對固體熱料進行換熱的換熱裝置製造方法
2023-12-05 11:40:01 1
對固體熱料進行換熱的換熱裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種對固體熱料進行換熱的換熱裝置，包括：熱料緩衝罐，儲存熱料；至少兩個換熱罐，通過進料管道與熱料緩衝罐連接以便熱料緩衝罐對其裝料，並利用冷氣對熱料進行熱交換；進料閥門，安裝在進料管道上以控制進料；排料管道，用於排放換熱罐中的熱料；排料閥門，安裝在排料管道上以控制排料；冷氣管道，向換熱罐輸送冷氣；冷氣閥門，安裝在冷氣管道上以控制進氣；熱氣管道，將換熱罐中進行熱交換後得到的熱氣排放出；熱氣閥門，安裝在熱氣管道上以控制排氣，其中，所述至少兩個換熱罐中始終有至少一個換熱罐處於裝料狀態。通過本發明所提供的換熱裝置，顯著提高了餘熱利用效率。
【專利說明】對固體熱料進行換熱的換熱裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金工業環保【技術領域】，具體地說，本發明涉及一種針對固體熱料進行換熱的換熱裝置。
【背景技術】
[0002]冶金工業是一個高溫高耗能生產行業，在對固體原料進行初期的處理或固體廢棄物進行高溫資源化利用時，其產品都是固體高溫料，固體熱料的溫度在200°C — 1400°C之間，具有很高的熱能利用價值，這些固體高溫熱料的排料方式有連續的也有間歇的，對於連續式熱料排出方式，其熱料的換熱方式有連續式也有間歇式換熱。
[0003]目前，成熟的固體熱料連續式的換熱裝置，如燒結礦環形冷卻機，是燒結機生產的高溫燒結礦連續進入環形冷卻機進行冷卻，同時，環形冷卻機也是連續進行鼓風換熱，通過向環形冷卻機中通入冷風，冷風沿著環形冷卻機轉動的反方向從低溫段向高溫段流動，冷風與熱燒結礦進行換熱；儘管環形冷卻機可以連續進行換熱，但其在使用過程中會出現漏風等問題，並且換熱效率低，設備佔地面積大，投資也很高。
[0004]固體熱料生產系統很多，其中，轉底爐是一種生產直接還原鐵的高溫環形爐，轉底爐排料方式是連續式排料，轉底爐排出的高溫金屬化球團溫度在800°C -1350°C之間，目前還是採用高溫下直接排出的形式排料，這種排料方式不僅浪費了高溫金屬化球團的熱量，而且球團和空氣直接接觸容易引起金屬化球團的再氧化，其餘熱利用效率很低。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種對固體熱料進行換熱的換熱裝置，針對連續式排料系統排出的固體熱料進行熱交換，提高餘熱利用效率。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供了一種對固體熱料進行換熱的換熱裝置，包括:熱料緩衝罐，儲存熱料；至少兩個換熱罐，通過進料管道與熱料緩衝罐連接以便熱料緩衝罐對其裝料，並利用冷氣對熱料進行熱交換；進料閥門，安裝在進料管道上以控制進料；排料管道，用於排放換熱罐中的熱料；排料閥門，安裝在排料管道上以控制排料；冷氣管道，向換熱罐輸送冷氣；冷氣閥門，安裝在冷氣管道上以控制進氣；熱氣管道，將換熱罐中進行熱交換後得到的熱氣排放出；熱氣閥門，安裝在熱氣管道上以控制排氣，其中，所述至少兩個換熱罐中始終有至少一個換熱罐處於裝料狀態。
[0007]優選地，在進料管道上還設置有進料鎖氣閥門，以防止換熱罐中的氣體進入熱料緩衝罐。
[0008]優選地，進料管道連接在換熱罐的頂端，排料管道連接在換熱罐的底端。
[0009]優選地，冷氣管道連接在換熱罐的下部，熱氣管道連接在換熱罐的上部。
[0010]優選地，冷氣管道包括總冷氣管道和與總冷氣管道連接的分支冷氣管道，每個換熱罐與一個分支冷氣管道連接。
[0011 ] 優選地，在總冷氣管道上設置有冷氣總閥門，冷氣閥門設置在分支冷氣管道上。
[0012]優選地，熱氣管道包括總熱氣管道和與總熱氣管道連接的分支熱氣管道，每個換熱罐與一個分支熱氣管道連接。
[0013]優選地，在總熱氣管道上設置有熱氣總閥門，熱氣閥門設置在分支熱氣管道上。
[0014]優選地，換熱罐上開設有冷氣進口和熱氣出口，所述冷氣進口和所述熱氣出口由網狀板形成，以防止熱料進入冷氣管道和熱氣管道。
[0015]優選地，換熱罐的外殼由鋼板形成，在鋼板內砌有兩層耐火層，內層耐火層採用莫來石材料形成，外層耐火層採用硅藻土保溫材料形成。
[0016]優選地，冷氣管道和熱氣管道外部均包裹有保溫材料，從而能夠避免熱氣洩露。
[0017]優選地，所述換熱裝置包括兩個換熱罐，其中一個換熱罐處於裝料狀態，另一個換熱罐在所述其中一個換熱罐進行裝料期間進行換熱和排料。該另一換熱罐應該在所述其中一個換熱罐完成裝料時完成排料，然後在所述其中一個換熱罐進行換熱時進行裝料。
[0018]優選地，所述換熱裝置包括三個換熱罐，其中一個換熱罐處於裝料狀態，另外兩個換熱罐在所述其中一個換熱罐進行裝料期間分別進行換熱和排料。當所述其中一個換熱罐完成裝料而開始進行換熱時，先前在進行排料的那個換熱罐應完成排料而開始進行裝料。
[0019]優選地，所述換熱裝置包括四個換熱罐，其中一個換熱罐處於裝料狀態，另外兩個換熱罐在所述其中一個換熱罐進行裝料期間分別進行換熱和排料，最後一個換熱罐作為備用的換熱罐。或者，該最後一個換熱罐也可以用作在線使用的換熱罐，那麼在同一時間段內，會有兩個換熱罐進行裝料、換熱或者排料作業。
[0020]通過本發明所提供的換熱裝置，能夠針對連續式排料系統排出的固體熱料進行連續地裝料作業，並執行高效地間歇式換熱，且在換熱時實現密封，避免熱氣洩露，顯著提高了餘熱利用效率。另外，通過設置多個換熱罐，能夠顯著提升換熱裝置的承載能力和換熱效率，進而固體熱料的餘熱回收效率，降低相關冶金生產的工藝能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是根據本發明的實施例的換熱裝置的結構示意圖；
[0022]圖2是根據本發明的另一實施例的換熱裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本領域技術人員能夠更好地理解本發明，下面結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細描述。
[0024]圖1是根據本發明的實施例的換熱裝置的結構示意圖。
[0025]參照圖1，根據本發明的一個實施例，所提供的換熱裝置包括:熱料緩衝罐1-1，用於從上級工藝裝置接收固體熱料，並儲存熱料；兩個換熱罐2-4和3-4，分別通過進料管道
2-2和3-2與熱料緩衝罐1-1連接，以便熱料緩衝罐1-1對這兩個換熱罐進行裝料，並在換熱罐內部利用冷氣對熱料進行熱交換。在換熱罐2-4和3-4上還分別連接有排料管道2-5和3-5，以在換熱之後將冷卻後的熱料排放出去，而進行下一步處理。換熱罐2-4和3-4還分別連接有冷氣管道2-11和3-11，以及熱氣管道2-10和3-10，冷氣經冷氣管道進入各個換熱罐，在換熱罐內與熱料進行換熱之後升溫而變成熱氣，然後經熱氣管道排出。在該換熱裝置進行餘熱回收利用的過程中，始終有一個換熱罐處於裝料狀態，而另一個換熱罐此時可進行換熱和排料。
[0026]在進料管道2-2和3-2上還分別設置有進料閥門2_1和3_1，以對各個換熱罐的裝料進行控制。應注意的是，進料閥門2-1和3-1最好能夠靠近熱料緩衝罐1-1設置，以避免在裝料結束後進料管道內殘留過多的熱料而導致一部分熱量損失。此外，在進料管道2-2和3-2上還可分別設置有進料鎖氣閥門2-3和3-3，這兩個進料鎖氣閥門2-3和3_3最好靠近換熱罐設置，以防止在換熱時熱氣經進料管道洩露而造成熱量損失。
[0027]同樣，在排料管道2-12和3-12上還分別設置有排料閥門2_5和3_5，以對各個換熱罐的排料進行控制。排料閥門的具體形式可以為排料鎖氣閥門，一方面能夠控制排料，另一方面能夠執行鎖氣的功能，避免在換熱時熱氣經排料管道洩露而造成熱量損失。
[0028]在本實施例中，冷氣管道可包括總冷氣管道1-4以及從總冷氣管道1-4分支的兩個分支冷氣管道2-11和3-11，這兩個分支冷氣管道2-11和3-11分別連接到兩個換熱罐
2-4和3-4。類似地，熱氣管道可包括總熱氣管道1-2以及從總熱氣管道1-2分支的兩個分支熱氣管道2-10和3-10，這兩個分支熱氣管道2-10和3-10分別連接到兩個換熱罐2_4和
3-4。除此以外，本發明所提供的換熱裝置並不限於此，還可具有其他形式，例如，每個換熱罐可單獨配置各自的冷氣管道和熱氣管道。
[0029]在冷氣管道和熱氣管道上還分別設置有冷氣閥門和熱氣閥門。具體地，可在分支冷氣管道2-11和3-11上設置冷氣閥門2-7和3-7，以控制冷氣的輸送；可在分支熱氣管道
2-10和3-10上設置熱氣閥門2-9和3-9，以控制熱氣的排放。此外，還可以在總冷氣管道1-4上設置冷氣總閥門1-5，在總熱氣管道1-2上設置熱氣總閥門1-3，以分別控制冷氣和熱氣的輸送。這樣，在分支管道和總管道上分別設置了開啟閥門，能夠分別控制各分支管道上氣體的輸送，並且能夠在檢修等情況下通過關閉總管道上的閥門而整體地切斷氣體。
[0030]熱料緩衝罐1-1的底端可開設有與換熱罐的數量相同的出料口，以向各個換熱罐輸送熱料。進料管道2-2和3-2分別連接在換熱罐2-4和3-4的頂端，而排料管道2_12和
3-12則分別連接在換熱罐2-4和3-4的底端。分支冷氣管道2-11和3_11分別連接在換熱罐2-4和3-4的下部，而分支熱氣管道2-10和3-10分別連接在換熱罐2_4和3_4的上部，換句話說，各個換熱罐上開設的用於連接分支冷氣管道的冷氣進口 2-6和3-6的高度要稍高於排料管道的連接位置，而用於連接分支熱氣管道的熱氣出口 2-8和3-8的高度要稍低於進料管道的連接位置。這時，在裝料完成時，各個換熱罐內熱料的料位高度應低於熱氣出口的高度，以防止熱料進入熱氣管道。
[0031]在利用根據本實施例的換熱裝置對固體熱料進行餘熱回收利用時，熱料經熱料緩衝罐1-1進入到其中一個換熱罐，如圖1中所示的換熱罐3-4。此時，進料管道3-2的進料閥門3-1和進料鎖氣閥門3-3均打開，而排料鎖氣閥門3-5、冷氣閥門3-7和熱氣閥門3_9均關閉，確保在該換熱罐3-4僅進行裝料作業。在此期間，另一個換熱罐2-4進行換熱和排料作業，圖1中僅示出了換熱作業，在這種情況下，進料管道2-2的進料閥門2-1和進料鎖氣閥門2-3以及排料鎖氣閥門2-5均關閉，使得該換熱罐2-4僅進行換熱作業。在將熱料降低至預定溫度之後，換熱罐2-4接著進行排料作業，這時應該打開排料鎖氣閥門2-5，並關閉進料閥門2-1、進料鎖氣閥門2-3、冷氣閥門2-7和熱氣閥門2-9。
[0032]需要說明的是，在熱料緩衝罐1-1中料位一定的情況下，在換熱罐3-4完成裝料時，換熱罐2-4必須完成了換熱和排料，此後，換熱罐3-4進行換熱和排料，而換熱罐2-4進行裝料作業，從而滿足熱料緩衝罐1-1連續排料的要求。此外，只要有冷氣閥門打開，則冷氣總閥門1-5也應該打開，同樣，只要有熱氣閥門打開，則熱氣總閥門1-3也應打開。在冷氣閥門均關閉或者熱氣閥門均關閉的情況下，例如，在兩個換熱罐分別進行裝料和排料作業期間，冷氣總閥門1-5和熱氣總閥門1-3可打開也可關閉。
[0033]在本發明的另一實施例，所提供的換熱裝置包括熱料緩衝罐4-1和三個換熱罐
5-4、6-4和7-4，如圖2所示。每個換熱罐上均連接有進料管道、排料管道、冷氣管道和熱氣管道，其具體結構與上一實施例中的結構類似，在此不再贅述。
[0034]不同的是，總熱氣管道4-2具有三個分支熱氣管道5-10、6-10和7-10，總冷氣管道
4-4具有三個分支冷氣管道5-11、6-11和7-11，以分別連接到三個換熱罐。也就是說，在本發明的換熱裝置中，分支冷氣管道和分支熱氣管道的數量與換熱罐的數量相對應。
[0035]在該換熱裝置中，例如，換熱罐6-4正在進行裝料，其進料管道6-2上的進料閥門
6-1、進料鎖氣閥門6-3打開，而排料管道6-12上的排料鎖氣閥門6-5、冷氣閥門6_7和熱氣閥門6-9關閉；換熱罐5-4正進行換熱，其冷氣閥門5-7和熱氣閥門5-9打開，而進料管道
5-2上的進料閥門5-1、進料鎖氣閥門5-3和排料管道5-12上的排料鎖氣閥門5_5關閉；換熱罐7-4正進行排料，其排料管道7-12上的排料鎖氣閥門7-5打開，而進料管道7-2上的進料閥門7-1、進料鎖氣閥門7-3、冷氣閥門7-7和熱氣閥門7-9關閉。S卩，三個換熱罐分別進行裝料、換熱、排料作業。
[0036]在保證熱料緩衝罐4-1中料位一定的情況下，在換熱罐6-4完成裝料時，換熱罐
7-4應完成排料以接著進行裝料。然後，在換熱罐7-4完成裝料時，換熱罐5-4應完成排料以接著進行裝料。即，進行裝料作業的順序為:6-4 —7-4 —5-4 —6-4...，而進行換熱作業的順序為5-4 — 6-4 — 7-4 — 5-4...，進行排料作業的順序為7-4 — 5-4 — 6-4 — 7-4-,並確保在餘熱回收過程中，始終有一個換熱罐進行裝料作業。並且，單獨一個換熱罐不能同時進行兩種作業，即，不能同時進行裝料和換熱、換熱和排料、或者排料和裝料作業。
[0037]另外，在本發明所提供的換熱裝置中，熱料緩衝保溫罐和/或換熱罐的外殼可採用諸如Q235的普通鋼板形成，內部可以採用兩層耐火材料砌成，內層耐火材料採用莫來石耐材，外層採用硅藻土型的保溫耐材，以儘可能地降低熱量損失。
[0038]冷氣進口可優選地由網狀板形成，例如，網狀鋼板，其材料可為Q235、Q255、Q275等，網眼直徑為2-50_，優選為8-15_左右，以防止換熱時固體熱料進入冷氣管道。同樣，熱氣進口也可優選地由網狀板形成，例如耐高溫的網狀鋼板，其材料可以為316L、304H、347H、304LN、321H、316T1、316H、317、317L、321 或 310S 等，網眼直徑為 2_50mm，優選為5-12_左右，以防止換熱時固定熱料進入熱氣管道。當然，也可以採用其他形式的冷氣進口和熱氣進口。
[0039]冷氣管道和熱氣管道可以採用Q235鋼製成，其外部可以均包裹保溫材料，如保溫棉等。
[0040]換熱裝置所採用的熱介質氣體可以為空氣、氮氣、氬氣、一氧化碳氣體、二氧化碳氣體、煤氣等。
[0041]除了以上形式的換熱裝置之外，本發明的換熱裝置還可包括更多個換熱罐，例如，4個、6個等。
[0042]例如，包括4個換熱罐的情況，其中三個換熱罐可分別進行裝料、換熱和排料作業，如上述實施例所述。最後一個換熱罐可用作備用換熱罐，若在作業時其他三個換熱罐中一個罐出現故障而需檢修時，該備用罐可立即投入作業，從而確保正常的生產。此外，該最後一個換熱罐也可作為在線使用罐，即，在回收餘熱時，存在兩個換熱罐執行相同的作業。
[0043]在包括6個換熱罐的情況，可設置兩個換熱罐為一組，共分成三組換熱罐，每組換熱罐分別進行裝料、換熱和排料的作業，如上述實施例所述，也就是說，同時存在兩個換熱罐進行裝料，另兩個換熱罐進行換熱，剩餘兩個換熱罐進行排料，從而能夠針對產量大的固定熱料生產系統進行熱料的餘熱回收利用。
[0044]換熱罐的數量和容積以及各個換熱罐的作業狀態可針對具體生產情況而定。在存在更多個換熱罐的情況下，可按照類似地方式處理各個換熱罐的作業情況。
[0045]通過本發明所提供的換熱裝置，能夠有效地對連續式排料系統排出的固體熱料進行連續裝入，實現密封儲存和間歇式換熱，進而提高換熱和餘熱回收效率。例如，在進行換熱前，在換熱前固體熱料的溫度在100-1400°C，換熱後固體熱料溫度在40-300°C，換熱後的換熱氣體介質的溫度在60-900°C。還可通過設置多個換熱罐來提高固體熱料的承載能力和換熱效率，進一步降低換熱後的固體熱料的溫度，降低冶金生產的工藝消耗。
[0046]上面對本發明的【具體實施方式】進行了詳細描述，雖然已表示和描述了一些實施例，但本領域技術人員應該理解，在不脫離由權利要求及其等同物限定其範圍的本發明的原理和精神的情況下，可以對這些實施例進行修改和完善，這些修改和完善也應在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種對固體熱料進行換熱的換熱裝置，其特徵在於，包括: 熱料緩衝罐，儲存熱料； 至少兩個換熱罐，通過進料管道與熱料緩衝罐連接以便熱料緩衝罐對其裝料，並利用冷氣對熱料進行熱交換； 排料管道，用於排放換熱罐中的熱料； 冷氣管道，向換熱罐輸送冷氣； 熱氣管道，將換熱罐中進行熱交換後得到的熱氣排放出； 其中，所述至少兩個換熱罐中始終有至少一個換熱罐處於裝料狀態。
2.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特徵在於，所述換熱裝置還包括: 進料閥門，安裝在進料管道上並靠近熱料緩衝罐，以控制進料； 排料閥門，安裝在排料管道上，以控制排料； 冷氣閥門，安裝在冷氣管道上，以控制進氣； 熱氣閥門，安裝在熱氣管道上，以控制排氣。
3.根據權利要求2所述的換熱裝置，其特徵在於，在進料管道上靠近換熱罐的位置還設置有進料鎖氣閥門，以防止熱量損失。
4.根據權利要求2所述的換熱裝置，其特徵在於，排料閥門包括鎖氣閥門。
5.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特徵在於，進料管道連接在換熱罐的頂端，排料管道連接在換熱罐的底端。
6.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特徵在於，冷氣管道連接在換熱罐的下部，熱氣管道連接在換熱罐的上部。
7.根據權利要求2或6所述的換熱裝置，其特徵在於，冷氣管道包括總冷氣管道和與總冷氣管道連接的分支冷氣管道，每個換熱罐與一個分支冷氣管道連接。
8.根據權利要求7所述的換熱裝置，其特徵在於，在總冷氣管道上設置有冷氣總閥門，冷氣閥門設置在分支冷氣管道上。
9.根據權利要求2或6所述的換熱裝置，其特徵在於，熱氣管道包括總熱氣管道和與總熱氣管道連接的分支熱氣管道，每個換熱罐與一個分支熱氣管道連接。
10.根據權利要求9所述的換熱裝置，其特徵在於，在總熱氣管道上設置有熱氣總閥門，熱氣閥門設置在分支熱氣管道上。
11.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特徵在於，換熱罐上開設有冷氣進口和熱氣出口以分別連接冷氣管道和熱氣管道，所述冷氣進口和所述熱氣出口由網狀板形成，以防止熱料進入冷氣管道和熱氣管道。
12.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特徵在於，換熱罐和/或熱料緩衝罐的外殼由鋼板形成，在鋼板內砌有兩層耐火層，內層耐火層採用莫來石材料形成，外層耐火層採用硅藻土保溫材料形成。
13.根據權利要求1或12所述的換熱裝置，其特徵在於，冷氣管道和熱氣管道外部均包裹有保溫材料。
14.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特徵在於，所述換熱裝置包括兩個換熱罐，其中一個換熱罐處於裝料狀態，另一個換熱罐在所述其中一個換熱罐進行裝料期間進行換熱和排料。
15.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特徵在於，所述換熱裝置包括三個換熱罐，其中一個換熱罐進行裝料，另外兩個換熱罐在所述其中一個換熱罐進行裝料期間分別進行換熱和排料。
16.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特徵在於，所述換熱裝置包括四個換熱罐，其中一個換熱罐進行裝料，另外兩個換熱罐在所述其中一個換熱罐進行裝料期間分別進行換熱和排料，最後一個換熱罐作為備用的換熱罐。
17.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特徵在於，所述換熱裝置包括六個換熱罐，其中兩個換熱罐一起進行裝料，同時，另外兩個換熱罐一起進行換熱，並且剩餘兩個換熱罐一起進行排料。
【文檔編號】F27D15/02GK104374213SQ201410663508
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】王 鋒, 葛鋼, 林萬舟, 郭玉華, 王海風, 高建軍, 俞佳, 徐洪軍, 張俊, 李方越, 靳紅濱 申請人:鋼鐵研究總院, 鋼研晟華工程技術有限公司