CN110006247B - 一种回热式粉体热处理装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回热式粉体热处理装置，包括进料斗、螺旋盘管、轮带、托轮、加热带和出料斗，螺旋盘管倾斜设置，螺旋盘管靠近粉体释放口的一端高于螺旋盘管靠近进料口的一端，螺旋盘管的出料段上的相邻的管与管之间存在间隙，螺旋盘管的换热段上的相邻的管与管之间密封连接。同时，本发明还公开了一种回热式粉体热处理方法。在螺旋盘管的旋转作用下，换热管内的粉体从进料口向热处理高处提升，粉体在换热管内被加热带加热到所需温度，粉体从热处理高处的粉体释放口排出并进入螺旋盘管内腔，在螺旋盘管内腔向下流动过程中，将热量通过螺旋盘管内腔壁传递给换热管内的低温粉体，从而达到粉体热量回收利用的目的，实现粉体热处理节能运行。

Description

一种回热式粉体热处理装置及其方法

技术领域

本发明涉及粉体热回收再利用技术，尤其涉及一种能够高效完成粉体回热和热处理的装置及其方法。

背景技术

粉体热处理是工业领域常见的工艺，在电力、化工、制药、印染、石油、钢铁、汽车、食品及其他许多工业领域具有广泛的应用。通过加热方式，使粉体材料的成分或结构发生改变，从而达到某种特定的功能或功能再生。

工业中普遍应用的粉体热处理工艺为旋窑加工，加热方式可分为燃料加热和电加热，燃料加热方式根据粉体受热方式又可分为内热式和外热式。内热式为燃料在旋窑内腔中燃烧，对旋窑筒体进行加热，达到对粉体加热的目的，传热效果好；外热式为燃料燃烧对旋窑筒体外壁进行加热，通过筒体壁面将热量传递给粉体，从而加热粉体。现有的旋窑均采用入口端高，出口端低的方式，粉体在旋窑内处理后，从出口出料，其温度接近于热处理温度，热量无法回收利用。

由于粉体材料无法像流体一样通过泵加压后在换热器内进行粉体间的热交换，现有的粉体热处理装置和方法均为无热量回收，存在热处理过程能耗高，余热资源浪费严重的问题。

对现有粉体热处理和粉体余热回用现状的了解，缺乏一种能够高效快速的粉体热量回收回用的方法和装置，以在众多领域的粉体热处理工艺中，节约大量的能源。

发明内容

针对现有粉体处理工艺中热量无法高效回收问题，问题核心在于粉体材料无法像流体一样通过泵进行加压，以提升粉体高度和流动能力，进而难于实现粉体间热交换的目的。本发明提供了一种在促进粉体提升高度，使得粉体在流动过程中逆流换热，达到热回用的回热式粉体热处理装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种回热式粉体热处理装置，包括进料斗、防漏板、螺旋盘管、轮带、托轮、托轮支架、加热带和出料斗；

所述螺旋盘管由换热管沿螺旋线盘绕而成，所述换热管的一端为进料口，所述换热管的另一端为粉体释放口；所述螺旋盘管倾斜设置，所述螺旋盘管靠近粉体释放口的一端高于螺旋盘管靠近进料口的一端，所述螺旋盘管靠近进料口的一端为出料段，所述螺旋盘管的其余部分为换热段；所述螺旋盘管的出料段上的相邻的管与管之间存在间隙，该间隙作为出料口，所述螺旋盘管的换热段上的相邻的管与管之间密封连接，所述螺旋盘管的换热段内轴向形成螺旋盘管内腔；

所述防漏板设置在进料斗的侧壁上，所述防漏板与进料斗的侧壁转动且密封配合，所述螺旋盘管穿过防漏板并与防漏板固定连接，所述换热管的进料口伸进进料斗内；

所述螺旋盘管的换热段外至少套设两个轮带，每个轮带下方设置一对托轮，所述托轮设置在托轮支架上并与托轮支架转动配合，所述轮带放置在对应的一对托轮上；

所述加热带套在螺旋盘管上并靠近粉体释放口；所述出料斗设置在所述螺旋盘管的出料段的下方。

进一步，所述螺旋盘管的换热段外包裹保温层，所述保温层的一端伸出螺旋盘管靠近粉体释放口的一端。

进一步，该回热式粉体热处理装置还包括导电滑环、加热电源线和加热连接导线，所述加热电源线与所述导电滑环的一端导线连接，所述加热连接导线的一端与导电滑环的另一端导线连接，所述加热连接导线的另一端与加热带连接。

进一步，所述防漏板的板面与螺旋盘管的轴线垂直。

进一步，该回热式粉体热处理装置还包括出料皮带运输机，所述出料皮带运输机的一端位于出料斗的出口的正下方。

同时，本发明还提供了一种回热式粉体热处理方法，该方法采用了上述所述的回热式粉体热处理装置，该方法包括如下步骤：

1)将粉体装入进料斗内；

2)通过转动装置驱动轮带和螺旋盘管旋转，开启加热带的电源；

从进料口向粉体释放口方向看，若螺旋盘管的螺旋线采用右手螺旋，则螺旋盘管逆时针旋转；

从进料口向粉体释放口方向看，若螺旋盘管的螺旋线采用左手螺旋，则螺旋盘管顺时针旋转；

3)进料斗内下部的粉体逐渐从进料口进入换热管内，在螺旋盘管的旋转作用下，粉体在换热管内从进料口向粉体释放口逐步提升；

4)粉体从粉体释放口排出换热管并进入螺旋盘管内腔，因螺旋盘管内腔倾斜，在螺旋盘管的旋转作用下，粉体沿螺旋盘管内腔向下逐步流动并从出料口排出，排出后的粉体进入出料斗；

5)由于加热带的加热作用，粉体在换热管内被加热到所需温度，从粉体释放口进入螺旋盘管内腔后完成热处理后的粉体温度高，在螺旋盘管内腔向下流动过程中，将热量通过螺旋盘管内腔壁传递给换热管内的低温粉体。

本发明的技术效果是：粉体在螺旋盘管的导流作用下，粉体在换热管内提升高度，并被已处理的高温粉体加热，达到热量回收目的。粉体在加热带的作用下继续加热至所需处理温度，从粉体释放口排出换热管，完成热处理过程，并进入螺旋盘管内腔，在螺旋盘管旋转作用下，从高处热处理端沿螺旋盘管内腔轴向流动，从出料段上的相邻的管与管之间的间隙(即出料口)流出，进入出料斗。整个过程连续运行，粉体在换热管内和螺旋盘管内腔内流动并高效迅速换热，实现粉体材料热量回收，并且热回收过程为逆流换热。对于大量粉体热处理的制药、化工等多个领域，大幅降低热处理过程的能耗，对于节能减排具有十分重要的意义。

附图说明

图1为一种回热式粉体热处理装置的结构示意图。

图中：1—进料斗；2—防漏板；3—换热管；4—轮带；5—保温层；6—螺旋盘管；7—加热带；8—粉体释放口；9—导电滑环；10—热处理粉体进出通道；11—加热电源线；12—加热连接导线；13—托轮；14—托轮支架；15—出料皮带运输机；16—出料斗；17—进料口；18—出料口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，一种回热式粉体热处理装置，包括进料斗1、防漏板2、螺旋盘管6、轮带4、托轮13、托轮支架14、加热带7、出料斗16、导电滑环9、加热电源线11、加热连接导线12和出料皮带运输机15。

螺旋盘管6由换热管3沿螺旋线盘绕而成，换热管3的一端为进料口17，换热管3的另一端为粉体释放口8，在本实施例中，螺旋盘管6可以由一根或多根圆管或方管加工而成的螺旋型。螺旋盘管6倾斜设置，螺旋盘管6靠近粉体释放口8的一端高于螺旋盘管6靠近进料口17的一端，螺旋盘管6靠近进料口17的一端为出料段，螺旋盘管6的其余部分为换热段。螺旋盘管6的出料段上的相邻的管与管之间存在间隙，该间隙作为出料口18，螺旋盘管6的换热段上的相邻的管与管之间密封连接，螺旋盘管6的换热段内轴向形成螺旋盘管内腔。

防漏板2设置在进料斗1的侧壁上并靠近进料斗1的底部，防漏板2与进料斗1的侧壁转动且密封配合，螺旋盘管6穿过防漏板2并与防漏板2固定连接，换热管3的进料口17伸进进料斗1内，在本实施例中，防漏板2的板面与螺旋盘管6的轴线垂直。螺旋盘管6与防漏板2同步旋转，防漏板2与进料斗1的侧壁通过旋转且密封配合，防止进料斗1内的粉体通过防漏板2和进料斗1的侧壁之间的缝隙散逸到进料斗1外。

螺旋盘管6的进料口17在进料斗1内旋转，在旋转中，将进料斗1内的粉体逐渐从进料口17装入换热管3内，并且随螺旋盘管6的旋转，将装入的粉体从低处(进料口17)提升到高处(粉体释放口8)。在提升过程中，在换热管3内冷粉体吸收螺旋盘管内腔内流动的热粉体(从高处端向出料口18流动)的热量逐渐升温。加热带7套在螺旋盘管6上并靠近粉体释放口8，加热带7采用电加热，随螺旋盘管6一起旋转，通过电加热方式加热螺旋盘管6，从而加热换热管3内的粉体。加热电源线11与导电滑环9的一端导线连接，加热连接导线12的一端与导电滑环9的另一端导线连接，加热连接导线12的另一端与加热带7连接，通过导电滑环9，达到加热电源线11端线路不旋转，而加热连接导线12随螺旋盘管6同步旋转。在加热带7的作用下，温度进一步提升，达到热处理所需温度。提升过程和加热过程结束，粉体从换热管3的粉体释放口8排出并进入到螺旋盘管内腔，在螺旋盘管6的旋转作用下，逐渐向出料口18方向流动，在流动过程中，将热量传递给换热管3内的冷粉体。

螺旋盘管6的换热段外至少套设两个轮带4，轮带4与螺旋盘管6同心同轴，作为整个螺旋盘管6旋转的支撑。在本实施例中，有两个轮带4套在换热段外，每个轮带4下方设置一对托轮13，托轮13设置在托轮支架14上并与托轮支架14转动配合，轮带4放置在对应的一对托轮13上，托轮13成对使用，支撑轮带4，在托轮支架14上设置转动装置，转动装置包括驱动电机和变速箱，驱动电机的动力输出轴与变速箱的动力输入轴连接，一对托轮中的一个托轮与变速箱的动力输出轴连接，即驱动电机驱动变速箱的轴转动，变速箱的动力输出轴又驱动对应的托轮13转动，托轮13带动压在托轮13上的轮带4转动，进而驱动螺旋盘管6一起旋转，对于转动装置是本领域的常规技术，故不作详细说明。

出料斗16设置在螺旋盘管6的出料段的下方，收集从出料段上相邻管与管之间的间隙流出的经处理和热回收的粉体，出料皮带运输机15的一端位于出料斗16的出口的正下方。粉体通过螺旋盘管内腔后，在重力作用下，沿出料口18进入出料斗16内，出料斗16内的粉体通过其出口进入出料皮带运输机15上，由出料皮带运输机15输送离开回热式粉体热处理装置。螺旋盘管6的换热段外包裹保温层5，保温层5的一端伸出螺旋盘管6靠近粉体释放口8的一端，保温层5减少外壁面向环境的散热量。粉体热处理过程涉及到部分热处理气体的加入和排放，可设置热处理粉体进出通道10，如图1所示的位置。

一种回热式粉体热处理方法，该方法采用了上述的回热式粉体热处理装置，该方法包括如下步骤：

1)将粉体装入进料斗1内；

2)通过转动装置驱动轮带4和螺旋盘管6旋转，开启加热带7的电源；

从进料口17向粉体释放口8方向看，若螺旋盘管6的螺旋线采用右手螺旋，则螺旋盘管6逆时针旋转；

从进料口17向粉体释放口8方向看，若螺旋盘管6的螺旋线采用左手螺旋，则螺旋盘管6顺时针旋转；

3)进料斗1内下部的粉体逐渐从进料口17进入换热管3内，在螺旋盘管6的旋转作用下，粉体在换热管3内从进料口17向粉体释放口8逐步提升；

4)粉体从粉体释放口8排出换热管3并进入螺旋盘管内腔，因螺旋盘管内腔倾斜，在螺旋盘管6的旋转作用下，粉体沿螺旋盘管内腔向下逐步流动并从出料口18排出，排出后的粉体进入出料斗16；

5)由于加热带7的加热作用，粉体在换热管3内被加热到所需温度，从粉体释放口8排出并进入螺旋盘管内腔后完成热处理后的粉体温度高，在螺旋盘管内腔向下流动过程中，将热量通过螺旋盘管内腔壁传递给换热管3内的低温粉体，换热管3内的粉体温度升高，螺旋盘管内腔中的粉体温度降低，完成热量由已处理的粉体向未处理的粉体传递。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种回热式粉体热处理方法，其特征在于：该方法采用了一种回热式粉体热处理装置，该回热式粉体热处理装置包括进料斗(1)、防漏板(2)、螺旋盘管(6)、轮带(4)、托轮(13)、托轮支架(14)、加热带(7)和出料斗(16)；

所述螺旋盘管(6)由换热管(3)沿螺旋线盘绕而成，所述换热管(3)的一端为进料口(17)，所述换热管(3)的另一端为粉体释放口(8)；所述螺旋盘管(6)倾斜设置，所述螺旋盘管(6)靠近粉体释放口(8)的一端高于螺旋盘管(6)靠近进料口(17)的一端，所述螺旋盘管(6)靠近进料口(17)的一端为出料段，所述螺旋盘管(6)的其余部分为换热段；所述螺旋盘管(6)的出料段上的相邻的管与管之间存在间隙，该间隙作为出料口(18)，所述螺旋盘管(6)的换热段上的相邻的管与管之间密封连接，所述螺旋盘管(6)的换热段内轴向形成螺旋盘管内腔；

所述防漏板(2)设置在进料斗(1)的侧壁上，所述防漏板(2)与进料斗(1)的侧壁转动且密封配合，所述螺旋盘管(6)穿过防漏板(2)并与防漏板(2)固定连接，所述换热管(3)的进料口(17)伸进进料斗(1)内；

所述螺旋盘管(6)的换热段外至少套设两个轮带(4)，每个轮带(4)下方设置一对托轮(13)，所述托轮(13)设置在托轮支架(14)上并与托轮支架(14)转动配合，所述轮带(4)放置在对应的一对托轮(13)上；

所述加热带(7)套在螺旋盘管(6)上并靠近粉体释放口(8)；所述出料斗(16)设置在所述螺旋盘管(6)的出料段的下方；

所述防漏板(2)的板面与螺旋盘管(6)的轴线垂直；

所述螺旋盘管(6)的换热段外包裹保温层(5)，所述保温层(5)的一端伸出螺旋盘管(6)靠近粉体释放口(8)的一端；

该方法包括如下步骤：

1)将粉体装入进料斗(1)内；

2)通过转动装置驱动轮带(4)和螺旋盘管(6)旋转，开启加热带(7)的电源；

从进料口(17)向粉体释放口(8)方向看，若螺旋盘管(6)的螺旋线采用右手螺旋，则螺旋盘管(6)逆时针旋转；

从进料口(17)向粉体释放口(8)方向看，若螺旋盘管(6)的螺旋线采用左手螺旋，则螺旋盘管(6)顺时针旋转；

3)进料斗(1)内下部的粉体逐渐从进料口(17)进入换热管(3)内，在螺旋盘管(6)的旋转作用下，粉体在换热管(3)内从进料口(17)向粉体释放口(8)逐步提升；

4)粉体从粉体释放口(8)排出换热管(3)并进入螺旋盘管内腔，因螺旋盘管内腔倾斜，在螺旋盘管(6)的旋转作用下，粉体沿螺旋盘管内腔向下逐步流动并从出料口(18)排出，排出后的粉体进入出料斗(16)；

5)由于加热带(7)的加热作用，粉体在换热管(3)内被加热到所需温度，从粉体释放口(8)进入螺旋盘管内腔后完成热处理后的粉体温度高，在螺旋盘管内腔向下流动过程中，将热量通过螺旋盘管内腔壁传递给换热管(3)内的低温粉体。

2.根据权利要求1所述的一种回热式粉体热处理方法，其特征在于：该回热式粉体热处理装置还包括导电滑环(9)、加热电源线(11)和加热连接导线(12)，所述加热电源线(11)与所述导电滑环(9)的一端导线连接，所述加热连接导线(12)的一端与导电滑环(9)的另一端导线连接，所述加热连接导线(12)的另一端与加热带(7)连接。

3.根据权利要求1所述的一种回热式粉体热处理方法，其特征在于：该回热式粉体热处理装置还包括出料皮带运输机(15)，所述出料皮带运输机(15)的一端位于出料斗(16)的出口的正下方。