一種高溫固渣集熱器及其集熱方法與流程
2023-05-14 07:18:42
1.本發明涉及集熱器技術領域，具體涉及一種高溫固渣集熱器及其集熱方法。
背景技術：
2.固渣集熱器是一種專業針對高溫固體渣料的高效換熱設備，應用對象主要包括高溫燃煤鍋爐爐渣、高溫焙燒礦渣及工業高溫反應固體渣料等。目前的傳統換熱設備所採用液-液換熱、氣-液換熱、氣-氣換熱等模式。
3.例如申請號為cn202021667308.9的專利文獻，其公開了一種冶金渣餘熱回收利用裝置，其通過第二法蘭盤和第一法蘭盤能夠對集熱器和冶金爐進行安裝和拆卸，進而方便工作人員定期的對連接管道進行清理，進而保證連接管道本身的清潔度，能夠有效的防止管道堵塞現象的產生；通過風機和第二連通管道能夠快速的對廢渣室內部的餘熱進行抽取，同時在餘熱抽取的過程中，顆粒過濾器會對空氣中的細微顆粒物進行阻隔，進而放置灰塵堆積輸入至風機內部，進而放置風機堵塞現象的產生，同時能夠保證空氣的清潔度。
4.上述集熱器可拆卸結構所要解決的是集熱器內部清潔問題，但是對於渣料冷卻速度不均衡從而出現結塊或者結焦時的現象卻存在著局限性，例如，渣料在集熱器內部運動以使渣料中的熱量被收集時，若是渣料冷卻速度過快就容易出現結塊現象，但若冷卻速度過慢就容易出現結焦現象，針對這個問題，現有技術中，申請號為cn201710752459.0的專利文獻，其公開了一種便於排渣的循環流化垃圾焚燒爐及使用方法，該專利利用設置在排渣管上的震動板可防止爐渣結塊堵料情況的發生，本發明結構簡單，操作方便，成本低，可大大提高排渣效率。
5.但是上述方式雖然一定程度上可以解決結塊的問題，但是渣料結塊或者結焦的效率沒有降低，僅僅從物理衝擊的角度緩解了爐渣結塊堵料的問題，並沒有從根本的冷卻速度上解決由於渣料冷卻速度不均衡容易出現結塊或者結焦的問題。
技術實現要素：
6.針對上述存在的技術不足，本發明的目的是提供一種高溫固渣集熱器及其集熱方法，以解決背景技術中提出的由於渣料冷卻速度不均衡容易出現結塊或者結焦的問題。
7.為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：本發明提供一種高溫固渣集熱器，包括固定外框架，所述固定外框架能夠引導渣料由一端進入並輸送至另一端輸出，所述固定外框架內沿著渣料輸送方向依次設置有高溫區和低溫區；所述低溫區設有內部流經冷卻液一的低溫盤管；所述高溫區設有內部流經冷卻液二的高溫盤管，且冷卻液二的溫度高於冷卻液一的溫度；其中，所述高溫盤管與低溫盤管上均設有間隔，所述高溫盤管上的間隔距離大於低溫盤管上的間隔距離，且高溫盤管、低溫盤管垂直交叉設置。
8.優選地，相鄰高溫盤管之間的間隔距離是相鄰低溫盤管之間間隔距離的2-2.5倍。
9.優選地，所述高溫盤管包括平位管組以及多個高度大於平位管組的高位組管，所述高位組管均設置在所述高溫區的中心區域，每相鄰兩個高位組管之間均設有一個平位管組。
10.優選地，所述固定外框架的側壁與所述高溫區對應位置處安裝有敲打錘，所述敲打錘能夠敲擊固定外框架的側壁以對高溫盤管施加震動力。
11.優選地，還包括管夾機構，所述高溫盤管與低溫盤管均通過管夾機構與固定外框架可拆卸的固定連接；所述低溫盤管包括多個水平設置於低溫區內的懸掛管組；所述管夾機構包括多個設置於高溫區與低溫區之間且與固定外框架連接的連接條，每個所述連接條上均連接有夾持塊組，每個所述夾持塊組上均可拆卸的連接有多個梳形塊；所述夾持塊組包括兩個夾緊條以及多個呈直線陣列設置且位於兩個夾緊條之間的撐開條。
12.優選地，所述固定外框架包括龍門吊架，所述龍門吊架的頂部安裝有罩設在高溫盤管外側的上框架，所述上框架靠近龍門吊架的一側設有與龍門吊架固定連接的下框架，所述連接條設置在上框架與下框架之間且與龍門吊架固定連接，所述下框架的底部設置有導通低溫區的多個落料口。
13.優選地，所述固定外框架內設有多個能夠對懸掛管組、平位管組以及高位組管進行限位的夾持架；所述夾持架包括一對夾板，此對夾板之間設置有多個分隔板，且此對夾板均與龍門吊架固定連接。
14.優選地，所述低溫盤管導通於高溫盤管，所述冷卻液二在高溫盤管出液端的出液溫度是150-170攝氏度，所述冷卻液二在高溫盤管的進液端溫度是100-104攝氏度。
15.優選地，所述冷卻液一在在低溫盤管的進液端溫度是30-40攝氏度，所述冷卻液一在在低溫盤管出液端的出液溫度不低於100攝氏度。
16.本發明還進一步提供了，一種高溫固渣集熱器的集熱方法，包括如下步驟：s1、引導冷卻液一進入低溫盤管對低溫區進行預熱；s2、朝固定外框架內投入渣料並引導廢渣依次通過高溫盤管和低溫盤管上的間隔；s3、通過高溫盤管吸收流經高溫盤管間隙的渣料的熱量以對冷卻液二加熱，並逐漸排出加熱後的冷卻液二；同時通過低溫盤管再次吸收從高溫盤管間隔掉落而來的渣料熱量以對冷卻液一加熱增壓；其中，當加熱增壓的冷卻液一從低溫盤管排出後便形成了冷卻液二，並將冷卻液二直接通入高溫盤管的進液端。
17.本發明的有益效果在於：本發明可通過低溫盤管和高溫盤管以及分別在兩者之內流動的冷卻液一和冷卻液二的配合，實現固定外框架內部溫度的梯度調控，以防止渣料冷卻速度不均衡從而出現結塊或者結焦的現象，其具體實施時，先將渣料中的熱量傳遞至溫度較高的冷卻液二中以實現初級散熱，之後再通過對低溫區進行預熱的冷卻液一將初級散
熱後的渣料熱量吸收以實現二級散熱，如此兩個過程的散熱可以使料渣在冷卻過程中，呈梯度式冷卻，其速度均衡，不會出現快速降低或者在某一個階段內難以冷卻的現象。
18.本發明可通過交叉設置的低溫盤管和高溫盤管可對渣料進行多級分散操作以使兩股冷卻液能夠充分吸收熱量。
附圖說明
19.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
20.圖1為本發明中的固定外框架主視局部剖視圖。
21.圖2為本發明中的梳形塊和管夾機構安裝時的結構示意圖。
22.圖3為本發明中的固定外框架側視局部剖視圖。
23.圖4為本發明中固定外框架側視狀態下敲打錘工作時的結構示意圖。
24.圖5為圖4中a處的放大圖。
25.圖6為本發明中的高溫盤管俯視時結構示意圖。
26.圖7為本發明中的撐開條安裝時的結構示意圖。
27.圖8為本發明中的落料口主視時的結構示意圖。
28.圖9為本發明中的落料口側視時的結構示意圖。
29.圖10為本發明中的落料口側視狀態下懸掛管組安裝時的結構示意圖。
30.圖11為本發明中的落料口主視狀態下局部剖視結構示意圖。
31.附圖標記說明：1-固定外框架；2-低溫盤管；3-高溫盤管；4-梳形塊；5-管夾機構；11-敲打錘；12-龍門吊架；13-上框架；14-下框架；15-落料口；16-夾持架；161-夾板；162-分隔板；21-懸掛管組；31-平位管組；32-高位組管；33-蒸發區；51-連接條；52-撐開條；53-夾緊條。
具體實施方式
32.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
33.如背景技術中提出的，由於渣料冷卻速度不均衡容易出現結塊或者結焦的問題。
34.實施例1：針對該問題，如圖1-11所示，本發明提供了一種高溫固渣集熱器，包括固定外框架1，固定外框架1能夠引導渣料由一端進入並輸送至另一端輸出，固定外框架1內沿著渣料輸送方向依次設置有高溫區和低溫區；低溫區設有內部流經冷卻液一的低溫盤管2；高溫區設有內部流經冷卻液二的高溫盤管3，且冷卻液二的溫度高於冷卻液一的溫度。
35.其中，高溫盤管3與低溫盤管2上均設有間隔，高溫盤管3上的間隔距離大於低溫盤管2上的間隔距離，且高溫盤管3、低溫盤管2垂直交叉設置。
36.本發明可通過低溫盤管2和高溫盤管3以及分別在兩者之內流動的冷卻液一和冷卻液二的配合，實現固定外框架1內部溫度的梯度調控，以防止渣料冷卻速度不均衡從而出現結塊或者結焦的現象，其具體實施時，直接引導冷卻液一在低溫盤管2流動，同時引導冷卻液二在高溫盤管3內流動，如此設置可以使低溫區會先被冷卻液一預熱，之後當渣料進入固定外框架1後會從高溫區掉落至低溫區最後在排出，而爐渣進入時高溫區時，由於冷卻液二的溫度較高渣料熱量不會快速散去，而是逐漸降低溫度，由此可防止渣料冷卻過快的現象方式，而渣料在進入低溫區時，冷卻液一會以大於冷卻液二的速度吸收渣料熱量，使得渣料不會出現冷卻速度較慢的現象，同時由於渣料進入前低溫區已經預熱，故而可以進一步防止渣料熱量短時間內快速散去的現象發生。
37.總的來說就是，先將渣料中的熱量傳遞至溫度較高的冷卻液二中以實現初級散熱，之後再通過對低溫區進行預熱的冷卻液一將初級散熱後的渣料熱量吸收以實現二級散熱，如此兩個過程的散熱可以使料渣在冷卻過程中，呈梯度式冷卻，其速度均衡，不會出現快速降低或者在某一個階段內難以冷卻的現象。
38.本發明中冷卻液二和冷卻液一為同一種液體，只是冷卻液二的溫度高於冷卻液一的溫度。
39.本發明中，相鄰高溫盤管3之間的間隔距離大於相鄰低溫盤管2之間的間隔距離，且高溫盤管3、低溫盤管2垂直交叉設置，如此設置可以使渣料從相鄰高溫盤管3之間的間隔掉至相鄰低溫盤管2之間的間隔最後再排出，整個操作過程中，渣料可以被分散從而被低溫盤管2和高溫盤管3吸收熱量，同時高溫盤管3、低溫盤管2垂直交叉設置，該設置方式從俯視角度和仰視角度去看兩組盤管都是交叉的，如此設置的方式可以使渣料通過高溫盤管3初次分散後，再次分散，也就是說先將投入的渣料分成多股（通過高溫盤管3），再將多股渣料混合併再次分散（與高溫盤管3垂直的低溫盤管2）。
40.與現有技術中的冷卻方式相比，本發明存在如下區別。
41.現有技術：通過在盤管內注入一直流動的外界液體來帶走料渣熱量，但是其在操作時容易出現，若外界液體溫度較低，一旦料渣與盤管接觸，則外界液體會快速的帶走料渣熱量從而出現冷卻過快的現象，但若外界液體帶有一定的溫度，則料渣容易出現冷卻過快或者冷卻過慢的現象（外界液體帶有的溫度過低或者過高）。
42.本發明：1、兩股冷卻液可對對應的區域進行預熱，以防止渣料進入一個低溫區域從而出現快速冷卻的現象，導致渣料排出不暢。
43.2、兩股冷卻液呈梯度式對渣料進行冷卻操作，使得渣料冷卻過程中冷卻速度均衡，也就是熱量逐步散去，使得渣料不會出現排出不暢的現象。
44.3、對渣料進行多級分散操作以使兩股冷卻液能夠充分吸收熱量。
45.針對高溫盤管3和低溫盤管2的間隔進行進一步優化，相鄰高溫盤管3之間的間隔距離是相鄰低溫盤管2之間間隔距離的2-2.5倍。
46.如此設置，可以使渣料在高溫盤管3區相較於低溫盤管2區掉落較快，能夠防止渣料在高溫盤管3區出現積聚從而形成渣料結塊現象。
47.針對高溫盤管3進行優化，優化後的高溫盤管3具體結構為，高溫盤管3包括平位管組31以及多個高度大於平位管組31的高位組管32，高位組管32均設置在高溫區的中心區域，每相鄰兩個高位組管32之間均設有一個平位管組31。
48.平位管組31、高位組管32與懸掛管組21的縱截面均為多個管道陣列形成的排狀結構。
49.平位管組31的數量大於高位組管32的數量。
50.如圖3所示，相鄰兩個高位組管32之間還構成有蒸發區33（也就是說相鄰兩個高位組管32之間且高於平位管組31的間距便是蒸發區33），使得冷卻液二在進入到高位組管32後吸收熱量從而蒸發，使得冷卻液體二中的氧氣被進一步除去，也就是水中的溶解氧也降低到零，從而使冷卻液體二吸收熱量的效率更高。
51.為了預防細小的渣料粘附在固定外框架1和高溫盤管3以及低溫盤管2的側壁，故而優選的，固定外框架1的側壁與高溫區對應位置處安裝有敲打錘11，敲打錘11能夠敲擊固定外框架1的側壁以對高溫盤管3施加震動力。
52.敲打錘11的驅動可以選擇電機驅動也可選擇氣動式驅動，也就是說，敲打錘11可以是電動敲打錘也可以是氣動敲打錘。
53.針對高溫盤管3與低溫盤管2進一步優化，優化後的具體結構為，還包括管夾機構5，高溫盤管3與低溫盤管2均通過管夾機構5與固定外框架1可拆卸的固定連接；低溫盤管2包括多個水平設置於低溫區內的懸掛管組21；管夾機構5包括多個設置於高溫區與低溫區之間且與固定外框架1連接的連接條51，每個連接條51上均連接有夾持塊組，每個夾持塊組上均可拆卸的連接有多個梳形塊4；夾持塊組包括兩個夾緊條53以及多個呈直線陣列設置且位於兩個夾緊條53之間的撐開條52。
54.梳形塊4就是在長條狀的紙板上設置多個卡槽（可呈方形或半圓形），用以卡住平位管組31或高位組管32或懸掛管組21（該卡槽可對三者中的管道進行固定，為了便於後續說明，便以管組進行指代，指代的是三種管組中的某一個，但因為三種管組的固定方式相同，故而用管組指代具備普適性）。
55.如圖1、6和7所示，為了使高溫盤管3與低溫盤管2均能夠被固定在固定外框架1內，且高溫盤管3與低溫盤管2上的間隔都不會變化，故而，通過連接條51實現與固定外框架1的固定連接，之後，再在每個管組的中間固定好撐開條52，使得相鄰管組之間的距離被限制，而在所有的撐開條52固定好後，再在固定了撐開條52的管組分別固定兩個夾緊條53，以圖6為例，使所有的管組都不會左右晃動。
56.為了實現對渣料的排放，固定外框架1包括龍門吊架12，龍門吊架12的頂部安裝有罩設在高溫盤管3外側的上框架13，上框架13靠近龍門吊架12的一側設有與龍門吊架12固定連接的下框架14，連接條51設置在上框架13與下框架14之間且與龍門吊架12固定連接，下框架14的底部設置有導通低溫區的多個落料口15。
57.渣料從上框架13投入，並依次經過高溫區和低溫區，再從多個落料口15排出，落料口15呈倒漏鬥狀，使得渣料不會在固定外框架1內積聚。
58.雖然對管組的上下左右進行了限制，但是每個管組均是由盤管盤旋成的（參照圖1可知），這樣容易出現每個管組中的間距變化的現象，故而優選的，固定外框架1內設有多個能夠對懸掛管組21、平位管組31以及高位組管32進行限位的夾持架16；夾持架16包括一對夾板161，此對夾板161之間設置有多個分隔板162，且此對夾板161均與龍門吊架12固定連接。
59.參照圖3所示，對單個管組的固定進行舉例說明，此對夾板161對單個管組的兩側進行夾持（與夾緊條53作用相同，但是夾緊條53是針對整個高溫盤管3或低溫盤管2的，但是夾板161是針對單個管組的），在固定好後，將所有的夾板161均固定在連接條51上（連接條51設置了多個且豎直放置，可以放置渣料落到連接條51表面），之後，再將分隔板162固定在家吃了單個管組的夾板161之間，使得單個管組中的間距不會變化。
60.針對兩股冷卻液的溫度進行優化，優化後的具體為，低溫盤管2導通於高溫盤管3，冷卻液二在高溫盤管3出液端的出液溫度是150-170攝氏度，冷卻液二在高溫盤管3的進液端溫度是100-104攝氏度。
61.如此設置是為了使高溫區的熱量被帶走時不會過多（速率不快），不會出現渣料冷卻過快的現象。
62.冷卻液一在在低溫盤管2的進液端溫度是30-40攝氏度，該溫度可對低溫區進行預熱。
63.冷卻液一在在低溫盤管2出液端的出液溫度不低於100攝氏度。
64.具體的，本發明中冷卻液一在低溫盤管2出液端排出時，溫度為100攝氏度且為除氧水。
65.本發明還提供了一種高溫固渣集熱器的集熱方法，包括如下步驟：s1、引導冷卻液一進入低溫盤管2對低溫區進行預熱；s2、朝固定外框架1內投入渣料並引導廢渣依次通過高溫盤管3和低溫盤管2上的間隔；s3、通過高溫盤管3吸收流經高溫盤管3間隙的渣料的熱量以對冷卻液二加熱，並逐漸排出加熱後的冷卻液二；同時通過低溫盤管2再次吸收從高溫盤管3間隔掉落而來的渣料熱量以對冷卻液一加熱增壓；其中，當加熱增壓的冷卻液一從低溫盤管2排出後便形成了冷卻液二，並將冷卻液二直接通入高溫盤管3的進液端。
66.使用時，針對安裝和使用進行說明。
67.管組指代的是三種管組中的某一個，但因為三種管組的固定方式相同，故而用管組指代具備普適性。
68.在安裝時的流程為：如圖1、6和7所示，通過連接條51實現與固定外框架1的固定連接，之後，再在每個管組的中間固定好撐開條52，使得相鄰管組之間的距離被限制，而在所有的撐開條52固定好後，再在固定了撐開條52的管組分別固定兩個夾緊條53，以圖6為例，使所有的管組都不會左右晃動。
69.再參照圖3所示，對單個管組的固定進行舉例說明，此對夾板161對單個管組的兩側進行夾持，在固定好後，將所有的夾板161均固定在連接條51上，之後，再將分隔板162固定在家吃了單個管組的夾板161之間，使得單個管組中的間距不會變化。如此便完成了對高溫盤管3與低溫盤管2的安裝。
70.在使用時的流程為，先引導冷卻液一進入低溫盤管2對低溫區進行預熱，再使渣料從上框架13投入，並依次經過高溫區和低溫區，而再此過程中，渣料中的熱量會傳遞至溫度較高的冷卻液二中以實現初級散熱，之後再通過對低溫區進行預熱的冷卻液一將初級散熱後的渣料熱量吸收以實現二級散熱，如此兩個過程的散熱可以使料渣在冷卻過程中，呈梯
度式冷卻，其速度均衡，不會出現快速降低或者在某一個階段內難以冷卻的現象。
71.而兩股冷卻液的溫度變化為：30-40攝氏度冷卻液一進入低溫盤管2，之後吸收低溫區熱量，再從低溫盤管2排出排出時溫度為100攝氏度且為除氧水，而冷卻液一從低溫盤管2排出後便形成了冷卻液二，並將冷卻液二直接通入高溫盤管3的進液端，導入時的溫度為100-104攝氏度，之後吸收高溫區熱量，再從高溫盤管3排出排出時溫度為150-170攝氏度。
72.相較於現有技術，本發明可通過低溫盤管2和高溫盤管3以及分別在兩者之內流動的冷卻液一和冷卻液二的配合，實現固定外框架1內部溫度的梯度調控，以防止渣料冷卻速度不均衡從而出現結塊或者結焦的現象，其具體實施時，先將渣料中的熱量傳遞至溫度較高的冷卻液二中以實現初級散熱，之後再通過對低溫區進行預熱的冷卻液一將初級散熱後的渣料熱量吸收以實現二級散熱，如此兩個過程的散熱可以使料渣在冷卻過程中，呈梯度式冷卻，其速度均衡，不會出現快速降低或者在某一個階段內難以冷卻的現象。
73.本發明可通過交叉設置的低溫盤管2和高溫盤管3可對渣料進行多級分散操作以使兩股冷卻液能夠充分吸收熱量。
74.本發明中的兩股冷卻液可對對應的區域進行預熱，以防止渣料進入一個低溫區域從而出現快速冷卻的現象，導致渣料排出不暢。
75.顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。