室2之上，緩冷室2通道為圓環(huán)通道，再熱室5和閃冷室I共同一個側(cè)平面13，緩冷室2和預(yù)熱室4共同一個圓環(huán)面24，預(yù)熱室4安裝在緩冷室2之上，再熱室5安裝在緩冷室2內(nèi)側(cè)，減少裝置所占空間體積和平面面積，節(jié)省一次投資。
[0028]發(fā)明具有的結(jié)構(gòu)特征之二是閃冷室I設(shè)置“文丘里噴嘴11-高溫風機12”，緩冷室2設(shè)置“360°旋轉(zhuǎn)的散料板32+噴吹管23-耐溫風機22”。閃冷室I頂面垂直安裝文丘里噴嘴11。高溫風機12驅(qū)動閃冷室I內(nèi)氣流循環(huán)流動，為噴嘴喉口區(qū)域提供強湍流強度冷卻風。借助粒料自身重力作用，粒料從閃冷室I頂面垂直下落，氣粒兩相湍流混合，節(jié)省了其它類型換熱器移動粒料及氣流流動需克服粒料層阻力等所需的外界動力費用。固定床換熱器顆粒位置和氣流入口位置固定不變，用鼓風機驅(qū)動提高氣流壓力，讓氣流隨機穿過靜止顆粒間隙，統(tǒng)計分析可知氣流-粒料接觸機會均等，從而強化了氣粒接觸換熱，但是所需氣流靜壓很高，絕大部分靜壓消耗在克服氣流在微細顆粒間隙間流動阻力損失上，和粒料表面接觸的氣流速度很小。流化床換熱器氣流入口位置不變，鼓風機驅(qū)動提高氣流壓力后讓氣流托起顆粒使其離開原來位置，顆粒位置在小區(qū)域內(nèi)變化，通過顆粒位置變化、氣流在顆粒之間的空間里隨機均勻流動、氣流刮擦粒料表面速度提高，加上氣粒接觸時間延長等途徑，強化了氣粒接觸換熱，但氣流靜壓高流量大，限制了熱交換后氣流溫度變化幅度。篦冷床換熱器強化氣粒傳熱原理類似于固定床換熱器，和粒料表面接觸的氣流速度小，不同的是粒料隨篦床移動而緩慢移動，氣流靜壓有所降低。粒料緩冷器2散料板32帶著噴吹管23，在粒料緩冷器2圓環(huán)通道內(nèi)緩慢勻速運動。散料板32均勻散開中溫粒料表面-小射流垂直噴吹強冷卻中溫粒料方式替代了固定床高壓氣流穿過粒料層表面并發(fā)生對流換熱冷卻方式，替代了流化床粒料流化換熱冷卻方式，所需氣流靜壓低流量小，而且換熱強度因噴吹沖擊得到極大提高。
[0029]上述結(jié)構(gòu)特征導致的技術(shù)特征之一是文丘里噴嘴氣粒兩相閃速傳熱技術(shù)。粒料溫度高達1000°C?1300°C，應(yīng)避免和高溫熱管束61直接接觸，需要引入中間載熱介質(zhì)。結(jié)合煉銅閃速爐氣粒傳熱傳質(zhì)原理，設(shè)置文丘里噴嘴11，該噴嘴粒料處理量可大可小，結(jié)構(gòu)簡單，氣?；旌弦子谡{(diào)控。文丘里噴嘴11設(shè)置有空氣腔，空氣腔排氣口連接噴嘴喉口。噴嘴喉口區(qū)域氣流射流速度大，呈負壓，可加速粒料下落；噴嘴喉口區(qū)域是氣流流動湍流強度大，有氣粒兩相接觸混合良好物理條件，到粒料離開閃冷室I時能完成粒料閃速降溫散熱過程，從紅色變?yōu)楹谏粐娮炜刂屏Ａ狭髟趪娮熘行妮S線附近區(qū)域流動，保護了高溫熱管束61免受粒料流高溫沖刷腐蝕。
[0030]上述結(jié)構(gòu)特征導致的技術(shù)特征之二是高效熱管傳熱技術(shù)。熱管是一種高效傳熱裝置，傳熱效率高達90%以上。高溫熱管束61兩端分別伸進閃冷室I和再熱室5，閃冷室I高溫循環(huán)氣流載熱能及時快速傳遞到再熱室5中溫空氣流，使高溫循環(huán)氣流變成中溫循環(huán)氣流，中溫空氣流變成高溫空氣流。鑒于豎直側(cè)壁面隔開閃冷室I高溫循環(huán)氣流和再熱室5中溫空氣流，高溫熱管束61傾斜30°?75°安裝布置。中溫熱管束62兩端分別伸進緩冷室2和預(yù)熱室4，緩冷室2中溫循環(huán)氣流載熱能及時快速傳遞到預(yù)熱室4低溫空氣流，使中溫循環(huán)氣流變成低溫循環(huán)氣流，低溫空氣流變成中溫空氣流。鑒于水平面隔開緩冷室2中溫循環(huán)氣流和空氣緩冷室2低溫空氣流，中溫熱管束62豎直安裝布置。
[0031]上述結(jié)構(gòu)特征導致的技術(shù)特征之三是粒料分層散開冷卻技術(shù)。粒料具有顆粒數(shù)目多、表面積大等特性，其傳熱難度在于氣流-粒料均勻接觸并發(fā)生高效對流換熱。粒料緩冷器2集成多膛爐氣粒傳熱傳質(zhì)優(yōu)點，散料板32沿圓周方向移動粒料堆，位于粒料堆內(nèi)部的新鮮中溫粒料表面不斷地暴露在最外層，接著從噴吹管23出來的眾多小射流垂直噴吹新鮮中溫粒料表面。低溫氣流噴流沖擊滯止冷卻，強化氣流-粒料對流換熱過程。
[0032]上述結(jié)構(gòu)特征導致的技術(shù)特征之四是粒料噴流冷卻技術(shù)。粒料堆內(nèi)新鮮中溫粒料表面暴露后冷卻，依據(jù)眾多小射流垂直噴吹沖擊滯止冷卻實現(xiàn)。低溫氣流噴流沖擊滯止冷卻，強化氣流-粒料對流換熱過程，提高粒料緩冷器2傳熱效率。當空氣噴出速度20m/s?30m/s時總傳熱系數(shù)達到46W/(m.K)?58W/(m.K)，約等于片狀及管狀換熱器的1.7倍?3倍，每公斤金屬換熱量為片狀換熱器1.6倍?2.8倍，而空氣阻力僅為400Pa?lOOPa，與其他類型換熱器相比，其阻力損失不大，另外結(jié)構(gòu)簡單、體積小、造價低、工作可靠、易于維修。
[0033]上述結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征帶來的綜合技術(shù)效果是:一是生產(chǎn)潔凈高溫空氣。閃冷室1-緩冷室2和預(yù)熱室4-再熱室5之間互不串氣，能保證高溫空氣的潔凈程度。二是生產(chǎn)高品質(zhì)高溫空氣。限制閃冷室I中溫循環(huán)氣流流量、緩冷室2低溫循環(huán)氣流流量和預(yù)熱室4鼓入空氣流量，并使預(yù)熱室4流出空氣直接流入再熱室5，借助粒料-空氣熱管逆流傳熱技術(shù)，能產(chǎn)生比粒料進口溫度低100°C?150°C溫度水平的高溫空氣流，滿足爐窯渣余熱回收熱利用和高溫空氣助燃等爐窯節(jié)能場所需要。三是實現(xiàn)高溫粒料余熱梯級回收熱利用，減少了余熱回收中不可逆熱力學損失。四是提高了運行經(jīng)濟效益，提高了窯渣余熱回收效率，能將爐窯粒料冷卻到100°C及以下。五是簡化了裝置結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)備配置，占地面積和空間少，機械運動部件少，電力消耗少，故障率低。
[0034]具有“余熱量小、余熱量或溫度波動、資源分散”特征、粒徑不超過1mm?15mm的高溫粒狀物料、高溫粒狀渣料、高溫熔體造粒料余熱回收熱利用，如高溫水泥熟料、高溫焙燒砂、鋅揮發(fā)窯高溫浸出渣等工業(yè)爐窯節(jié)能領(lǐng)域場所，可以使用本發(fā)明。
[0035]工業(yè)應(yīng)用表明:發(fā)明社會、經(jīng)濟和節(jié)能效益顯著。發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、輔助設(shè)備配置簡單，機械運動部件少，故障率低，能產(chǎn)生潔凈、高品質(zhì)的高溫空氣資源。高溫粒料能由1000°C?1300°C冷卻降溫到100°C及以下，空氣能高效預(yù)熱到800°C?900°C及以上，溫度效率> 85%，粒料熱回收效率> 70%。
【主權(quán)項】
1.高溫粒料余熱回收熱利用裝置，主要包括閃冷室，緩冷室，粒料散開機構(gòu)，預(yù)熱室，再熱室和熱管束，閃冷室主要包括文丘里噴嘴和高溫風機，高溫風機吸氣口連接閃冷室側(cè)面底部排氣口，高溫風機排氣口連接文丘里噴嘴進氣口，文丘里噴嘴垂直安裝在閃冷室頂面上，閃冷室呈半圓柱-方柱組合體狀，方柱一個側(cè)面和半圓柱側(cè)平面重合，文丘里噴嘴軸線通過閃冷室頂面圓弧圓心，緩冷室包括卸料斗，耐溫風機和噴吹管，緩冷室呈圓環(huán)柱狀，緩冷室圓環(huán)通道高度和寬度均等于閃冷室頂面圓弧直徑，緩冷室頂圓環(huán)面中心線包含閃冷室底面圓弧圓心，閃冷室底面和緩冷室頂圓環(huán)面重疊區(qū)域鏤空為緩冷室進料口和閃冷室排料口，緩冷室底圓環(huán)面開設(shè)小扇形排料口，扇形排料口連接卸料斗進料口，卸料斗側(cè)壁頂部設(shè)置排氣口，排氣口連接耐溫風機吸氣口，耐溫風機排氣口連接噴吹管進氣口，噴吹管均勻開設(shè)眾多中心軸線垂直向下的小噴孔，粒料散開機構(gòu)包括懸臂和散料板，散料板豎直布置，散料板頂邊和懸臂末端焊接連接，噴吹管緊貼散料板后背面，懸臂繞緩冷室中心軸線360°旋轉(zhuǎn)，帶動散料板和噴吹管在緩冷室圓環(huán)通道內(nèi)勻速移動，散料板把整個圓環(huán)寬度方向的粒料堆均勻散開，噴吹管隨后進行噴流冷卻，預(yù)熱室呈圓環(huán)柱狀，預(yù)熱室底圓環(huán)面和緩冷室頂圓環(huán)面重合，預(yù)熱室高度和閃冷室頂面圓弧半徑相等，再熱室呈長方體狀，長方體長寬比為2: 1，長方體寬度和閃冷室頂面圓弧半徑相等，再熱室大側(cè)面和閃冷室圓弧側(cè)面所對方柱側(cè)面重合，再熱室進氣口連接預(yù)熱室排氣口，熱管束包括均勻平行布置的高溫熱管束和均勻平行布置的中溫熱管束，中溫熱管束垂直穿過預(yù)熱室和緩冷室共同圓環(huán)面且兩端伸出長度相等，高溫熱管束與水平面交角30°?75°斜穿再熱室和閃冷室共同側(cè)面且兩端伸出長度相等。
【專利摘要】高溫粒料余熱回收熱利用裝置，包括閃冷室，緩冷室，預(yù)熱室，再熱室和熱管束。高溫風機連接閃冷室側(cè)面底部排氣口和頂面文丘里噴嘴進氣口，緩冷室呈圓環(huán)柱狀，耐溫風機連接緩冷室排氣口和噴吹管，噴吹管緊貼在緩冷室圓環(huán)通道內(nèi)360°旋轉(zhuǎn)的散料板后背面，散料板散開粒料堆后噴流冷卻粒料表面。急冷室底面和緩冷室頂面共面。中溫熱管束垂直穿過預(yù)熱室和緩冷室且兩端伸出長度相等，高溫熱管束斜穿再熱室和閃冷室且兩端伸出長度相等。余熱量小或波動的高溫粒物余熱回收熱利用場所可以使用本發(fā)明。發(fā)明能產(chǎn)生潔凈高品質(zhì)的高溫空氣資源，能冷卻粒料到100℃以下，預(yù)熱空氣到800℃～900℃以上，溫度效率＞85％，余熱回收效率＞70％。
【IPC分類】F27D17-00, F27D15-02
【公開號】CN104792183
【申請?zhí)枴緾N201510126557
【發(fā)明人】魯志昂, 熊澤慶, 裴石磊, 艾元方
【申請人】株洲火炬工業(yè)爐有限責任公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月23日