热占烧结工序能耗最高可达35％。因此，进行烧结矿显热回收利用非常重要。

目前国内外烧结普遍采用冷矿工艺，烧结矿显热回收主要通过冷却机来实现，在烧结矿冷却过程中，通过热交换，烧结矿热能转为废气显热，然后通过将废气用作点火、保温炉的助燃空气，以节约煤气；或用于预热混合料，以降低焦粉消耗；或用于余热锅炉产生蒸汽，以部分代替燃料锅炉蒸汽或用于余热发电等，从而实现烧结矿显热回收利用。无论采用哪种利用方式，冷却机无疑是实现烧结矿显热回收的关键。

烧结矿冷却机有盘式、格式、塔式、带式、环式冷却机及平式和塔式振冷机等多种形式，国内钢铁企业广泛使用的是带式冷却机和环式冷却机。以上已有技术的共同不足之处是无论是抽风式或鼓风式冷却机，其耗风量大、排风温度低，而且现有技术均未采用全密闭结构，不可能进行全风量余热回收，且为了防止漏风，所采用的密闭结构都比较复杂，已有技术“竖式烧结矿冷却机”(专利号CN1103160)，虽然也是竖式散体物料冷却及余热回收装置，但是由于烧结矿物料粒级分布较广，从0～150毫米都有，这样带来的问题就是：1.通过料口进入冷却机后物料自然堆积，对应进料口中心的位置小颗粒多，靠边上大颗粒多，物料流动性能和透气性在中心和外环形成较大的差异。2.自然堆积带来的就是中心料层厚度比边上厚，从而带来气流阻力差大。3.散体物料的特性决定了冷却机内料流是漏斗流，漏斗流带来的影响就是出料口正上方的物料下料快，离得远的下料慢或不下料形成死区。也即中心料流快边上料流慢。直径越大，中心与外环的差异就越大。烧结机规格越大生产能力越大，需要的冷却机能力就越大，对应的冷却机直径就越大，上面说的几个因素带来的问题就越大，冷却效果就越差，所以其结构和工艺特性决定了其仅“适用于100m²以下的烧结机”，接近我国淘汰落后烧结机规格界限(90m²)，不能满足目前烧结生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷却机，采用该冷却机既能满足大型或中小型烧结机烧结矿冷却需要，又可实现烧结矿显热的高效回收利用，结构简单实用。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

一种冷却机，包括壳体，所述壳体上部设有出风道，壳体下部设有进风道，壳体底部设有出料管，其特征在于：还包括用于进料的分料部，用于均衡分风的分风部和用于引导并分散物料通过的导料管；

所述分料部包括至少一个分料仓和与每个分料仓连通并位于壳体内的布料器或者至少一根分料管，分料管一端连接在分料仓底部，且另一端向下伸入壳体内，分料仓设置在壳体顶部；

所述分风部和导料管均位于壳体内，分风部和导料管连接并在下方分隔形成进气室，所述进风道与进气室连通；所述分料部与壳体密封连接；所述出料管上设有出料阀，出料管及出料阀与壳体连接密封连接。

本方案的原理：使用本方案的冷却机时，将待冷却处理的烧结矿加入分料部的分料仓内，烧结矿通过分料部的布料器或者分料管进入壳体内，通过进风道向壳体的进气室内通入冷却风，冷却风通过分风部均衡的进入壳体内的烧结矿中并逆向向上流动，冷却风与烧结矿进行直接接触热交换，冷却风通过壳体内的烧结矿料层后被加热，被加热后的冷却风经壳体上部的出风道排出至后续工序的余热回收装置进行余热回收处理。

本方案的优点是：

1、本方案中分料部与壳体密封连接，出料管上设有出料阀，出料管及出料阀与壳体连接密封连接，将烧结矿加入分料部后，分料部内的物料与分料部组成冷却机顶部进料密封结构，另外出料管内会形成料柱，料柱、出料管及出料阀组成冷却机底部出料密封结构，由进料密封结构与出料密封结构构成烧结矿冷却机的全密闭结构，规避了传统环冷及带冷工艺漏风率高的问题，能减少外排废气和减少吸冷风，一方面是更加环保，另一方面能避免烟气温度由于掺入冷空气而降低。使排风温度相对提高且使冷却风全部成为有效风量，从而实现热风余热品质提升且可实现将全部排风的余热回收利用起来的目的。

2、本发明中，设有至少一个分料仓(大型设备是根据需要可以设置多个分料仓)和与分料仓连通并位于壳体内的布料器或者至少一根分料管，由于每一个分料仓下对应有至少一根分料管，分料仓中的烧结矿通过至少一根分料管进入壳体内，就能大大减小烧结矿在冷却机内自然堆积带来的影响，使烧结矿的大颗粒和小颗粒在进入壳体内后分布更加均匀，而且各分料管中心料层(波峰位置)与边上料层(波谷位置)的料层厚度差缩小，保证对进入壳体内的冷却气体的气流阻力更均匀，所以能满足大型或中小型烧结机烧结矿冷却需要。

3、本方案中的分料仓一方面作为物料汇集之用，并集中向各分料管供料，另一方面作为物料缓储装置，布料器或者分料管则能实现定点布料，而且布料器或者分料管中形成的料柱能够提高冷却机顶部进料密封结构的密封效果，减少气体外泄或吸入，从而保证将更多的余热回收利用。

进一步，所述分风部包括格子梁和配风帽，格子梁靠近壳体内壁部分与壳体内壁连接，且下部与导料管之间形成环缝进风口，所述配风帽设置于分料管下方，导料管的进料口位于配风帽的倾斜面下方。

位于进气室内的冷却风能够通过环缝进风口、配风帽分别进入上方的烧结矿料层内，从而与更大面积的烧结矿接触传热，提高热量的回收效率，通过两部分的配合能够实现提高热量的回收效率的目的；导料管的进料口设置方式能够使烧结矿顺利地从导料管导出。

进一步，所述配风帽为正塔形，所述分料管的出口与配风帽正对布置。从分料管中落下的烧结矿在自然状态下会堆积形成锥状，配风帽与分料管的出口正对布置后，同时起到改流体作用，分料管下方富集的烧结矿粉料在配风帽的作用下被迫沿配风帽斜向下运动，烧结矿粉料在向下过程中与向上的冷却风有较多交集，使冷却效果更好，而且能大大减少自然堆积带来的影响；分料管中落下的烧结矿粉料经配风帽改流后能顺利进入导料管内。

进一步，所述环缝进风口的位置低于配风帽的进风口位置，环缝进风口配风量少于配风帽的配风量。结矿物料有大颗粒有小颗粒，从各个分料管进入壳体内的物料也会形成自然堆积，这就使得中心小颗粒多，外环大颗粒多，这样由于大颗粒和小颗粒的本身区别，带来的就是物料流动性能和透气性在中心和外环是有区别的，出现的这一问题是我们在长期实践中发现的，之前未有针对该问题进行解决。中心料层厚且烧结矿粉料多阻力大，所以要多配风，中心的风也会往边上走，而边上的风往中心走的很小或没有。所以要中心多配风，避免风大量走外环影响中心冷却效果，减少了气流分布的边缘效应，使冷却风的分布比较均匀，从而充分的将烧结矿进行冷却。

进一步，所述导料管上设有用于调节流量的调节机构，导料管出口处设有监测温度的传感器。由于物料流动的随机性，一个分料管下面的截面东西南北方向物料分布及流动性也有差异，所以要监测每个导料管出料口温度，一旦发现差异就调节调节机构，冷却情况更好的部位多出料或快出料，冷却情况差部位的慢出料或不出料，让其在冷却机内多停留冷却，在使用过程中，通过监测出料温度，通过调节机构控制导料管单位时间内出料速度，调节对应导料管上方对应区域的料柱的冷却时间，达到调节冷却效果的目的，使出料温度满足烧结工艺需求。

进一步，所述进气室分割成多个进气单元单独控制进风量及压力。通过上述设置，实现分别对多个进气单元单独供风及调节，这样更利于控制精细化。

进一步，所述格子梁供风处还设有风量调节机构。在格子梁供风处单独设置风量调节机构，这样更利于精细化控制。

进一步，所述配风帽供风处还设有风量调节机构。在配风帽供风处单独设置风量调节机构，这样更利于精细化控制。

附图说明

图1是本发明一种冷却机实施例1的结构示意图；

图2是本发明一种冷却机实施例1中壳体呈圆筒形的结构示意图；

图3是本发明一种冷却机实施例1中壳体呈矩形的结构示意图；

图4是本发明一种冷却机实施例4中的部分结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：壳体1、分料仓2、分料管3、配风帽41、环缝进风口42、格子梁43、导料管5、进风道6、调节阀7、出料管8、出料阀9、进气室10、第一进气室101、第二进气室102、出风道11、固定隔板12、通风口121、贯穿孔122、活动隔板13、进气套管14、螺纹段141、出气口142、密封滑动件15、弹性件16。

实施例1

实施例基本如附图1、图2所示：一种冷却机，包括壳体1，壳体1上部设有出风道11，壳体1下部设有进风道6，壳体1底部设有出料管8，如图2，本实施例中的壳体呈圆筒形(实际应用时，壳体也可采用矩形的(如图3所示))，还包括用于进料的分料部，用于分风的分风部和用于物料通过的导料管5，分料部设置在壳体1顶部，分风部和导料管5均位于壳体1内，分风部和导料管5连接并在下方分隔形成进气室10，导料管5上设有用于调节流量的调节机构，本实施例中，调节机构为调节阀7，导料管5出口处设有监测温度的传感器，监测温度的传感器采用现有市场上购买的即可，进风道6与进气室10连通；出料管8上设有出料阀9，出料管8及出料阀9与壳体1连接密封连接。

本实施例中的分料部包括一个分料仓2和四根分料管3，分料仓2和四根分料管3与壳体1密封连接，分料管3一端连接在分料仓2底部，且另一端向下伸入壳体1内，四根分料管在壳体内均匀分布。

如图2所示，本实施例中的分风部包括格子梁43和四个呈正塔形的配风帽41，靠近壳体1内壁部分的格子梁43与壳体1内壁连接，且下部与导料管5之间形成环缝进风口42，环缝进风口42的位置低于配风帽41的进风口位置，且环缝进风口42配风量少于配风帽的配风量，实际应用时，根据情况设定格子梁43与壳体1内壁中间形成的环缝进风口42的间距来调节与配风帽41的进风量差异，每一个分料管3下方都布置有配风帽41，导料管5的进料口位于配风帽41的倾斜面下方，分料管3的出口与配风帽41正对布置。

具体工作过程：

使用本方案的冷却机时，将待冷却处理的烧结矿加入分料部的分料仓2内，分料仓2内的烧结矿通过四根分料管3分别进入壳体1内，通过进风道6向壳体1的进气室10内通入冷却风，冷却风一部分通过格子梁43和导料管5之间形成的环缝进风口42进入壳体1内的料层中，另一方面通过配风帽41进入壳体1内的料层中，并均逆向向上流动，冷却风与烧结矿进行直接接触热交换，冷却风通过壳体1内的烧结矿料层后被加热，被加热后的冷却风经壳体1上部的出风道11排出至后续工序的余热回收装置进行余热回收处理。

在冷却机使用的过程中，通过导料管5出口处的传感器检测每个导料管5出口处的落出的烧结矿的温度，一旦发现不同导料管出料温度有明显差异就控制调节阀7，使冷却更好的部位多出料或快出料，冷却差的慢出料或不出料，以保证冷却机整体的冷却效果。

实施例2

针对中型烧结机(烧结机单机面积等于或大于180m²至小于300m²)烧结矿冷却，可以设置5-8个分料管3(根据冷却情况还可调整数量)，本实施例与实施例1的区别在于，本发明设置6个分料管3，且分料管3在壳体1内均匀分布。

实施例3

针对大型烧结机(烧结机单机面积等于或大于300m²)烧结矿冷却，可以设置10个以上分料管3，本实施例与实施例1的区别在于，本发明设置12个分料管3，且分料管3在壳体1内均匀分布。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于，进气室10内设有进气控制机构，如图4所示，进气控制机构包括固定隔板12、与固定隔板12并排布置的活动隔板13和进气套管14，固定隔板12将进气室10分隔为第一进气室101和第二进气室102，固定隔板12上还设有连通第一进气室101和和第二进气室102的通风口121，进气套管14密封滑动连接在进风道6内，且进气套管14一端位于进气室10内，另一端位于进风道6外，进气套管14位于进气室10内的一端与活动隔板13通过弹性件16连接，本实施例中，弹性件16为弹簧，活动隔板13和固定隔板12上均设有与进气套管14正对并能使穿过的贯穿孔122，且进气套管14能与固定隔板12上的贯穿孔122内壁密封贴合，活动隔板13和固定隔板12抵紧后，活动隔板13将固定隔板12上的通风口121封闭。进气套管14的侧壁上开设有可控制出气量的出气口142，进气套管14上设有光杆段，以及位于光杆段两侧的螺纹段141，进风道6上设有与螺纹段141配合的内螺纹，进气套管14靠近进气室10一侧的螺纹段141与内螺纹配合时，活动隔板13和固定隔分离，进气套管14远离进气室10一侧的螺纹段141与内螺纹配合时，活动隔板13和固定隔抵紧，且进气套管14位于进气室10内的一端伸入第一进气室101内。

进气套管14的侧壁上开设有可控制出气量的出气口142，控制出气量的结构可以是：在进气套管14的侧壁内预留有延伸至出气口142处的夹层，夹层内滑动连接有密封滑动件15，通过控制密封滑动件15的位置从而控制出气量。

采用本实施例的方案时，进气控制过程如下：

当需要让进气室10分别进气时，移动进气套管14的位置，并使进气套管14远离进气室10一侧的螺纹段141与内螺纹连接，此时活动隔板13和固定隔抵紧，活动隔板13将固定隔板12上的通风口121封闭，第一进气室101和第二进气室102被分隔开，且进气套管14位于进气室10内的一端伸入第一进气室101，进气套管14侧壁上的进气口位于第二进气室102内，进气套管14伸入第一进气室101的一端向第一进气室101内进气，进气套管14侧壁上的进气口向第二进气室102进气，这样就实现了分别向第一进气室101和第二进气室102单独进气，而且通过控制进气套管14夹层内的密封滑动件15位置，可以控制第一进气室101、第二进气室102的进风量。通过本实施例的结构通过控制进气套管14就能实现将进气室10分隔为独立进气结构进行独立进气，而且还能控制独立进气的进气量，方便调节而且结构简单。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于，进气室10分割成四个独立的进气单元，四个独立的进气单元分别通过独立的管道与进风道连通，并分别在管道上设置控制阀门，从而根据壳体内的物料分布情况调节每个进气单元的冷却风。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例格子梁43供风处，以及配风帽41供风处还设有风量调节机构。本实施例中风量调节机构可以采用现有的百叶风口结构，或者安装管道，并在管道上设置阀门的方式进行调节。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种冷却机，包括壳体，所述壳体上部设有出风道，壳体下部设有进风道，壳体底部设有出料管，其特征在于：还包括用于进料的分料部，用于均衡分风的分风部和用于引导并分散物料通过的导料管；

所述分料部包括至少一个分料仓和与分料仓连通并位于壳体内的布料器或者至少一根分料管，分料管一端连接在分料仓底部，且另一端向下伸入壳体内，分料仓设置在壳体顶部；

所述分风部和导料管均位于壳体内，分风部和导料管连接并在下方分隔形成进气室，所述进风道与进气室连通；所述分料部与壳体密封连接；所述出料管上设有出料阀，出料管及出料阀与壳体连接密封连接；

所述分风部包括格子梁和至少一个配风帽，格子梁靠近壳体内壁部分与壳体内壁连接，且下部与导料管之间形成环缝进风口，所述配风帽设置于分料管下方，导料管的进料口位于配风帽的倾斜面下方；

所述环缝进风口的位置低于配风帽的进风口位置，且环缝进风口配风量少于配风帽的配风量。

2.根据权利要求1所述的一种冷却机，其特征在于：所述配风帽为正塔形，所述分料管的出口与配风帽正对布置。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种冷却机，其特征在于：所述导料管上设有用于调节流量的调节机构，导料管出口处设有监测温度的传感器。

4.根据权利要求1-2任一项所述的一种冷却机，其特征在于：所述进气室分割成多个进气单元单独控制进风量及压力。

5.根据权利要求1-2任一项所述的一种冷却机，其特征在于：所述格子梁供风处还设有风量调节机构。

6.根据权利要求1-2任一项所述的一种冷却机，其特征在于：所述配风帽供风处还设有风量调节机构。