重質純鹼流化床煅燒冷卻機

《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》是山東天力乾燥設備有限公司於2005年12月20日申請的專利，該專利的申請號為2005100455991，公布號為CN1789130，授權公布日為2006年6月21日，發明人是蔣斌、柴本銀、王寶瑞、吳靜、吉海亮、毛榮、梁國林。

《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》公開了一種重質純鹼流化床煅燒冷卻機。它解決了2005年12月前重質純鹼煅燒占地面積大，投資高，效率低，污染環境等問題，具有熱效率高，易於控制操作等優點，其結構為：它有安裝在支腿上的埋管流化床，流化床的側面有進料口，下部側面有排料口，其特徵是：所述流化床內置換熱裝置；在流化床下部設有帶進風口的風箱，頂部設有出風口；在換熱裝置上設有吸氣罩。

2016年12月7日，《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》獲得第十八屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：重質純鹼流化床煅燒冷卻機
• 公布號：CN1789130
• 授權日：2006年6月21日
• 申請號：2005100455991
• 申請日：2005年12月20日
• 申請人：山東天力乾燥設備有限公司
• 地址：山東省濟南市歷下區經十路東首科院路19號
• 發明人：蔣斌、柴本銀、王寶瑞、吳靜、吉海亮、毛榮、梁國林
• Int.Cl.：C01D7/35(2006.01)
• 代理機構：濟南聖達專利商標事務所
• 代理人：鄭華清
• 類別：發明專利

專利背景

純鹼煅燒行業是現代工業當中非常重要的一類。純鹼產品主要有兩種，即重質純鹼和輕質純鹼。其規格的區別主要在於物理性質的不同，如松密度、粒子大小、形狀及安息角度等。一般重質純鹼密度為1000～1200千克/立方米。

重質純鹼煅燒的任務是把含表面水的一水鹼（主要成分為一水碳酸鈉）加熱脫水並冷卻製取適合包裝的無水碳酸鈉。2005年12月前中國的重質純鹼煅燒技術有兩種：一種是利用蒸汽迴轉煅燒爐進行重質純鹼的煅燒處理；另一種是利用沸騰床進行重質純鹼的煅燒冷卻處理。但都存在一定的問題。

（1）蒸汽迴轉煅燒爐

蒸汽迴轉煅燒爐煅燒外設沸騰冷卻，該工藝的缺點十分明顯：一是迴轉煅燒爐投資高，占地面積大，運行和維護費用高；二是煅燒和冷卻分開，使得流程較長、設備多，爐頭和爐尾必須設計兩個大的框架，分離出的細粉難以再回到水合工序，土建投資增大。

（2）沸騰床煅燒冷卻

從中國國外引進的沸騰床煅燒冷卻裝置在實際套用中存在生產能力低、裝置運行周期短、能耗高、環境差、並且除塵設備比較龐大等難以改變的先天不足。同時該裝置還存在流程長、設備多、乾燥和冷卻空氣量大、能耗高、死床現象頻繁、鹼液回收困難、尾氣夾帶鹼液影響排風機使用壽命以及污染環境等缺點。

發明內容

專利目的

《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》的目的是提供一種具有熱效率高，易於控制操作的重質純鹼流化床煅燒冷卻機。

技術方案

為實現上述目的，《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》採用了如下技術方案：一種重質純鹼流化床煅燒冷卻機，它有安裝在支腿上的埋管流化床，流化床的側面有進料口，下部側面有排料口，其特徵是：所述流化床內置換熱裝置；在流化床下部設有帶進風口的風箱，頂部設有出風口；在換熱裝置上設有吸氣罩。

所述換熱裝置安裝在埋管流化床的流化段，為管束式內置換熱器，內置換熱器一般布置成水平或垂直管束形式，相應直徑的金屬管道按照規定的排列方式排布。

所述內置換熱器至少有一層，每層分若干組，每組的大小根據在流化段的位置不同而有所區別，在進料位置的換熱器組相對較小。

所述內置換熱器靠近進料端為煅燒段，它由若干組換熱器管束組成煅燒換熱器，換熱器管束與蒸汽入口和冷凝水出口連線，其內通蒸汽，由底部風箱上來的工藝空氣為熱空氣；靠近出料端為冷卻段，它由若干組換熱器組成冷卻換熱器，其與冷卻水進口和冷卻水出口連線，內通冷卻水，由底部風箱上來的工藝空氣為冷風。

所述流化段截面為矩形、類矩形或圓形。

所述吸氣罩設定在流化床的上方，吸氣罩的上面設定有彈簧支撐，吸氣罩的截面積一般為流化段的兩倍到四倍。

所述煅燒段與冷卻段之間設定返鹼出料口，它靠近流化段的上方。

所述風箱上設有清理孔、排污口；所述埋管流化床的流化段設有視鏡和檢修口。

《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》的煅燒主機為重質純鹼流化床煅燒冷卻機，是在普通流化床的流化段內加置內加熱換熱管束，流化段斷面為矩形、類矩形或圓形，在風箱與流化段之間設定布風板，考慮減少物料的夾帶和揚析，在流化段的上方設定了吸氣罩，擴大端截面尺寸為流化段的2到4倍。

煅燒工藝空氣經系統鼓風機及蒸汽換熱器換熱後進入流化床，使埋管流化床層中的物料保持良好的流化狀態；冷卻所需工藝空氣經冷卻鼓風機後然後經過風箱進入埋管流化床，對煅燒好的物料進行冷卻，尾氣經排風口排出。

埋管管束所用的蒸汽由蒸汽源提供，蒸汽量可通過相關調節閥改變，以保證進入內加熱管束的蒸汽的流量，蒸汽進入埋管管束換熱後其冷凝水進入蒸氣循環系統。冷卻段的埋管管束內通有冷卻水，物料在冷風和埋管管束的雙重作用下進行冷卻。

有益效果

1、埋管流化床煅燒機的煅燒熱效率相當高，約在75％-82％範圍內變化，是普通迴轉煅燒爐的2倍左右，大大節省了能源，降低了生產成本。

2、工藝過程清晰，流程短；在同樣產量的設備比較當中，該設備的外形小，占地面積減小；同時因為該設備的用材耗量比普通的迴轉煅燒爐要少很多，製作成本也減小；設備的製作難度降低，減少了很多的難加工的部件。

3、流態化煅燒保證了物料流化厚度和停留時間均可實現設計範圍內的調整，調整的速度很快，所以保證了物料的煅燒品質；流態化煅燒由於流化風的存在，所以改善了物料對於埋管的粘結性，物料可以在較少的返料情況下穩定運行；流態化煅燒的操作彈性大，可以在0-100％負荷下穩定運行，便於操作；流態化煅燒主體設備為靜止設備，所以設備檢修量大大減少，節省了檢修成本。

4、由於該設備採用了多層盤管內置換熱器結構，可以在較小的面積內布置較多的換熱面積，設備的流化面積大大減小；流化面積減小，所以需要的流化風量大大減小，後面的除塵設備的體積小，循環風管道小，設備的整體體積小，風機的規格和電耗也低。

5、該設備採用煅燒與冷卻為一體的結構，前面的換熱器通蒸汽，作用為煅燒，靠近出料端的後序的換熱器通冷卻水，作用為將煅燒後的重質純鹼冷卻，達到可以進入成品包裝的溫度，這樣工藝當中的煅燒與冷卻結合在了一起，減少了後續的冷卻設備，減少土地面積，地減少了投資。

6、在該設備的煅燒段與冷卻段之間設有返鹼口，在流化段的上方，煅燒後的純鹼可以自動由返鹼口排出，經過輸送設備進入煅燒機的進料輸送裝置，返鹼口的設定，可以讓系統自動實現返鹼功能，減少了不必要的設備，有利於減少設備的投資，減少返鹼輸送設備的投資。

附圖說明

圖1為《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》的結構示意圖；

圖2為圖1的側面示意圖；

圖3為內置管束換熱器俯視圖；

圖4為內置管束換熱器主視圖。

其中，1.支腿，2.排污口，3.清理孔，4.風箱，5.流化段，6.煅燒換熱器，7.進料口，8.彈性支撐，9.吸氣罩，10.出風口，11.排料口，12.進風口，13.視鏡，14.蒸汽入口，15.蒸汽汽包，16.換熱管束，17.冷凝水出口，18、冷卻換熱器，19、檢修口，20、反鹼出料口，21、冷卻水進口，22、冷卻水出口。

技術領域

《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》涉及一種重質純鹼煅燒用的重質純鹼流化床煅燒冷卻機。

權利要求

1、一種重質純鹼流化床煅燒冷卻機，它有安裝在支腿（1）上的埋管流化床，流化床的側面有進料口（7），下部側面有排料口（11），其特徵是：所述流化床內置換熱裝置；在流化床下部設有帶進風口（12）的風箱（4），頂部設有出風口（10）；在換熱裝置上設有吸氣罩（9）。

2、根據權利要求1所述的重質純鹼流化床煅燒冷卻機，其特徵是：所述換熱裝置安裝在埋管流化床的流化段（5），為管束式內置換熱器，內置換熱器一般布置成水平或垂直管束形式，相應直徑的金屬管道按照規定的排列方式排布。

3、根據權利要求2所述的重質純鹼流化床煅燒冷卻機，其特徵是：所述內置換熱器至少有一層，每層分若干組，每組的大小根據在流化段（5）的位置不同而有所區別，在進料位置的換熱器組相對較小。

4、根據權利要求3所述的重質純鹼流化床煅燒冷卻機，其特徵是：所述內置換熱器靠近進料端為煅燒段，它由若干組換熱器管束（16）組成煅燒換熱器（6），換熱器管束（16）與蒸汽入口（14）和冷凝水出口（17）連線，其內通蒸汽，由底部風箱（4）上來的工藝空氣為熱空氣；靠近出料端為冷卻段，它由若干組換熱器組成冷卻換熱器（18），其與冷卻水進口（21）和冷卻水出口（22）連線，內通冷卻水，由底部風箱（4）上來的工藝空氣為冷風。

5、根據權利要求2所述的重質純鹼流化床煅燒冷卻機，其特徵是：所述流化段（5）截面為矩形、類矩形或圓形。

6、根據權利要求1所述的重質純鹼流化床煅燒冷卻機，其特徵是：所述吸氣罩（9）設定在流化床的上方，吸氣罩（9）的上面設定有彈性支撐（8），吸氣罩（9）的截面積一般為流化段的兩倍到四倍。

7、根據權利要求6所述的重質純鹼流化床煅燒冷卻機，其特徵是：所述煅燒段與冷卻段之間設定返鹼出料口（20），它靠近流化段（5）的上方。

8、根據權利要求1所述的重質純鹼流化床煅燒冷卻機，其特徵是：所述風箱（4）上設有清理孔（3）、排污口（2）；所述埋管流化床的流化段（5）設有視鏡（13）和檢修口（19）。

實施方式

圖1、圖2中，該設備主要由3部分組成，下部的風箱4，中間的流化段5，上方的吸氣罩9。

所述的風箱4在該設備的最下面，風箱4在長度較長的側面上設定有進風口12，進風口12的背側或風箱4底部設定有清理孔3，在箱體沿長度方向的兩側設定有支腿1，風箱4的下方設定有排污口2；風箱4的上方設定有布風板；布風板上方靠近排料口11設定有溢流板。工作狀態時，工藝空氣由進風口12進入，通過布風板進入流化段5。清理孔3的作用是在風箱4中積料或者設備檢修時進行清理；排污口2的作用是煅燒機水洗時排污水所用。

所述的流化段5在該設備的中間位置，截面形式為矩形，外形為長方體；在流化段5內設定有若干層換熱器，為管束式內置換熱器，內置換熱器一般布置成水平或垂直管束形式，相應直徑的金屬管道按照規定的排列方式排布。內置換熱器至少有一層，每層分若干組，每組的大小根據在流化段的位置不同而有所區別，在進料位置的換熱器組相對較小。其中，內置換熱器靠近進料端為煅燒段，它由若干組換熱器管束16組成煅燒換熱器6，換熱器管束16與蒸汽入口14和冷凝水出口17連線，其內通蒸汽，由底部風箱4上來的工藝空氣為熱空氣；靠近出料端為冷卻段，它由若干組換熱器組成冷卻換熱器18，其與冷卻水進口21和冷卻水出口22連線，內通冷卻水，由底部風箱4上來的工藝空氣為冷風。在煅燒段和冷卻段間有反鹼出料口20，它靠近流化段的上方。

煅燒換熱器6如圖3、圖4；它包括換熱器管束16及其上的蒸汽汽包15和冷凝水出口17，蒸汽汽包15上設有蒸汽進口14，蒸汽通過汽包15上的蒸汽進口14進入換熱管束16，與物料進行間接換熱後的冷凝水進入冷凝水汽包，排出設備外。

冷卻換熱器18如圖1中所示，包括換熱管束16，其一端接冷卻水進口21，另一端接冷卻水出口22內通有冷卻水，對物料進行冷卻；每層中從進料側到出料側，每組換熱器的形式有所不同，進料側的列管換熱器組型號相對較小，有利於流化狀態的形成；在流化段的殼體進料端一側設定有視鏡13和檢修口19，在蒸汽進口14、冷凝水出口17的對面一側設定有視鏡13；在流化段5的出料端下方設定有出料口7。

流化段5內部的內置換熱器分為兩個功能，靠近進料端的若干組換熱器通蒸汽，由底部風箱上來的工藝空氣為熱空氣，主要功能為煅燒，通過風箱上來的熱風直接接觸物料以及內置換熱器的對物料進行間接換熱煅燒；靠近出料端的若干組換熱器通冷卻水，由底部風箱上來的工藝空氣為冷風，此段的主要功能為冷卻，通過風箱上來的冷風以及內置換熱器的冷卻水的雙重冷卻，將重鹼冷卻到可以進入成品包裝的溫度範圍。

吸氣罩9在該設備的最上端，在吸氣罩9遠離出料端的一側設定有進料口7；在吸氣罩9的最上方設定有出風口10；在吸氣罩9上設定有彈性支撐8。

設備運行時，工藝空氣由風箱4的進風口12進入，通過布風板進入流化段5；重質純鹼由吸氣罩9的進料口7進入該設備，落到流化段5，隨著工藝空氣的帶動而呈現流態化；蒸汽由埋管換熱器6的汽包進入換熱器6，這樣在設備內部就實現了蒸汽與物料的間接換熱以及煅燒，蒸汽經過換熱成為冷凝水，由換熱器6的冷凝水汽包排出該設備；煅燒後重質純鹼進入冷卻段，在冷風和埋管管束的雙重冷卻作用下進行冷卻，冷卻好的成品由排料口11排出該設備；煅燒和冷卻後的工藝空氣進入吸氣罩9，經過吸氣罩9的處理，工藝空氣中的物料粉塵可以有一部分降落進入流化段5，經過處理後的工藝空氣由排風口排出設備外。

在流化段5中設定有若干層、每層有若干組的內置管束換熱器16。埋管流化床的煅燒熱效率相當高，約在75％---82％範圍內變化，是普通迴轉煅燒爐的2倍左右，大大節省了能源，降低了生產成本。在同等產量的設備比較當中，該設備的外形小，所以占地面積減小；設備製作的成本也減小，設備的製作難度降低。

流態化煅燒保證了物料厚度和停留時間均可實現設計範圍內的調整，調整的速度很快，所以保證了物料的煅燒品質；流態化煅燒由於流化風的存在，所以改善了物料對於埋管的粘結性，物料可以在較少的返料情況下穩定運行；流態化煅燒的操作彈性大，可以在0-100％負荷下穩定運行，便於操作；流態化煅燒主體設備為靜止設備，所以設備檢修量大大減少，節省了檢修成本。

由於該設備採用了多層埋管內置換熱器結構，可以在較小的面積內布置較多的換熱管束，設備的流化面積大大減小；流化面積減小，所以需要的流化風量大大減小，後面的除塵設備的體積小，循環風管道小，設備的整體體積小，風機的規格和電耗降低。

榮譽表彰

2016年12月7日，《重質純鹼流化床煅燒冷卻機》獲得第十八屆中國專利優秀獎。