一種大型箱式高溫物料換熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]一種大型箱式高溫物料換熱器，屬于高溫固體物料冷卻設備領域，主要用于小顆粒狀和粉狀高溫物料的集中密閉冷卻及余熱回收。
【背景技術】
[0002]工業生產中有許多高溫固體物料需要冷卻，例如循環流化床排出的灰渣、石油焦煅燒形成的煅后焦、低溫干流生產的蘭炭、粉煤熱解形成的粉焦等。現有的高溫固體冷卻設備主要有冷渣機和一些專用換熱器。冷渣機可分為滾筒式、振動箱體式和轉盤式，其共同特點是換熱部件和物料都在機械動力作用下運動并換熱，能耗比較高；由于換熱部件與物料直接摩擦接觸，容易磨損，導致冷卻介質泄漏，降低了冷渣機的使用壽命。專利文件ZL200810139761.X公開了一種石油焦罐式煅燒爐冷卻水套，在罐式煅燒爐的每個排料口下面布置一個冷卻水套，采用用于圍成高溫物料通道的一級換熱裝置和位于高溫物料通道中心的二級換熱裝置同時對高溫物料進行冷卻。該冷卻水套的一級換熱裝置和二級換熱裝置固定不動，物料在冷卻通道內依靠重力從上向下流動。實踐證明該冷卻水套的換熱部件磨損較少，使用壽命長。但是由于固體物料流動性較差，存在著堆積角，在有限高度內換熱器流動截面不能太大，因而每個換熱器的物料冷卻量比較小。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種物料冷卻量大、能耗低、換熱部件磨損較少、使用壽命長的大型箱式高溫物料換熱器，用于小顆粒狀和粉狀高溫物料。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:該大型箱式高溫物料換熱器，包括自上向下依次設置的水冷箱蓋、換熱箱和收口型料斗，水冷箱蓋的箱壁設有水冷夾套，換熱箱和收口型料斗的箱壁設有端部水腔和/或側面水腔，水冷箱蓋、換熱箱和收口型料斗的腔內均設有多條換熱管道；物料依次受到換熱管道的多級冷卻，水冷夾套、端部水腔和側面水腔也對物料進行冷卻，物料冷卻強度大、冷卻均勻。
[0005]所述的水冷箱蓋上部開設進料口，水冷箱蓋內設有可輸送并冷卻物料的水冷螺旋布料器；當物料進入水冷箱蓋后，在水冷螺旋布料器的水冷螺旋體的旋轉推動下，物料可以沿水冷螺旋體軸線移動，均勻充滿水冷箱蓋和換熱箱的內腔。
[0006]所述的收口型料斗多組并排設置，收口型料斗底部出口安裝葉輪卸料閥。通過調整葉輪卸料閥的轉速，可以控制換熱器的排料量，實現連續均勻排料。
[0007]優選的，所述的水冷箱蓋由內套板、外套板、兩個端板和箱蓋法蘭板構成，內套板彎曲成倒U型或倒V型，內套板的兩個端部分別設有端板，下端設有箱蓋法蘭板，內套板、兩個端板和箱蓋法蘭板一起構成一個下部敞口的容腔，容腔內安裝換熱管道和水冷螺旋布料器；內套板外側設有外套板，內套板、外套板和箱蓋法蘭板一起構成一個密閉的水冷夾套，進料口穿過外套板和內套板與所述的容腔相連通。
[0008]所述的水冷箱蓋內的換熱管道為進水母管和箱蓋進水管，進水母管位于水冷螺旋布料器正下方的容腔內且軸線與水冷螺旋布料器的軸線平行；箱蓋進水管有多個，分別均勻位于進水母管的兩側，每個箱蓋進水管的一端與進水母管固定連接并連通，另一端與水冷夾套相連通。箱蓋進水管和進水母管在為水冷夾套供水時，也會對物料進行冷卻。
[0009]優選的，所述的進水母管和箱蓋進水管有多組，上下布置在水冷箱蓋的容腔內，以強化對物料的冷卻。
[0010]所述的水冷螺旋布料器包括水冷螺旋體，水冷螺旋體的軸線與水冷箱蓋的長度方向一致。
[0011]優選的，所述的水冷螺旋布料器還包括旋轉水接頭、動力輸入軸和兩個法蘭蓋板，水冷螺旋體為空心軸結構，水冷螺旋體一端穿過法蘭蓋板后與旋轉水接頭連接并相通，水冷螺旋體另一端與動力輸入軸緊固連接，動力輸入軸穿過法蘭蓋板并伸到水冷箱蓋外部，兩個法蘭蓋板分別與兩個端板緊固連接。水冷螺旋體在旋轉推動物料移動時，其軸管和螺旋葉片對物料起到冷卻作用。
[0012]所述的換熱箱為由兩端的兩個內端板和兩側的兩個內側板圍成的四周密閉的長方形殼體，所述的長方形殼體上端設有換熱箱上法蘭，長方形殼體下端設有由兩個內側板和2N個斜封板構成的N個收口型料斗，在每個收口型料斗的下端分別設置一個換熱箱下法蘭，在兩個內端板的外側分別設有一個外端板，兩個外端板、兩個內端板和換熱箱上法蘭一起構成兩個密閉的端部水腔，在兩個內側板的外側分別設有一個外側板，兩個外側板、兩個內側板、2 N個斜封板、換熱箱上法蘭、換熱箱下法蘭一起構成兩個密閉的側面水腔，換熱箱和收口型料斗內均勻設有多組換熱管道。
[0013]所述的換熱箱內的換熱管道包括多排第一換熱管和第二換熱管，收口型料斗內的換熱管道包括多排第二換熱管，第一換熱管的兩端分別與兩個內端板固定連接并與所述的兩個端部水腔相連通，第二換熱管的兩端分別與兩個內側板固定連接并與所述的兩個側面水腔相連通，在一個端部水腔和側面水腔的下部分別設有換熱箱進水管，在另一個端部水腔和側面水腔的上部分別設有換熱箱出水管。
[0014]優選的，所述的換熱箱的長方形殼體內設有N-1個內隔板，將換熱箱沿長度方向均勻分成N部分，每個第一換熱管都穿過內隔板的孔后與兩個端部水腔相連通。內隔板用以支撐第一換熱管和兩個內側板，同時吸收物料的熱量并傳給第一換熱管和側面水腔。
[0015]第一換熱管末段設置一個U型彎曲部分，用于補償第一換熱管的受熱膨脹。
[0016]第一換熱管的軸線與第二換熱管的軸線垂直。強化對物料的均勻冷卻。
[0017]優選的，法蘭蓋板與端板之間設有第一密封墊，箱蓋法蘭板與換熱箱上法蘭之間設有第二密封墊，換熱箱下法蘭與葉輪卸料閥的法蘭之間設有第三密封墊。
[0018]與現有技術相比，該大型箱式高溫物料換熱器的上述技術方案所具有的有益效果是:
1、克服顆粒狀固體物料的流動性差，存在堆積角的問題，增大換熱箱的物料流動截面積，提高單個換熱器的物料冷卻量:本發明設有水冷螺旋布料器，當物料進入水冷箱蓋后，在水冷螺旋布料器水冷螺旋體的旋轉推動下沿水冷螺旋體軸線移動，均勻充滿水冷箱蓋和換熱箱的內腔，因而可以有效增大換熱箱的物料流動截面積，提高單個換熱器的物料冷卻量，減少換熱器數量，簡化物料冷卻系統管路，減小物料冷卻系統占地面積。
[0019]2、克服顆粒狀固體物料的傳熱熱阻大，難以有效冷卻的問題，強化換熱效果，冷卻均勻:物料進入水冷箱蓋后，依次受到水冷螺旋體、箱蓋進水管和進水母管、第一換熱管和第二換熱管的多級冷卻，水冷箱蓋的水冷夾套、換熱箱的側面水腔和端部水腔也會對物料進行冷卻，同時第一換熱管和第二換熱管垂直交叉強化了換熱效果，因而該換熱器的物料冷卻強度大、冷卻均勻。
[0020]3、物料進入水冷箱蓋后，依靠重力在換熱器內向下流動，物料與換熱元件之間的摩擦力較小，換熱元件磨損輕，可以有效提高整個換熱器的使用壽命，同時，整個換熱器的動力消耗也比較低。
[0021 ] 4、通過調整葉輪卸料閥的轉速，可以控制換熱器的排料量，實現連續均勻排料。
[0022]5、該換熱器的整體密封性較好，實現了物料密閉冷卻，解決了一些高溫物料遇空氣發生自燃或氧化的問題。
[0023]6、采用多個葉輪卸料閥進行多點排料，是物料在換熱器內均勻下落，物料冷卻均勻。
【附圖說明】
[0024]圖1為該大型箱體式高溫物料換熱器實施例1的結構剖面圖。
[0025]圖2為圖1的 A-A處剖面圖。
[0026]圖3為該大型箱體式高溫物料換熱器實施例2的結構剖面圖。
[0027]其中:1、進料口 2、水冷箱蓋 3、水冷螺旋布料器 4、第一密封墊5、第二密封墊 6、換熱箱 7、第三密封墊 8、葉輪卸料閥
201、外套板202、內套板203、端板204、箱蓋法蘭板205、箱蓋進水管206、進水母管 207、箱蓋出水管 301、水冷螺旋體302、法蘭蓋板 303、第一軸承座總成 304、旋轉水接頭305、鉸制螺栓306、螺母307、第二軸承座總成308、動力輸入軸601、內端板602、外端板603、第一換熱管604、斜封板605、第二換熱管606、換熱箱下法蘭607、內隔板608、換熱箱進水管609、換熱箱出水管610、換熱箱上法蘭611、內側板612、外側板。
【具體實施方式】
[0028]圖1~3是本發明的最佳實施例，下面結合附圖1~3對本發明做進一步說明。
[0029]實施例1:參照圖1-2，該大型箱式高溫物料換熱器由進料口 1、水冷箱蓋2、水冷螺旋布料器3、換熱箱6和葉輪卸料閥8構成。換熱箱6為由兩端的兩個內端板601和兩側的兩個內側板611圍成一個四周密閉的長方形殼體。長方形殼體的上端設有換熱箱上法蘭610，下端設有由兩個內側板611和六個斜封板604構成的三個收口型料斗，在每個收口型料斗的下端分別設置一個換熱箱下法蘭606。在兩個內端板601的外側分別設有一個外端板602，兩個外端板602、兩個內端板601和換熱箱上法蘭610 —起構成兩個密閉的端部水腔。在兩個內側板611的外側分別設有一個外側板612，兩個外側板612、兩個內側板611、六個斜封板604、換熱箱上法蘭610、換熱箱下法蘭606 —起構成兩個密閉的側面水腔。在長方形殼體內均勾設有六排第一換熱管603，第一換熱管603的兩端分別與兩個內端板601固定連接并與兩個端部水腔相連通。在每個收口型料斗內均勻設有五排第二換熱管605，第二換熱管605的兩端分別與兩個內側板611固定連接并與兩個側面水腔相連通。在一個端部水腔和側面水腔的下部分別設有換熱箱進水管608，在另一個端部水腔和側面水腔的上部分別設有換熱箱出水管609。
[0030]在換熱箱的長方形殼體內也設有三列第二換熱管605，第二換熱管605的兩端分別與兩個內側板611固定連接并與兩個側面水腔相連通，以保證兩個側面水腔內的水均勻流動。在換熱箱的長方形殼體內還設有兩個內隔板607，將換熱箱沿長度方向均勻分成三部分，每個第一換熱管603都穿過內隔板607的孔后與兩個端部水腔相連通。內隔板607用以支撐第一換熱管6