CN209043091U - 颗粒状固体冷却器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种颗粒状固体冷却器，包括从下至上依次设置的下封头、壳体、顶盖。壳体与下封头相连通。顶盖上分别设有固体颗粒进口和气体出口。下封头的底部设有固体颗粒出口。壳体内设有饱和水间壁式换热部分。壳体侧壁上环绕设置有至少二组松动气口，下封头侧壁上对称环绕设置有至少二组冷却风兼松动气口。本实用新型利用饱和水汽化的相变传热以及换热套管外管上并联设置的多根换热管，增加了单位体积内的换热面积，提高了换热效率；利用完饱和水相变传热后，再采用混合换热区进行进一步换热，换热效果好；带气体冷却的管束支撑件和带气体冷却的集合管保护装置，扩大了本实用新型的适用范围；利用套管式集箱作管束支撑，易于大型化。

Description

颗粒状固体冷却器

技术领域

本发明涉及冷却设备技术领域，特别涉及一种颗粒状固体冷却器。

背景技术

固体颗粒冷却一直是化工、煤化工、冶金工业等行业的难题。有些固体颗粒温度很高，且颗粒细，不能用喷水的方式冷却，冷却起来比较困难。比如固态排渣的煤气化炉排出的渣温度高达1100℃，细灰粒直径低至几十微米；煤热解的产品兰炭（焦末）温度600℃，粒直径小于800微米。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术对温度很高且颗粒细的固体颗粒冷却起来很困难等不足，提供一种利用饱和水相变传热结合介质混合传热原理、单位体积换热效率高、冷却效果好、适用于温度很高且颗粒很细的固体颗粒（可含少量气）的冷却、易于大型化的颗粒状固体冷却器。

一种颗粒状固体冷却器，用于冷却固体颗粒，包括从下至上依次设置的下封头、壳体、顶盖，壳体与下封头相连通。顶盖上分别设有固体颗粒进口和气体出口。下封头的底部设有固体颗粒出口。所述壳体内设有饱和水间壁式换热部分。壳体侧壁上环绕设置有至少二组松动气口，用于保证固体颗粒顺利下滑。下封头侧壁上对称环绕设置有至少二组冷却风兼松动气口，用于在下封头内形成混合换热区。

在其中一个实施例中，所述饱和水间壁式换热部分包括至少二个设置在壳体内侧壁上的套管式集箱、至少二个并联设置在套管式集箱底部的管束、至少二个贯穿壳体壁的饱和锅炉水进口和至少二个贯穿壳体壁的水汽混合物出口。

一个所述套管式集箱对应一个管束、至少一个水汽混合物出口、至少一个饱和锅炉水进口。每个套管式集箱内都设有一根套管集箱内管。所述套管式集箱和套管集箱内管之间的环隙与与之对应的水汽混合物出口相连通。所述套管集箱内管与与之对应的饱和锅炉水进口相连通。

每个管束包括至少三个水平并列排列的换热管部分。

每个换热管部分包括换热套管内管、换热套管外管、至少三根并联设置在换热套管外管上的换热管。所述换热套管内管、换热套管外管和换热管都是立式设置，且所述换热套管内管设置在所述换热套管外管内。

所述换热套管内管的顶部与所述套管集箱内管相连通。所述换热套管内管的底部与所述换热套管内管和换热套管外管之间的环隙相连通。所述换热套管外管的顶部与所述套管式集箱和套管集箱内管之间的环隙相连通。所述换热套管外管的底部封闭，且每根所述换热管的两端都与与之对应的换热套管外管相连通，使得冷介质逆流换热。

在其中一个实施例中，所述颗粒状固体冷却器还包括至少二个设置在所述壳体内侧壁上的带气体冷却的管束支撑件，且带气体冷却的管束支撑件只在固体颗粒进口温度高于800℃时才使用。

所述带气体冷却的管束支撑件包括第一冷却风进口和与第一冷却风进口相连通的管束支撑件主体，第一冷却风进口贯穿壳体壁。

在其中一个实施例中，所述颗粒状固体冷却器还包括至少二个设置在壳体内的带气体冷却的集合管保护装置，且带气体冷却的集合管保护装置只在固体颗粒进口温度高于800℃时才使用。

所述带气体冷却的集合管保护装置包括第二冷却风进口和与第二冷却风进口相连通的集合管保护件，第二冷却风进口贯穿壳体壁。

在其中一个实施例中，所述固体颗粒进口处敷设有衬里，且还设有冷却盘管，所述冷却盘管与第二冷却风进口相连通，所述冷却盘管只在固体颗粒进口温度高于800℃时才使用。

在其中一个实施例中，所述换热套管外管的底部设有管束连接板，使得各管束能同管束、跨管束相连，减少震动。

在其中一个实施例中，每根所述换热套管外管的外侧壁和每根换热管的外侧壁上都设有防磨扩面元件，防磨扩面元件可以为钉头，钉头可以为圆形、椭圆形或菱形。

在其中一个实施例中，换热套管外管和与之对应的换热管的布置方式可以是中间布置换热套管外管，周边呈圆形布置换热管；也可以是中间布置换热套管外管，周边呈正六边形布置换热管；也可以是中间布置换热套管外管，周边分别呈圆形和正六边形布置换热管。

在其中一个实施例中，所述壳体上敷设有衬里。

在其中一个实施例中，所述壳体的上部和下封头上都设有人孔。

本发明的优点及有益效果：

1、本发明利用饱和水汽化的相变传热，提高了换热效率，且本发明在换热套管外管上并联设置至少三根换热管，增加了单位体积内的换热面积，提高了单位体积的换热效率。

2、本发明下封头上设有至少二组冷却风兼松动气口，在下封头内形成混合换热区，固体颗粒在壳体内利用完饱和水相变高效换热后进入混合换热区进一步冷却，冷却效果好。

3、本发明采用多个管束并联，每个管束利用套管式集箱做支撑，无管板，没有热膨胀引起的应力，易于大型化。

4、本发明采用带气体冷却的管束支撑件和带气体冷却的集合管保护装置，扩大了设备适用范围，进口物料温度可达耐火材料的适用温度（可至1500℃）。

5、本发明换热套管外管的底部设有管束连接板，使得各管束能同管束、跨管束相连，减少震动。

6、本发明换热管和换热套管外管的布置方式，减少固体颗粒侧空间和布管死区，增加单位体积换热面积，提高换热效率。

7、本发明特别适用于温度很高且颗粒很细的固体颗粒（可含少量气）的冷却。

8、本发明设有松动气口，用于保证固体颗粒顺利下滑

附图说明

图1为本发明的主剖示意图。

图2为本发明的侧剖示意图。

图3为本发明的俯剖示意图。

图4为本发明一个套管式集合箱和一个管束的结构示意图（无防磨扩面元件）。

图5为图4的俯剖示意图。

图6为本发明一个套管式集合箱和一个管束的结构示意图（有防磨扩面元件）。

图7为图6的俯剖示意图。

图8为本发明换热管和换热套管外管无防磨扩面元件时的第一种布置方式的结构图。

图9为本发明换热管和换热套管外管无防磨扩面元件时的第二种布置方式的结构图。

图10为本发明换热管和换热套管外管无防磨扩面元件时的第三种布置方式的结构图。

图11为本发明换热管和换热套管外管有防磨扩面元件时的第一种布置方式的结构图。

图12为本发明换热管和换热套管外管有防磨扩面元件时的第二种布置方式的结构图。

图13为本发明换热管和换热套管外管有防磨扩面元件时的第三种布置方式的结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置”在另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“相连”，它可以是直接连接到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

请参阅图1至图9，一种颗粒状固体冷却器，用于冷却固体颗粒，包括从下至上依次设置的下封头1、壳体3、顶盖5，壳体3与下封头1相连通。顶盖5上分别设有固体颗粒进口51和气体出口53。下封头1的底部设有固体颗粒出口11。壳体3内设有饱和水间壁式换热部分。壳体3侧壁上环绕设置有五组松动气口31，用于保证固体颗粒顺利下滑。下封头1侧壁上对称环绕设置有三组冷却风兼松动气口13，用于在下封头1内形成混合换热区2。

如图1至图3所示，饱和水间壁式换热部分包括九个设置在壳体3内侧壁上的套管式集箱71、九个并联设置在套管式集箱71底部的管束72、九个贯穿壳体3壁的饱和锅炉水进口73和九个贯穿壳体壁的水汽混合物出口74。

如图4至图7所示，一个套管式集箱71对应一个管束72、一个水汽混合物出口74、一个饱和锅炉水进口73。每个套管式集箱71内都设有一根套管集箱内管711。套管式集箱71和套管集箱内管711之间的环隙与与之对应的水汽混合物出口74相连通。套管集箱内管711与与之对应的饱和锅炉水进口73相连通。

其中，每个管束72包括七个水平并列排列的换热管部分。

具体的，每个换热管部分包括换热套管内管721、换热套管外管723、六根并联设置在换热套管外管723上的换热管724。换热套管内管721、换热套管外管723和换热管724都是立式设置，且换热套管内管721设置在换热套管外管723内。

具体的，如图4，换热套管内管721的顶部与套管集箱内管711相连通。换热套管内管721的底部与换热套管内管721和换热套管外管723之间的环隙相连通。换热套管外管723的顶部与套管式集箱71和套管集箱内管711之间的环隙相连通。换热套管外管723的底部封闭，且每根换热管724的两端都与与之对应的换热套管外管723相连通，使得冷介质逆流换热。

如图1，本发明还包括至少二个设置在所述壳体内侧壁上的带气体冷却的管束支撑件，且带气体冷却的管束支撑件只在固体颗粒进口温度高于800℃时才使用。

具体的，带气体冷却的管束支撑件包括第一冷却风进口911和与第一冷却风进口911相连通的管束支撑件主体913，第一冷却风进口911贯穿壳体3壁。

如图1，本发明还包括至少二个设置在壳体内的带气体冷却的集合管保护装置，且带气体冷却的集合管保护装置只在固体颗粒进口温度高于800℃时才使用。

具体的，带气体冷却的集合管保护装置包括第二冷却风进口931和与第二冷却风进口931相连通的集合管保护件933，第二冷却风进口931贯穿壳体3壁。

其中，固体颗粒进口处敷设有衬里33，且还设有冷却盘管511，冷却盘管511与第二冷却风进口931相连通，冷却盘管511只在固体颗粒进口温度高于800℃时才使用。

如图1和图4，换热套管外管723的底部设有管束连接板75，使得各管束72能同管束、跨管束相连，减少震动。

具体的，如图6，每根所述换热套管外管723的外侧壁和每根换热管724的外侧壁上都设有防磨扩面元件76，防磨扩面元件76可以为钉头，钉头可以为圆形、椭圆形或菱形。

其中，如图8至图13，换热套管外管723和与之对应的换热管724的布置方式可以是中间布置换热套管外管723，周边呈圆形布置换热管724；也可以是中间布置换热套管外管723，周边呈正六边形布置换热管724；也可以是中间布置换热套管外管723，周边分别呈圆形和正六边形布置换热管724。

其中，壳体3上敷设有衬里33。壳体3的上部和下封头1上都设有人孔9。

本发明的工作原理及其工作过程：

高温固体颗粒（含气）从固体颗粒进口51进入壳体3内，通过带气体冷却的集合管保护装置向下流动，进入竖直设置的管束72之间的间隙，固体颗粒在管束72之间的间隙向下流动的过程中和换热套管外管723以及换热管724内的饱和水换热，可降温至饱和水温度以上50℃；出管束72间隙的固体颗粒可和下封头1内从冷却风兼松动气口13进入的冷却气进一步混合换热，被降温至需要的温度，再从下封头1底部排出。在壳体3内设置松动气口31，保证固体颗粒顺利向下流动；由固体颗粒进料带入的气体、松动气、冷却气通过固体颗粒层向上逸出，由顶盖上的气体出口53排出。

如图4所示，来自汽包的饱和水由饱和锅炉水进口73进入套管集箱内管711内，再均匀分配给同一管束72上的换热套管内管721；饱和水在换热套管内管721向下流动，流入换热套管外管723的底端，在换热套管外管723的底端折回再通过换热套管外管723与换热套管内管721之间的环隙以及换热管724内部向上流动，同时和换热套管外管723以及换热管724外的固体颗粒换热、气化，饱和水、水蒸气由换热套管外管723与换热套管内管721之间的环隙进入套管式集箱71与套管集箱内管711之间的环隙内，再由水汽混合物出口74去汽包进行汽、水分离。

本发明的优点及有益效果：

1、本发明利用饱和水汽化的相变传热，提高了换热效率，且本发明在换热套管外管723上并联设置至少三根换热管724，增加了单位体积内的换热面积，提高了单位体积的换热效率。

2、本发明下封头1上设有至少二组冷却风兼松动气口13，在下封头1内形成混合换热区2，固体颗粒在壳体3内利用完饱和水相变高效换热后进入混合换热区2进一步冷却，冷却效果好。

3、本发明采用多个管束72并联，每个管束72利用套管式集箱71做支撑，无管板，没有热膨胀引起的应力，易于大型化。

4、本发明采用带气体冷却的管束支撑件和带气体冷却的集合管保护装置，扩大了设备适用范围，进口物料温度可达耐火材料的适用温度（可至1500℃）。

5、本发明换热套管外管723的底部设有管束连接板75，使得各管束72能同管束72、跨管束72相连，减少震动。

6、本发明换热管724和换热套管外管723的布置方式，减少固体颗粒侧空间和布管死区，增加单位体积换热面积，提高换热效率。

7、本发明特别适用于温度很高且颗粒很细的固体颗粒（可含少量气）的冷却。

8、本发明设有松动气口31，用于保证固体颗粒顺利下滑

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种颗粒状固体冷却器，用于冷却固体颗粒，其特征在于，包括从下至上依次设置的下封头、壳体、顶盖，壳体与下封头相连通，顶盖上分别设有固体颗粒进口和气体出口，下封头的底部设有固体颗粒出口，所述壳体内设有饱和水间壁式换热部分，壳体侧壁上环绕设置有至少二组松动气口，用于保证固体颗粒顺利下滑，下封头侧壁上对称环绕设置有至少二组冷却风兼松动气口，用于在下封头内形成混合换热区。

2.根据权利要求1所述的颗粒状固体冷却器，其特征在于，所述饱和水间壁式换热部分包括至少二个设置在壳体内侧壁上的套管式集箱、至少二个并联设置在套管式集箱底部的管束、至少二个贯穿壳体壁的饱和锅炉水进口和至少二个贯穿壳体壁的水汽混合物出口；

一个所述套管式集箱对应一个管束、至少一个水汽混合物出口、至少一个饱和锅炉水进口，每个套管式集箱内都设有一根套管集箱内管，所述套管式集箱和套管集箱内管之间的环隙与与之对应的水汽混合物出口相连通，所述套管集箱内管与与之对应的饱和锅炉水进口相连通；

每个管束包括至少三个水平并列排列的换热管部分；

每个换热管部分包括换热套管内管、换热套管外管、至少三根并联设置在换热套管外管上的换热管，所述换热套管内管、换热套管外管和换热管都是立式设置，且所述换热套管内管设置在所述换热套管外管内，所述换热套管内管的顶部与所述套管集箱内管相连通，所述换热套管内管的底部与所述换热套管内管和换热套管外管之间的环隙相连通，所述换热套管外管的顶部与所述套管式集箱和套管集箱内管之间的环隙相连通，所述换热套管外管的底部封闭，且每根所述换热管的两端都与与之对应的换热套管外管相连通，使得冷介质逆流换热。

3.根据权利要求2所述的颗粒状固体冷却器，其特征在于，所述颗粒状固体冷却器还包括至少二个设置在所述壳体内侧壁上的带气体冷却的管束支撑件，且带气体冷却的管束支撑件只在固体颗粒进口温度高于800℃时才使用；

所述带气体冷却的管束支撑件包括第一冷却风进口和与第一冷却风进口相连通的管束支撑件主体，第一冷却风进口贯穿壳体壁。

4.根据权利要求2所述的颗粒状固体冷却器，其特征在于，所述颗粒状固体冷却器还包括至少二个设置在壳体内的带气体冷却的集合管保护装置，且带气体冷却的集合管保护装置只在固体颗粒进口温度高于800℃时才使用；

所述带气体冷却的集合管保护装置包括第二冷却风进口和与第二冷却风进口相连通的集合管保护件，第二冷却风进口贯穿壳体壁。

5.根据权利要求4所述的颗粒状固体冷却器，其特征在于，所述固体颗粒进口处敷设有衬里，且还设有冷却盘管，所述冷却盘管与第二冷却风进口相连通，所述冷却盘管只在固体颗粒进口温度高于800℃时才使用。

6.根据权利要求2所述的颗粒状固体冷却器，其特征在于，所述换热套管外管的底部设有管束连接板，使得各管束能同管束、跨管束相连，减少震动。

7.根据权利要求2所述的颗粒状固体冷却器，其特征在于，每根所述换热套管外管的外侧壁和每根换热管的外侧壁上都设有防磨扩面元件，防磨扩面元件可以为钉头，钉头可以为圆形、椭圆形或菱形。

8.根据权利要求2所述的颗粒状固体冷却器，其特征在于，换热套管外管和与之对应的换热管的布置方式可以是中间布置换热套管外管，周边呈圆形布置换热管；也可以是中间布置换热套管外管，周边呈正六边形布置换热管；也可以是中间布置换热套管外管，周边分别呈圆形和正六边形布置换热管。

9.根据权利要求1所述的颗粒状固体冷却器，其特征在于，所述壳体上敷设有衬里。

10.根据权利要求1所述的颗粒状固体冷却器，其特征在于，所述壳体的上部和下封头上都设有人孔。