[发明专利]一种粉体物料螺旋换热器

说明书

本发明公开了一种粉体物料螺旋换热器，属于冶金、化工及节能环保设备领域。技术方案包括粉体入口、螺旋上壳体、螺旋叶片、换热列管、上端孔板、下端孔板、中心进水管、中心出水管、进水端封头、出水端封头、螺旋下壳体、粉体出口，所述换热列管沿螺旋叶片轴向穿过螺旋叶片上的管孔，分别连接固定在上端孔板和下端孔板上，并通过上端孔板和下端孔板沿螺旋叶片轴向两端分别依次连接进水端封头、中心进水管和出水端封头、中心出水管，组成同轴的旋转体。本发明装置结构紧凑，空间利用率高，换热效率高，能承受较高温度及压力，可实现粉体物料高效均匀干燥、加热或余热高效回收，可广泛应用于冶金、建材、燃煤或垃圾焚烧发电、化工、轻工等行业。

技术领域

本发明属于冶金、化工及节能环保设备领域，涉及到粉体物料的高效均匀干燥、加热或余热的高效回收，具体的说是涉及一种粉体物料螺旋换热器。

背景技术

对粉体物料加热或冷却时，传统的工艺方案多采用流化床或回转窑等设备。流化床加热或冷却效率虽然很高，但由于需提供流化的气体，能源消耗大，同时用于流化的气体需经除尘净化处理后再与流化床外的介质进行热交换以回收粉体物料的余热，或对粉体物料加热、干燥。回转窑作为粉体物料的加热或冷却设备，同样需要提供换热气体，并且换热面积只限在气-固交界面及粉体物料与回转窑的接触面上，换热效率低，更重要的是设备的空间利用率低，同时所用的气体需经除尘净化处理后再与流化床外的介质进行热交换以回收粉体物料的余热，或对粉体物料加热、干燥。

针对采用流化床或回转窑设备加热或冷却粉体物料时存在的问题，近几年出现的一种新型的粉体物料换热设备-粉体流换热器，其主体由四个部分组成:进料仓、传热板组段、下料装置和控制系统。该装置是一种用于冷却、加热或干燥粉体物料的设备，可替代传统的流化床冷却器和滚筒冷却器。

粉体流冷却器是基于“当有少量物料从密相输送仓中通过时，仓中的所有物料就会发生整体流动”的密相输送原理，结合板式传热技术，通过热传导方式对传热板间的粉体物料进行冷却，粉体物料从传热板板片间均匀可控的自上而下依靠重力缓慢通过【李兴林，张厚清，王莉，粉体流冷却器在催化剂生产上的应用，当代化工，2103，42(6):803-804，809】。

粉体物料从设备顶部进入进料仓，颗粒经进料仓均匀分布进入传热板板间通道上，在立式平行放置的板片之间缓慢下降，以适当的停留时间，实现最佳的出料温度。粉体物料缓慢而且可控流动能有效的防止产品的磨损和分解，从根本上保证产品的颗粒的完整性不被破坏。

尽管粉体流冷却器温度均匀可控，但由于受不同物料特性及物料的物性的改变，在支行过程中，结疤、结块、堵塞以及部件的变形、开裂等还是无法避免，特别是板式换热器加工复杂，不能耐受高压，易变形。

如采用该装置进行纯碱的冷却时，存在结疤、结块、堵塞甚至换热板片的开裂。

纯碱具有易吸潮结块结疤物理特性。干燥后的重质纯碱尽管温度较高，但与之平衡的空气中仍然存在着饱和水蒸汽，随着温度的降低被冷凝。在粉体流换热过程中，其换热板表面温度最低，因此饱和水蒸汽最易在换热板表面凝结。一旦有水蒸汽凝结，重灰中的细粉便会粘结在换热板表面，并最终形成结疤。

为了保证设备结构紧凑，粉体流冷却器换热板间距较小，由于重质纯碱中存在碱球、运碱系统脱落的受潮碱块等。一旦这些块状物进入粉体流冷却器，很容易造成搭桥捧料，堵塞换热板间。为了防止堵塞，需在粉体流冷却器顶部安装气旋筛(具有破碎碱球或受潮碱块的功能)，导致装置结构更加复杂。

受换热板自身结构及换热工艺特点的制约，正常作业状态下，换热板上部温度较高，如果突然停止粉体流下碱作业，而冷却水没有关闭，则会使得换热板温度急剧降低。频繁的热胀冷缩易造成板片焊接处的开裂和板面的变形。