專利名稱：高溫物料熱能回收系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及高溫物料余熱回收利用的技術領域，具體是一種高溫物料熱能回收系統。
背景技術：
黃磷生產是高耗能行業，每生產I噸黃磷至少要消耗I. 4萬千瓦時電和I. 6噸碳，中國現有的年產能為80萬噸。黃磷生產過程中將產生大量高溫爐渣。同樣，煉鋼、煉鋁、煉銅等行業，也存在大量高溫爐渣。因此，如何回收利用高溫爐渣的熱能，以降低黃磷等資源生產和冶金行業等的耗 能，以相應大幅降低溫室氣體排放，是我國急需解決的問題。此外，黃磷礦渣是黃磷生產過程中排出的廢渣。其主要組成為Casi03。磷渣是由磷灰石、石英、焦碳在電弧爐中，以1600°C左右的高溫熔煉，發生反應而排出的廢渣；磷渣在空氣中逐漸冷卻結晶呈體積較大的塊狀物，該塊狀物整體硬度接近花崗巖，不利于回收利用。如何提供一種既能較充分地利用磷渣等高溫物料在冷卻過程中的熱能，又能防止高溫物料在冷卻時結塊，并生成顆粒料，以便于作為建筑用顆粒料，是本領域要解決的技術問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、高溫物料余熱回收率較高且能防止高溫物料在冷卻時結塊的高溫物料熱能回收系統。為解決上述技術問題，本發明提供的高溫物料熱能回收系統包括筒體，該筒體內設有軸向貫穿該筒體的用于將所述高溫物料從該筒體的入料口送至出料口的傳輸帶；所述筒體頂部的開口上設有換熱器；鄰近所述筒體的入料口設有用于將所述高溫物料冷卻凝固呈顆粒后送至傳輸帶上的冷卻碎料裝置。其中，換熱器用于高溫物料余熱回收；冷卻碎料裝置用于冷卻凝固高溫物料并生成顆粒料，防止物料在冷卻時結塊，同時生成顆粒料后物料的散熱面積大幅增加，利于物料的余熱充分、快速釋放，利于提高熱能的回收率。作為優化的方案，所述筒體內并于所述傳輸帶上方設有刮料板，以使所述傳輸帶上的物料分布均勻，利于物料的余熱充分、快速釋放，利于提高熱能的回收率。作為進一步優化的方案，所述筒體頂部的開口分布有多個，各開口上的換熱器中的用于輸送換熱介質的換熱管依次串聯，低溫態的換熱介質從鄰近所述筒體的出料口的換熱器的換熱介質入口輸入，由于在所述換熱介質的流動方向上的各換熱器中的換熱管溫度逐級升高，從而適于使所述換熱介質被逐級加熱，并達到較高的溫度；換熱器的換熱介質出口用于連接其他換熱設備，用于生產熱水、熱空氣或過熱蒸汽等。作為優化的方案，各換熱器頂部的用于排出換熱空氣的排氣口分別連接有循環氣管，各循環氣管穿過所述筒體的側壁并延伸至所述筒體內且于所述傳輸帶的上、下層之間，以在筒體內形成適于向上穿透所述上層帶并作用于所述換熱器的循環熱氣流；各循環氣管的底部出氣口鄰近所述上層帶的底面并朝上設置。采用循環熱氣流作用于相應的換熱器，避免了熱空氣的流失，同時補入外部冷空氣加熱，進一步提聞了熱能的回收率。所述冷卻碎料裝置為對輥破碎機，包括一對相鄰平行設置的碎料輥，該碎料輥的內壁設有沿該碎料輥的軸向分布的、用于加熱所述換熱介質的螺旋式換熱管，該螺旋式換熱管為開口焊接在所述碎料輥內壁上的半圓管；螺旋式換熱管采用半圓管制成，使換熱管內的換熱介質直接與碎料輥的內壁接觸，利于進一步提高熱能的轉換效率和熱能回收率。進一步，所述的碎料輥兩端中央分別設有入液、出液空心轉軸；該對空心轉軸分別軸承配合于一對軸承座上，且所述的一對空心轉軸的外端口分別設有轉動接頭，分別用于連接輸入、輸出所述換熱介質的管體；所述螺旋式換熱管的出液端與所述空心轉軸的內端口相連，所述螺旋式換熱管的入液端在該碎料輥內并延伸至鄰近所述出液空心轉軸，以使新進入該碎料輥內的換熱介質在該碎料輥內預熱后進入所述螺旋式換熱管，進行進一步加 熱，進而延長換熱介質的換熱行程，提高換熱效率。所述的一對碎料輥的一側相鄰的所述轉動接頭的外端口相連，以使所述換熱介質在該對碎料輥中串聯換熱，以進一步加熱所述換熱介質，形成溫度更高的換熱介質。進一步，所述的一對碎料輥的另一側的入液空心轉軸經所述轉動接頭與鄰近所述筒體的入料口的換熱器的換熱介質出口相連。由于碎料棍表面的溫度較高，適于進一步加熱從所述換熱器輸出的換熱介質，形成溫度更高的換熱介質。為進一步提高熱能的回收率，所述筒體內且于所述上層帶下方設有多個相間分布的隔艙板，相鄰的一對隔艙板之間構成的腔體與一所述換熱器上下相對分布；所述的一換熱器頂部的排氣口輸出的空氣適于通過所述循環氣管送至該換熱器正下方的所述腔體中。進一步，為防止熱氣流和物料外溢，所述筒體的入料口且于所述冷卻碎料裝置的外側設有向入料口內側傾斜的擋料板。所述高溫物料為黃磷爐渣；由于傳統的黃磷爐渣堆在冷卻結晶后呈體積較大的塊狀物，該塊狀物整體硬度接近花崗巖，采用所述冷卻碎料裝置將高溫態的黃磷爐渣冷卻凝固、碎料后生成顆粒料(顆粒料的粒徑，由選用的對輥破碎機的輥面凸起的形狀、密度等決定)，以便于作為建筑用顆粒料，實現了其回收利用。冷卻碎料裝置的出料口與所述傳輸帶的垂直距離為0. 3-lm,以在落料過程中實現空氣冷卻，以生成顆粒料，防止黃磷爐渣重新凝結成塊。所述高溫物料熱能回收系統的工作方法，包括將所述高溫物料送入所述冷卻碎料裝置，使所述高溫物料冷卻凝固呈顆粒，然后落至所述傳輸帶上；該傳輸帶將所述顆粒狀態的物料送入所述筒體中；筒體內的熱空氣向上穿過各換熱器后，從各換熱器的頂部排出，經所述循環氣管送至所述筒體內且于所述傳輸帶的上、下層帶之間，從而在筒體內形成適于向上穿透所述上層帶并作用于所述換熱器的循環熱氣流；低溫態的換熱介質從鄰近所述筒體的出料口的換熱器的換熱介質入口輸入；所述換熱介質在其流動方向上的各換熱器5中依次逐換熱，且換熱介質的溫度級升高；所述傳輸帶將冷卻的所述顆粒狀態的物料從所述筒體的出料口輸出。作為進一步優選的方案，所述換熱器為立管式換熱器，該換熱器內設有上下分布的螺旋式導風板，換熱器內的立式換熱管穿插在所述螺旋式導風板上。螺旋式導風板適于加長熱風在該換熱器內的行程，增加熱 風與換熱管的接觸時間，進而進一步提高熱能的回收率。本發明相對于現有技術具有積極的效果本發明的高溫物料熱能回收系統，一方面有效利用了黃磷爐渣的余熱，能大幅降耗能，節約能源并相應減少大量溫室氣體的排放；另一方面，將黃磷爐爐渣生成建筑用顆粒料，實現了變廢為寶的目的，避免了固體垃圾的產生，其具有很好的經濟效益和社會效益。
圖I為實施例I中高溫物料熱能回收系統的結構示意 圖2為圖I中的對棍破碎機的另一端面結構不意 圖3為所述對輥破碎機的輥面結構示意 圖4為所述對輥破碎機中的碎料輥的剖面結構示意 圖5為實施例2中的碎料輥的剖面結構示意圖。
具體實施例方式實施例I
見圖I至4，本實施例的高溫物料熱能回收系統，包括筒體1，該筒體I內設有軸向貫穿該筒體I的用于將所述高溫物料從該筒體I的入料口送至出料口的傳輸帶2，鄰近所述筒體I的端部分別設有與所述傳輸帶2傳動配合的傳動輪3，所述筒體I內的傳輸帶2的上層帶底面下方分布有多個托輥17。所述筒體I的頂部分布有多個開口，各開口上設有的換熱器5，各換熱器5中的換熱介質輸送管依次串聯，低溫換熱介質從鄰近所述筒體I的出料口的換熱器5的換熱介質入口輸入，由于在所述換熱介質的流動方向上的各換熱器5中的換熱管溫度逐級升高，從而適于使所述換熱介質被逐級加熱，并達到較高的溫度；所述換熱介質為導熱油或水(優選軟水)。換熱器5的換熱介質出口用于連接其他換熱設備，用于生產熱水、熱空氣或過熱蒸汽等。鄰近所述筒體I的入料口設有用于將所述高溫物料冷卻凝固呈顆粒后送至傳輸帶2上的冷卻碎料裝置。換熱器5用于高溫物料余熱回收；冷卻碎料裝置用于冷卻凝固高溫物料并生成顆粒料，防止物料在冷卻時結塊，同時生成顆粒料后物料的散熱面積大幅增加，利于物料的余熱充分、快速釋放，利于提高熱能的回收率。所述筒體I內并于傳輸帶2上方設有刮料板7，以使所述傳輸帶2上的物料分布均勻，利于物料的余熱充分、快速釋放，利于提高熱能的回收率。各換熱器5頂部的用于排出換熱空氣的排氣口分別連接有循環氣管8，各循環氣管8穿過所述筒體I的壁體并延伸至所述筒體I內的所述傳輸帶2的上、下層帶之間，以在筒體I內形成適于向上穿透所述傳輸帶2的上層帶并作用于所述換熱器5的循環熱氣流；各循環氣管8的底部出氣口鄰近所述傳輸帶2的上層帶的底面并朝上設置。采用循環熱氣流作用于相應的換熱器5，避免了熱空氣的流失，同時無需補入外部冷空氣，進一步提高了熱能的回收率。
所述冷卻碎料裝置為對輥破碎機，包括一對相鄰平行設置的碎料輥6，該碎料輥6的內壁設有沿該碎料輥的軸向分布的、用于加熱所述換熱介質的螺旋式換熱管11，該螺旋式換熱管11為開口焊接在所述碎料輥內壁上的半圓管；螺旋式換熱管11采用半圓管制成，使螺旋式換熱管11內的換熱介質直接與碎料輥6的內壁接觸，利于進一步提高熱能的轉換效率和熱能回收率。送入該對碎料輥6的所述換熱介質可以是新的冷換熱介質，也可以是從鄰近所述筒體I的入料口的換熱器5輸出的熱換熱介質；可根據外部所需的所述換熱介質的溫度要求進行相應選擇。
作為一種實施方式，一碎料棍6內的螺旋式換熱管的換熱介質入口與鄰近所述筒體I的入料口的換熱器5的換熱介質出口相連，由于碎料棍6上的溫度較高,適于進一步加熱從所述換熱器5輸出的換熱介質,形成溫度更高的換熱介質。
螺旋式換熱管11的兩端分別與固定于該碎料輥兩端中央的空心轉軸15的內端口相連，該對空心轉軸15分別軸承配合于一對軸承座12上，且所述的一對空心轉軸的外端口分別設有轉動接頭13，分別用于輸入、輸出所述換熱介質。作為優先的方案，所述的一對碎料輥6的一側相鄰端的所述轉動接頭13的外端口相連，以使該對碎料輥6中的螺旋式換熱管11串聯后與鄰近所述筒體I的入料口的換熱器5的換熱介質出口相連，以進一步加熱所述換熱介質，形成溫度更高的換熱介質。由于在加熱過程中，所述換熱介質部分汽化(尤其是換熱介質為軟水時)，在鄰近所述筒體I的入料口的換熱器5頂部的換熱介質出口適于輸出蒸汽，該蒸汽經第一止回閥與一汽包9相連,該換熱器5底部的液態換熱介質出口與所述串聯的螺旋式換熱管的一端相連，所述串聯的螺旋式換熱管的另一端經第二止回閥與所述汽包9相連。汽包9用于存儲熱蒸汽或熱水或熱油，用于向其他設備供熱。所述筒體I內且于所述傳輸帶2的上層帶下方設有多個相間分布的隔艙板10，各隔艙板10上設有適于使所述下層帶穿行的矩形通孔，相鄰的一對隔艙板10之間構成的腔體與一所述換熱器5上下相對分布；所述的一換熱器5的頂部排氣口輸出的空氣適于通過所述循環氣管8送至該換熱器5下方的所述腔體中。為防止熱氣流和物料外溢，所述筒體I的入料口且于所述冷卻碎料裝置的外側設有向入料口內側傾斜的擋料板4。所述高溫物料為黃磷爐渣；由于傳統的黃磷爐渣堆在冷卻結晶后呈體積較大的塊狀物，該塊狀物整體硬度接近花崗巖，采用所述冷卻碎料裝置粉碎后，適于生成顆粒料，以便于作為建筑用顆粒料，實現了其回收利用。冷卻碎料裝置的出料口與所述傳輸帶2的垂直距離為0. 3-lm,以在落料過程中實現空氣冷卻，以生成顆粒料，防止黃磷爐渣重新凝結成塊。所述冷卻碎料裝置為對輥破碎機，包括一對相鄰平行設置的碎料輥6，各碎料輥6的輥壁上分布有凸起14 ;一對碎料輥6工作時適于相向轉動。作為冷卻碎料裝置的另一種實施方案，所述冷卻碎料裝置為對輥破碎機，其包括一對相鄰平行設置的碎料輥，該碎料輥為夾套式輥體，該夾套式輥體的換熱介質入口與鄰近所述筒體I的入料口的換熱器5的換熱介質出口相連。作為冷卻碎料裝置的第三種實施方案，冷卻碎料裝置還可采用轉筒式攪拌器，該轉筒式攪拌器的轉筒為夾套式，用于對所述換熱介質加熱。所述換熱器5的底部呈喇叭狀，各循環氣管8上串設有處于所述筒體I外側的高壓送氣風機16。所述換熱器5為立管式換熱器，該換熱器5內設有上下分布的螺旋式導風板，換熱器5內的立式換熱管穿插在所述螺旋式導風板上。實施例2
在實施例I的基礎上，本實施例具有如下變型 所述的碎料輥6兩端中央分別設有入液、出液空心轉軸；該對空心轉軸分別軸承配合于一對軸承座12上，且所述的一對空心轉軸的外端口分別設有轉動接頭13，分別用于連接輸入、輸出所述換熱介質的管體；所述螺旋式換熱管11的出液端與所述空心轉軸的內端口相連，所述螺旋式換熱管11的入液端在該碎料輥6內并延伸至鄰近所述出液空心轉軸，以使新進入該碎料輥6內的換熱介質在該碎料輥6內預熱后進入所述螺旋式換熱管11，進行進一步加熱，進而延長換熱介質的換熱行程，提聞換熱效率。所述的一對碎料輥6的一側相鄰的所述轉動接頭的外端口相連，以使所述換熱介質在該對碎料輥中串聯換熱，以進一步加熱所述換熱介質，形成溫度更高的換熱介質。所述的一對碎料輥的另一側的入液空心轉軸經所述轉動接頭與鄰近所述筒體I的入料口的換熱器5的換熱介質出口相連。由于碎料棍表面的溫度較高，適于進一步加熱從所述換熱器輸出的換熱介質，形成溫度更高的換熱介質。實施例3
在實施例I和2的基礎上，本實施例具有如下變型
所述的一對碎料輥6分別采用實施例I和2中的碎料輥6，且所述換熱介質從實施例I所述的碎料輥6中的所述螺旋式換熱管11輸出后進入實施例2所述的碎料輥6。實施例4
所述高溫物料熱能回收系統的工作方法，包括將所述高溫物料送入所述冷卻碎料裝置，使所述高溫物料冷卻凝固呈顆粒，然后落至所述傳輸帶2上；該傳輸帶2將所述顆粒狀態的物料送入所述筒體I中；筒體I內的熱空氣向上穿過各換熱器5后，從各換熱器5的頂部排出，經所述循環氣管8送至所述筒體I內且于所述傳輸帶2的上、下層帶之間，從而在筒體I內形成適于向上穿透所述上層帶并作用于所述換熱器5的循環熱氣流；低溫態的換熱介質從鄰近所述筒體I的出料口的換熱器5的換熱介質入口輸入；所述換熱介質在其流動方向上的各換熱器5中依次逐換熱，且換熱介質的溫度級升高；所述傳輸帶2將冷卻的所述顆粒狀態的物料從所述筒體I的出料口輸出。
權利要求
1.一種高溫物料熱能回收系統，其特征在于包括筒體，該筒體內設有軸向貫穿該筒體的用于將所述高溫物料從該筒體的入料口送至出料口的傳輸帶； 所述筒體頂部的開口上設有換熱器； 鄰近所述筒體的入料口設有用于將所述高溫物料冷卻凝固呈顆粒后送至傳輸帶上的冷卻碎料裝置。
2.根據權利要求I所述的高溫物料熱能回收系統，其特征在于所述筒體內并于所述傳輸帶上方設有刮料板，以使所述傳輸帶上的物料分布均勻。
3.根據權利要求I所述的高溫物料熱能回收系統，其特征在于所述筒體頂部的開口分布有多個，各開口上的換熱器中的用于輸送換熱介質的換熱管依次串聯，低溫態的換熱介質從鄰近所述筒體的出料口的換熱器的換熱介質入口輸入； 各換熱器頂部的用于排出換熱空氣的排氣口分別連接有循環氣管，各循環氣管穿過所述筒體的側壁并延伸至所述筒體內且于所述傳輸帶的上、下層帶之間，以在筒體內形成適于向上穿透所述上層帶并作用于所述換熱器的循環熱氣流；各循環氣管的底部出氣口鄰近所述上層帶的底面并朝上設置。
4.根據權利要求I至3之一所述的高溫物料熱能回收系統，其特征在于所述冷卻碎料裝置包括一對相鄰平行設置的碎料輥，該碎料輥的內壁設有沿該碎料輥的軸向分布的、用于加熱換熱介質的螺旋式換熱管，該螺旋式換熱管為開口焊接在所述碎料輥內壁上的半圓管。
5.根據權利要求4所述的高溫物料熱能回收系統，其特征在于所述碎料輥兩端中央分別設有入液、出液空心轉軸；該對空心轉軸分別軸承配合于一對軸承座上，且所述的一對空心轉軸的外端口分別設有轉動接頭，分別連接用于輸入、輸出所述換熱介質的管體； 所述螺旋式換熱管的出液端與所述出液空心轉軸的內端口相連，所述螺旋式換熱管的入液端在該碎料輥內并延伸至鄰近所述出液空心轉軸。
6.根據權利要求5所述的高溫物料熱能回收系統，其特征在于所述的一對碎料輥一側相鄰的所述轉動接頭的外端口相連，以使所述換熱介質在該對碎料輥中串聯換熱。
7.根據權利要求5或6所述的高溫物料熱能回收系統，其特征在于所述的一對碎料輥的另一側的入液空心轉軸經所述轉動接頭與鄰近所述筒體的入料口的換熱器的換熱介質出口相連。
8.根據權利要求3所述的高溫物料熱能回收系統，其特征在于所述筒體內且于所述上層帶下方設有多個相間分布的隔艙板，相鄰的一對隔艙板之間構成的腔體與一所述換熱器上下相對分布；所述的一換熱器頂部的排氣口輸出的空氣適于通過所述循環氣管送至該換熱器正下方的所述腔體中。
9.根據權利要求I至3之一所述的高溫物料熱能回收系統，其特征在于所述換熱器為立管式換熱器，該換熱器內設有上下分布的螺旋式導風板，換熱器內的立式換熱管穿插在所述螺旋式導風板上。
10.根據權利要求3所述的高溫物料熱能回收系統的工作方法，其特征在于所述高溫物料為黃磷爐渣；冷卻碎料裝置的出料口與所述傳輸帶的垂直距離為0. 3-lm ； 所述系統的工作方法，包括將所述高溫物料送入所述冷卻碎料裝置，使所述高溫物料冷卻凝固呈顆粒，然后落至所述傳輸帶上；該傳輸帶將所述顆粒狀態的物料送入所述筒體中； 筒體內的熱空氣向上穿過各換熱器后，從各換熱器的頂部排出，經所述循環氣管送至 所述筒體內且于所述傳輸帶的上、下層帶之間，從而在筒體內形成適于向上穿透所述上層帶并作用于所述換熱器的循環熱氣流； 低溫態的換熱介質從鄰近所述筒體的出料口的換熱器的換熱介質入口輸入；所述換熱介質在其流動方向上的各換熱器5中依次逐換熱，且換熱介質的溫度級升高； 所述傳輸帶將冷卻的所述顆粒狀態的物料從所述筒體的出料口輸出。
全文摘要
本發明涉及一種高溫物料熱能回收系統，其包括筒體，該筒體內設有軸向貫穿該筒體的用于將所述高溫物料從該筒體的入料口送至出料口的傳輸帶；所述筒體頂部的開口上設有換熱器；鄰近所述筒體的入料口設有用于將所述高溫物料冷卻凝固呈顆粒后送至傳輸帶上的冷卻碎料裝置。冷卻碎料裝置用于粉碎物料，防止物料在冷卻時結塊，同時冷卻碎料裝置粉碎物料后，利于物料的余熱充分、快速釋放，利于提高熱能的回收率。本系統有效利用了黃磷爐渣、煉鋼爐渣等物料的余熱，能大幅降耗能，節約能源并相應減少溫室氣體的排放；此外，將黃磷爐爐渣等高溫物料生成建筑用顆粒料，實現了變廢為寶的目的，避免了固體垃圾的產生，其具有很好的經濟效益和社會效益。
文檔編號F28F9/24GK102645105SQ20121015838
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月21日 優先權日2012年5月21日
發明者鄒岳明, 鄒玉杰 申請人:鄒岳明, 鄒玉杰