CN111664712A - 一种水泥窑用动力扬料装置及采用该装置的水泥窑 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水泥窑用动力扬料装置及采用该装置的水泥窑，涉及水泥窑设备领域，解决了现有技术存在的换热效率较低和“短路”发生率较高的问题，动力扬料装置包括内孔的扬料盒和传动连接驱动装置的扬料叶轮，扬料叶轮设置于扬料盒内侧并位于进料口下方、承接平台下游，扬料叶轮包括具有转轴的轮毂和设置于轮毂表面的叶片，转轴水平设置并活动安装于扬料盒，驱动装置用以驱动扬料叶轮回转。该水泥窑的扬料盒的侧部密封连接旋风筒出口风管管壁，进料管与扬料盒的进料口密封连接。本发明通过扬料装置来提高物料分散及与高温气体的混合效果，提高水泥窑系统的换热效率，提高水泥生产过程的能源利用效率，并减少“短路”的发生。

Description

一种水泥窑用动力扬料装置及采用该装置的水泥窑

技术领域

本发明涉及水泥窑设备领域，具体的说，是一种水泥窑用动力扬料装置及采用该装置的水泥窑。

背景技术

目前世界上最常见的新型干法窑外分解水泥窑中，由多级旋风筒与分解炉组成的物料预热与分解系统被广泛用于低温物料快速预热与分解，其中物料的流向是：低温物料喂入点—一级旋风筒—二级旋风筒—三级旋风筒—四级旋风筒—分解炉—五级旋风筒—回转窑，其中高温气体的流向是：回转窑+三次风管—分解炉—五级旋风筒—四级旋风筒—三级旋风筒—二级旋风筒—一级旋风筒—排出预热器系统。

目前的新型干法窑外分解水泥窑预热器与分解炉所用的撒料装置低温物料在重力的作用下沿下料管斜向下快速下流，冲击到撒料装置底部的承接平台处，受到撞击后朝着高温风管方向飞溅开来，落入高温风管内后与该风管内快速上升的高温气体相遇，物料被快速上升的高温气体托起而改变运动方向，变为与高温气流同向运动，在此过程中物料会同高温气体逐渐混合并相互接触，实现将高温气体携带的热量传递给低温物料的过程，达到预热物料并同时降低气体温度的目的。让物料撞击承接平台后靠自然流下落及飞溅分散，物料流控制能力较差，系统的换热效率较低，由于成股的物料在重力作用下下冲的速度快、下冲的力量大，很难使所有的物料都被高温气体悬浮起来，有时甚至发生物料无法悬浮，直接塌落的情况，发生所谓的物料“短路”，整个水泥窑系统无法正常生产的问题。

发明内容

本发明的目的在于设计出一种水泥窑用动力扬料装置及采用该装置的水泥窑，通过采用自带动力的扬料装置来提高物料分散及与高温气体的混合效果，从而提高水泥窑系统的换热效率，提高水泥生产过程的能源利用效率，实现能源节约的目的，并减少“短路”的发生。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种水泥窑用动力扬料装置，包括扬料盒、扬料叶轮和驱动装置；

所述扬料盒的内侧具有空腔，所述扬料盒的上部具有与所述空腔连通的进料口，所述扬料盒的侧部具有与所述空腔连通的出料口，所述扬料盒具有承接平台；

所述扬料叶轮设置于所述扬料盒内侧并位于所述进料口下方、所述承接平台下游，用于承接与所述承接平台撞击后的物料；所述扬料叶轮包括具有转轴的轮毂和设置于所述轮毂表面的叶片，所述转轴水平设置并活动安装于所述扬料盒；

所述驱动装置传动连接所述转轴用以驱动所述扬料叶轮回转。

采用上述设置结构时，利用现有的撒料盒结构，在其内部增加设置与驱动装置传动连接的扬料叶轮，驱动装置能够驱动扬料叶轮绕水平设置的转轴回转。从进料口落入扬料盒内的物料在撞击到承接平台后向下游处的扬料叶轮高速运行，随后物料能与回转的扬料叶轮发生猛烈的二次碰撞，进一步击碎团聚物料，实现对物料的充分分散，使物料与高温热气流更充分混合，从而提高水泥窑系统的换热效率，提高水泥生产过程的能源利用效率。同时物料被叶片截获一同顺着旋向运动并随后在离心力的作用下沿扬料叶轮的径向向远离轴心的方向抛射而出，因而可使物料沿斜向上的抛物线轨迹扬撒入旋风筒出口风管内，与旋风筒出口风管内高速上行的热气流相遇，最终在风管风与热气流充分混合并被带走，进入下一工序。通过二次改变流入到扬料叶轮上的物料的运动轨迹，将物料沿斜向上的角度扬撒入高温气流中，使物料有一个与上升气流同向的运动速度，使物料更容易被高温气体带走，减少物料“短路”的情况发生。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述扬料叶轮设置于所述承接平台的斜下方。

采用上述设置结构时，扬料叶轮设置于扬料盒的承接平台的斜下方时，其设置位置可以使轮毂表面的叶片正好承接沿着扬料叶轮高速下冲的物料。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述轮毂沿其周向依次设置有多个等角度排布的所述叶片。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述叶片在其高度方向上沿所述扬料叶轮的径向直线延伸，或，所述叶片在其高度方向上朝向所述扬料叶轮的回转方向的后方弯曲延伸。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述叶片为渐开线型叶片。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述承接平台为下游端低于上游端的斜面板。

采用上述设置结构时，承接平台倾斜设置，可使物料撞击承接平台后在重力与惯性作用下更为顺畅猛烈地冲向位于下游处的扬料叶轮，获得更好的撞击分散效果。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述承接平台与水平面之间的倾斜角为10-15°。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述叶片的高度自所述扬料叶轮的中部沿所述扬料叶轮的轴向方向朝向两端逐渐降低。

采用上述设置结构时，扬料叶轮整体呈两端细中间粗的鼓形结构，这样可以使物料被扬撒出去后的分布范围更大，能够更好地覆盖上升热气流的圆形截面，实现物料与热气流的充分接触与混合，改善物料与气流的热交换，提高了水泥窑预热器及分解炉系统的换热效率。

本发明还提供了一种水泥窑，包括进料管、旋风筒出口风管和上述的动力扬料装置，所述扬料盒的侧部密封连接所述旋风筒出口风管的管壁，所述出料口与所述旋风筒出口风管内部连通，所述进料管与所述扬料盒的所述进料口密封连接。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述扬料叶轮的回转方向在靠近所述承接平台的一侧是由下向上，而在远离所述承接平台的一侧则是由上向下。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述转轴的中心线与所述旋风筒出口风管的截面圆相切。

采用上述设置结构时，扬料叶轮半入旋风筒出口风管内，可以使原有的旋风筒出风管在该处的通风面积有所减小，使该处的风速因此提高，以增加上升热气流的带料能力。同时，扬料叶轮半入旋风筒出口风管时也可以减小动力扬料装置的整体体积，便于与已建成的水泥窑系统的下料管连接。

本发明具有以下优点及有益效果：

本发明中，利用现有的撒料盒结构，在其内部增加设置与驱动装置传动连接的扬料叶轮，驱动装置能够驱动扬料叶轮绕水平设置的转轴回转。从进料口落入扬料盒内的物料在撞击到承接平台后向下游处的扬料叶轮高速运行，随后物料能与回转的扬料叶轮发生猛烈的二次碰撞，进一步击碎团聚物料，实现对物料的充分分散，使物料与高温热气流更充分混合，从而提高水泥窑系统的换热效率，提高水泥生产过程的能源利用效率。同时物料被叶片截获一同顺着旋向运动并随后在离心力的作用下沿扬料叶轮的径向向远离轴心的方向抛射而出，因而可使物料沿斜向上的抛物线轨迹扬撒入旋风筒出口风管内，与旋风筒出口风管内高速上行的热气流相遇，最终在风管风与热气流充分混合并被带走，进入下一工序。通过二次改变流入到扬料叶轮上的物料的运动轨迹，将物料沿斜向上的角度扬撒入高温气流中，使物料有一个与上升气流同向的运动速度，使物料更容易被高温气体带走，减少物料“短路”的情况发生。

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是动力扬料装置的半剖示意图；

图2是扬料叶轮的结构示意图；

图3是水泥窑中采用动力扬料装置部分的结构示意图；

图4是动力扬料装置部分的工艺流程示意图；

图中标记为：

1、扬料盒；11、进料口；12、出料口；13、承接平台；

2、扬料叶轮；21、轮毂；22、叶片；23、转轴；

3、驱动装置；31、电机；32、传动系统支架；33、联轴器；

4、轴承座

5、进料管；

6、旋风筒出口风管。

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。

实施例1：

一种水泥窑用动力扬料装置，通过采用自带动力的扬料装置来提高物料分散及与高温气体的混合效果，从而提高水泥窑系统的换热效率，提高水泥生产过程的能源利用效率，实现能源节约的目的，并减少“短路”的发生，如图1、图2、图3、图4所示，特别设置成下述结构：

包括扬料盒1、扬料叶轮2和驱动装置3。

基本的，该扬料盒1的壳体是一个内侧具有空腔的中空多面体。在扬料盒1的上部的斜面部分开设有一处圆形的进料口11，该进料口11与扬料盒1内部的空腔连通，用于与进料管5相连接接受物料。扬料盒1的侧部没有由板封闭而形成有一处与空腔连通的出料口12，该出料口12的轮廓与需要相连接的旋风筒出口风管6相匹配，在扬料盒1内具有一处承接平台13，该承接平台13位于出料口12的下方位置。

扬料叶轮2用于承接与承接平台13撞击后的物料。该扬料叶轮2设置于扬料盒1的内侧空腔中，并整体位于进料口11下方以及承接平台13下游位置。扬料叶轮2包括轮毂21、叶片22和转轴23，转轴23与轮毂21同轴设置，轮毂21套装于转轴23处，叶片22固定设置于轮毂21的表面处。该转轴23水平设置，转轴23的两端贯穿扬料盒1的两侧钢板至扬料盒1外，在转轴23穿过扬料盒1壳体的地方装有迷宫式密封装置，以防止从该处漏风和漏料。转轴23的两个伸出端套各装有一个轴承，在驱动装置3的传动系统支架32和扬料盒1壳体外壁均通过螺栓固定有一个轴承座4，转轴23两端的轴承安装于相应的轴承座4内。转轴23能与轮毂21和叶片22一通绕转轴23的轴线回转。

驱动装置3包括焊接固定安装在扬料盒1外壁的传动系统支架32以及安装于传动系统支架32的电机31以及一副联轴器33，电机31为变频高速电动机。转轴23是单侧驱动的，在转轴23的不带驱动装置3的一端其长度止于轴承处。在轴承座4远离扬料盒1的一侧设有端盖，以保证轴承座4的密封。在转轴23的带驱动装置3的一端，转轴23穿过轴承后安装联轴器33的一半，联轴器33的一半安装于电机31的主轴处，使电机31与扬料叶轮2实现传动连接用以驱动所述扬料叶轮2回转。,

具体的，叶片22具有多片，比如十二片，十二片叶片绕轮毂21的周向依次等角度排布设置，呈放射状分布。其中，叶片22可以是在其高度方向上沿扬料叶轮2的径向直线延伸的直线型叶片，也可以是在其高度方向上朝向扬料叶轮2的回转方向的后方弯曲延伸的曲线型叶片，曲线型叶片最好是渐开线型叶片。具体的叶片形式在实际应用中按需要具体确定。

作为本实施例中承接平台13的优选设置方案，该承接平台13为下游端低于上游端的斜面板，承接平台13与水平面之间的倾斜角为10-15°。承接平台13倾斜设置，可使来自旋风筒出口风管6的物料撞击承接平台13后在重力与惯性作用下更为顺畅猛烈地由较高的上游冲向位于较低下游处的扬料叶轮2，获得更好的撞击分散效果。

以上结构方案利用现有的撒料盒结构，在其内部增加设置与驱动装置3传动连接的扬料叶轮2，驱动装置3能够驱动扬料叶轮2绕水平设置的转轴23回转。从进料口11落入扬料盒1内的物料在撞击到承接平台13后向下游处的扬料叶轮2高速运行，随后物料能与回转的扬料叶轮2发生猛烈的二次碰撞，进一步击碎团聚物料，实现对物料的充分分散，使物料与高温热气流更充分混合，从而提高水泥窑系统的换热效率，提高水泥生产过程的能源利用效率。同时物料被叶片22截获一同顺着旋向运动并随后在离心力的作用下沿扬料叶轮2的径向向远离轴心的方向抛射而出，因而可使物料沿斜向上的抛物线轨迹扬撒入旋风筒出口风管6内，与旋风筒出口风管6内高速上行的热气流相遇，最终在风管风与热气流充分混合并被带走，进入下一工序。通过二次改变流入到扬料叶轮2上的物料的运动轨迹，将物料沿斜向上的角度扬撒入高温气流中，使物料有一个与上升气流同向的运动速度，使物料更容易被高温气体带走，减少物料“短路”的情况发生。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：

该扬料叶轮2整体设置于承接平台13的斜下方，具体的，转轴23的轴心位于承接平台13的斜下方，扬料叶轮2的截面圆可以与承接平台13的延长线相切或相交。扬料叶轮2设置于扬料盒1的承接平台13的斜下方时，其设置位置可以使轮毂21表面的叶片22正好承接沿着扬料叶轮2高速下冲的物料。

实施例3：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：

扬料叶轮2中的轮毂21为等径轮毂，叶片22的高度自扬料叶轮2的中部沿扬料叶轮2的轴向方向朝向两端逐渐降低，使扬料叶轮2整体呈两端细中间粗的鼓形结构，这样做的目的是可以使物料被扬撒出去后的分布形状更好地与旋风筒出口风管6的圆形截面相匹配，使物料分布范围更大，能够更好地覆盖上升热气流的圆形截面，实现物料与热气流的充分接触与混合，改善物料与气流的热交换，提高了水泥窑预热器及分解炉系统的换热效率。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上进一步提供了一种水泥窑，特别采用下述设置结构：

该种水泥窑，采用了实施例3中的动力扬料装置，并将动力扬料装置安装于所需处使用。安装有该动力扬料装置部分的结构包括进料管5、旋风筒出口风管6和动力扬料装置。旋风筒出口风管6的管壁开设有一处开口，扬料盒1的侧部出料口12对准开口并与开口周圈密封连接，出料口12与旋风筒出口风管6内部连通，进料管5斜向设置，进料管5的底端与扬料盒1上部的进料口11对准并进行密封连接。

作为本实施例中扬料叶轮2的优选设置方案，该扬料叶轮2的转轴23的中心线与旋风筒出口风管6的截面圆相切，以让扬料叶轮2半入旋风筒出口风管6内，这可以使原有的旋风筒出风管在该处的通风面积有所减小，使该处的风速因此提高，以增加上升热气流的带料能力。同时，扬料叶轮2半入旋风筒出口风管6时也可以减小动力扬料装置的整体体积，便于与已建成的水泥窑系统的下料管连接。

其中，扬料叶轮2的回转方向在靠近承接平台13的一侧是由下向上，而在远离所述承接平台13的一侧则是由上向下。

以上结构方案通过采用自带动力的扬料装置来提高物料分散及与高温气体的混合效果，从而提高水泥窑系统的换热效率，提高水泥生产过程的能源利用效率，实现能源节约的目的。该动力扬料装置是代替传统的用于水泥窑旋风筒上的静态撒料的，因此，其安装位置是在水泥窑各个旋风筒原有的静态撒料盒的位置上。生产时，如图4所示，空心箭头代表上升的热气流，黑色圆点代表物料，水泥窑系统内的物料沿着旋风筒的进料管5流入动力扬料装置的扬料盒1内，物料在重力与惯性作用下落到倾斜的承接平台13的较高一端，并撞击后沿着承接平台13向较低的下游方向流至扬料叶轮2，被高速回转的叶片22撞击分散并斜向上抛入旋风筒出口风管6内，与风管内的高速上行的热气流相遇，最终在风管风与热气流充分混合并被带走，进入下一工序。

该动力扬料装置带有能够高速回转的扬料叶轮2，扬料叶轮2所带的叶片22可以在与物料接触时将团聚的物料击碎，使物料的分散效果比传统的撒料装置的物料分散效果更好。该扬料叶轮2的回转运动可以改变流入到叶片22上的物料的运动轨迹，将物料沿斜向上的角度扬撒入高温气流中，使物料有一个与上升气流同向的运动速度，而在传统的撒料装置中，物料是在重力作用下向下冲入上升气流中的，故相比来说本实施例中的动力扬料装置可以使物料更容易被高温气体带走，减少了使用传统撒料装置存在的物料“短路”的问题。该动力扬料装置的叶片22的轴向外缘形状为鼓形，这使物料扬撒出去后的分布范围更好地覆盖上升热气流的圆形截面，实现物料与气流的充分接触与混合接触，改善了物料与气流的热交换，提高了水泥窑预热器及分解炉系统的换热效率。

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。

Claims (10)

1.一种水泥窑用动力扬料装置，其特征在于：包括扬料盒(1)、扬料叶轮(2)和驱动装置(3)；

所述扬料盒(1)的内侧具有空腔，所述扬料盒(1)的上部具有与所述空腔连通的进料口(11)，所述扬料盒(1)的侧部具有与所述空腔连通的出料口(12)，所述扬料盒(1)具有承接平台(13)；

所述扬料叶轮(2)设置于所述扬料盒(1)内侧并位于所述进料口(11)下方、所述承接平台(13)下游，用于承接与所述承接平台(13)撞击后的物料；所述扬料叶轮(2)包括具有转轴(23)的轮毂(21)和设置于所述轮毂(21)表面的叶片(22)，所述转轴(23)水平设置并活动安装于所述扬料盒(1)；

所述驱动装置(3)传动连接所述转轴(23)用以驱动所述扬料叶轮(2)回转。

2.根据权利要求1所述的一种水泥窑用动力扬料装置，其特征在于：所述扬料叶轮(2)设置于所述承接平台(13)的斜下方。

3.根据权利要求1所述的一种水泥窑用动力扬料装置，其特征在于：所述轮毂(21)沿其周向依次设置有多个等角度排布的所述叶片(22)。

4.根据权利要求1所述的一种水泥窑用动力扬料装置，其特征在于：所述叶片(22)在其高度方向上沿所述扬料叶轮(2)的径向直线延伸，或，所述叶片(22)在其高度方向上朝向所述扬料叶轮(2)的回转方向的后方弯曲延伸。

5.根据权利要求4所述的一种水泥窑用动力扬料装置，其特征在于：所述叶片(22)为渐开线型叶片。

6.根据权利要求2所述的一种水泥窑用动力扬料装置，其特征在于：所述承接平台(13)为下游端低于上游端的斜面板。

7.根据权利要求6所述的一种水泥窑用动力扬料装置，其特征在于：所述承接平台(13)与水平面之间的倾斜角为10-15°。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种水泥窑用动力扬料装置，其特征在于：所述叶片(22)的高度自所述扬料叶轮(2)的中部沿所述扬料叶轮(2)的轴向方向朝向两端逐渐降低。

9.一种水泥窑，其特征在于：包括进料管(5)、旋风筒出口风管(6)和权利要求1-8任一项所述的动力扬料装置，所述扬料盒(1)的侧部密封连接所述旋风筒出口风管(6)的管壁，所述出料口(12)与所述旋风筒出口风管(6)内部连通，所述进料管(5)与所述扬料盒(1)的所述进料口(11)密封连接。

10.根据权利要求9所述的一种水泥窑，其特征在于：所述转轴(23)的中心线与所述旋风筒出口风管(6)的截面圆相切。

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