[发明专利]一种强化对流换热过程的热态颗粒物料冷却方法及冷却器

权利要求书

1.用于冷却诸如水泥回转窑等工业窑炉设备所生产的热态熟料颗粒物料的方法，通过该方法，来自回转窑的高温热态熟料颗粒物料被输送到冷却器入口阶梯篦床后再进入水平篦床，来自篦床下各风室的冷却空气穿过篦床与热态颗粒物料层进行换热作用，达到冷却热态颗粒物料的作用。其特征在于，热态颗粒物料经过阶梯篦床时，冷却空气经由安装在阶梯篦床下的流量自动调节器控制，以确保冷却空气的流量稳定，当热态颗粒物料进入水平篦床后，热态颗粒物料由安装在水平篦床上的单端驱动刮板以往复摆扫的弧线运动推动前进，而此时由交错的刮板弧线运动使热态颗粒物料形成强制搅动均化，不同粒度的颗粒间进行交错混合，使篦床上物料层粒度分布均匀，整个料床的温度分布及料层阻力都趋于均衡，颗粒间换热接触表面呈动态变化而显著增加，冷却空气的分布也更加均衡，冷却空气与热态颗粒物料形成的动态换热方式使换热效率明显提高，同时有效消除了形成“红河”的条件，使冷却器工作更为可靠。

2.用于实现权利要求1的冷却方法的冷却器，其特征在于，该冷却器从入口到出口由有一定斜度的阶梯篦床和水平篦床组成，阶梯篦床用自动空气流量调节阀调节冷却空气，水平篦床上装有往复摆扫式推料装置，篦床下可用或不用自动空气流量调节阀，篦床出口端装有新型强力辊式破碎机，整个篦床无活动篦板，完全无漏料，对于篦床下的零部件可在设备运行过程中进行在线维护检修。

3.按权利要求1中所述的冷却方法，其特征在于，从回转窑的出口自由下落的热态颗粒物料，进入冷却器入口没有设置推料刮板装置的阶梯篦床段时，此处的阶梯篦板具有一定倾角，便于热态颗粒物料滑动前移而进入第二段水平篦床，而冷却空气的流量则由安装在阶梯篦板下的流量自动调节器控制，由于没有刮板的强制运动，此处颗粒物料层厚度变化最明显，冷却空气的流量由流量自动调节器根据物料层厚度变化引起的压力变化来自动控制，确保冷却空气的流量稳定，避免冷却空气短路流失的情况发生，同时，冷却空气的流量曲线在冷却器运行期间是可调节的，其中流量曲线调节随热态颗粒物料层厚度变化而改变。

4.按权利要求1中所述的冷却方法，其特征在于，以机械方法强化了对流换热的作用，随着安装在水平篦床上的刮板进行的弧线运动，使得篦床上的热态颗粒物料，受到不同方向的轮流推挤和抽空的作用力而形成上下翻滚、曲线前移的运动，并在三维空间上形成交错曲线的运行轨迹，强制搅动和翻滚前进两种运动的叠加使其整个料层颗粒粒度分布和阻力分布都保持均衡，颗粒表面与冷却空气接触的机会增加，强化了冷却空气与热态颗粒物料的换热过程，换热速率急速增加，从而使得热态颗粒物料的冷却速度和冷却效果显著提高。

5.按权利要求1中所述的冷却方法，其特征在于，由单端驱动刮板构成的往复摆扫式推料装置运行所形成的料层运动，具有物料颗粒粒度分布均匀、料层阻力均衡的效果，而且整个料床上的物料颗粒都呈动态方式与冷却空气接触，这种方式具有主动平衡料层阻力的作用，因此对借助流量阀调节冷却空气流量分布均匀性的依存度降低，冷却空气的有效利用率提高，同时具有明显的节能降耗作用。

6.按权利要求1中所述的冷却方法，其特征在于，安装在水平篦床上的低阻力无漏料篦板具有斜向开口的风翅，当冷却空气经由风翅开口而与热态颗粒物料进行换热时，形成了一定的倾斜角度，从而延长了冷却空气通过颗粒物料层的时间，强化了换热过程和冷却效果。