CN113883825A - 一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,包括壳体以及在壳体上下两端分别固定设置的上封头和下封头,上封头设置有固体颗粒进口,壳体侧壁上方还连接有冷却介质出口管,冷却介质出口管伸入壳体内并连接有冷却介质收集器,壳体侧壁下方还连接有冷却介质进口管,冷却介质进口管伸入壳体内并连接有冷却介质分布器,冷却介质收集器下表面和冷却介质分布器上表面一一对应均匀开有多个圆孔,冷却介质收集器下表面和冷却介质分布器上表面对应的圆孔共同连接有螺旋换热管,下封头设置有固体颗粒出口。本发明解决现有技术中存在的冷却设备传热效率低、处理量小,易堵塞以及远离传热面的固体颗粒冷却效果不佳所造成的温度不均匀的问题。
Description
技术领域
本发明属于固体颗粒冷却装置技术领域,涉及一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备。
背景技术
目前,在煤炭分级分质高效利用领域,粉煤、粉焦和焦粉等固体颗粒(粉体)的冷却设备主要为板式换热器,但该换热器运行过程中存在传热效率低、处理量小,易堵塞的问题,同时不可避免的还存在远离传热面的固体颗粒冷却效果不佳所造成的温度不均匀的问题,已经成为影响和制约煤炭分级分质高效利用产业发展的技术瓶颈,因此开发传热效率高、处理量大、不易堵塞的新型固体颗粒冷却设备具有重要的价值和意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,解决现有技术中存在的冷却设备传热效率低、处理量小、易堵塞以及远离传热面的固体颗粒冷却效果不佳所造成的温度不均匀的问题。
本发明所采用的技术方案是,一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,包括壳体以及在壳体上下两端分别固定设置的上封头和下封头,上封头中心处设置有固体颗粒进口,壳体侧壁上方还连接有冷却介质出口管,冷却介质出口管伸入壳体内并连接有冷却介质收集器,壳体侧壁下方还连接有冷却介质进口管,冷却介质进口管伸入壳体内并连接有冷却介质分布器,冷却介质收集器下表面和冷却介质分布器上表面一一对应均匀开有多个圆孔,冷却介质收集器下表面和冷却介质分布器上表面对应的圆孔共同连接有螺旋换热管,下封头中心处设置有固体颗粒出口。
本发明的特征还在于,
壳体上下两端分别通过第一容器法兰和第二容器法兰固定连接上封头和下封头。
上封头为椭圆形封头,下封头为带折边的锥形封头。
上封头在固体颗粒进口旁还设置有松动风出口,下封头上固体颗粒出口旁还设置有松动风进口。
松动风出口内设置有固体颗粒过滤网。
壳体内壁上下两端沿壳体内壁一周通过焊接方式均匀连接有多个支撑架,每个支撑架由一块水平板和两块三角形肋板组成,水平板一端固定在壳体内壁上,水平板另一端向壳体中心处延伸,两块肋板平行设置且肋板的两侧壁分别固定在壳体内壁和水平板下表面,冷却介质收集器和冷却介质分布器分别固定在壳体内壁上下两端的多个支撑架上。
壳体在第一容器法兰之下的侧壁上开有穿设冷却介质出口管的孔,冷却介质出口管和冷却介质收集器通过第一管法兰连接。
壳体在第二容器法兰之上的侧壁上开有用于穿设冷却介质进口管的孔,冷却介质进口管与冷却介质分布器通过第二管法兰连接。
冷却介质分布器和冷却介质收集器结构相同,均包括一段水平设置的直管以及在直管两侧分布的多个不同半径的半圆环形分管,冷却介质收集器和冷却介质分布器中的直管一端分别与冷却介质出口管和冷却介质进口管连接,直管另一端通过点焊方式固定在壳体内壁的固定块上,半圆环形分管以壳体的中心位置为圆心、以直管的轴线为对称轴在直管两侧呈对称分布,每个半圆环形分管两端均通过第三管法兰与直管连通,每个半圆环形分管均置于壳体内壁的支撑架之上,由支撑架支撑,并通过点焊方式与支撑架连接,冷却介质收集器的每个半圆环形分管的下表面和冷却介质分布器的每个半圆环形分管的上表面均均匀设置有多个一一对应的圆孔,冷却介质分布器和冷却介质收集器之间从最外层半圆环形分管到最内层半圆环形分管固定有多层旋向一致、相互平行的螺旋换热管,每个螺旋换热管的上端和下端分别连接在相对应的冷却介质分布器半圆环形分管上表面的圆孔和冷却介质收集器半圆环形分管下表面的圆孔上。
冷却介质分布器和冷却介质收集器中直管所连接的固定块的上表面分别与支撑所述冷却介质分布器和冷却介质收集器中半圆环形分管的支撑架的上表面在同一水平面上。
本发明的有益效果是:
(1)本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备结构为管壳式换热器,具有坚固可靠、承压能力强、不易泄露、处理量大的优点,有效解决了现有技术所采用的板式换热器存在的处理量小的问题;
(2)本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备换热管为螺旋换热管,且从冷却设备壳体中心向外换热管采用了逐层螺旋缠绕的结构,每两层换热管之间形成了螺旋形通道,固体颗粒自上而下沿着壳体轴线方向螺旋下降,不易堵塞,加之下封头为有利于固体物料排出的锥形封头,因此本发明的冷却设备可以有效解决现有技术所采用的板式换热器存在的固体颗粒堵塞问题;
(3)本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备运行时,固体颗粒在换热管外螺旋下降,冷却介质在换热管内螺旋上升,不仅有利于固体颗粒在换热管外沿壳体径向混合,也有利于冷却介质在换热管内径向混合而形成湍流,一方面可提高传热系数,继而提高单位时间的热交换量即热负荷,有效解决现有技术所采用的板式换热器存在的传热效率低的问题,另一方面可有效解决远离传热面的固体颗粒冷却效果不佳所造成的温度不均匀的问题;
(4)本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备采用了螺旋换热管,使得冷却设备单位体积内具有更大的换热面积,因此应用本发明的冷却设备,固体颗粒冷却速度更快;
(5)本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备创新设计了冷却介质分布器和冷却介质收集器,一方面,确保冷却介质均匀进入螺旋换热管,同时实现冷却介质离开冷却设备前的汇集,另一方面,冷却介质分布器和冷却介质收集器并不阻碍固体颗粒自上而下流动,因此本发明的冷却设备和常见螺旋管换热器相比结构更简单,安装检修更方便;
(6)本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备适用面广,还可用于其他工业领域固体颗粒的冷却操作中。
附图说明
图1是本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备的整体结构示意图;
图2是本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备中的螺旋换热管、冷却介质分布器和冷却介质收集器连接示意图;
图3是本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备中的冷却介质分布器和冷却介质收集器结构图;
图4是本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备中的支撑架结构图。
图中,1.冷却介质进口管,2.松动风出口,3.第一容器法兰,4.上封头,5.固体颗粒进口,6.壳体,7.冷却介质出口管,8.固体颗粒出口,9.冷却介质分布器,10.第二容器法兰,11.下封头,12.冷却介质收集器,13.螺旋换热管,14.第一管法兰,15.松动风进口,16.固体颗粒过滤网,17.固定块,18.第二管法兰,19.第三管法兰,20.支撑架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其结构如图1所示,包括壳体6以及在壳体6上下两端分别固定设置的上封头4和下封头11,上封头4中心处设置有固体颗粒进口5,壳体6侧壁上方还连接有冷却介质出口管7,冷却介质出口7管伸入壳体6内并连接有冷却介质收集器12,壳体6侧壁下方还连接有冷却介质进口管1,冷却介质进口管1伸入壳体6内并连接有冷却介质分布器9,冷却介质收集器12下表面和冷却介质分布器9上表面一一对应均匀开有多个圆孔,冷却介质收集器12下表面和冷却介质分布器9上表面对应的圆孔共同连接有螺旋换热管13,下封头11中心处设置有固体颗粒出口8。
壳体6上下两端分别通过第一容器法兰3和第二容器法兰10固定连接上封头4和下封头11。
上封头4为椭圆形封头,下封头11为带折边的锥形封头。
上封头4在固体颗粒进口5旁还设置有松动风出口2,下封头11上固体颗粒出口8旁还设置有松动风进口15。
松动风出口2内设置有固体颗粒过滤网16。
壳体6内壁上下两端沿壳体6内壁一周通过焊接方式均匀连接有多个支撑架20,每个支撑架20由一块水平板和两块三角形肋板组成,水平板一端固定在壳体6内壁上,水平板另一端向壳体6中心处延伸,两块肋板平行设置且肋板的两侧壁分别固定在壳体6内壁和水平板下表面,冷却介质收集器12和冷却介质分布器9分别固定在壳体6内壁上下两端的多个支撑架20上。
壳体6在第一容器法兰3下的侧壁上开有穿设冷却介质出口管7的孔,冷却介质出口管7和冷却介质收集器12通过第一管法兰14连接。
壳体6在第二容器法兰10上的侧壁上开有用于穿设冷却介质进口管1的孔,冷却介质进口管1与冷却介质分布器9通过第二管法兰18连接。
冷却介质分布器9和冷却介质收集器12结构相同,均包括一段水平设置的直管以及在直管两侧分布的多个不同半径的半圆环形分管,冷却介质收集器12和冷却介质分布器9中的直管一端分别与冷却介质出口管7和冷却介质进口管1连接,直管另一端通过点焊方式固定在壳体6内壁的固定块17上,半圆环形分管以壳体6的中心位置为圆心、以直管的轴线为对称轴在直管两侧呈对称分布,每个半圆环形分管两端均通过第三管法兰19与直管连通,每个半圆环形分管均置于壳体6内壁的支撑架20之上,由支撑架20支撑,并通过点焊方式与支撑架20连接,冷却介质收集器12的每个半圆环形分管的下表面和冷却介质分布器9的每个半圆环形分管的上表面均均匀设置有多个一一对应的圆孔,冷却介质分布器9和冷却介质收集器12之间从最外层半圆环形分管到最内层半圆环形分管固定有多层旋向一致、相互平行的螺旋换热管13,每个螺旋换热管13的上端和下端分别连接在相对应的冷却介质分布器9半圆环形分管上表面的圆孔和冷却介质收集器12半圆环形分管下表面的圆孔上。
冷却介质分布器9和冷却介质收集器12中直管所连接的固定块17的上表面分别与支撑所述冷却介质分布器9和冷却介质收集器12中半圆环形分管的支撑架20的上表面在同一水平面上。
本发明的工作过程为:
高温固体颗粒从上封头4中心处的固体颗粒进口5进入冷却设备,依靠自身重力及压力在螺旋换热管13管外,以及相邻的内外两层螺旋换热管13中间形成的螺旋通道内自上而下螺旋沉降,经过与螺旋换热管13内的冷却介质换热,从下封头11中心处的固体颗粒出口8排出。冷却介质从冷却设备下部的冷却介质进口管1进入冷却设备,继而通过冷却介质分布器9中的直管进入冷却介质分布器9中的半圆环形分管,后进入螺旋换热管13内,依靠自身压力自下而上流动,在螺旋换热管13内流动过程中与螺旋换热管13外的固体颗粒发生热交换,后进入冷却介质收集器12中的半圆环形分管,继而汇集到冷却介质收集器12中的直管,最后从冷却介质出口管7流出冷却设备。
如果冷却设备中出现固体颗粒堵塞,则从下封头11上的松动风进口15向冷却设备内通氮气进行松动堵塞物,通入的氮气最后从上封头4上的松动风出口2排出,氮气排出时所夹杂的固体颗粒则在松动风出口2中固体颗粒过滤网16的作用下留在冷却设备中。
Claims (10)
1.一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,包括壳体(6)以及在壳体(6)上下两端分别固定设置的上封头(4)和下封头(11),所述上封头(4)中心处设置有固体颗粒进口(5),所述壳体(6)侧壁上方还连接有冷却介质出口管(7),所述冷却介质出口(7)管伸入壳体(6)内并连接有冷却介质收集器(12),所述壳体(6)侧壁下方还连接有冷却介质进口管(1),所述冷却介质进口管(1)伸入所述壳体(6)内并连接有冷却介质分布器(9),所述冷却介质收集器(12)下表面和冷却介质分布器(9)上表面一一对应均匀开有多个圆孔,所述冷却介质收集器(12)下表面和冷却介质分布器(9)上表面对应的圆孔共同连接有螺旋换热管(13),所述下封头(11)中心处设置有固体颗粒出口(8)。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,所述上封头(4)在固体颗粒进口(5)旁还设置有松动风出口(2),所述下封头(11)上固体颗粒出口(8)旁还设置有松动风进口(15)。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,所述壳体(6)上下两端分别通过第一容器法兰(3)和第二容器法兰(10)固定连接所述上封头(4)和下封头(11)。
4.根据权利要求3所述的一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,所述壳体(6)在第一容器法兰(3)下的侧壁上开有穿设所述冷却介质出口管(7)的孔,所述冷却介质出口管(7)和冷却介质收集器(12)通过第一管法兰(14)连接。
5.根据权利要求3所述的一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,所述壳体(6)在第二容器法兰(10)上的侧壁上开有用于穿设冷却介质进口管(1)的孔,所述冷却介质进口管(1)与所述冷却介质分布器(9)通过第二管法兰(18)连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,所述上封头(4)为椭圆形封头,所述下封头(11)为带折边的锥形封头。
7.根据权利要求2所述的一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,所述松动风出口(2)内设置有固体颗粒过滤网(16)。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,所述壳体(6)内壁上下两端沿壳体(6)内壁一周通过焊接方式均匀连接有多个支撑架(20),每个支撑架(20)由一块水平板和两块三角形肋板组成,水平板一端固定在壳体(6)内壁上,水平板另一端向壳体(6)中心处延伸,两块肋板平行设置且肋板的两侧壁分别固定在壳体(6)内壁和水平板下表面,所述冷却介质收集器(12)和冷却介质分布器(9)分别固定在壳体(6)内壁上下两端的多个支撑架(20)上。
9.根据权利要求8所述的一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,所述冷却介质分布器(9)和冷却介质收集器(12)结构相同,均包括一段水平设置的直管以及在直管两侧分布的多个不同半径的半圆环形分管,冷却介质收集器(12)和冷却介质分布器(9)中的直管一端分别与冷却介质出口管(7)和冷却介质进口管(1)连接,直管另一端通过点焊方式固定在壳体(6)内壁的固定块(17)上,半圆环形分管以壳体(6)的中心位置为圆心、以直管的轴线为对称轴在直管两侧呈对称分布,每个半圆环形分管两端均通过第三管法兰(19)与直管连通,每个半圆环形分管均置于壳体(6)内壁的支撑架(20)之上,由支撑架(20)支撑,并通过点焊方式与支撑架(20)连接,冷却介质收集器(12)的每个半圆环形分管的下表面和冷却介质分布器(9)的每个半圆环形分管的上表面均均匀设置有多个一一对应的圆孔,冷却介质分布器(9)和冷却介质收集器(12)之间从最外层半圆环形分管到最内层半圆环形分管固定有多层旋向一致、相互平行的螺旋换热管(13),每个螺旋换热管(13)的上端和下端分别连接在相对应的冷却介质分布器(9)半圆环形分管上表面的圆孔和冷却介质收集器(12)半圆环形分管下表面的圆孔上。
10.根据权利要求9所述的一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备,其特征在于,所述冷却介质分布器(9)和冷却介质收集器(12)中直管所连接的固定块(17)的上表面分别与支撑所述冷却介质分布器(9)和冷却介质收集器(12)中半圆环形分管的支撑架(20)的上表面在同一水平面上。
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CN202111245929.7A CN113883825A (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备 |
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CN202111245929.7A CN113883825A (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备 |
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CN202111245929.7A Pending CN113883825A (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 一种用于煤炭分级分质利用的固体颗粒冷却设备 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114949967A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-08-30 | 延安大学 | 煤焦油悬浮床加氢反应器压力表用防堵塞装置 |
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2021
- 2021-10-25 CN CN202111245929.7A patent/CN113883825A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114949967A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-08-30 | 延安大学 | 煤焦油悬浮床加氢反应器压力表用防堵塞装置 |
CN114949967B (zh) * | 2022-06-22 | 2023-06-16 | 延安大学 | 煤焦油悬浮床加氢反应器压力表用防堵塞装置 |
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