蒸汽板式回转干燥机 专利CN103217000AF类

南京工业大学  2017-7-27 11:17
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本发明提供一种蒸汽板式回转干燥机(1),包括回转圆筒(3)、固定在所述回转圆筒内的蒸汽室、与所述蒸汽室连接的冷凝液排管(7),多个连接在所述回转圆筒内壁上的具有加强筋结构的板式换热单元(2),加强筋的筋肋上开有小孔,所述板式换热单元沿回转圆筒径向分布,所述板式换热单元与所述蒸汽室连接,所述板式换热单元靠近所述回转圆筒内表面的端面开有排气口(14),所述板式换热单元既是给热源,又是扬料器。本发明所提供的蒸汽板式回转干燥机充分利用紧凑的加强筋结构,提高了承压强度,同时在加强筋上开有小孔,板式换热单元靠近回转圆筒内表面的端面开设排气口,便于冷凝液和不凝气的排出。 说明

蒸汽板式回转干燥机

技术领域

本发明涉及一种蒸汽板式回转干燥机,其利用工业余热一蒸汽与烟道气,通过板式结构换热单元及回转布置调节煤的湿度,该设备也适用于其他易燃易爆或热敏性物料的间接干燥。

背景技术

我国的能源形式主要以煤炭为主,随着能源消耗的剧增,新能源开发利用的滞后,节能与煤炭资源利用、转化效率的提升已迫在眉睫。我国煤的水分含量偏高,尤其在南方,使得在煤炭利用中为这部分水分浪费许多能量,特别是焦化行业,虽然焦炭产量已居世界第一位,但炼焦煤的水分偏高、优质炼焦煤日益短缺,因而需根据现有的炼焦生产工艺与设备,通过煤调湿工艺来提高焦炭质量与产量,并系统利用炼焦余热资源,实现企业的经济效益与社会效益的提升。

煤调湿工艺能降低并稳定控制入焦炉煤的水分,与煤干燥的区别在于,它只是轻度干燥,有严格的水分控制要求,把水分稳定在相对低的水平,既能达到提升效益的目的,又不会因水分过低而引起焦炉与后续回收系统操作的困难,实现入炉煤密度增大、焦炭及化工产品增产、焦炉加热用煤气量减少、焦炭质量提高、焦炉操作稳定和二氧化碳减排等效果。

回转(转筒)干燥机是一种古老的干燥设备,为了满足生产中干燥物料(煤)与干燥介质不接触的要求,开发出了间接式干燥设备,蒸汽管回转干燥机就是其中一种,美国最先开始研发这类干燥机,而日本最早实现把蒸汽管回转干燥机作为关键设备用于煤调湿,虽然国外蒸汽管回转干燥机在煤调湿的应用已经成熟,但随着设备向大型化、超型化发展时,原先设计的干燥机仍出现了一些运行及安全问题,如干燥机换热设计与实际运行的偏差较大、冷凝液和不凝气无法顺畅排出、蒸汽管爆管、物料粘管与粘壁、干燥机整体滑移窜动等,因而有必要对此类干燥机做 进一步的优化研发,满足安全生产与大型化、超型化的要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种蒸汽板式回转干燥机可以使冷凝液和不凝气顺利排出,在设备大型化或超大型化时,减少干燥设备窜动的发生。

本发明的技术方案为:一种蒸汽板式回转干燥机,包括回转圆筒、固定在所述回转圆筒内的蒸汽室、与所述蒸汽室连接的冷凝液排管、多个连接在所述回转圆筒内壁上的板式换热单元,所述板式换热单元沿回转圆筒径向分布,所述板式换热单元与所述蒸汽室连接,所述板式换热单元为加强筋结构,所述加强筋的筋肋上开有小孔,所述板式换热单元靠近所述回转圆筒内表面的端面开有排气口。加强筋结构有利于提高干燥机的机械强度,筋肋上的小孔利于冷凝液的顺利排出。

进一步地,所述回转圆筒上具有支撑架,所述板式换热单元焊接在所述支撑架上。

进一步地,所述回转圆筒内同一横截面上的所述支撑架错开布置,构成四分之一螺旋的周期结构,螺旋的旋转方向与所述回转圆筒的回转转向一致。即回转圆筒顺时针转动时为右螺旋型,反时针转动时为左螺旋型,使湿煤在回转中受到支撑架螺旋向前推进力的作用而向干燥机出口运动。

进一步地,所述加强筋的筋肋形状为等腰三角形,所述小孔开设在等腰三角形的两腰上。三角形筋肋由板滚叠而成,采用数控机床在平板上均匀打出有规律的小孔,小孔首选圆形,也可以是三角形或四边形等,小孔位于三角形两腰中心处,呈一直线分布,也可以在两腰上呈正弦分布,形成多孔筋肋,使得每个三角形筋肋通道相通。在三角形筋肋两腰上开的小孔,一方面可扰乱三角形通道内的蒸汽流,强化蒸汽与筋肋间的对流换热,另一方面可破坏蒸汽冷凝的液膜,降低了蒸汽冷凝热阻,强化相变传热,从而提升筋肋的二次传热力度,提高板式换热单元的整体给热率。三角形筋肋通道的两腰开出的小孔,使得蒸汽在板式换热单元的三角形通道内相通,可进一步对蒸汽的分布进行调整。在所述板式换热单元内,蒸汽与板及筋强迫对流换热冷凝后,每个蒸汽通道内的冷凝液则可通过三角形筋肋上的小孔汇集于板的下端,便于在重力作用下从下端的圆形管顺利疏出,并在蒸汽室内汇聚后,再从排凝管排出干燥机。

进一步地,所述加强筋至少为双层结构,是三角形内加强筋,层与层之间用薄隔板隔开。板式换热单元通过钎焊成型,材质为不锈钢。所述的蒸汽板式换热单元充分利用紧凑的加强筋结构,提高了其承压强度。

进一步地,所述板式换热单元的端面为圆弧结构,所述加强筋与所述板式换热单元的端面之间形成圆弧腔。所述圆弧结构优选为半圆弧结构。所述板式换热单元,其一端与蒸汽分布圆管连接并与蒸汽室一起固定,而另一端是可伸缩的,穿过干燥机进料端面,保证其可自由热胀冷缩,在端面上采用填料密封形式进行密封。

本发明的一个特征在于,双层通道的三角形加强筋板式换热单元、板式换热结构的回转干燥器、板内蒸汽冷凝液排出单元、板内不凝气的排出单元以及蒸汽的分布单元,它们集成装配于回转圆筒,由托轮与挡轮支撑。板的上、下两端为沿流线圆弧型封闭,同一轴线上的板式换热单元通过支撑架上设有的夹套联接,将多个所述板式换热单元连接成一整体长形或超长板式换热单元 ,实现蒸汽板式干燥机的大型化或超大型化。

本发明的另一个特征在于,在蒸汽板式回转干燥机内,各个板式换热单元在回转圆筒体截面上呈均匀分布,板式换热单元不仅是一个给热源,更是一个扬料器,使湿煤与热载体接触更剧烈、更均匀、更充分。它通过增大回转干燥设备单位长度容积给热面积,从而减少设备长度,降低设备重量,尤其在设备大型化或超大型化时,可减轻挡轮受力,减少干燥设备窜动的发生。在倾斜回转干燥器的高端,换热单元端部开有两个激光排气口,位于板式换热单元上、下两端的圆弧截面处,而板内不同通道内的不凝气经筋肋上的小孔汇集在板式换热单元的上端,使不凝气在干燥机回转运行过程中及时排出。

本发明的还有一个特征在于,在所述的板式回转干燥机的蒸汽分布单元,板式换热单元与蒸汽室间通过至少两根圆形分布管相连,并根据板式换热单元的高度,增加连接的分布圆管,这样既保障蒸汽室的强度,又使得蒸汽在每个板式换热单元内二次分布,变得更加合理。两根圆形分布管,处于板式换热单元下端的管子是板内凝液的流出口,处于板式换热单元上端的管子是其蒸汽的入口,这两根圆形分布管在干燥机回转中随着回转角度的周期变化,其功能也发生周期性转换。附图说明

图1是本发明的立体图。

图2是本发明所述加强筋横向结构图。

图3是本发明的蒸汽分布与冷凝液排放结构图。

图4是利用本发明实现煤调湿的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2、图3所示,本发明蒸汽板式回转干燥机I包括回转圆筒3、固定在回转圆筒3内的蒸汽室10、与蒸汽室连接的冷凝液排管17、多个连接在回转圆筒3内壁上的板式换热单元2,板式换热单元2沿回转圆筒3径向分布,板式换热单元2与蒸汽室10连接,板式换热单元2为加强筋7结构,加强筋7的筋肋8上开有小孔9,板式换热单元2靠近回转圆筒3内表面的端面开有排气口 4。

本发明所提供的蒸汽板式回转干燥机在放置时与水平面呈一定的倾斜角,首选

5° 0

板式换热单元2在回转圆筒3内沿着径向分布,优选为均匀分布,固定于回转圆筒3内表面焊接的支撑架12上, 在同一轴线上,通过支撑架12上的夹套,使板式换热单元2串联起来,形成长形或超长形板式换热单元,满足设备的大型化或超大型化需求。回转圆筒3内同一截面的支撑架12错开布置,构成四分之一螺旋的周期结构,螺旋旋向与回转圆筒3的回转转向匹配,即回转圆筒顺时针转动时为右螺旋型,反时针转动时为左螺旋型,给湿煤一个向前的推力作用。板式换热单元2的高度根据湿煤填充率(15%〜20%)选取适当值,使得回转圆筒3内的湿煤可以掩埋最低端处的板式换热单元2 ;其宽度则综合考虑回转圆筒3的内径、加热区域划分以及湿煤颗粒的运动剧烈强度确定合适的值;而板式换热单元2的端面11选取圆弧结构,减少湿煤与板式换热单元间的摩擦,便于板内加强筋结构成型,圆弧结构首选半圆弧型,直径为板式换热单元2的宽度,可用钢板弯曲而成;板式换热单元2的壁厚,除了其强度满足蒸汽压力要求,还需考虑湿煤与其的磨损的腐蚀裕量。板式换热单元2的材质首选不锈钢。

在蒸汽板式回转干燥机运行时,板式换热单元2既是一个给热源,同时又是一个湿煤物料的扬料器,使湿煤与热载体接触更剧烈、更均匀、更充分,强化湿煤在筒内的受热过程,提高干燥产率。

与已有列管式结构相比,板式换热单元2可增大回转干燥设备单位长度容积给热面积,增加幅度可达30%,从而减少设备长度,可降低设备的重量,降低幅度可达20%,从而面向大型化或超大型化干燥机时,可减轻挡轮受力,减少干燥设备窜动的发生,提高设备运行的安全性。

加强筋的形状可以根据实际需要做成各种样式。如图2所示,板式换热单元2是加强筋7结构的,本发明加强筋的筋肋8形状优选为等腰三角形,由平板滚叠加工成型,通过数控机床在平板上定位打出直径为1.7mm的小孔9,这些小孔位于三角形筋肋的两腰上,呈直线分布或正弦分布,形成多孔三角形筋肋的结构,加强筋至少为双层结构,中间用薄板13隔开,上述整体结构通过钎焊成型。

如图2、图3所示,蒸汽室10具有三个腔室,过热蒸汽从圆管18进入蒸汽室10,经蒸汽室10 —次分布后,通过所连接的上下排列的圆形分布管5或6进入板式换热单元2,进行二次分布,每个板式换热单元2与蒸汽室10连接的圆形分布管不少于两根,根据板式换热单元2的高度适当增加,使得进入筋肋8形成的三角形通道16前蒸汽的二次分布趋于均匀,蒸汽进入三角形通道16后,通过三角形筋肋上的小孔9,重新在每一层加强筋7内调整分布,变得更加均匀,而蒸汽在小孔9间的穿梭,也增强了板式换热单元2的加强筋7的二次传热能力,提高了板式换热单元2表面的给热率。

板式换热单元2远离回转圆筒3的内表面的端面通过与上下排列的圆形分布管5、6焊接,与蒸汽室10 —起固定在回转圆筒3上,而其靠近回转圆筒3内表面的端面则穿过回转圆筒3的表面,可以自由热胀冷缩,通过填料密封实现与回转圆筒3的表面间的密封。

蒸汽在三角形通道16内对流换热冷凝时,筋肋8上的小孔9破坏了冷凝液膜的连续性,降低了冷凝热阻,提高了蒸汽与筋肋间的传热效率,而冷凝液则可以通过这些小孔9,从上端往下端滴落,在下端的圆弧腔14内汇集,从而更有利于凝液利用其自身的重力通过上下排列的圆形分布管5或6顺畅疏出,流至蒸汽室10内聚集,然后再从冷凝液排管17排出蒸汽板式回转干燥机,至于板式换热单元2内的不凝气,则通过在板式换热单元2靠近回转圆筒3的内表面的端面15上所打的排气口 4 (优选为上下排列的两个激光排气口)及时顺利排出,防止板式换热单元内部压力过大,发生爆裂。

由于蒸汽板式回转干燥机工作时处于转动状态,上下排列的圆形分布管5、6的位置不断变化,当其中某个圆形分布管处于相对上端时,该圆形分布管作为蒸汽的入口,处于相对下端的圆形分布管作为板式换热单元2中的冷凝液流出口,圆形分布管5、6随着蒸汽板式回转干燥机的回转角度周期变化,其功能也发生周期性变换。

如图4所示,为本发明所提供的蒸汽板式回转干燥机用于煤调湿的流程图,采用石膏产线的低压过热蒸汽、高炉或焦炉烟道气作为煤调湿的给热体与载气,经过湿煤的监测分析19、蒸汽板式回转干燥机1、尾气处理20与冷凝式低品位深度余热回收21、蒸汽冷凝液的余热利用22、循环回收23、尾气监测24、氮气与蒸汽安全保护25以及干煤的监测分析26进行煤调湿操控。

本发明所用热源蒸汽可以为钢铁企业脱硫石膏生产线的低压过热蒸汽,也可以以焦炉、高炉的烟道气作为干燥热载气。

本发明所提供的蒸汽板式回转干燥机不仅适用于焦化冶金行业的煤调湿,也适用于电力行业的褐煤干燥、建材行业的水泥生料烘干、化工行业的PTA等干燥以及食品与制药行业的干燥等。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上,但它们并不是用来限定本发明,任何熟悉此技艺者,在不脱离本发明之精神和范围内,自当可作各种变化或润饰,同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的为准。

专利公开号:CN103217000A 专利状态/类型:申请 专利申请号:CN 201310134280 专利公开日:2013年7月24日 专利申请日:2013年4月18日 发明者:凌祥, 曹正宇, 段鸾芳, 姚桂焕, 李庆生 申请人:南京工业大学
专利引用
引用的专利 申请日期公开日 申请人专利名
CN201555429U *2009年11月10日2010年8月18日兰州瑞德干燥技术有限公司粉煤蒸汽回转圆筒干燥机的汽室结构
CN201589514U *2010年1月27日2010年9月22日王旗烟道气蔗渣干燥器的多隔室旋转干燥筒结构
EP1857584A2 *2007年5月8日2007年11月21日Herbert Kannegiesser GmbHVerfahren und Vorrichtung zum Behandeln, vorzugsweise Waschen, Schleudern und/oder Trocknen, von Wäsche
JP2005169364A * 没有名称
KR20120092870A * 没有名称
* 由审查员引用
分类
国际分类号F26B21/14, F26B11/04
法律事件
日期代码事件说明
2013年7月24日C06Publication
2013年8月21日C10Entry into substantive examination
2014年11月26日C14Grant of patent or utility model
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