[发明专利]浸没式圆筒冷却机

说明书

技术领域

本发明涉及是一种用于冶金、化工行业的冷却机，具体是一种回转式、以表面散热来冷却物料的冷却设备。

背景技术

冶金工艺中回转窑(或其他炉窑)产生的高温物料往往需要经过冷却机冷却到一定温度，方可进行输送、贮存和下一道工序。冷却机的种类在结构上分可分为单筒式和多筒式；根据高温物料的性质、用途和要求，从冷却方式上分又可分为内冷式和外冷式两种。所谓内冷式是通过给高温物料表面直接淋水，完成热交换过程，达到物料降温的目的；而外冷式则是在筒体外表面淋水或者浸泡筒体，以降低筒体外表面的温度，间接的吸收物料给筒体传导的热量，以达到降低物料温度的目的。根据需要还可以将高温物料携带的大量热量用空气来回收，预热入窑的助燃空气，达到预热利用，强化煅烧，降低能耗的目的。

外冷式圆筒冷却机主要由筒体装置、传动装置、托轮支撑装置、冷却装置、进料装置和排料装置等组成。由传动系统带动筒体装置转动，由筒体内部设置螺旋抄板随筒体转动而将物料向前推进，由筒体外部的循环水将热物料传导给筒体表面造成的高温热量带走，完成冷却水与高温物料热交换的过程，达到将高温物料降温的目的。往往因工艺配置的原因，在物料的产能、物料的温差上，进行设备直径、长度之间的协调和优化，当设备的产能和处理温差达到和超过一定限度后，完全靠筒体自身的外表面积来实现处理物料的散热，人们通过加大设备规格即增大直径和长度来实现增加散热面积，同时将导致传动功率和设备投资的增加。在设备投资和土建条件等因素的限制，这种方法不总是可行的。

发明内容

为了达到在不增加圆筒直径或长度的条件下，增加圆筒冷却机的冷却效率，本发明提供如下的技术方案。

根据本发明提供的浸没式圆筒冷却机，在筒体的外表面沿直径或/和轴向设有若干散热片。

对于沿直径方向设置的径向散热片，对圆筒的转动没有很大的影响，但是，沿轴向设置的轴向散热片会因为转动时对水的阻力，对圆筒的转动产生影响。因此，优选地在轴向散热片上开设若干梳状槽口，以减少轴向散热片的阻力。

上述轴向散热片在高度大于100mm时，最好开设梳状槽口。

在本发明中，更具有创造性的是，如何确定径向散热片和轴向散热片的面积，是其有效的散热面积达到工艺中所需的对物料的散热要求。

本申请发明人，经过研究，总结出如下计算式，用以确定径向和轴向散热片的面积。

对于某一具体的工艺而言，物料降温过程中放出的总热量Q通过公式1计算：

Q＝G_x(t₁-t₂)xC........................(公式1)

其中：Q——物料降温过程中放出的总热量，大卡/小时

G——高温物料处理能力，kg/小时

t₁——进料端物料温度，℃

t₂——排料端物料温度，℃

C——物料比热，大卡/kg

因此，为了实现上述散热量，所需要的散热面积由公式2计算：

F＝Q/(KFΔt_m)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(公式2)

式中：K——传热系数，K＝37～55，物料填充率大时，K取小值，反之取大值。

F——物料热交换所需换热面积，m²

Δt_m——平均温度差，

Δt_m＝(Δt_进料-Δt_排水)/ln(Δt_进料/Δt_排水)..................(公式3)

通常圆筒的外表面积(F1)是由公式4计算：

F1＝πDL.............(公式4)

π——常数

D——圆筒直径，m

L——浸没圆筒长度，m

当F1＜F时，原有的圆筒不能满足冷却要求。因此需要在圆筒的外表面增加径向或/和轴向散热片。

但是，这些轴向散热片或径向散热片的面积并非直接等同于圆筒本身的散热面积。发明人经过研究提出了如下的计算公式。

径向散热片部分增加的有效散热面积F₂按公式5计算：