CN110514019B - 一种高温粉状物料冷却工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温粉状物料冷却装置，包括回转窑和位于回转窑一侧的燃烧器，所述回转窑下方设置有用于盛接高温粉状物料的蒸养釜，所述蒸养釜连接有冷却组件，所述冷却组件包括冷却器和固定安装在冷却器出口处的旋风收尘器，所述冷却器的入风口连接有送风机，所述冷却器的入料口与蒸养釜的出料口连通，所述旋风收尘器的出风口与收尘器连通，所述收尘器的出风口与排风机连通。有益效果在于：本发明所述的高温粉状物料冷却装置冷却速度快，效率高，能显著提升产能并提高冷却装置的换热效率，而且设备结构简单，热能回收效果好，冷却器内部无额外耗电设备和运动部件，工作耗电量低，故障少，实用性强。

Description

一种高温粉状物料冷却工艺及装置

技术领域

本发明涉及工业化生产中的粉状物料冷却设备技术领域，具体涉及一种高温粉状物料冷却工艺及装置。

背景技术

粉体材料经过高温煅烧、烘干、退火之类的热处理后才能生产出合格的产品，例如，粉料CaCO3高温煅烧（~1050℃）、电石渣CaO煅烧（~900℃）、永磁铁氧体磁粉退火（950℃）等，这些产品必须经过冷却才能使物料降低到常温状态，以便后续加工；然而粉状物料堆积密度较大、孔隙率小，普通冷却机很难达到冷却效果。目前通常是用单筒冷却机进行冷却，其冷却方法有两种，一种是料风接触直接换热，自然风由系统的负压吸入单冷机，中段设有扬料勺，高温粉状物料主要靠筒体外部淋水降温，产能低，热能回收差；另一种是料风分离列管间壁换热，机内装有列管，冷风从出料端通过固定风箱进入列管，进料端集风箱为滑动风箱，实践中几十吨重的列管组合，径向热冷的交替变化，膨胀收缩应力不能均匀释放，使得滑动风箱侧板无缝钢管的焊缝经常开裂，漏风严重，故障率较高，而且上述设备结构复杂，工作时存在耗电量大，换热时间不好控制，易气流短路等问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高温粉状物料冷却工艺及装置，以解决现有技术中的高温粉状物料冷却装置产能低、换热效率差、电耗大、设备结构复杂、故障率高等问题。本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案能够提升高温粉状物料冷却装置的产能、提高冷却装置的换热效率、降低冷却装置工作时的耗电量、简化冷却装置的结构，从而降低其故障率，实用性好等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种高温粉状物料冷却装置，包括回转窑和位于回转窑一侧的燃烧器，所述回转窑下方设置有用于盛接高温粉状物料的蒸养釜，所述蒸养釜连接有冷却组件，所述冷却组件包括冷却器和固定安装在冷却器出口处的旋风收尘器，所述冷却器的入风口连接有送风机，所述冷却器的入料口与蒸养釜的出料口连通，所述旋风收尘器的出风口与收尘器连通，所述收尘器的出风口与排风机连通；

所述冷却器包括射流器和固定安装在射流器上下两端的换热管、集料仓；所述换热管、射流器的外壁上安装有测压管；所述集料仓上设置有与送风机连通的进风管；所述射流器外壁上安装有撒料箱，所述撒料箱上安装有锁风阀；所述换热管的上端安装有旋流器，所述旋流器的进料口朝下并与换热管上端连通，所述旋流器的出料口与旋风收尘器连通，所述旋流器包括涡旋状的筒体和焊接在筒体内壁上呈螺旋状排列的导流板。

作为本案的重要设计，所述冷却组件数量有一个。

作为本案的优化设计，所述冷却组件数量有多个，多个冷却组件串联连接，其中一个冷却组件内的旋风收尘器的出料口与其相邻的另一个冷却组件内的冷却器的入料口连通。

作为本案的优化设计，多个旋风收尘器的出风口均与余热锅炉连通，所述余热锅炉连接循环风机，所述循环风机与多个冷却器的入风口连通。

作为本案的优化设计，所述换热管上设置有至少一个缩口。

作为本案的优化设计，所述进风管沿着集料仓的切线方向布置，且数量有多个，采用这种结构设计使得进入集料仓内的空气能够形成漩涡状气流，从而将进入集料仓内的气体进行均匀混合，温度均衡，防止气流偏流，所述进风管内安装有防护网，防护网可起到防护和过滤外物的作用。

一种高温粉状物料冷却工艺，其采用前述的高温粉状物料冷却装置执行以下步骤：

步骤一：高温煅烧，将粉状物料放入回转窑内通过燃烧器进行高温煅烧，煅烧后送入蒸养釜进行蒸压养护；

步骤二：粉料冷却，将蒸养釜内的粉状物料喂入冷却器进行冷却；

步骤三：气料分离，将冷却器内的粉状物料送入旋风收尘器中进行气固分离；

步骤四：空气过滤，将旋风收尘器分离出来的空气送入收尘器进行过滤，然后通过排风机排入大气。

作为本案的优化设计，当旋风收尘器分离出来的粉状物料温度仍较高时，说明一个冷却组件不足以将高温粉状物料冷却至规定的温度，此时便需要设置多个冷却组件，而且这多个冷却组件需要串联形成一条冷却路线，即只要旋风收尘器分离出来的粉状物料温度仍较高，那么旋风收尘器分离出来的粉状物料就需要二次冷却，即需要将其送入下一个冷却组件再次进行冷却，直至粉状物料的温度≤环境温度+65℃为止，冷却后的粉状物料成品由输送设备送入下一道工序。

作为本案的优化设计，步骤四中旋风收尘器分离出来的空气先进入余热锅炉进行发电或综合利用，然后余热锅炉排出的废气一部分由循环风机重新送入冷却器进行重复使用，另一部分废气则送入收尘器进行过滤，然后通过排风机排入大气；余热锅炉内沉降形成的粉状物料连同步骤三中旋风收尘器分离出来的粉状物料一起被送入下一个冷却组件再次进行冷却，对于系统产能较大，有大量的余热需要回收的企业，可采用多级冷却并加装余热锅炉，即采用多个冷却组件串联形成一条冷却路线，并通过余热锅炉对旋风收尘器分离出来的空气进入余热回收，从而有效回收空气热能，增加企业效益，热能回收效果好；对于系统产能低的企业，空气余热回收量较小，可采用单级冷却，即只用一个冷却组件，而且不加装余热锅炉，从而最大限度的降低成本；至于采用单级冷却还是多级冷却可根据企业系统产能、是否需要空气余热回收来确定。

有益效果在于：本发明所述的高温粉状物料冷却装置冷却速度快，效率高，能显著提升产能并提高冷却装置的换热效率，而且设备结构简单，热能回收效果好，冷却器内部无额外耗电设备和运动部件，工作耗电量低，故障少，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的高温粉状物料冷却工艺流程图；

图2是本发明的冷却器的结构示意图；

图3是本发明的A-A断面图；

图4是本发明的旋流器的结构示意图。

附图标记说明如下：

1、回转窑；2、蒸养釜；3、冷却器；4、旋风收尘器；5、余热锅炉；6、循环风机；7、收尘器；8、排风机；9、燃烧器；10、送风机；31、锁风阀；32、集料仓；33、进风管；34、测压管；35、旋流器；36、射流器；37、撒料箱；38、换热管；39、缩口；310、防护网；351、进料口；352、出料口；353、导流板；354、筒体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明的高温粉状物料冷却工艺流程图，在该图中带箭头的实线表示粉状物料的移动方向，带箭头的虚线表示气体的移动方向，本发明提供的一种高温粉状物料冷却装置，包括回转窑1和位于回转窑1一侧的燃烧器9，回转窑1下方设置有用于盛接高温粉状物料的蒸养釜2，粉状物料先在回转窑1内经燃烧器9高温煅烧后送入蒸养釜2进行蒸压养护，蒸养釜2连接有冷却组件，冷却组件包括冷却器3和固定安装在冷却器3出口处的旋风收尘器4，冷却器3的入风口连接有送风机10，借助送风机10将外界空气送入冷却器3内对进入冷却器3内的高温粉状物料进行负压悬浮冷却，送风机10采用成熟可靠的高效变频离心风机，操控简单方便可控，冷却器3的入料口与蒸养釜2的出料口352连通，冷却器3的入料口的高度要低于蒸养釜2的出料口352的高度，以便蒸养釜2内的高温粉状物料能够通过管道自由滑落进入冷却器3的入料口内，旋风收尘器4的出风口与收尘器7连通，收尘器7用于对旋风收尘器4排出的空气进行过滤除尘，过滤干净的空气则由排风机8排至大气，收尘器7的出风口与排风机8连通；

参见图2和图4所示，冷却器3包括射流器36和固定安装在射流器36上下两端的换热管38、集料仓32；换热管38、射流器36的外壁上安装有测压管34，测压管34可随时检测冷却器3内的空气压力，以便根据生产实际情况调整气流速度，使冷却后的粉状物料温度可控，从而方便气体的热量回收；集料仓32上设置有与送风机10连通的进风管33；射流器36外壁上安装有撒料箱37，撒料箱37上安装有锁风阀31；该冷却器3采用外界空气做冷却介质，冷却器3内部结构简单，无额外耗电设备和运动部件，用电量少，故障率小，维修简单方便，成本低，而且依靠负压悬浮冷却高温粉状物料可有效避免操作工人被高温粉状物料烫伤，同时负压悬浮冷却速度快，效率高，可显著提升产能和换热效率，此外，此种设计的冷却器3与传统冷却器3相比高度大，占地面积小，可节省厂房面积；使用过程中，当准备将高温粉状物料送入冷却器3时需要先开启送风机10，送风机10启动后抽取外界空气并送入进风管33，之后，空气由集料仓32向上流动进入射流器36，与此同时，打开锁风阀31，蒸养釜2内的高温粉状物料经管道穿过锁风阀31进入撒料箱37内，之后由撒料箱37均匀撒入射流器36内并与高速气流混合进行热交换，从而使高温粉状物料温度降低，高温粉状物料大部分悬浮在空气中并随高速气流一起向上流动进入换热管38，那些粒径较大（粒径大于三毫米）无法悬浮冷却的粉状物料则直接落入集料仓32内，后续只要定期打开集料仓32底部的阀门将其排出即可，此种粉料冷却方法即负压悬浮冷却，通过高速气流与高温粉料混合，从而带动粉料同步流动，热交换充分，换热时间长，冷却速度快，效率高，可显著提升产能和换热效率，换热管38的上端安装有旋流器35，旋流器35的进料口351朝下并与换热管38上端连通，旋流器35的出料口352与旋风收尘器4连通，旋流器35包括涡旋状的筒体354和焊接在筒体354内壁上呈螺旋状排列的导流板353，设置旋流器35是为了降低高温粉状物料与空气混合所形成的流体的流动速度，从而增加换热时间，提高热交换效率和产能，粉状物料和气流向上流动穿过换热管38后进入旋流器35内，由于导流板353的阻挡，粉料和气流流速开始下降并沿着导流板353螺旋上升，最终从出料口352流出进入旋风收尘器4内，旋风收尘器4对粉状物料和空气进行分离，旋风收尘器4属于本领域技术人员常见的气固分离设备，在此不在赘述。

作为可选的实施方式，冷却组件数量有一个，当企业的高温粉状物料产能低，空气余热回收量较小时，可采用单级冷却即只设置一个冷却组件，而且不加装余热锅炉5，从而最大限度的降低成本。

冷却组件数量有多个，多个冷却组件串联连接，即前一个冷却组件内的旋风收尘器4的出料口352与其后相邻的冷却组件内的冷却器3的入料口连通，而且前一个冷却组件的旋风收尘器4的出料口352的高度要小于下一个冷却组件的冷却器3的入料口的高度，这样前一个冷却组件内的粉状物料才能够在自身重力的作用下通过管路自由流淌至后一个冷却组件内，当企业的高温粉状物料产能较大，有大量的余热需要回收时，可采用多级冷却，即采用多个冷却组件串联形成一条冷却路线，同时加装余热锅炉5对旋风收尘器4分离出来的空气进入余热回收，从而有效回收空气热能，增加企业效益，热能回收效果好。

多个旋风收尘器4的出风口均与余热锅炉5连通，对于系统产能较大，有大量的余热需要回收的企业，可采用多级冷却，即采用多个冷却组件串联形成一条冷却路线，同时加装余热锅炉5对旋风收尘器4分离出来的空气进入余热回收，从而有效回收空气热能，增加企业效益；对于系统产能低的企业，空气余热回收量较小，可采用单级冷却，即只设置一个冷却组件，而且不加装余热锅炉5，从而最大限度的降低成本；至于采用单级冷却还是多级冷却可根据企业系统产能、是否需要空气余热回收来确定，余热锅炉5连接循环风机6，循环风机6与多个冷却器3的入风口连通，这样设计，余热锅炉5排出的低温废气可重新送入冷却器3内循环用于冷却高温粉状物料，以便于更高效的回收余热。

换热管38上设置有至少一个缩口39，这样设计，悬浮起来的高温粉状物料与空气混合所形成的流体经过缩口39时，在缩口39的喷腾作用下形成湍流，从而增加高温粉状物料与空气的接触，提高热交换效率。

参见图3所示，进风管33沿着集料仓32的切线方向布置，且数量有多个，这样设计，送风机10送来的空气通过进风管33进入集料仓32内后会形成高速旋转的具有一定动能的气体流场，该气体流场螺旋上升进入射流器36与高温粉料充分混合并使高温粉状物料一起同步螺旋上升，从而对高温粉状物料充分进行悬浮冷却，避免气体偏流和气体短路的现象，有效提高粉料与空气接触换热的均匀性和热交换效率，进风管33内安装有防护网310，防护网310可以起到防护和过滤外物的作用，避免杂物进入冷却器3内。

参见图1所示，一种高温粉状物料冷却工艺，其采用前述的高温粉状物料冷却装置执行以下步骤：

步骤一：高温煅烧，将粉状物料放入回转窑1内通过燃烧器9进行高温煅烧，煅烧后送入蒸养釜2进行蒸压养护；

步骤二：粉料冷却，开启送风机10，将蒸养釜2内的粉状物料喂入冷却器3进行冷却；

步骤三：气料分离，将冷却器3内的粉状物料送入旋风收尘器4中进行气固分离；

步骤四：空气过滤，将旋风收尘器4分离出来的空气送入收尘器7进行过滤，干净的空气通过排风机8排入大气。

作为可选的实施方式，当旋风收尘器4分离出来的粉状物料温度仍较高时，说明一个冷却组件不足以将高温粉状物料冷却至要求的温度，此时便需要设置多个冷却组件，而且这多个冷却组件需要串联形成一条冷却路线，只要旋风收尘器4分离出来的粉状物料温度仍较高，那么旋风收尘器4分离出来的粉状物料就需要二次冷却，即需要将其送入下一个冷却组件再次进行冷却，直至粉状物料的温度≤环境温度+65℃为止，最后，冷却后的粉状物料成品由输送设备送入下一道工序。

步骤四中旋风收尘器4分离出来的空气先进入余热锅炉5进行发电或综合利用，然后余热锅炉5排出的废气一部分由循环风机6重新送入冷却器3进行重复使用，另一部分废气则送入收尘器7进行过滤，然后通过排风机8排入大气；余热锅炉5内沉降形成的粉状物料连同旋风收尘器4分离出来的粉状物料一起被送入下一个冷却组件再次进行冷却，对于系统产能较大，有大量的余热需要回收的企业，可采用多级冷却，即采用多个冷却组件串联形成一条冷却路线，同时加装余热锅炉5对旋风收尘器4分离出来的空气进入余热回收，从而有效回收空气热能，增加企业效益，热能回收效果好；对于系统产能低的企业，空气余热回收量较小，可采用单级冷却即采用一个冷却组件，而且不加装余热锅炉5，从而最大限度的降低成本；至于采用单级冷却还是多级冷却可根据企业系统产能、是否需要空气余热回收来确定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种高温粉状物料冷却装置，包括回转窑（1）和位于回转窑（1）一侧的燃烧器（9），所述回转窑（1）下方设置有用于盛接高温粉状物料的蒸养釜（2），其特征在于：所述蒸养釜（2）连接有冷却组件，所述冷却组件包括冷却器（3）和固定安装在冷却器（3）出口处的旋风收尘器（4），所述冷却器（3）的入风口连接有送风机（10），所述冷却器（3）的入料口与蒸养釜（2）的出料口（352）连通，所述旋风收尘器（4）的出风口与收尘器（7）连通，所述收尘器（7）的出风口与排风机（8）连通；

所述冷却器（3）包括射流器（36）和固定安装在射流器（36）上下两端的换热管（38）、集料仓（32）；所述换热管（38）、射流器（36）的外壁上安装有测压管（34）；所述集料仓（32）上设置有与送风机（10）连通的进风管（33）；所述射流器（36）外壁上安装有撒料箱（37），所述撒料箱（37）上安装有锁风阀（31）；所述换热管（38）的上端安装有旋流器（35），所述旋流器（35）的进料口（351）朝下并与换热管（38）上端连通，所述旋流器（35）的出料口（352）与旋风收尘器（4）连通，所述旋流器（35）包括涡旋状的筒体（354）和焊接在筒体（354）内壁上呈螺旋状排列的导流板（353）；

所述冷却组件数量有多个，多个冷却组件串联连接，其中一个冷却组件内的旋风收尘器（4）的出料口（352）与其相邻的另一个冷却组件内的冷却器（3）的入料口连通；

多个旋风收尘器（4）的出风口均与余热锅炉（5）连通，所述余热锅炉（5）连接循环风机（6），所述循环风机（6）与多个冷却器（3）的入风口连通；

所述换热管（38）上设置有至少一个缩口（39）；

所述进风管（33）沿着集料仓（32）的切线方向布置，且数量有多个，所述进风管（33）内安装有防护网（310）。

2.一种高温粉状物料冷却工艺，其特征在于，采用权利要求1所述的高温粉状物料冷却装置执行以下步骤：

步骤一：高温煅烧，将粉状物料放入回转窑（1）内通过燃烧器（9）进行高温煅烧，煅烧后送入蒸养釜（2）进行蒸压养护；

步骤二：粉料冷却，将蒸养釜（2）内的粉状物料喂入冷却器（3）进行冷却；

步骤三：气料分离，将冷却器（3）内的粉状物料送入旋风收尘器（4）中进行气固分离；

步骤四：空气过滤，将旋风收尘器（4）分离出来的空气送入收尘器（7）进行过滤，然后通过排风机（8）排入大气。

3.根据权利要求2所述的一种高温粉状物料冷却工艺，其特征在于：当冷却组件数量不止一个时，步骤三中旋风收尘器（4）分离出来的粉状物料会被送入下一个冷却组件再次进行冷却，直至粉状物料的温度≤环境温度+65℃为止。

4.根据权利要求3所述的一种高温粉状物料冷却工艺，其特征在于：步骤四中旋风收尘器（4）分离出来的空气先进入余热锅炉（5）进行发电或综合利用，然后余热锅炉（5）排出的废气一部分由循环风机（6）重新送入冷却器（3）进行重复使用，另一部分废气则送入收尘器（7）进行过滤，然后通过排风机（8）排入大气；余热锅炉（5）内沉降形成的粉状物料连同步骤三中旋风收尘器（4）分离出来的粉状物料一起被送入下一个冷却组件再次进行冷却。