CN111189317A - 一种高温固体散料改流及布风冷却装置 - Google Patents

一种高温固体散料改流及布风冷却装置 Download PDF

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郭存红
张晔
彭岩
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何汪海
左会峰
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鲁红志
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    • F27D7/04—Circulating atmospheres by mechanical means

Abstract

本专利介绍了一种高温固体散料改流及布风冷却装置，设置在高温固体散料竖式冷却炉底部，包括曲面料斗、中心改流锥、中心改流锥进风管、环形改流体和环形改流体进风管；曲面料斗包括上曲面料斗和下曲面料斗，中心改流锥设置在曲面料斗中心处，中心改流锥进风管一端与中心改流锥下端连接；环形改流体设置在曲面料斗内，与中心改流锥同心设置在中心改流锥外侧，环形改流体进风管一端与环形改流体下端连通，另一端穿过上曲面料斗和冷却炉壁与外部连通，形成环形改流体风道。本专利的高温固体散料改流及布风冷却装置适用于各种高温物料竖式炉冷却工艺，适用性强；有效提高热交换效率，降低高温物料冷却的气料比，节约能源。

Description

一种高温固体散料改流及布风冷却装置
技术领域
本发明涉及竖式炉内高温固体散料流动及布风装置，具体为一种高温固体散料改流及布风冷却装置。
背景技术
在冶金、化工等领域中，高温固体散料冷却系统中，采用竖式冷却炉冷却工艺及余热回收技术是一种密闭逆流冷却工艺，该技术以空气或者氮气作为冷却介质，在密闭的竖式冷却炉内与高温固体散料逆流换热进行物料冷却，吸收了热量的热废气汇集后进入余热锅炉生产蒸汽，供用户使用或用于发电。
高温固体散料放置在竖直的冷却炉内，依靠自身的重力垂直向下流动，与上升的冷却气体进行逆流式气固换热，冷却炉内高温固体散料是热量的来源和冷却换热的主体，物料自上而下整体流动、冷却气体沿炉体内周向分布均匀是工程技术的关键。
工程上高温固体散料在竖式冷却炉中冷却，由于冷却时间、物料粒度分布等因素的制约，经常出现冷却炉贮容大而下料口小的问题，目前针对炉内改善物料流动及布风的普遍做法主要是在下料口布置一个中心风帽，下部由十字梁支撑，通过上下气室分别给中心物料和边壁物料布风，如201610146893.X、200720016998.X，当冷却炉贮容量相对较大时，物料靠重力自上而下易形成中心流，边壁易形成死料区，冷却气体在边壁和中心方向分布不均，易造成高温物料不能同步均匀冷却且无法冷却到工艺温度以下，热交换差，冷却效率低。
发明内容
本发明旨在提供一种高温固体散料改流及布风冷却装置，有效的解决了物料中心流动问题，使冷却炉内高温物料自上而下实现整体流动，同时均匀分布了进入冷却炉内的冷却气体，有利于实现大容积冷却炉内物料均匀下落和冷却，达到提高热交换效率的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高温固体散料改流及布风冷却装置，设置在高温固体散料竖式冷却炉底部，包括曲面料斗、中心改流锥、中心改流锥进风管、环形改流体和环形改流体进风管；
所述曲面料斗包括上曲面料斗和下曲面料斗，上曲面料斗和下曲面料斗均是横截面尺寸由大到小收缩设置的曲面结构，上曲面料斗小头端与下曲面料斗大头端交接设置，上曲面料斗上端外缘与下曲面料斗上端外缘均与冷却炉壁连接设置，上曲面料斗外侧壁、下曲面料斗上端开口和冷却炉壁上设置的第一进风口相互连通形成炉体的边壁风道；下曲面料斗下端为出料口，下曲面料斗下端穿过冷却炉底部设置；
所述中心改流锥设置在曲面料斗中心处，中心改流锥为内部连通的双层伞形结构，中心改流锥进风管一端与中心改流锥下端连接，中心改流锥进风管另一端设置在下曲面料斗外壁与冷却炉壁形成的空间内，通过冷却炉壁上的第二进风口与外部连通；冷却炉壁上的第二进风口、中心改流锥进风管和中心改流锥连通的两层伞形结构共同形成中心改流锥风道；
所述环形改流体横截面为单层伞状结构，环形改流体设置在曲面料斗内，与中心改流锥同心设置在中心改流锥外侧；环形改流体进风管一端与环形改流体下端连通，另一端穿过上曲面料斗和冷却炉壁与外部连通，形成环形改流体风道；
所述边壁风道、环形改流体风道、中心改流锥风道各自独立并分别与外部风道相连。
具体的，所述的高温固体散料改流及布风冷却装置的冷却介质是冷空气或惰性气体。
具体的，所述的曲面料斗内表面和环形改流体伞状外部均设有可更换耐磨层。
具体的，所述的上曲面料斗和下曲面料斗的曲面结构的母线为向曲面中心线凹陷的弧线。
具体的，所述的中心改流锥的双层伞形结构包括上层锥顶和下部锥体，下部锥体上端为开口设置，与上层锥顶下侧形成中心改流锥的出风通道；中心改流锥锥体外部均设有可更换耐磨层。
具体的，所述的曲面料斗可根据竖式冷却炉仓体尺寸采用单个或多个曲面料斗相结合的结构。
更具体的，所述的曲面料斗设置为单个时，中心改流锥进风管另一端穿过下曲面料斗，设置在下曲面料斗与冷却炉壁形成的空间内。
更具体的，所述的曲面料斗设置为多个时，中心改流锥设置在多个曲面料斗结合的中心处，环形改流体与中心改流锥同心设置在中心改流锥外侧，环形改流体内圈设置有与上曲面料斗连接的支撑环。
具体的，所述的边壁风道、环形改流体风道、中心改流锥风道均设置有流量调节装置，并通过控制系统控制。
具体的，所述的环形改流体进风管在环形改流体下端外缘设置两个或两个以上。
使用时，根据冷却炉内尺寸确定设置的曲面料斗数量，在中心处设置中心改流锥和环形改流体组合；冷却气体分别通过外部风道鼓入边壁风道、环形改流体风道、中心改流锥风道，从而给边壁、中心改流锥、环形改流体供风，垂直下落的高温固体散料与上升的冷却气体进行逆流式气固换热，使得冷却气体在大容积冷却炉内沿圆周方向均匀分布，使物料能够均匀冷却。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、采用中心改流锥和环形改流体组合的结构，可有效解决大容积冷却炉内的物料滞流现象，改善料仓中物料的流动状态，防止出现物料在出料口上部近于垂直下落，形成空穴状，或物料集存在料仓的锥部，使物料不能下落。
2、由于采用曲面料斗断面收缩率的存在，使物料颗粒重新排布和错动，保持任一高度上界面的总阻力都小于该断面的有效压力，使物料运动保持顺畅。
3、冷却气体是由外部风道分别鼓入边壁风道、环形改流体、中心改流锥，实现了从中心到四周均有冷却气体通过，实现了均匀分布，有利于高温物料的均匀冷却。
4、采用多曲面料斗相结合的结构，可解决由于冷却炉冷却区直筒仓体直径较大与下料口小的矛盾，进而解决单一风帽冷却风量布风不足的问题。
5、本专利的高温固体散料改流及布风冷却装置适用于各种高温物料竖式炉冷却工艺，适用性强；有效提高热交换效率，降低高温物料冷却的气料比，节约能源。
附图说明
图1为本专利设置单个曲面料斗的结构示意图。
图2是图1的内部结构剖视示意图。
图3是本专利的环形改流体的示意图。
图4是本专利的设置多个曲面料斗的结构示意图。
图中：1-冷却炉；2-中心改流锥；3-环形改流体；4-上曲面料斗；5-边壁风道；6-环形改流体进风管；7-中心改流锥进风管；8-下曲面料斗；9-出料口，10-支撑环，11-第一进风口，12-第二进风口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种高温固体散料改流及布风冷却装置进行具体说明。
如图1-4所示，本专利的一种高温固体散料改流及布风冷却装置，设置在高温固体散料竖式冷却炉1底部，包括曲面料斗、中心改流锥2、中心改流锥进风管7、环形改流体3和环形改流体进风管6；
曲面料斗包括上曲面料斗4和下曲面料斗8，上曲面料斗4和下曲面料斗8均是横截面尺寸由大到小收缩设置的曲面结构，上曲面料斗4和下曲面料斗8的曲面结构的母线为向曲面中心线凹陷的弧线；上曲面料斗4小头端与下曲面料斗8大头端交接设置，上曲面料斗4上端边缘与下曲面料斗8上端边缘分别与冷却炉1壁连接设置，上曲面料斗4外侧壁、下曲面料斗8上端开口和冷却炉壁上设置的第一进风口11相互连通形成炉体的边壁风道5；下曲面料斗8下端为出料口9，下曲面料斗8下端穿过冷却炉1底部设置；曲面料斗内表面设有可更换耐磨层。
中心改流锥2设置在曲面料斗中心处，中心改流锥2为内部连通的双层伞形结构，包括上层锥顶和下部锥体，下部锥体上端为开口设置，与上层锥顶下侧形成中心改流锥2的出风通道；中心改流锥2锥体外部均设有可更换耐磨层；中心改流锥进风管7一端与中心改流锥2下端连接，中心改流锥进风管7另一端设置在下曲面料斗8外壁与冷却炉壁形成的空间内，通过冷却炉壁上的第二进风口12与外部连通；冷却炉壁上的进风口、中心改流锥进风管7和中心改流锥2连通的两层伞形结构共同形成中心改流锥2风道。
环形改流体3横截面为单层伞状结构，环形改流体3设置在曲面料斗内，与中心改流锥2同心设置在中心改流锥2外侧；环形改流体3伞状外部设有可更换耐磨层；环形改流体进风管6在环形改流体3下端外缘设置两个，环形改流体进风管6一端与环形改流体3下端连通，另一端穿过上曲面料斗4和冷却炉1壁与外部连通，形成环形改流体3风道。
边壁风道5、环形改流体3风道、中心改流锥2风道各自独立并分别与外部风道相连；边壁风道5、环形改流体3风道、中心改流锥2风道上均设置有流量调节装置，并通过控制系统控制；高温固体散料改流及布风冷却装置的冷却介质是冷空气或惰性气体。
使用时，根据冷却炉1内尺寸确定设置的曲面料斗数量，曲面料斗设置为单个时，在中心处设置中心改流锥2和环形改流体3组合，中心改流锥进风管7另一端穿过下曲面料斗8，设置在下曲面料斗8与冷却炉壁形成的空间内；冷却气体分别通过外部风道鼓入边壁风道5、环形改流体3风道、中心改流锥2风道，从而给边壁、中心改流锥2、环形改流体3供风，垂直下落的高温固体散料与上升的冷却气体进行逆流式气固换热，使得冷却气体在大容积冷却炉1内沿圆周方向均匀分布，使物料能够均匀冷却。
实施例2
如图4所示，实施例2与实施例1的区别在于，曲面料斗设置数量的不同，当曲面料斗设置为多个时，中心改流锥2设置在多个曲面料斗结合的中心处，环形改流体3与中心改流锥2同心设置在中心改流锥2外侧，环形改流体3内圈设置有与上曲面料斗4连接的支撑环10。冷却气体分别通过外部风道鼓入边壁风道5、环形改流体3风道、中心改流锥2风道，从而给边壁、中心改流锥2、环形改流体3供风，垂直下落的高温固体散料与上升的冷却气体进行逆流式气固换热，使得冷却气体在大容积冷却炉1内沿圆周方向均匀分布，使物料能够均匀冷却。

Claims (10)

1.一种高温固体散料改流及布风冷却装置，设置在高温固体散料竖式冷却炉底部，其特征在于，包括曲面料斗、中心改流锥、中心改流锥进风管、环形改流体和环形改流体进风管；
所述曲面料斗包括上曲面料斗和下曲面料斗，上曲面料斗和下曲面料斗均是横截面尺寸由大到小收缩设置的曲面结构，上曲面料斗小头端与下曲面料斗大头端交接设置，上曲面料斗上端外缘与下曲面料斗上端外缘均与冷却炉壁连接设置，上曲面料斗外侧壁、下曲面料斗上端开口和冷却炉壁上设置的第一进风口相互连通形成炉体的边壁风道；下曲面料斗下端为出料口，下曲面料斗下端穿过冷却炉底部设置；
所述中心改流锥设置在曲面料斗中心处，中心改流锥为内部连通的双层伞形结构，中心改流锥进风管一端与中心改流锥下端连接，中心改流锥进风管另一端设置在下曲面料斗外壁与冷却炉壁形成的空间内，通过冷却炉壁上的第二进风口与外部连通；冷却炉壁上的进风口、中心改流锥进风管和中心改流锥连通的两层伞形结构共同形成中心改流锥风道；
所述环形改流体横截面为单层伞状结构，环形改流体设置在曲面料斗内，与中心改流锥同心设置在中心改流锥外侧；环形改流体进风管一端与环形改流体下端连通，另一端穿过上曲面料斗和冷却炉壁与外部连通，形成环形改流体风道；
所述边壁风道、环形改流体风道、中心改流锥风道各自独立并分别与外部风道相连。
2.根据权利要求1所述的高温固体散料改流及布风冷却装置，其特征在于：所述的高温固体散料改流及布风冷却装置的冷却介质是冷空气或惰性气体。
3.根据权利要求1所述的高温固体散料改流及布风冷却装置，其特征在于：所述的曲面料斗内表面和环形改流体伞状外部均设有可更换耐磨层。
4.根据权利要求1所述的高温固体散料改流及布风冷却装置，其特征在于：所述的上曲面料斗和下曲面料斗的曲面结构的母线为向曲面中心线凹陷的弧线。
5.根据权利要求1所述的高温固体散料改流及布风冷却装置，其特征在于：所述的中心改流锥的双层伞形结构包括上层锥顶和下部锥体，下部锥体上端为开口设置，与上层锥顶下侧形成中心改流锥的出风通道；中心改流锥锥体外部均设有可更换耐磨层。
6.根据权利要求1所述的高温固体散料改流及布风冷却装置，其特征在于：所述的曲面料斗可根据竖式冷却炉仓体尺寸采用单个或多个曲面料斗相结合的结构。
7.根据权利要求6所述的高温固体散料改流及布风冷却装置，其特征在于：所述的曲面料斗设置为单个时，中心改流锥进风管另一端穿过下曲面料斗，设置在下曲面料斗与冷却炉壁形成的空间内。
8.根据权利要求6所述的高温固体散料改流及布风冷却装置，其特征在于：所述的曲面料斗设置为多个时，中心改流锥设置在多个曲面料斗结合的中心处，环形改流体与中心改流锥同心设置在中心改流锥外侧，环形改流体内圈设置有与上曲面料斗连接的支撑环。
9.根据权利要求1所述的高温固体散料改流及布风冷却装置，其特征在于：所述的边壁风道、环形改流体风道、中心改流锥风道均设置有流量调节装置，并通过控制系统控制。
10.根据权利要求1所述的高温固体散料改流及布风冷却装置，其特征在于：所述的环形改流体进风管可在环形改流体下端外缘设置两个或两个以上。
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