紧凑型固体余热干法回收装置及回收方法与流程

本发明属于新型余热回收领域，尤其涉及一种将固体物料中的余热直接进行回收的装置，特别适用于煤炭热解半焦、气化炉渣、高炉渣、电炉渣中热量的回收。

背景技术：

余热回收利用是指将工业过程产生的余热再次回收重新利用，工业余热回收利用又被认为是一种“新能源”。余热回收对于节能减排、降低能耗、提高能源综合利用率具有重要意义。

工业余热的类型主要有气体、液体和固体三种形式，其中由于固体不具备流动性，回收固体中的余热很困难，回收效率也很低。

常规的固体余热回收装置通常先以空气/水作为换热介质冷却固体使空气/水升温，然后通过换热设备再回收空气/水中的热量，需要进行两次换热，导致热损失较大、能耗也较高，还容易产生废气、废水等二次污染物。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种热损失小、能耗低、废气产生量减少的紧凑型固体余热干法回收装置，以及应用该装置进行回收余热的方法。

解决上述技术问题采用的技术方案是：在外壳体内部设置有内壳体，外壳体与内壳体之间形成空腔，外壳体顶部设置有蒸汽出口管，蒸汽出口管通过汽包上升管以及阀门与汽包进口管相连通过，汽包出口管通过汽包下降管以及阀门与外壳体与内壳体之间的空腔下部连通，外壳体下部设置有冷却水进口管，内壳体上部设置有固体物料进口管、底部设置有固体物料出口管，固体物料出口管上设置有放料阀，内壳体内侧壁上倾斜设置有至少2个蒸发器。

本发明的内壳体的截面形状为矩形结构，蒸发器交错设置于矩形结构的两相对侧壁上，同一侧壁上两相邻蒸发器3相互平行。

本发明的蒸发器与内壳体内侧壁的夹角α为15°～30°。

本发明的蒸发器为中空等腰梯形结构，梯形结构底边开口并安装于内壳体侧壁上，蒸发器内部空腔与外壳体和内壳体之间形成的空腔相连通；蒸发器侧边到内壳体侧壁的垂直距离l1是内壳体安装蒸发器的两侧壁之间距离的2/3～4/5；蒸发器内部空腔的距离l2为50～100mm。

本发明的蒸发器为中空矩形结构，矩形结构长边一侧开口且开口端安装于内壳体侧壁上，蒸发器内部空腔与外壳体和内壳体之间形成的空腔相连通，矩形结构的长边长等于内壳体未安装蒸发器的两侧壁之间的距离；蒸发器侧边到内壳体侧壁的垂直距离l1是内壳体安装蒸发器的两侧壁之间距离的2/3～4/5；蒸发器内部空腔的距离l2为50～100mm。

本发明的外壳体与内壳体之间形成距离l3为120～150mm的空腔。

本发明的冷却水进口管由关于外壳体中心对称设置的第一冷却水进口管和第二冷却水进口管组成，第一冷却水进口管和第二冷却水进口管竖直设置。

本发明的紧凑型固体余热干法回收装置的回收方法，由以下步骤组成：

s1、冷却水由第一冷却水进口管和第二冷却水进口管通入外壳体和内壳体形成的空腔；其中，冷却水水流量为1000～1500kg/h、进水压力为2.0～3.0mpa，外壳体和内壳体之间的空腔内的液面高度不高于固体物料进口管的高度；

s2、高温固体物料由固体物料进口管送入内壳体内部；其中，内壳体内部的高温固体物料与外壳体和内壳体之间的空腔内的液体的质量比为2～4:1；

s3、打开蒸汽出口管和汽包下降管上的阀门，高温蒸汽通入汽包，汽包内冷凝的液体进入外壳体和内壳体之间的空腔内循环利用；

s4、打开放料阀，由固体物料出口管排出冷却的固体物料。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

①本发明不需要空气/水二次换热，可直接将固体物料中的热量转化为过热蒸汽，可用于加热、发电使用，提高了热量回收效率。

②本发明的固体物料是利用重力沿倾斜蒸发器自行逐级向下流动，不需要额外动力消耗，固体物料不易堵塞，且换热速度可调节。

③本发明采用逐级板式蒸发器，无需装填换热盘管，结构简单，还避免了内部磨蚀问题。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1的a-a剖视图。

图中：1、外壳体；2、内壳体；3、蒸发器；4、固体物料进口管；5、蒸汽出口管；6、汽包上升管；7、汽包；8、汽包下降管；9、第一冷却水进水管；10、固体物料出口管；11、放料阀；12、第二冷却水进水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1、2中，本发明涉及的一种紧凑型固体余热干法回收装置,在外壳体1内部安装有内壳体2，本实施例的内壳体2的截面形状为矩形结构，外壳体1与内壳体2之间形成距离l3为135mm的空腔，外壳体1顶部焊接固定有蒸汽出口管5，蒸汽出口管5通过汽包上升管6以及阀门与汽包7进口管相连通过，汽包7出口管通过汽包下降管8以及阀门与外壳体1与内壳体2之间的空腔下部连通，汽包下降管8与外壳体1的连接位置应低于最后一级蒸发器3的高度，外壳体1和内壳体2形成的空腔内产生的蒸汽由蒸汽出口管5和汽包上升管6进入汽包7，在汽包7内进行汽水分离，形成高压蒸汽可用于供热、发电等，在汽包7内进行汽水分离冷凝的液体饱和水经汽包下降管8流入外壳体1和内壳体2形成的空腔内，与进入的冷却水混合后再次向上涌动；外壳体1下部焊接固定有冷却水进口管，所述的冷却水进口管由关于外壳体中心对称设置的第一冷却水进口管9和第二冷却水进口管12组成，第一冷却水进口管9和第二冷却水进口管12竖直焊接于外壳体1上，保证水流向上涌动。内壳体2上部焊接固定有固体物料进口管4、底部焊接固定有固体物料出口管10，固体物料进口管4、固体物料出口管10不与外壳体1连通，固体物料出口管10上安装有放料阀11，打开放料阀11，经过冷却的固体物料排出内壳体2，内壳体2内侧壁上倾斜焊接固定有7个蒸发器3，多级蒸发器3循环冷却效果更好，当固体物料自第一级蒸发器3上部缓慢流到下部时便落入第二级蒸发器3的上部，如此循环流动7次后，由固体物料出口管8流出，蒸发器3交错焊接于矩形结构的两相对侧壁上，同一侧壁上两相邻蒸发器3相互平行，蒸发器3与内壳体2内侧壁的夹角α为25°，调整夹角控制物料在蒸发器3上的换热时间。

本实施例的蒸发器3为中空等腰梯形结构，梯形结构底边开口并焊接于内壳体2侧壁上，蒸发器3内部空腔与外壳体1和内壳体2之间形成的空腔相连通；蒸发器3侧边到内壳体1侧壁的垂直距离l1是内壳体1安装蒸发器3的两侧壁之间距离的3/4；蒸发器3内部空腔的距离l2为80mm，冷却水由第一冷却水进口管9和第二冷却水进口管11进入到装置的内外壳体形成的空腔内部竖直向上涌动，当流经每一级蒸发器3开放端后便斜向下流入蒸发器3空腔内，水在向上和斜向下流动过程中在内壁表面、蒸发器3板面上与高温固体物料发生热量传递，高温固体物料自上而下逐级被冷却，冷却水自下而上逐级被加热，最终形成过热蒸汽由蒸汽出口管5经汽包上升管6进入汽包7内。本装置使高温固体物料中的热量直接转化为过热水蒸汽，水蒸汽被循环利用，提高了热量回收效率。

实施例2

上述实施例1中，本实施例的蒸发器3为中空矩形结构，矩形结构长边一侧开口且开口端焊接于内壳体2侧壁上，蒸发器3内部空腔与外壳体1和内壳体2之间形成的空腔相连通，矩形结构的长边长等于内壳体2未安装蒸发器3的两侧壁之间的距离；蒸发器3侧边到内壳体1侧壁的垂直距离l1是内壳体1安装蒸发器3的两侧壁之间距离的3/4；蒸发器3内部空腔的距离l2为80mm。

其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1相同。

实施例3

上述实施例1、2中，本实施例的外壳体1与内壳体2之间形成距离l3为120mm的空腔，内壳体2内侧壁上倾斜焊接固定有9个蒸发器3，蒸发器3与内壳体2内侧壁的夹角α为15°，蒸发器3侧边到内壳体1侧壁的垂直距离l1是内壳体1安装蒸发器3的两侧壁之间距离的2/3；蒸发器3内部空腔的距离l2为50mm。

其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1相同。

实施例4

上述实施例1、2中，本实施例的外壳体1与内壳体2之间形成距离l3为150mm的空腔，内壳体2内侧壁上倾斜焊接固定有11个蒸发器3，蒸发器3与内壳体2内侧壁的夹角α为30°，蒸发器3侧边到内壳体1侧壁的垂直距离l1是内壳体1安装蒸发器3的两侧壁之间距离的4/5；蒸发器3内部空腔的距离l2为100mm。

其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1相同。

实施例5

上述实施例1、2所述的紧凑型固体余热干法回收装置的回收方法，由以下步骤组成：

s1、冷却水由第一冷却水进口管9和第二冷却水进口管12通入外壳体1和内壳体2形成的空腔；其中，冷却水水流量为1200kg/h、进水压力为2.5mpa，外壳体1和内壳体2之间的空腔内的液面高度不高于固体物料进口管4的高度；

s2、高温固体物料由固体物料进口管4送入内壳体2内部；其中，内壳体1内部的高温固体物料与外壳体1和内壳体2之间的空腔内的液体的质量比为3:1；

s3、打开蒸汽出口管5和汽包下降管8上的阀门，高温蒸汽通入汽包7，汽包7内冷凝的液体进入外壳体1和内壳体2之间的空腔内循环利用；

s4、打开放料阀11，由固体物料出口管10排出冷却的固体物料。

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