[发明专利]气固接触热交换器

说明书

本发明阐述了用于粉状固体物质和气体之间换热的热交换器。例如，这样的热交换器可用于预热燃烧过程的原料。它是利用燃烧过程排出的热气流来进行预热的。

粉状固体物质的预热可在旋风分离器系统中完成。该旋风分离器系统由如下形状的旋风分离器组成：一个有锥形底部的直立园柱形容器。其端部是固体物质的出口，而园柱形容器的顶部由环形顶板封顶，气体介质出口管穿过环形顶板的中心部位插入园柱形容器。悬浮在气体中的固体物质通过进口管，沿切线方向送入园柱形容器。借助气体在园柱形容器中作园周运动，固体物质被抛向园柱形容器的器壁。固体物质在器壁处停止作园周运动，并滑落到锥形底部，然后通过固体物质出口管卸出。而气体则通过在园柱形容器顶部的中心管离开热交换器。

气体和固体物质之间最主要的热交换已在气体携带悬浮固体物质的提升管中发生。因此，它属于并流式热交换。为了在两种介质之间获得足够的热交换，采用多个串联的并流式热交换器是必要的。例如，为了在燃烧过程前预热水泥原料细粉，一般需要4-5级换热。

众所周知，当热交换介质逆流运动时，也就是要预热的固体物质不断地向越来越热的气体中移动时，就可提高热的利用效率。这样的流动模型是我们所希望的。

从英国专利GB-A-988284已经知道这样一种热交换器，人们试图通过该热交换器使粉状固体物质和气体彼此逆流运动。这种热交换器为扁平园柱形容器，园柱体的轴成水平安装。气体沿切线方 向引入该园柱形容器，并按螺旋形的路线运动到容器的中心。气体在该处经容器端面上的中心管排出。粉状固体物质沿容器的轴向引入该容器。同时给予粉状固体物料一个与气体排出方向相反的速度，以便防止固体物料被气体携带出热交换器。在另一热交换器结构中，在离气体出口管有一定距离的地方引入固体物料，以确保容器中的气体涡流使固体物料旋转运动，并把它们抛向园柱形容器的器壁。沉积下来的固体物料，通过在园柱形容器壁最低处的固体物料出口管卸出。

GB-A-1066906公开一种热交换器，它包括具有水平轴的圆柱形室，在圆柱形室外器壁上的切向气体进口，非近水平轴的圆柱形室端部的至少一个气体出口，这样在使用中可产生从气体进口至气体出口的螺旋气流;至少一个将物料送入圆柱形室的物料进口，它靠近水平轴但从此轴呈径向配置;以及用于排出物料排出口，此物料离心向外地抛出，通过螺旋气流到达圆柱形室的器壁。

本发明的目的是，提供一个优良的物料排出口，最大限度地提高逆流热交换器的效率，特别是提供连续平稳的气流，从而避免在圆柱形室内物料的结块。

根据本发明，这一目的是通过下面一种热交换器来达到的：该热交换器有水平轴的圆柱形室。有一个与圆柱形室的外器壁成切线方向的气体进口。至少有一个气体出口，该出口在靠近圆柱形室的轴的位置，穿过圆柱形室的一个端面。从气体进口到气体出口之间产生一螺旋气流。至少有一个固体物料进口，它把固体物料在靠近圆柱形室的轴的地方引入到室内。有一个固体物料卸料出口，一出口料斗安置在圆柱形室的出口上。被离心抛出的固体物料穿过螺旋气流达到圆柱形室的器壁，并从设置在圆柱形室下半部的固体物料出口排出。此热交换 器的特点在于，圆柱形室的固体物料出口是位于从圆柱形室轴的垂直面逆气流方向至少40°角至从该垂直面顺气流方向至少50°角的整个周边上，出口的轴向水平宽度至少为圆柱形室长度的75%。出口料斗的轴向侧面与圆柱形室的轴平行，并且全部侧面与水平面均形成50°～75°夹角。

与到目前为止已知的热交换器结构相比。这种热交换器提高气固分离的能力是由于这一事实：取掉了在圆柱形室内积累固体物料的那部分圆柱形器壁。因此，能够避免在圆柱形室内固体物料对流动产生的干扰。在首先遇到从气体进口管来的旋转气体的那一边，可取掉较小部分的器壁。因为这一部分容易被气流吹干净，在料斗边上沉积的任何固体物料会落到料斗中。

在某些情况下，可以取掉圆柱形室下半部这些器壁，其夹角分别大于40°和50°。

虽然保留原有圆柱形器壁表面长度的25%，就能得到比较好的分离能力，出口料斗最好还是跨接整个圆柱形室的长度。

连接在圆柱形室器壁上的那部分出口料斗器壁，在圆柱形室和料斗之间的过渡部分，处于圆柱形容器的切面上，以便把圆柱形器壁平滑地过渡到料斗壁。

现在参考下列附图更加详细地说明本发明。其中：

图1是本发明有水平轴的热交换器的正视图。

图2是图1所示的热交换器的侧视图。

图3是本发明另一种热交换器的正视图。