CN113720142A - 一种换热均匀的竖冷窑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换热均匀的竖冷窑，包括窑体，窑体包括位于下部的上锥壳和下锥壳，上锥壳与下锥壳套插在一起，并且上锥壳和下锥壳之间留有间隙，窑体内部包括缓冲腔和冷却腔，缓冲腔位于冷却腔上方，冷却腔位于上锥壳上方，窑体的顶端设有进料口，窑体上部外侧设置有排风通道，冷却腔与排风通道相连通，排风通道端部开设有出气口；窑体底端设有出料口，窑体下部外侧设置有布风通道，布风通道端部开设有进气口；窑体内设置十字风道，布风通道与十字风道相连通。本发明能够解决竖冷窑内烧结矿和冷却气体的均匀分布问题，保证换热的均匀性，提升冷却效果，提高烧结矿余热回收效率。

Description

一种换热均匀的竖冷窑
技术领域
本发明涉及烧结矿冷却装置技术领域，尤其涉及一种均匀换热的竖冷窑。
背景技术
烧结过程是将各种粉状物料、助熔剂和细焦炭混合、造粒后，放入烧结机内完成烧结反应，使粉状物料转变成块状物料的过程。烧结后的烧结矿在进入下一道工序前需要进行冷却，同时将烧结矿的显热回收起来可进行有效的利用。竖冷窑就是一种进行烧结矿冷却和余热回收的装置，竖冷窑内的总体换热过程为逆流换热，烧结矿颗粒从上方由料罐输入到窑体内，经过缓冲后进入冷却腔和冷空气进行热量交换，在窑体底部通过排料装置排出后进行后续加工，冷却空气则从窑体下方进入，在冷却腔吸收烧结矿的热量后温度上升，在窑体上方热空气汇聚排出后进行后续热量利用。
目前工厂中大部分使用的是环冷机或带冷机来对烧结矿进行冷却并且回收余热，但其存在一定的缺点，包括漏风率较高、余热回收效率低、冷却废气品质低以及污染物排放严重等。新型的竖冷窑虽然可以提升冷却效果和余热回收效率，但结构上的不完善会使烧结矿和冷却气体在窑体内分布不均匀，进而导致气固两相换热效果不理想，余热回收效率低。
发明内容
为解决竖冷窑内烧结矿和冷却气体分布不均匀进而导致换热效果差的问题，本发明的目的是提供一种气固两相充分接触、换热效果好、热量回收效率高的均匀换热的竖冷窑。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种换热均匀的竖冷窑，包括窑体，窑体包括位于下部的上锥壳和下锥壳，上锥壳与下锥壳套插在一起，并且上锥壳和下锥壳之间留有间隙，窑体内部包括缓冲腔和冷却腔，缓冲腔位于冷却腔上方，冷却腔位于上锥壳上方，窑体的顶端设有进料口，窑体上部外侧设置有排风通道，冷却腔与排风通道相连通，排风通道端部开设有出气口；窑体底端设有出料口，窑体下部外侧设置有布风通道，布风通道端部开设有进气口；窑体内设置十字风道，布风通道与十字风道相连通。
本发明进一步的改进在于，窑体内部靠近进料口处设置有横梁，横梁上悬挂料钟，料钟上设置有多个分隔板。
本发明进一步的改进在于，横梁两端穿出窑体，横梁内部设有用于水冷的冷却管道。
本发明进一步的改进在于，缓冲腔和冷却腔之间的区域内设置有若干牛腿。
本发明进一步的改进在于，十字风道上设置有风帽。
本发明进一步的改进在于，布风通道采用蜗壳型线结构，布风通道的蜗壳型线结构口径最大处连接进气口。
本发明进一步的改进在于，排风通道采用蜗壳型线结构，排风通道的蜗壳型线结构口径最大处连接出气口。
本发明进一步的改进在于，若干牛腿采用弯曲形结构，沿周向均匀分布。
本发明进一步的改进在于，高温的烧结矿从窑体上方的进料口进入后，均匀落到缓冲腔内进行缓冲，随后向下进入到冷却腔内和冷却气体进行换热，被冷却后的烧结矿通过出料口排出；冷却空气由进气口输入到布风通道内，然后分为两路，一路通过上锥壳和下锥壳的间隙处进入窑体内，一路通过十字风道进入窑体内，随后冷却空气上升到冷却腔内和烧结矿进行换热，吸热后的高温气体进入排风通道，最后汇聚到出气口排出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中通过设置上锥壳和下锥壳，上锥壳和下锥壳之间留有间隙，该空隙连接布风通道和窑体内部外围区域，形成由环形四周向窑体内供风的方式；十字风道连接布风通道和窑体内部中心区域，形成由中心向窑体内供风的方式。本发明通过将窑体内环形四周供风和中心供风两种供风方式相结合，使得窑体内的气固两相充分接触、换热效果好、热量回收效率高，解决了竖冷窑内烧结矿和冷却气体的均匀分布问题，能够保证换热的均匀性，提升冷却效果，提高烧结矿余热回收效率。
进一步的，本发明通过对布风通道和排风通道均采用了蜗壳型线结构，符合气体流动规律，减小通道内不同截面处气体压力差，可保证气体从四周均匀进入和排出窑体内部，保证窑体内气体和固体换热效果。
进一步的，在冷却段和排风通道间设置了弯曲型的牛腿，起到类似于叶片的导流作用，减小高温气体的气旋现象，减小流动过程的径向扰动，进而减少流动损失。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中沿A-A线剖视图；
图3是图1中沿B-B线剖视图；
图4是本发明的物料和空气流动示意图；
图中：1-窑体；2-上锥壳；3-下锥壳；4-缓冲腔；5-冷却腔；6-进气口；7-布风通道；8-出气口；9-排风通道；10-进料口；11-出料口；12-横梁；13-料钟；14-分隔板；15-牛腿；16-风帽；17-十字风道。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面将结合具体实施例和附图对本发明进行更加详细的说明。
如图1-图3所示，一种均匀换热的竖冷窑，包括窑体1，窑体1包括位于下部的上锥壳2和下锥壳3，上锥壳2与下锥壳3套插在一起，并且上锥壳2和下锥壳3之间留有间隙，窑体1内部包括缓冲腔4和冷却腔5，缓冲腔4位于冷却腔5上方，冷却腔5位于上锥壳2上方，窑体1的顶端设有进料口10，窑体1上部外侧设置有排风通道9，排风通道9的端部开设有出气口8，出气口8和排风通道9相连通，出气口8位于缓冲腔4外侧，冷却腔5与排风通道9相连通。窑体1底端设有出料口11，窑体1下部外侧设置有布风通道7，布风通道7的端部开设有进气口6，进气口6和布风通道7相连通，窑体1内设置有十字风道17，布风通道7与十字风道17相连通，十字风道17上设置有风帽16。
进料口10上方设有料罐，可采用电磁震动给料器上料，将输料装置运送过来的物料按照一定数量装入罐体内；出料口11下方设有排料装置，将冷却后的烧结矿颗粒连续排出，同时保证空气不外泄。
横梁12两端通过固定装置安装在窑体1上，具体的，横梁12两端穿出窑体1，横梁12内部设有水冷的冷却管道，以防止横梁12因高温出现弯曲或断裂。
窑体1内部包括缓冲腔4和冷却腔5，物料经过缓冲腔4缓冲后再进入冷却腔5，可以保证进料的连续性；料钟13上安装了多个沿圆周均匀分布的分隔板14，物料掉落过程经料钟13和分隔板14的干预后，可以保证进料的均匀性。
窑体1内整体采用了环形四周供风和中心供风两种供风方式相结合：窑体1下部由上锥壳2和下锥壳3套插构成，具体的，上锥壳2和下锥壳3之间通过支撑柱相连，上锥壳2和下锥壳3之间留有间隙，该空隙连接布风通道7和窑体1内部外围区域，形成由环形四周向窑体1内供风的方式；十字风道17和风帽16连接布风通道7和窑体1内部中心区域，形成由中心向窑体1内供风的方式。
布风通道7和排风通道9均采用蜗壳型线结构，布风通道7的蜗壳型线结构口径最大处连接进气口6，排风通道9的蜗壳型线结构口径最大处连接出气口8。蜗壳型线结构符合气体流动规律，通过减小通道内不同截面处气体压力差，保证气体从四周均匀进入和排出窑体1内部。
窑体1内部的缓冲腔4和冷却腔5之间的连接区域内设置有若干牛腿15，多个牛腿15均采用弯曲形结构，呈圆周状均匀固定安装在窑体1内壁，起到类似于叶片的导流作用，引导气流平稳进入所述排风通道9，减小高温气体的气旋现象，减小流动过程的径向扰动，进而减少流动损失。
本发明的实际运行过程如下：
如图4所示，黑色箭头为物料流动方向，白色箭头为空气流动方向。竖冷窑内的总体换热过程为逆流换热：高温的烧结矿从窑体1上方的进料口10进入后，经过料钟13和分隔板14的干预后，均匀落到缓冲腔4内进行缓冲，随后向下进入到冷却腔5内和冷却气体进行换热，被冷却后的烧结矿通过窑体1下方的出料口11排出，进行后续加工；冷却空气由进气口6输入到布风通道7内，然后分为两路，一路通过上锥壳2和下锥壳3的间隙处进入窑体1四周区域进行环形四周供风，一路通过十字风道17和风帽16进入窑体1中间区域进行中心供风，随后冷却空气上升到冷却腔5内和烧结矿进行换热，吸热后的高温气体经过牛腿15进入排风通道9，最后汇聚到出气口8排出，进行后续热量利用。
以上仅对本发明的最佳实施例进行了详细的描述，不涵盖本发明的全部实施范围，所有针对本发明范围所作的均等变化与改进等，都属于本发明保护的范围内。

Claims (9)

1.一种换热均匀的竖冷窑，其特征在于，包括窑体(1)，窑体(1)包括位于下部的上锥壳(2)和下锥壳(3)，上锥壳(2)与下锥壳(3)套插在一起，并且上锥壳(2)和下锥壳(3)之间留有间隙，窑体(1)内部包括缓冲腔(4)和冷却腔(5)，缓冲腔(4)位于冷却腔(5)上方，冷却腔(5)位于上锥壳(2)上方，窑体(1)的顶端设有进料口(10)，窑体(1)上部外侧设置有排风通道(9)，冷却腔(5)与排风通道(9)相连通，排风通道(9)端部开设有出气口(8)；窑体(1)底端设有出料口(11)，窑体(1)下部外侧设置有布风通道(7)，布风通道(7)端部开设有进气口(6)；窑体(1)内设置十字风道(17)，布风通道(7)与十字风道(17)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种换热均匀的竖冷窑，其特征在于，窑体(1)内部靠近进料口(10)处设置有横梁(12)，横梁(12)上悬挂料钟(13)，料钟(13)上设置有多个分隔板(14)。
3.根据权利要求2所述的一种换热均匀的竖冷窑，其特征在于，横梁(12)两端穿出窑体(1)，横梁(12)内部设有用于水冷的冷却管道。
4.根据权利要求1所述的一种换热均匀的竖冷窑，其特征在于，缓冲腔(4)和冷却腔(5)之间的区域内设置有若干牛腿(15)。
5.根据权利要求1所述的一种换热均匀的竖冷窑，其特征在于，十字风道(17)上设置有风帽(16)。
6.根据权利要求1所述的一种换热均匀的竖冷窑，其特征在于，布风通道(7)采用蜗壳型线结构，布风通道(7)的蜗壳型线结构口径最大处连接进气口(6)。
7.根据权利要求1所述的一种换热均匀的竖冷窑，其特征在于，排风通道(9)采用蜗壳型线结构，排风通道(9)的蜗壳型线结构口径最大处连接出气口(8)。
8.根据权利要求1所述的一种换热均匀的竖冷窑，其特征在于，若干牛腿(15)采用弯曲形结构，沿周向均匀分布。
9.根据权利要求1所述的一种换热均匀的竖冷窑，其特征在于，高温的烧结矿从窑体(1)上方的进料口(10)进入后，均匀落到缓冲腔(4)内进行缓冲，随后向下进入到冷却腔(5)内和冷却气体进行换热，被冷却后的烧结矿通过出料口(11)排出；冷却空气由进气口(6)输入到布风通道(7)内，然后分为两路，一路通过上锥壳(2)和下锥壳(3)的间隙处进入窑体(1)内，一路通过十字风道(17)进入窑体(1)内，随后冷却空气上升到冷却腔(5)内和烧结矿进行换热，吸热后的高温气体进入排风通道(9)，最后汇聚到出气口(8)排出。
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