文档介绍：新型高温小颗粒物料余热回收和冷却装置开发
赵玉良 王广收 葛延 王有飞
(中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)
摘 要： 提出了一种规模化高效回收小颗粒物料余热的新方法，开发了立式间壁换热的高温小颗粒物料余热回收和冷却装置，介绍了相应的结构和工作原理，并对其特点进行了介绍。
关键词 小颗粒物料；余热回收；物料冷却；间壁换热器
1 技术现状
在冶金、煤化工、油页岩、建材等行业的生产工艺过程中，通常会产生大量温度达数百度，甚至上千度的高温小颗粒物料。为降低产品能耗，提高能源利用效率，常需要对这些高温小颗粒物料进行冷却及余热回收。通常用的冷却介质一般为空气、水或导热油等。目前现有的余热回收及冷却方法基本可分为两大类： （1）直接换热，冷却介质通常为空气或水，工作时和高温小颗粒物料直接接触，通过热传导实现换热，以达到余热回收及冷却的目的。该方法的缺点是由于冷却介质和小颗粒物料是直接接触，对易燃类，如粉焦，当采用空气冷却时容易引起燃烧，甚至爆炸，安全性较差。对其它类型的小颗粒物料，也存在冷却介质消耗大，且冷却介质中易混入大量粉尘，增加了后续分离净化的工作量和动力消耗。当冷却介质采用水时，通常余热不易回收，并且产生大量废水需要处理，增加了后续成本和工作量，也容易产生污染。此外，在缺水地区，也加大了对水资源的消耗，容易产生许多问题。
（2）间接换热，即冷却介质通过管道或筒壁和物料间接换热，也达到同样的余热回收及冷却目的。
上述两种方法中，后一种方法的安全性大大提高，也可大大减轻污染，但采用这种方法的回收冷却设备，目前多为采用回转式或立式的多组圆管式结构[1][2]，设备体积庞大，造价高，功耗也大，常常不便于用户应用，也影响了冷却及余热回收过程的经济性。此外市场上现有的板式换热器、波面换热器或板壳式换热器等，由于其结构设计上主要是考虑用于粉粒体的换热，物料通过的路径较窄，因而对粒径较大的物料并不适用。
2 新换热器结构及工作原理
针对颗粒粒径小于20mm的高温小颗粒物料的规模化冷却和余热回收利用难题，提出了一种新的更为经济的方法，以更便于应用和推广。
新开发的立式间壁换热的高温小颗粒物料冷却和余热回收装置，主要包括冷却介质导入管、矩形截面的薄壁式换热体、冷却介质导出管及壳体等部件。
其中薄壁式换热体通过导入管和导出管，成组布置于壳体内部。各换热体之间有一定间隙，以便于颗粒物料通过。壳体为垂直于地面安装，高温小颗粒物料由壳体上端进入，流经换热体之间的间隙，与换热体内的冷却介质换热，再由壳体下部排出。冷却介质由导入管进入，经导入管分配至各个薄壁式换热体，换热升温后再由上部导出管导出。
本装置主要部件的结构示意图如下图1和图2所示。
1-导入管，2-换热体，3-导出管，4-壳体，5-导料板
图1 换热器主要结构
图2导料板分布示意图
本装置的工作原理是：高温小颗粒料经由壳体上部进入，自上而下流经换热体之间的间隙。冷却介质则由导入管1进入，通过导入管将冷却介质均匀分配至各个换热体2，粉料由上向下运动过