适用于粘土冷却的间接换热塔及粘土冷却方法与流程

本发明涉及粘土冷却，尤其涉及一种适用于粘土冷却的间接换热塔及粘土冷却方法。

背景技术：

1、使用煅烧后粘土代替水泥熟料是目前水泥减碳发展的主要路径之一，粘土煅烧温度在800℃~900℃，煅烧后通过空气冷却会与氧气接触被氧化成红色，红色粘土替代部分熟料掺入水泥中影响水泥颜色，进而影响水泥销售。因此，需要在冷却过程保持粘土灰色状态不发生改变，同时回收冷却过程中的热能。

2、公开号de1558606c3公开了一种用于悬浮在气体中粉末状物品的热交换器，退火后氧化铝通过通道进入换热塔，冷却空气通过喷嘴进入换热塔，冷空空气将氧化铝吹起呈悬浮状态并按照箭头方向输送，进入旋风分离器进行固气分离，固体氧化铝颗粒落入排放室，气体经喷嘴进入下一级换热塔。由于氧化铝冷却不存在与空气接触氧化的问题，可采用多级旋风分离器，但是用于替代水泥熟料的煅烧后粘土不能与空气直接接触，因此该方案不适用于粘土冷却。

3、公开号cn218238414u的实用新型专利公开了一种可有效利用余热的高温物料冷却系统，在冷却塔内设置换热模块，换热模块包括若干换热板，换热板置于高温物料之中，且板内通有循环水对物料进行冷却，物料虽然避免接触空气，但是下落速度极快，冷却效果较差。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于粘土冷却的间接换热塔及粘土冷却方法，将煅烧后的高温粘土冷却到300℃以下，保证此时的粘土不再被氧化变色，同时将冷却过程的热量回收再利用。

2、为实现此技术目的，第一方面，本发明提出了一种适用于粘土冷却的间接换热塔，包括塔体，塔体顶部设有进料口，塔体底部设有下料口；进料口下方的塔体内部由上向下依次设置打散撒料结构、还原区域、堆料区和并联或串联的间接换热模块，最下方的间接换热模块的底部设置料流均速控制器，上下相邻的间接换热模块之间通过中间节连接；每个间接换热模块外侧的塔体侧壁均设有气体出口和气体进口，气体出口位于同一间接换热模块的气体进口上方，位于下方的间接换热模块的气体出口与相邻的上方间接换热模块的气体进口连通，形成换热介质流动通道。

3、与现有技术相比，本发明设备的有益效果在于：将物料和换热介质分成两条不接触的流动通道，且在进入间接换热模块前对物料进行均料和还原，保证进入间接换热模块的物料为不变色物料，产品质量更加稳定；换热过程中增加中间节进行再次混料，保证料压稳定；利用重力势能节约了传动能源，运动部件少，结构简单故障点少。

4、进一步的，打散撒料结构包括上层散料盘、中层扩散圈和支架，支架固定在塔体侧壁上，支架分为若干层，支架顶层固定上层散料盘，支架其他层每层均固定中层扩散圈，中层扩散圈为单环或多环结构，保证上层落下物料后进一步多维度扩散，进入还原区域后全部被还原成灰色。

5、进一步的，还原区域的塔体侧壁装有还原气喷吹管，还原气喷吹管外端连接还原气气源，还原气喷吹管内端喷头对准经过打散撒料结构后下落的堆料区。

6、进一步的，间接换热模块包括托盘、冷却管和翼板，托盘位于间接换热模块的顶部，托盘上开设有若干个通孔，每根冷却管的上端对应插固在一个通孔中，冷却管的外侧壁固定有若干层翼板，不但改变换热介质的流向，还能增大换热面积，提高热交换效果。

7、进一步的，最上方的间接换热模块的托盘上方为堆料区，堆料区设置有料位计，中间节与上、下相连的间接换热模块之间形成密闭的物料过渡区，还原区域的物料经过冷却管流过间接换热模块进入中间节处的物料过渡区，物料过渡区的物料经过冷却管流过下一层间接换热模块进入下一个中间节的物料过渡区，以此类推，直到物料进入下料口后，完成物料冷却。

8、进一步的，还原区域、堆料区、冷却管和封闭的物料过渡区共同构成物料流动的管程；最下方的气体进口、间接换热模块外侧的塔体、换热介质流动通道和最上放的气体出口共同构成换热介质流动的壳程。

9、进一步的，料流均速控制器包括锥帽和液压缸，锥帽固定在液压缸伸缩缸的外端，锥帽的锥尖对准冷却管下端口的中心，通过液压缸伸缩杆的升降控制锥帽与冷却管下端口的距离达到控制料流流量的目的。

10、进一步的，冷却管下端套装有保护套管，冷却管下端面位于保护套管的中上部位置，在冷却管受热膨胀向下伸长时，保护套管内留有足够的空间供冷却管伸缩，保护冷却管轴向位置不变。保护套管位置固定不变，当锥帽调整好位置后，锥帽与保护套管的相对距离确定不再发生改变；如果没有保护套管，当冷却管与锥帽距离确定后，冷却管伸缩导致二者距离再次发生改变，影响已经调好的料流速度。

11、第二方面，本发明提供了一种控制煅烧后粘土颜色的粘土冷却方法，步骤如下：

12、预热器内部煅烧后粘土通过入料口流入间接换热塔内；

13、经过打散散料结构后打散形成均匀料幕从上向下撒落；

14、在料幕撒落的过程中经过还原区域，还原气体将部分变色的粘土还原成需要的灰色后堆积在堆料区，具有一定堆积高度，形成稳定的料压；

15、堆料区的粘土由冷却管从上向下慢慢流动进入间接换热模块，并在中间节处的物料过渡区再次堆积均布，维持一定的料层高度，保持料压恒定流入下一层间接换热模块，依次类推逐级向下，直到粘土由由下料口流出；

16、在粘土逐级向下流动的过程中，冷却风由下端气体进口进入，沿冷却管外壁及翼板外部吹过，使冷却管内的粘土降温，以s型路径上升进入上一层间接换热模块，直到加热后的冷却风由顶部气体出口排出引入其他管道再利用，完成粘土冷却。

17、进一步的，入塔粘土粒度＜90μm，温度在800℃~900℃；冷却后出塔粘土温度低于300℃。

18、与现有技术相比，本发明方法的有益效果在于：本发明采用空气作为冷却介质，冷却介质来源方便，冷空气被加热后可以直接利用，避免了经过中间媒介的热量损失，热能回收利用率更好，冷却煅烧粘土的热量能够充分回收；在入料区对进入间接换热模块的所有物料进行还原，保证产品质量稳定性。

技术特征：

1.一种适用于粘土冷却的间接换热塔，包括塔体，塔体顶部设有进料口，塔体底部设有下料口；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的适用于粘土冷却的间接换热塔，其特征在于，打散撒料结构包括上层散料盘、中层扩散圈和支架，支架固定在塔体侧壁上，支架分为若干层，支架顶层固定上层散料盘，支架其他层每层均固定中层扩散圈，中层扩散圈为单环或多环结构，保证上层落下物料后进一步多维度扩散。

3.根据权利要求1所述的适用于粘土冷却的间接换热塔，其特征在于，还原区域的塔体侧壁装有还原气喷吹管，还原气喷吹管外端连接还原气气源，还原气喷吹管内端喷头对准经过打散撒料结构后下落的物料。

4.根据权利要求1所述的适用于粘土冷却的间接换热塔，其特征在于，间接换热模块包括托盘、冷却管和翼板，托盘位于间接换热模块的顶部，托盘上开设有若干个通孔，每根冷却管的上端对应插装在一个通孔中，冷却管的外侧壁固定有若干层翼板，改变换热介质的流向。

5.根据权利要求4所述的适用于粘土冷却的间接换热塔，其特征在于，最上方的间接换热模块的托盘上方为堆料区，堆料区设置有料位计，中间节与上、下相连的间接换热模块之间形成密闭的物料过渡区，还原区域的物料经过冷却管流过间接换热模块进入中间节处的物料过渡区，物料过渡区的物料经过冷却管流过下一层间接换热模块进入下一个中间节的物料过渡区，以此类推，直到物料进入下料口后，完成物料冷却。

6.根据权利要求5所述的适用于粘土冷却的间接换热塔，其特征在于，还原区域、堆料区、冷却管和封闭的物料过渡区共同构成物料流动的管程；最下方的气体进口、间接换热模块外侧的塔体、换热介质流动通道和最上放的气体出口共同构成换热介质流动的壳程。

7.根据权利要求5所述的适用于粘土冷却的间接换热塔，其特征在于，料流均速控制器包括锥帽和液压缸，锥帽固定在液压缸伸缩缸的外端，锥帽的锥尖对准冷却管下端口的中心，通过液压缸伸缩杆的升降控制锥帽与冷却管下端口的距离达到控制料流流量的目的。

8.根据权利要求7所述的适用于粘土冷却的间接换热塔，其特征在于，冷却管下端套装有保护套管，冷却管下端面位于保护套管的中上部位置，在冷却管受热膨胀向下伸长时，保护套管内留有足够的空间供冷却管伸缩，保证料流均速控制器的流速控制不受冷却管伸缩影响。

9.一种控制煅烧后粘土颜色的粘土冷却方法，其特征在于：使用权利要求1-8任一项所述的适用于粘土冷却的间接换热塔，步骤如下：

10.根据权利要求9所述的控制煅烧后粘土颜色的粘土冷却方法，其特征在于，入塔粘土粒度＜90μm，温度在800℃~900℃；冷却后出塔粘土温度低于300℃。

技术总结本发明公开了一种适用于粘土冷却的间接换热塔及粘土冷却方法，涉及粘土冷却技术领域。本发明将物料和换热介质分成两条不接触的流动通道，且在进入间接换热模块前对物料进行均料和还原，保证进入间接换热模块的物料为不变色物料，产品质量更加稳定；换热过程中增加中间节进行再次混料，保证料压稳定；利用重力势能节约了传动能源，运动部件少，结构简单故障点少。技术研发人员：王国民,张超,刘永强,陶瑛,王强,郑现明,邓玉华,李润国,仪登伟,李家霖受保护的技术使用者：中材建设有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20