[发明专利]一种高温混合颗粒余热回收与筛分一体化装置及方法

说明书

本发明公开了一种高温混合颗粒余热回收与筛分一体化装置及方法，包括筛分本体，筛分本体内空腔由下向上依次相连通的配气段、流化段、分选段和出口段；流化段包括多个流化仓室，其中，流化仓室底部设置有分布板，顶部设置有V型筛板，流化仓室为多个独立的流化仓室，并且相邻设置；每个流化仓室内设置有若干换热管；分选段包括设置在筛分本体上的颗粒入口管，颗粒入口管下方设置喷嘴阵列。本发明通过将宽筛分粒径颗粒筛分与高温颗粒余热回收两个独立功能集成于一套设备中，不仅能对不同粒径的颗粒进行高效余热回收，还可方便地对余热回收后的颗粒进行分类利用，具有更小的能量损失以及更低的设备生产与运维成本。

技术领域

本发明属于气固流化床及换热器技术领域，涉及一种高温混合颗粒余热回收与筛分一体化装置及方法。

背景技术

工业生产中经常会产生大量的高温产物、副产物和废渣等，而且多以固体颗粒物的形式存在，这些颗粒物中蕴含着大量的余热资源。目前，冶金、建材等行业每年产生的高温固体散料超过45亿吨，所蕴含的余热资源量折合标准煤超过1亿吨。工业生产中大部分高温固体散料大多属于宽粒径分布的颗粒混合物，其密度变化范围大、粒径覆盖范围广(一般为μm～mm级)。不同粒径的颗粒物性差异大，其换热系数、换热规律也有所不同，存在余热回收难度大、效率低的显著问题。

颗粒的余热回收主要基于颗粒换热器实现。根据颗粒流动状态，颗粒换热器可分为固定床、移动床和流化床等形式。流化床换热器利用气体使固体颗粒流态化，增加了颗粒的流动性，从而显著提高了颗粒侧的传热系数，使高温颗粒能够快速、高效的释放热量。工业上高温固体散料主要包括烧结矿、水泥、钒钛渣、团料、焦炭等，均具有宽粒径分布的特点，其中，粒径分布范围为0.1～20mm的高温散料最为常见。不同粒径的颗粒在流化床中的停留时间不同、与传热流体的换热能力也不同。此外，宽筛分颗粒在流化过程中容易发生分离现象，流化质量明显恶化；不同颗粒相之间、颗粒相与壁面之间还可形成结块，阻塞气固流道，从而影响流化过程的稳定性和均匀性。因此，对宽筛分颗粒进行余热回收之前，有必要先对混合物料进行筛分。筛分后的粒径范围可依据颗粒用途予以确定，通常分为以下5级：粉砂(0.125mm)、细砂(0.125～0.25mm)、中砂(0.25～0.5mm)、粗砂(0.5～1mm)和极粗砂(1～2mm)等。在现有颗粒筛分技术中，采用筛网、振动筛等对颗粒进行筛分为主流方案。采用此类方法虽然筛分精度较高、操作相对简单方便，但存在筛板易堵塞、筛分不连续、效率低等问题。

目前，混合物料筛分与颗粒余热回收仍分属两个独立的技术领域，鲜有将两者集成于同一套装置的技术方案见诸报道。若能将颗粒筛分与余热回收两个不同过程集成于一套系统中，则既可有效降低上述过程的能量损失，也能够显著降低装置的生产与运维成本。

专利CN108662923A公开了一种针对高温宽筛分粒径散料进行余热回收的装置，利用“条缕状”筛板对不同粒径的颗粒进行筛分，利用不同管径的内埋管对筛分后的颗粒进行余热回收。此技术方案存在以下三个问题：(1)筛分过程筛板易堵塞，采用机械振动装置则又使系统能耗、成本及运行控制难度增加；(2)筛板尺寸固定，只能对具有特定粒径分布和密度分布的混合颗粒进行筛分，缺乏灵活性；(3)利用移动床对筛分后的颗粒余热进行回收，颗粒相与内埋管壁面传热系数低，导致传热面积显著增大，降低了余热回收过程的经济性。因此，亟需一种针对高温宽筛分粒径散料有效筛分及余热回收的一体化装置及方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种高温混合颗粒余热回收与筛分一体化装置及方法，该装置能够将宽筛分粒径颗粒筛分与高温颗粒余热回收两个独立功能集成于一套设备中，不仅能对不同粒径的颗粒进行高效余热回收，还可方便地对余热回收后的颗粒进行分类利用，具有更小的能量损失以及更低的设备生产与运维成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高温混合颗粒余热回收与筛分一体化装置，包括筛分本体，筛分本体内空腔由下向上依次相连通的配气段、流化段、分选段和出口段；