一种工业灰渣余热利用换热器的制作方法

1.本实用新型属于工业生产的灰渣余热利用技术领域，尤其涉及一种工业灰渣余热利用换热器。


背景技术：

2.目前，镁冶炼工艺技术有两种，即镁电解冶炼工艺技术和硅热还原工艺技术。在硅热还原工艺技术过程中，从还原罐出来的镁渣（成分：硅酸钙、氧化镁、氧化铁等）仍有很高的温度，最高达~1200℃，实际可利用温度可达~800℃。目前，这部分热量并没有得到充分合理的利用，白白浪费了大量的热资源，同时污染了环境。
3.总的来说，目前灰渣余热利用存在以下几个方面的问题：第一、灰渣冷却热量散发到大气中没利用，浪费了大量的热资源，同时污染了环境；第二、灰渣在换热面间的流动性问题普遍没有很好解决，存在积料与流动死区；第三、灰渣与换热面间的有效换热问题普遍没有很好解决，存在换热效率低下；第四、换热器出料斗普遍为方锥或圆锥形结构，此种出料装置时常会发生出料不均匀，锥形四角或远离出料口位置容易出现死角，且无法控制出料速率。
4.针对上述技术问题，中国实用新型专利cn209672349u公开了一种废弃物灰渣的余热回收装置，该废弃物灰渣的余热回收装置包括盛有冷却水的冷却槽，冷却槽的上端为进料口，还包括位于冷却槽内且沿前后方向设置并与冷却槽前侧壁、冷却槽后侧壁固定的多个相互平行的隔板，多个隔板与冷却槽底壁不连接，多个隔板将冷却槽分隔成多个上部相互独立的腔体，腔体下部通过隔板与冷却槽底壁之间的空间相连通；在冷却槽的侧壁、底壁以及各个隔板内均安装有热交换水管，在热交换水管内通循环冷水。
5.又如，中国实用新型专利cn211651341u公开了一种灰渣余热回收利用装置，该灰渣余热回收利用装置包括壳体，壳体的内腔转动连接有第一转轴和第二转轴，第一转轴的外侧壁固定安装有主动辊，且第二转轴的外侧壁固定安装有从动辊，第一转轴和第二转轴的外侧壁套接有传送带，壳体的外侧壁固定安装有电机，电机的输出端与第一转轴固定连接，壳体的内腔通过连接组件固定连接有换热装置。传送带可以对灰渣进行运输，在运输传送的过程中，通过换热装置的换热管可以对热量进行交换，通过第一转轴带动转动盘进行转动，使固定块挤压到触发块，从而使主架体进行间歇式的左右移动，从而使主架体内的换热管充分受到来自传送带表面灰渣的热量。
6.上述两项现有技术虽然都解决了灰渣冷却热量散发到大气中没利用，浪费了大量的热资源，同时污染了环境的技术问题。但是，灰渣在换热面间的流动性问题，灰渣与换热面间的有效换热问题以及换热器的匀速出料问题等均未提及或未提出较好解决办法。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构紧凑，易于推广实施，且节能减排，能够有效地进行热量回收的工业灰渣余热利用换热器。
8.为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：
9.一种工业灰渣余热利用换热器，该换热器包括设置在支架上的换热器本体，所述换热器本体包括由上至下依次分布且相互连通的料仓组件、换热区以及出料组件；
10.所述换热区包括多个换热模块，相邻所述换热模块的内腔相互连通，所述换热模块上均安装有振动装置。
11.由此，带高温的灰渣从料仓组件进入换热区，并与换热模块内腔中的换热管进行换热，充分利用了灰渣的冷却热量，设置多个换热模块可提高灰渣与换热面间的换热效率，通过振动装置确保灰渣在换热面间具有良好的流动性。
12.进一步，多个所述换热模块包括第一换热模块和第二换热模块，所述第一换热模块与出料组件连通，所述第二换热模块与料仓组件连通，所述第一换热模块为水预热换热面，所述第二换热模块为蒸发换热面。
13.进一步，多个所述换热模块包括第一换热模块、第二换热模块和第三换热模块，所述第一换热模块与出料组件连通，所述第三换热模块与料仓组件连通，所述第一换热模块为水预热换热面，所述第二换热模块为蒸发换热面，所述第三换热模块为过热换热面。
14.再进一步，所述料仓组件包括设置在上部的料仓、设置在下部的下料仓，所述料仓与下料仓相连通，所述下料仓与所述换热区连通，所述料仓与下料仓之间设有破碎装置，所述破碎装置上安装有水冷系统。
15.再进一步，所述出料组件包括出料通道和出料仓，所述出料通道的上端与所述换热区的连通，所述出料通道的下端与出料仓连通，所述出料通道内设有用于调节通道内径的卸料装置。
16.再进一步，还包括控制系统、用于采集灰渣流动速率的传感器，所述传感器设置在料仓组件上，所述传感器的输出端与控制系统电连接，所述卸料装置和振动装置分别与所述控制系统的输出端电连接。
17.更进一步，所述换热管在换热模块的内腔错列排布，且所述换热管的管排横截面呈等边三角形排列。
18.更进一步，所述换热管为非标独立翅片换热管，所述换热管上设有多个独立的翅片，所述翅片沿换热管的长度方向均匀分布，且所述翅片均为独立的圆环状或h形。
19.本实用新型具有以下优点：
20.1)、灰渣换热面采用非标独立翅片换热管，其采用无缝钢管加焊圆环状独立翅片或h形独立翅片制成，固体颗粒可自由通过换热管之间的间隙向下流动，充分接触换热管受热面，彻底解决其它采用旋绕式或称螺旋式翅片结构冷却器受热面对固体颗粒物料流通截面的影响，既扩展换热面积，强化传热，同时不影响灰渣通流面积。
21.2)、换热面采用错列排布，其管排横截面成近似等边三角形排列，可以起到扰动分散灰渣颗粒，增强换热面换热。
22.3)、每个换热模块上均设置振动装置，可以推动灰渣的重力流动，强化灰渣与换热管之间的全域重力流传热。
23.4）、通过控制换热器出口的卸料装置的出料速度，使灰渣浸没在换热面中，在重力作用下自由流动，保证灰渣在换热面中能充分接触换热。
24.5）、本实用新型技术还具有操作简便，能实现自动化控制，且维护极其简单。
25.6）、本实用新型可以实现无需外力的灰渣重力流动，实现强化换热，结构紧凑，易于推广实施，且节能减排，能够有效地进行热量回收，并降低企业生产成本，提高企业经济效益。
附图说明
26.图1为本实用新型的工业灰渣余热利用换热器结构示意图；
27.图2为图1的a-a剖视图；
28.图3为本实用新型的h形翅片结构示意图；
29.图4为本实用新型的圆环状翅片结构示意图。
30.图中标记说明：1、料仓；2、破碎装置；3、下料仓；4、第一换热模块；5、第二换热模块；6、第三换热模块；7、卸料装置；8、出料仓；9、支架；10、振动装置；11、传感器；12、换热器本体；13、料仓组件；14、换热区；15、出料组件；16、换热管；17、翅片；21、进水口；22、出水口。
具体实施方式
31.为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型做进一步详细的描述。
32.如图1和图2所示，本实用新型的一种工业灰渣余热利用换热器包括设置在支架9上的换热器本体12，所述支架9最好为钢支架。所述换热器本体12包括由上至下依次分布且相互连通的料仓组件13、换热区14以及出料组件15，所述料仓组件13、换热区14以及出料组件15均支撑在支架9上，且所述料仓组件13、换热区14以及出料组件15之间均采用密闭焊接结构，确保换热器不漏灰，工作环境友好。
33.所述料仓组件13包括设置在上部的料仓1、设置在下部的下料仓3，所述料仓1与下料仓3相连通，所述下料仓3与所述换热区14连通。使用时，灰渣从料仓1进入下料仓3再到换热区14。优选地，所述料仓1与下料仓3之间设有破碎装置2，所述的破碎装置2的滚子将进入下料仓3的大粒径灰渣破碎成粒径为x≤5mm的小粒径灰渣，使灰渣与换热区14的换热面充分接触，增强换热。所述破碎装置2上安装有水冷系统。所述的冷却系统设有进水口21与出水口22，进水口21与系统给水相连，出水口22与系统的除氧器或水箱连接，用于冷却破碎装置2的滚子，使其在合适的温度下稳定工作。
34.所述换热区14包括多个换热模块，相邻所述换热模块之间通过外壳15相互连接，且相邻所述换热模块的内腔相互连通，所述换热模块的内腔中均布设有换热管16，所述的换热模块采用联箱式多管排紧凑结构，所述换热模块的外壳15上均安装有振动装置10。所述振动装置10通过实时在线振动，可以推动灰渣的重力流动，强化灰渣与换热管之间的全域重力流传热。所述换热管16在换热模块的内腔错列排布，且所述换热管16的管排横截面呈等边三角形排列，可以起到扰动分散灰渣，增强换热面换热。所述换热管16为非标独立翅片换热管，如图3和图4所示，所述换热管16上设有多个独立的翅片17，所述翅片17沿换热管16的长度方向均匀分布，且所述翅片17均为独立的圆环状或h形。采用本实施例的换热管16彻底解决其它采用旋绕式或称螺旋式翅片结构换热器换热面对灰渣流通截面的影响，既扩展换热面积，强化传热，同时不影响灰渣通流面积。
35.作为本实用新型的第一实施例，多个所述换热模块包括第一换热模块4和第二换
热模块5，所述第一换热模块4与出料组件15连通，所述第二换热模块5与料仓组件13连通，所述第一换热模块4为水预热换热面，所述第二换热模块5为蒸发换热面。
36.如图1和图2所示，作为本实用新型的第二实施例，多个所述换热模块包括第一换热模块4、第二换热模块5和第三换热模块6，所述第一换热模块4与出料组件15连通，所述第三换热模块6与料仓组件13连通，所述第一换热模块4为水预热换热面，所述第二换热模块5为蒸发换热面，所述第三换热模块6为过热换热面。所述过热换热面用于产出一定压力的过热蒸汽。所述蒸发换热面用于产出一定压力下的饱和蒸汽。所述水预器换热面用于给换热器的进水加热。
37.根据实际需要，第三换热模块6可以采用一组或多组，第一换热模块4和第二换热模块5均可以设置成两组或多组，或变换为其它强化换热的结构形式。
38.在另一实施方式中，根据工艺生产用汽品质，第三换热模块6也可设为蒸发换热面，保证灰渣余热利用换热器产出工艺生产需要的饱和蒸汽。
39.所述出料组件15包括出料通道和出料仓8，所述出料通道的上端与换热区14的连通，所述出料通道的下端与出料仓8连通，所述出料通道内设有用于调节通道内径的卸料装置7。使用时，完成换热的灰渣从换热区14进入出料通道再从出料仓8的出口排出。
40.所述卸料装置7包括物料分布板、料位控制板、可调支撑装置、传动机构，所述物料分布板与所述换热模块出口相连接。所述物料分布板上设有多个第一出料孔，并设有导向板。所述料位控制板设置于物料分布板的下方，其上设有多个第二出料孔。所述料位控制板与传动机构相连接，并随所述传动机构水平移动。所述可调支撑装置设置在所述料位控制板下方，所述可调支撑装置顶部与料位控制板底部相抵接。所述传动机构可使料位控制板进行水平移动，控制第二出料孔与第一出料孔形成的出料通道的大小，从而控制灰渣的出料速率。通过调节物料分布板与料位控制板之间的错位量，调节整个出料通道截面大小，从而控制固体颗粒物料的出料速率，即可实现调控灰渣的出料量。
41.所述换热器本体12上还设有控制系统，所述控制系统包括设在下料仓3上的高、低料位传感器11，所述传感器11的输出端与控制系统电连接，所述卸料装置7和振动装置10均与所述控制系统电连接。具体地，所述控制系统根据采样信息可控制所述振动装置10、卸料装置7电机的转速，实现实时在线工作，确保灰渣浸没在换热管中顺畅重力流动。
42.可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

技术特征：
1.一种工业灰渣余热利用换热器，其特征在于，包括设置在支架（9）上的换热器本体（12），所述换热器本体（12）包括由上至下依次分布且相互连通的料仓组件（13）、换热区（14）以及出料组件（15）；所述换热区（14）包括多个换热模块，相邻所述换热模块的内腔相互连通，所述换热模块上均安装有振动装置（10）。2.根据权利要求1所述的工业灰渣余热利用换热器，其特征在于，多个所述换热模块包括第一换热模块（4）和第二换热模块（5），所述第一换热模块（4）与出料组件（15）连通，所述第二换热模块（5）与料仓组件（13）连通，所述第一换热模块（4）为水预热换热面，所述第二换热模块（5）为蒸发换热面。3.根据权利要求1所述的工业灰渣余热利用换热器，其特征在于，多个所述换热模块包括第一换热模块（4）、第二换热模块（5）和第三换热模块（6），所述第一换热模块（4）与出料组件（15）连通，所述第三换热模块（6）与料仓组件（13）连通，所述第一换热模块（4）为水预热换热面，所述第二换热模块（5）为蒸发换热面，所述第三换热模块（6）为过热换热面。4.根据权利要求1至3任意一项所述的工业灰渣余热利用换热器，其特征在于，所述料仓组件（13）包括设置在上部的料仓（1）、设置在下部的下料仓（3），所述料仓（1）与下料仓（3）相连通，所述下料仓（3）与所述换热区（14）连通，所述料仓（1）与下料仓（3）之间设有破碎装置（2），所述破碎装置（2）上安装有水冷系统。5.根据权利要求1至3任意一项所述的工业灰渣余热利用换热器，其特征在于，所述出料组件（15）包括出料通道和出料仓（8），所述出料通道的上端与所述换热区（14）的连通，所述出料通道的下端与出料仓（8）连通，所述出料通道内设有用于调节通道内径的卸料装置（7）。6.根据权利要求5所述的工业灰渣余热利用换热器，其特征在于，还包括控制系统、用于采集灰渣流动速率的传感器（11），所述传感器（11）设置在料仓组件（13）上，所述传感器（11）的输出端与控制系统电连接，所述卸料装置（7）和振动装置（10）分别与所述控制系统的输出端电连接。7.根据权利要求1至3任意一项所述的工业灰渣余热利用换热器，其特征在于，所述换热模块的内腔设有错列排布的换热管（16），且所述换热管（16）的管排横截面呈等边三角形排列。8.根据权利要求7所述的工业灰渣余热利用换热器，其特征在于，所述换热管（16）上设有多个独立的翅片（17），所述翅片（17）沿换热管（16）的长度方向均匀分布，且所述翅片（17）均为独立的圆环状或h形。

技术总结
本实用新型公开了一种工业灰渣余热利用换热器，该换热器包括设置在支架上的换热器本体，所述换热器本体包括由上至下依次分布且相互连通的料仓组件、换热区以及出料组件；所述换热区包括多个换热模块，相邻所述换热模块的内腔相互连通，所述换热模块上均安装有振动装置。本实用新型可实现强化换热，其装置结构紧凑，易于推广实施，且节能减排，能够有效地进行热量回收。热量回收。热量回收。


技术研发人员：蒋受宝 周国章
受保护的技术使用者：湖南思为能源环保工程有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/7/14