一种立式冷却器的制作方法

1.本专利涉及对回转窑煅烧的高温物料进行空气冷却的冷却器。


背景技术：

2.采用回转窑煅烧矿石比如石灰石、白云石、铝土矿、球团矿、水泥等，具有物料受热均匀、出窑产品质量均匀的特点，其生产工艺线一般由预热器-回转窑-冷却器等主要设备构成，冷却器的作用是将从回转窑煅烧出来的高温物料，通过与空气热交换进行冷却，使产品满足输送、储存、使用的要求，而热交换升温后的空气送入回转窑助燃，回收热量。
3.立式冷却器是冷却器的一种，具有体积比较小、占地比较小、故障率低的特点，在块状、颗粒状物料的煅烧系统中广泛应用。现有的立式冷却器参见图1，安装在回转窑出料端口的下方，与窑头罩12、大块料格栅篦板11联为一体，其主要由壳体1、风帽16、出料锥斗17、振动卸料机18等组成，壳体围成中空的腔体，上部与窑头罩连接，下部的出料端和振动卸料机连接，壳体采用耐火材料保护，腔体内水平高度对称安装多个（通常为4-5个）风帽16，并与鼓风机通过管道联接。
4.在生产时，出回转窑的高温物料自然落入立式冷却器的腔体内，形成一定高度的料层；冷却风通过风帽送入腔体内，与高温物料逆向进行热交换；冷却后的物料下行，一般同时通过多个振动卸料机，从冷却器底部卸出；热交换后的空气上升到窑头罩，再进入回转窑内。
5.现有立式冷却器虽然已经应用了相当长的时间，人们看到物料可以从冷却器卸出，风能够经过冷却器入窑，认为冷却器使用正常，但人们往往忽视了冷却器结构上存在的严重问题，这些问题不仅影响到冷却效果，更主要的是直接影响到回转窑的煅烧、热工制度的稳定。存在的问题主要有：
6.（1）由于随着回转窑的转速变化、物料的块度大小和含粉量的变化，物料的摩擦力和被回转窑带起的高度是变化的，物料从回转窑端口卸出的位置是变化的，因此物料在立式冷却器上的落点位置是变化的，不能恒定正好落到冷却器的中心；
7.（2）由于在窑头罩内安装了分离大块料的格栅篦板，物料从回转窑卸出时需先经过格栅篦板，再落入冷却器，格栅篦板一般是倾斜安装的，因此碰撞到篦板的物料，必定会改变方向，并且方向是离散不可控的，但大多会沿着格栅篦板倾斜方向滑落，因此，落入冷却器的物料，落点分散，分布不均匀、不对称，在立式冷却器中产生严重的偏料现象，比如料面高度往往呈不对称的斜坡状，即偏料现象。
8.（3）由于冷却器内含有风帽，物料在下行时受到风帽的阻碍而改变轨迹，有的物料的路径短一些或者阻力小一些，有的路径长一些或者阻力大一些，路径短阻力小的物料在冷却器内停留的时间就短一些，路径长的阻力大的物料在冷却器内停留的时间就长一些，加上因为多台卸料机之间卸料量难以协调控制，因此物料在冷却器内停留的时间不一致。
9.（4）由于每个风帽、每个风帽的出风口所处的物料环境不一样，孔隙率和孔径大小空洞形状不一样，风受到的物料阻力大小不一样，料面高的和小颗粒物料、粉状料多的区
域，风的阻力就较大，出风量相对较小；料面低的和小颗粒物料、粉料较少的区域，风的阻力就较小，出风量相对较大，造成冷却器内出现偏风的现象。由于冷却器内为正压操作，卸料装置不易密封，风很容易从卸料装置的卸料口冒出，往往漏风严重，冒灰严重。
10.综上分析，在立式冷却器内，对于物料同一个横断面来说，阻力大小不一致、不对称，物料的下降的速度不一致、不对称，风上升的流速和流量也是不均匀、不对称，产生偏风、偏料现象，卸料速度与风的上升速度往往不匹配，产生冷却效果不均，热交换后风的温度不稳定。显然，物料与风进行热交换的时间和热交换机会不一样，料层较低、粉料较少、阻力较小的区域，风量就较大，如果又恰巧遇物料卸料速度较低，热交换后风的温度就较低，反之同理。而冷却器一般都采用离心风机，其风量随阻力的大小变化而变化，入窑的风量不稳定，窑内助燃风不稳定，助燃风与燃料的流量配比则不稳定，始终不在最佳配比状态，因此回转窑经常出现不好烧，燃烧火焰不稳定，窑内温度不稳定，窑头和窑尾压力变化比较大，产品质量波动比较大，排放烟气成分变化大，甚至有时冒黑烟燃烧不完全现象，甚至可能导致回转窑内结圈，等等，这些实际上跟这种冷却器的结构和性能有很大关系。


技术实现要素：

11.本实用新型提供一种与现有立式冷却器结构完全不同的立式冷却器，它不受回转窑转速、物料粒度大小、倾斜的格栅篦板等因素对物料落点位置的影响，使得冷却器内堆积料层形状规则并以竖直轴线对称，不产生偏料，不产生偏风，冷却效果好，料层阻力稳定、对称，入窑的空气流量稳定，温度稳定，保证了燃料与助燃空气比例的稳定，回转窑煅烧产品的质量稳定可靠，为防止回转窑内结圈、回转窑不会排放黑烟提供基本条件。
12.为达到上述目的，本专利采用的解决的方案如下：本专利的立式冷却器，包括壳体、集料斗、布料装置、卸料装置、鼓风装置；壳体的上端为进料端用于与窑头罩连接，下端为出料端与卸料装置连接，壳体的以垂直方向的轴线为中心轴的周边封闭，壳体内围成腔体；集料斗为上口大、下部的出口小的料斗形结构，位于腔体内上方，承接收集从回转窑经窑头罩卸出的高温物料进入腔体内，物料在腔体内形成以轴线对称的料堆；布料装置位于腔体内，在集料斗的下方、卸料装置的上方，以轴线对称，布料装置是锥形体或者柱形体或者柱形和锥形的复合体，自集料斗出口出来的物料被布料装置分布在壳体与布料装置之间的环形空间中，该环形空间是腔体的一部分；集料斗的出口、腔体、布料装置、卸料装置均以轴线对称布置；鼓风装置的出风口与腔体相通，并以轴线对称均匀分布；在腔体内，物料自上而下运动，由卸料装置卸出腔体，冷却风自下而上运动，与物料热交换后进入窑头罩、回转窑。
13.上述的立式冷却器，在卸料装置的上部，围绕壳体安装箱体式布风装置，箱体式布风装置的内侧面形成以轴线对称的第二环形空间，该第二环形空间与腔体相通，箱体式布风装置上有与鼓风装置管道连接的第二进风口，箱体式布风装置的内侧面上还开有以轴线对称均匀分布的第二出风口或出风孔，第二出风口或出风孔与腔体相通。
14.箱体式布风装置的内侧面（与物料相接触或者相临近）形成以冷却器轴线对称的第二环形空间，该环第二形空间与冷却器腔体形成一个整体，是物料与冷却风的通道。这种箱体式布风装置实际上是一个布风装置，即箱体式布风装置，其作用是将鼓风装置送来的空气对称、均匀的通入冷却器的物料层中。箱体式布风装置的内侧面的水平截面可以是圆
形、多边形。
15.上述的立式冷却器，箱体式布风装置的内侧面的径向尺寸大于布料装置径向尺寸。
16.上述的立式冷却器，壳体的下端为锥形筒体，锥形筒体的下部为出料端，与卸料装置相接；箱体式布风装置、布料装置位于锥形筒体的上方；锥形筒体以轴线对称分布。锥形筒体可以是单个，也可以是多个。
17.上述的立式冷却器，布料装置含有密闭空腔体，密闭空腔体有与鼓风装置管道连接的第三进风口，密闭空腔体设有以轴线对称均匀分布的第三出风口或出风孔，第三出风口或出风孔与腔体相通。
18.含有密闭空腔体的布料装置具有布料、布风双功能，称为布料布风装置，布料布风装置可以是空心锥形体，也可以是柱形体，也可以是柱形和锥形的复合空心体。布料布风装置与集料斗等将物料均匀、对称的分布在壳体与布料布风装置之间的环形腔体中，同时它还将鼓风装置送来的冷却风（也是回转窑的主要助燃风）对称、均匀的通入环形腔体中，物料和冷却风在布料布风装置与壳体之间的环形空腔内进行热交换。
19.本立式冷却器，可以单独含有箱体式布风装置或者布料布风装置，也可以同时含有箱体式布风装置和布料布风装置。
20.上述的立式冷却器，卸料装置含有锁风卸料机，锁风卸料机的机壳上开设导气孔，导气孔一端与机壳内的物料通道相通，另一端与除尘器的进气口相联通。
21.锁风卸料机属于现有设计，可以是振动式、刚性叶轮式等。
22.上述的立式冷却器，在窑头罩内，壳体的进料端安装有以耐热钢制成的筛孔状格栅篦板，用于筛除从回转窑出来的大块物料，集料斗位于格栅篦板下方。
23.上述的立式冷却器，集料斗的外边沿与壳体内壁之间形成可供冷却风通过的空间，来自鼓风装置的空气经过腔体及所述空间经窑头罩进入回转窑。集料斗由耐热钢制成。
24.上述的立式冷却器，壳体任意水平横截面可以是圆形，也可以是四边型或者多边型。
25.上述的立式冷却器，壳体周边下部由支撑框架支撑。
26.上述的立式冷却器，集料斗可以通过支架固定在壳体上，也可以通过支架固定在布料装置上。
27.上述的立式冷却器，布料装置可以通过支架固定在壳体内。
28.上述的立式冷却器，布料装置、卸料装置至少有一个。
29.上述的立式冷却器，壳体内衬耐火材料。
30.本专利的有益效果：集料斗的出口以轴线对称布置，物料在立式冷却器上的落点位置恒定正好位于冷却器的中心，不会因回转窑的转速、物料的块度、被回转窑带起的高度、格栅篦板等因素而变化，不会产生偏料现象；腔体、布料装置、卸料装置均以轴线对称布置，腔体内位于同一水平截面上的物料基本均匀，且均匀下降，物料在冷却器内停留的时间基本一致；鼓风装置的出风口以轴线对称均匀分布，或者，箱体式布风装置的内侧面上的第二出风口或出风孔以轴线对称均匀分布，或者，布料装置中密闭空腔体上的第三出风口或出风孔以轴线对称均匀分布，冷却风在腔体内基本均匀分布。因此，本冷却器内同一个横断面上的物料，阻力大小一致对称，物料的下降的速度一致对称，冷却风上升的流速和流量也
均匀对称，不会产生偏风、偏料现象，对物料的冷却效果均匀，热交换后风的温度、流量稳定，进入回转窑的助燃风量稳定，燃烧火焰稳定，窑内温度稳定，排放烟气成分稳定，保证了煅烧产品质量。
附图说明
31.图1是现有的立式冷却器示意图。
32.图2是本专利的立式冷却器示意图。
33.图中：壳体1，轴线101，布料装置2，密闭空腔体21，锥形体22，柱形体23，第三进风口24，第三出风口或出风孔25，气箱体3，第二进风口34，第二出风口或出风孔35，集料斗6，锥形筒体7，卸料装置8，支撑框架9；腔体10，格栅篦板11，窑头罩12，滑出通道121，耐火材料13，导气孔15，风帽16，出料锥斗17，振动卸料机18。
具体实施方式
34.参见图2所示的立式冷却器，包括壳体1、集料斗6、布料装置2、气箱体3、锥形筒体7、卸料装置8、鼓风装置（未示出）。
35.壳体1的以垂直方向的轴线101为中心轴的周边封闭，壳体1内围成腔体10，壳体1内衬耐火材料13。
36.气箱体3固定在壳体1周边下部，气箱体3下部由支撑框架9支撑。
37.壳体1的上端周边与窑头罩12连接，壳体1的上端进料端安装有以耐热钢制成的倾斜的筛孔状格栅篦板11，用于筛除从回转窑出来的大块物料。在靠近格栅篦板11较低端部的窑头罩12侧壁或者壳体1侧壁上开有大块物料滑出通道。
38.壳体1的下端为多个锥形筒体7，锥形筒体7的下部为出料端，与卸料装置8相接；多个锥形筒体7以轴线101对称分布。
39.由耐热钢制成的集料斗6为上口大、下部的出口小的料斗形结构，位于腔体10的内上方，承接收集从回转窑经窑头罩12卸出、并穿过格栅篦板11上筛孔的高温物料，高温物料进入腔体10内，物料在腔体10内形成以轴线101对称的料堆；
40.集料斗6通过支架固定在壳体1上，或者通过支架固定在布料装置2上端。
41.布料装置2是含有密闭空腔体10的布料布风装置，位于腔体10内，在集料斗6的下方、锥形筒体7的上方。布料布风装置是以轴线101对称的圆柱形和圆锥形的复合空心体，内部即是密闭空腔体10，布料布风装置上段是空心锥形体，下段是柱形体。
42.密闭空腔体10有与鼓风装置管道连接的第三进风口24，柱形体上设有以轴线101对称均匀分布若干数量的第三出风口或出风孔25，第三出风口或出风孔25与腔体10相通。
43.在锥形筒体7的上部，壳体1周边下部安装气箱体3（箱体式布风装置）3，箱体式布风装置的内侧面的水平截面是圆形。箱体式布风装置的内侧面的内径大于布料装置2的最大外径。
44.箱体式布风装置的内侧面形成以轴线101对称的第二环形空间，该第二环形空间与腔体10相通，箱体式布风装置上有与鼓风装置管道连接的第二进风口34，箱体式布风装置的内侧面上还开有以轴线101对称均匀分布若干数量的第二出风口或出风孔35，第二出风口或出风孔与腔体10相通。
45.卸料装置8为锁风卸料机，锁风卸料机的机壳上开设导气孔15，导气孔一端与机壳内的物料通道相通，另一端与除尘器的进气口相联通。
46.壳体1任意水平横截面可以是圆形，也可以是四边型或者多边型。
47.集料斗6的出口、腔体10、布料装置2、卸料装置8均以轴线101对称布置。
48.在腔体10内，物料自上而下运动，由卸料装置8卸出腔体10。来自鼓风装置的空气（冷却风）分为两路，一路通过气箱体3，从第二出风口或出风孔35进入腔体10，一路通过密闭空腔体，从第三出风口或出风孔25进入腔体10。进入腔体10的冷却风自下而上运动，与腔体10内的物料热交换后进入窑头罩12、回转窑形成助燃风，回转窑排出的烟气进入除尘器进行除尘。

技术特征：
1.立式冷却器，包括壳体、集料斗、布料装置、卸料装置、鼓风装置；壳体的上端为进料端用于与窑头罩连接，下端为出料端与卸料装置连接，壳体的以垂直方向的轴线为中心轴的周边封闭，壳体内围成腔体；其特征是：集料斗为上口大、下部的出口小的料斗形结构，位于腔体内上方，承接收集从回转窑经窑头罩卸出的高温物料进入腔体内，物料在腔体内形成以轴线对称的料堆；布料装置位于腔体内，在集料斗的下方、卸料装置的上方，以轴线对称，布料装置是锥形体或者柱形体或者柱形和锥形的复合体，自集料斗出口出来的物料被布料装置分布在壳体与布料装置之间的环形空间中，该环形空间是腔体的一部分；集料斗的出口、腔体、布料装置、卸料装置均以轴线对称布置；鼓风装置的出风口与腔体相通，并以轴线对称均匀分布；在腔体内，物料自上而下运动，由卸料装置卸出腔体，冷却风自下而上运动，与物料热交换后进入窑头罩、回转窑。2.根据权利要求1所述的立式冷却器，其特征是，在卸料装置的上部，围绕壳体安装箱体式布风装置，箱体式布风装置的内侧面形成以轴线对称的第二环形空间，该第二环形空间与腔体相通，箱体式布风装置上有与鼓风装置管道连接的第二进风口，箱体式布风装置的内侧面上还开有以轴线对称均匀分布的第二出风口或出风孔，第二出风口或出风孔与腔体相通。3.根据权利要求2所述的立式冷却器，其特征是，箱体式布风装置的内侧面的径向尺寸大于布料装置径向尺寸。4.根据权利要求2所述的立式冷却器，其特征是，壳体的下端为锥形筒体，锥形筒体的下部为出料端，与卸料装置相接；箱体式布风装置、布料装置位于锥形筒体的上方；锥形筒体以轴线对称分布。5.根据权利要求1或2所述的立式冷却器，其特征是，布料装置含有密闭空腔体，密闭空腔体有与鼓风装置管道连接的第三进风口，密闭空腔体设有以轴线对称均匀分布的第三出风口或出风孔，第三出风口或出风孔与腔体相通。6.根据权利要求1所述的立式冷却器，其特征是：卸料装置含有锁风卸料机，锁风卸料机的机壳上开设导气孔，导气孔一端与机壳内的物料通道相通，另一端与除尘器的进气口相联通。7.根据权利要求1所述的立式冷却器，其特征是：在窑头罩内，壳体的进料端安装有以耐热钢制成的筛孔状格栅篦板，用于筛除从回转窑出来的大块物料，集料斗位于格栅篦板下方。8.根据权利要求1所述的立式冷却器，其特征是：集料斗的外边沿与壳体内壁之间形成可供冷却风通过的空间。9.根据权利要求1所述的立式冷却器，其特征是：壳体任意水平横截面是圆形或者多边型。10.根据权利要求1所述的立式冷却器，其特征是，壳体周边下部由支撑框架支撑。

技术总结
本实用新型是一种立式冷却器，它冷却效果好，料层阻力稳定、对称，保证燃料与助燃空气比例的稳定，为防止回转窑内结圈、回转窑不会排放黑烟提供基本条件。它包括壳体、集料斗、布料装置、卸料装置、鼓风装置；壳体周边封闭，内部围成腔体；集料斗为上口大下部小的料斗形，承接收集经窑头罩卸出的高温物料进入腔体内；布料装置在集料斗的下方、卸料装置的上方，以轴线对称，布料装置是锥形体或者柱形体或者柱形和锥形的复合体；集料斗出口、腔体、布料装置、卸料装置均以轴线对称布置；鼓风装置出风口与腔体相通，并以轴线对称；在腔体内，物料自上而下运动，由卸料装置卸出腔体，冷却风自下而上运动，与物料热交换后进入窑头罩、回转窑。回转窑。回转窑。


技术研发人员：刘银江 杭宁 刘宇
受保护的技术使用者：南京苏冶钙业技术有限公司
技术研发日：2021.09.05
技术公布日：2022/3/8