一种搅动型高湍动式气固急冷换热的流化床及方法
本发明涉及高温物料冷却处理技术领域，具体涉及一种搅动型高湍动式气固急冷换热的流化床及方法，流化床包括若干多档变风速多湍动的固定篦板和旋转式活动篦板，由篦板组成多角度及多维凹陷区的分布结构，以及配合使用高低压不同冷却风，在流化床两侧设置飞沙料沉积和收集装置等。通过新型流化床结构实现更高流速的换热气流对流传热，调整篦板的篦缝组合进行多档吹扫，并通过活动篦板进行换向吹扫，使流化床上熟料形态呈移动流化状态，显著提高高温物料的湍动和翻转，更易打破气固间的边界层，大幅提高气固间的急冷对流换热的效率，减少冷却风的用量，节约能耗。可更好地适应“堆雪人”“大块料”“多粉料”“红河”等工况，布料和适应能力更强。
发明专利
CN202410575819.4
2024-05-09
CN118328717A
2024-07-11
F27D15/02(2006.01)
成都建筑材料工业设计研究院有限公司
游磊;孙野;刘建;冯建领;邢涛;程宏伟
610051 四川省成都市成华区成华大道新鸿路69号
成都九鼎天元知识产权代理有限公司
陈庆
四川;51
1.一种搅动型高湍动式气固急冷换热的流化床，其特征在于，包括： 呈阶梯布置并形成床面(1)的若干级篦板组件，篦板组件包括若干连续连接的篦板，所述的篦板上形成有倾斜的出风篦缝(12)；所述的床面(1)倾斜设置，床面(1)进料端的倾斜角度小于床面(1)向出料端延续部位的倾斜角度； 所述的篦板包括通过固定出风方向进行换热的固定篦板(5)，且设定比例的固定篦板(5)上设置一种缝宽的出风篦缝(12)，其余固定篦板(5)上设置至少两种缝宽的出风篦缝(12)；还包括通过调整出风方向对物料进行旋转吹扫的活动篦板(6)； 所述的床面的两侧设置有沉降收集结构，沉降收集结构用以收集从固体物料中分离的飞沙料。 2.根据权利要求1所述的搅动型高湍动式气固急冷换热的流化床，其特征在于：所述的沉降收集结构与床面组合形成马蹄形结构，所述的沉降收集结构包括位于床面(1)两侧的收集口(2)，收集口(2)的下方设置有集料斗(3)，集料斗(3)下方设置有用以放料的放料阀(4)；所述的床面(1)的两侧设置有侧板，收集口(2)与侧板的顶部齐平。 3.根据权利要求1所述的搅动型高湍动式气固急冷换热的流化床，其特征在于：所述的床面(1)进料端宽度小于出料端宽度，床面(1)的两侧形成用以聚集物料从而降低物料流速的凹陷区(101)。 4.根据权利要求1所述的搅动型高湍动式气固急冷换热的流化床，其特征在于：所述的活动篦板(6)包括框架板，框架板的外部结构尺寸与固定篦板(5)的外部结构尺寸相同，框架板的中部形成有用以安装活动转板组件的安装孔，所述的活动转板组件在安装孔内回转，且活动转板组件上设置出风篦缝(12)。 5.根据权利要求4所述的搅动型高湍动式气固急冷换热的流化床，其特征在于：所述的活动转板组件包括支撑架(602)，支撑架(602)上方设置有中心篦板(603)且中心篦板(603)相对支撑架(602)转动，中心篦板(603)通过转轴结构连接驱动器；所述的支撑架(602)上设置有若干用以向中心篦板(603)输送换热气体的第一气压气体入口(17)和第二气压气体入口(15)，第一气压值小于第二气压值。 6.根据权利要求1所述的搅动型高湍动式气固急冷换热的流化床，其特征在于：所述的流化床包括支撑框架(7)，所述的支撑框架(7)上形成有阶梯状的支撑结构，篦板组件分别设置于支撑结构上，篦板组件的前端面与支撑结构的阶梯面抵紧，篦板组件的后端面由连接件限制并与支撑结构的阶梯面配合连接。 7.一种搅动型高湍动式气固急冷换热方法，应用权利要求1～6中任一项所述的流化床，其特征在于： 通过出风篦缝(12)向篦板的上表面输送换热气流，同时向床面(1)输送待换热物料；待换热物料在床面(1)上进行换热和向后输送，待换热物料中的飞砂料则进入床面两侧的沉降收集结构； 固定篦板(5)输送第一气压的换热气流以吹扫床面(1)的待换热物料，使待换热物料在床面(1)稳定输送；设置一种缝宽的固定篦板(5)形成第一流速的换热气流并冲击待换热物料，设置多种缝宽的固定篦板(5)至少形成第一流速和第二流速的换热气流并冲击待换热物料； 活动篦板(6)输送第一气压的换热气流并水平旋转吹扫床面(1)的待换热物料，在需要加速冷却或使物料分布更为均匀时，活动篦板(6)输送第二气压的换热气流以吹扫床面(1)的待换热物料，使待换热物料在床面(1)均匀分布且形成湍动和翻转。 8.根据权利要求7所述的搅动型高湍动式气固急冷换热方法，其特征在于：活动篦板从其边缘区域按圆周输送第一气压的换热气流，且需要加速冷却或使物料分布更为均匀时，活动篦板从其中心区域输送第二气压的换热气流。 9.根据权利要求7所述的搅动型高湍动式气固急冷换热方法，其特征在于：换热气流的第一流速大于35m/s，换热气流的第二流速大于55m/s；确定气流的雷诺数并使雷诺数大于6000以使换热气流呈强湍流状态，雷诺数Re按照如下方式计算： Re(Re＝ρvd/μ) 其中，ρ为流体的密度，v为流体的流速，d为特征长度，μ为粘性系数。 10.根据权利要求9所述的搅动型高湍动式气固急冷换热方法，其特征在于：通过流化床的多种篦板结构和多种出风篦缝输送湍流的冷却风使高温物料发生湍动和翻转，打破气固间的边界层，增强射流冲击换热并减少冷却风用量，高温颗粒熟料在高速气流中呈流化状态，以流体外掠球表面作为对流换热模型，其中努塞尔数Nu按照如下方式确定： 其平均表面的传热系数h按照如下方法确定： h＝α*Nu2/ΔT 其中，Pr为普朗特数，α为热传导系数，ΔT为流体与固体壁面之间的温差，η∞为距离模型无穷远处的动力黏度；ηw为模型表面处的动力黏度。