專利名稱：高溫粉體冷卻裝置及冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫粉體冷卻領(lǐng)域，特別地，涉及一種高溫磁化焙燒礦粉的冷卻裝置及冷卻方法。
背景技術(shù)：
鐵礦粉經(jīng)閃速磁化還原焙燒后成為細(xì)粉狀高溫磁鐵礦粉后，需要將高溫磁鐵礦粉物相快速冷卻至穩(wěn)定狀態(tài)，才能進(jìn)行磁選工序以實現(xiàn)鐵組分的富集和品位的提升。冷卻的基本要求是非氧化性環(huán)境，因為鐵礦料在高溫有氧環(huán)境下極易被氧化而影響到磁選的效果O提供冷卻的介質(zhì)可以足氣態(tài)也可以是液態(tài)，但在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用中，氣態(tài)冷卻的成本很高。在具體的實際應(yīng)用中，由于水具有非氧化性特征，同時容易獲取、成本低，成為液態(tài)材料的優(yōu)選。

存在的問題是:礦粉溫度高，對于單個礦粒，在進(jìn)入水體的瞬間，由于礦物顆粒與水體間存在的溫差大，可直接導(dǎo)致顆粒接觸的少量水體瞬間蒸發(fā)，產(chǎn)生膜態(tài)沸騰，粉體與水接觸的界面附近因此生成一層韌性很好的蒸汽膜，導(dǎo)致礦粉不能很好的與水接觸換熱，且高溫的礦粉遇濕熱的水蒸汽尤其是飛濺的水珠混合使礦粉濕潤后黏著力增大，流動性變差，容易導(dǎo)致礦粉下料不暢、堵料。在連續(xù)的大規(guī)模批量生產(chǎn)時，該問題變得更加突出:水冷(水淬)熾熱磁鐵礦(600° C 850° C)時，為了實現(xiàn)非氧化環(huán)境冷卻，參照圖1，一般將下料管道10’直接插入位于水槽20’的水面21’下，由于下料管道10’內(nèi)的礦料11’與水槽20’內(nèi)的水接觸時會產(chǎn)生過多的水蒸汽30’，從下料管道10’內(nèi)下行的礦料11’由于受到水蒸汽30’的托舉力F作用而上沖，從而堵塞礦料11’，且濕熱的水蒸汽30’以及水面附近沸騰飛濺產(chǎn)生的液滴導(dǎo)致礦料11’的黏著力增大，導(dǎo)致下料不暢甚至堵塞。粉體受水蒸汽30’產(chǎn)生的托舉力F作用而上沖，堵塞下料管道10’下行通道，使礦料11’無法流暢下卸；加劇了下料的不均勻性，大量水蒸汽30’上沖直接引發(fā)下料管道10’中壓力的劇烈波動，這種波動傳遞至焙燒系統(tǒng)內(nèi)，會造成閃速磁化焙燒工藝壓力的波動，極易造成堵料、串風(fēng)等事故；有時出現(xiàn)冷卻的礦料與飛濺上來的液態(tài)水混合成泥，造成下料管道10’徹底堵死。專利200610069619.3中公開了將焙燒礦先間接水冷后再將礦料的冷卻倉直接插入水中進(jìn)行直接冷卻，但也會出現(xiàn)大量水蒸汽堵塞下料倉或管道的問題。其他文獻(xiàn)公開水淬冷卻是通過將下料口做成倒喇叭形浸入水池內(nèi)，水池內(nèi)的水不斷循環(huán)，將礦粉熱量帶走使其冷卻，也不能從根本上解決大量水蒸汽堵塞下料管道的問題?，F(xiàn)需開發(fā)出一種能連續(xù)穩(wěn)定的快速水冷高溫粉體的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種高溫粉體冷卻裝置及冷卻方法，以解決高溫粉體的連續(xù)、穩(wěn)定、快速地水冷的技術(shù)問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種高溫粉體冷卻裝置，包括粉體下料裝置、冷卻腔體及冷卻介質(zhì)噴射裝置；高溫粉體經(jīng)粉體下料裝置落入冷卻腔體內(nèi)；冷卻介質(zhì)經(jīng)冷卻介質(zhì)噴射裝置轉(zhuǎn)換成高速冷卻介質(zhì)流，穿過冷卻腔體；同時，在冷卻腔體內(nèi)將落在冷卻介質(zhì)流上的高溫粉體快速冷卻、混合；且冷卻介質(zhì)流高速穿過冷卻腔體時在冷卻腔體內(nèi)形成局部真空,將混合時不斷產(chǎn)生的氣態(tài)冷卻介質(zhì)連續(xù)地卷帶至冷卻腔體的另一端，連同粉體一起帶出。進(jìn)一步地，粉體下料裝置包括依次連接的第一連接法蘭、漏斗型腔體，漏斗型腔體與冷卻腔體的連接處形成下料連接口，下料連接口為矩形，冷卻介質(zhì)流位于下料連接口正下方，下料連接口的長邊與冷卻介質(zhì)流的噴射方向平行，下料連接口的面積不小于第一連接法蘭的橫截面積。進(jìn)一步地，冷卻介質(zhì)噴射裝置噴射出二股以上的冷卻介質(zhì)流，在冷卻腔體內(nèi)匯聚成“U”形橫截面的液柱，液柱的寬度大于下料連接口的寬邊的寬度。進(jìn)一步地，冷卻腔體的長度不小于下料連接口的長邊的長度的1.2倍。進(jìn)一步地，冷卻腔體的出口還通過喉管連接有輸送腔，冷卻腔體包括聚流段，輸送腔包括穩(wěn)流段，聚流段、喉管及穩(wěn)流段依次連接且呈“X”型對頂雙錐體結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，聚流段和穩(wěn)流段均具有拋物面內(nèi)壁，兩拋物面的軸線相同，喉管的長度等于兩拋物面準(zhǔn)面的間距，喉管的中心點為聚流段的拋物面的焦點。進(jìn)一步地，漏斗型腔體的內(nèi)壁上設(shè)有導(dǎo)流板，漏斗型腔體的側(cè)板與水平面的夾角大于高溫粉體安息角。

進(jìn)一步地，冷卻介質(zhì)噴射裝置包括第二連接法蘭及固定板，固定板上設(shè)置有兩個以上用于噴射冷卻介質(zhì)的噴嘴。進(jìn)一步地，多個噴嘴呈多邊形均布在固定板上，每個噴嘴噴射出的冷卻介質(zhì)流的軸線交匯于同一交點；噴嘴為具有雙曲面內(nèi)壁的文丘里管。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種高溫粉體冷卻方法，應(yīng)用上述的高溫粉體冷卻裝置，包括以下步驟:冷卻介質(zhì)經(jīng)冷卻介質(zhì)噴射裝置轉(zhuǎn)換成高速冷卻介質(zhì)流穿過冷卻腔體，高溫粉體經(jīng)粉體下料裝置落入穿過冷卻腔體的冷卻介質(zhì)流內(nèi)，高溫粉體被裹挾、冷卻完成混合；冷卻介質(zhì)流高速穿過冷卻腔體，在冷卻腔體內(nèi)形成局部真空，將混合時不斷產(chǎn)生的氣態(tài)冷卻介質(zhì)連續(xù)地卷帶至冷卻腔體的另一端，連同粉體一起帶出。本發(fā)明具有以下有益效果:1、本發(fā)明高溫粉體冷卻裝置，冷卻介質(zhì)經(jīng)冷卻介質(zhì)噴射裝置轉(zhuǎn)換成高速冷卻介質(zhì)流，穿過冷卻腔體，與經(jīng)粉體下料裝置落入冷卻腔體內(nèi)的高溫粉體相遇，高溫粉體被冷卻并發(fā)生混合；冷卻介質(zhì)流的高速穿過，在冷卻腔體內(nèi)形成局部真空，將混合時不斷產(chǎn)生的氣態(tài)冷卻介質(zhì)連續(xù)地卷帶至冷卻腔體的另一端,連同粉體一起帶出，避免了大量的氣態(tài)冷卻介質(zhì)在冷卻腔體內(nèi)聚集以浸潮下料裝置中的粉體，保證了下料裝置中粉體的流動性，進(jìn)一步地滿足高溫粉體的連續(xù)穩(wěn)定地快速冷卻的要求。。2、本發(fā)明高溫粉體冷卻裝置，通過將粉體下料裝置設(shè)置為包括漏斗型腔體的結(jié)構(gòu)，且漏斗型腔體與冷卻腔體的連接處為矩形的下料連接口，使得整個高溫粉體的下料口變得扁長，在保證下料裝置有足夠的下料面積的前提下，縮小矩形寬邊使冷卻腔體斷面可以做小，降低了裝置的制造成本，增加矩形長邊，在實現(xiàn)水柱高速流動形成有效的真空區(qū)時，確保了高溫粉體下落區(qū)域與冷卻介質(zhì)有足夠長的換熱停留時間，提高了對高溫粉體進(jìn)行冷卻的換熱效率。3、本發(fā)明冷卻介質(zhì)噴射裝置包括多個噴射引射流的噴嘴，多個噴嘴呈多邊形均布在固定板上，產(chǎn)生的“U”型橫截面介質(zhì)流，增大了冷卻介質(zhì)流用于承接下落粉體的面積，從而保證了多股冷卻介質(zhì)流匯聚后形成的液柱能夠完全覆蓋粉體下落區(qū)域，避免粉體成團(tuán)落入冷卻腔導(dǎo)致出現(xiàn)不利于連續(xù)穩(wěn)定冷卻的工況。4、本發(fā)明安裝在固定板上的多個噴嘴噴射出的冷卻介質(zhì)流的軸線交匯于同一同定點，且在冷卻腔體內(nèi)設(shè)有聚流段，聚流段經(jīng)喉管連接穩(wěn)流段，依次連接的聚流段、喉管及穩(wěn)流段呈“X”型對頂雙錐體結(jié)構(gòu)，多個噴嘴噴射出的冷卻介質(zhì)流的軸線交匯的固定點為喉管的中心點，保證了經(jīng)多個噴嘴噴射出的冷卻介質(zhì)流具有更小的發(fā)散度，同時拋物面聚流段能夠使高速流體的已發(fā)散部分更好地匯聚至喉管中心，避免這些貼壁流體對中心主流造成干擾，保證了裝置工作時穩(wěn)定的流場和較小的介質(zhì)阻力。降低了能耗，保證了工作的穩(wěn)定性。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1是現(xiàn)有技術(shù)中水淬冷卻的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施 例高溫粉體冷卻裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例粉體下料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例冷卻腔體內(nèi)混合冷卻的狀態(tài)示意圖；圖7是本發(fā)明優(yōu)選實施例具有三個噴嘴的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明優(yōu)選實施例具有四個噴嘴的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明優(yōu)選實施例具有五個噴嘴的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明優(yōu)選實施例噴嘴的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖11是本發(fā)明優(yōu)選實施例的高溫粉體冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。附圖標(biāo)記說明:1、粉體下料裝置；2、冷卻腔體；3、冷卻介質(zhì)噴射裝置；10、第一連接法蘭；11、漏斗型腔體；111、“人”型導(dǎo)流板；112、“1”型導(dǎo)流板；12、下料連接口 ；121、長邊；122、寬邊；21、喉管；201、射流形成段；202、混合段；203、聚流段；22、輸送腔；221、穩(wěn)流段；222、輸送段；31、第二連接法蘭；32、固定板；33、噴嘴；34、介質(zhì)流量計；4、稱重計；5、分離器；61、第一溫度傳感器；62、第二溫度傳感器；
63、第三溫度傳感器；71、第一壓力傳感器；72、第二壓力傳感器；8、冷卻塔；9、壓力泵。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參照圖2及圖3，本發(fā)明優(yōu)選實施例提供一種高溫粉體冷卻裝置，包括粉體下料裝置1、冷卻腔體2及冷卻介質(zhì)噴射裝置3 ;高溫粉體經(jīng)粉體下料裝置I落入冷卻腔體2內(nèi)，高溫粉體在冷卻腔體2內(nèi)遇到設(shè)置在冷卻腔體2 —端的冷卻介質(zhì)噴射裝置3噴射出的兩股以上的冷卻介質(zhì)流，經(jīng)冷卻介質(zhì)噴射裝置3噴射引入的兩股以上冷卻介質(zhì)流匯聚形成“U”型高速液柱(橫截面)，實現(xiàn)對高溫粉體的卸落區(qū)域全面覆蓋。在冷卻腔體2內(nèi)，高溫粉體與冷卻介質(zhì)發(fā)生混合、熱交換，并形成混合流,混合流經(jīng)位于冷卻腔體2另一端的出口輸出。這樣在粉體連續(xù)從下料裝置落下時，冷卻介質(zhì)也同時連續(xù)從冷卻介質(zhì)噴射裝置噴出，粉體落在冷卻介質(zhì)流上，冷卻介質(zhì)的速度遠(yuǎn)大于粉體落下的速度，冷卻介質(zhì)將高溫粉體裹挾、冷卻、混合，實現(xiàn)高溫粉體的連續(xù)穩(wěn)定地快速冷卻；冷卻腔體2內(nèi)的冷卻介質(zhì)流的高速流動在冷卻腔體2內(nèi)形成局部真空，將高溫粉體與冷卻介質(zhì)流混合時產(chǎn)生的氣態(tài)冷卻介質(zhì)也抽吸到冷卻介質(zhì)流附近，且氣態(tài)冷卻介質(zhì)隨著冷卻介質(zhì)流的攜帶作用而被加速帶出，流動的方向與冷卻介質(zhì)流的方向相同，從而在冷卻腔體2內(nèi)形成真空區(qū)，真空區(qū)的存在使得持續(xù)產(chǎn)生的氣態(tài)冷卻介質(zhì)不斷補(bǔ)充至真空區(qū)域后被冷卻介質(zhì)流帶出冷卻腔體2，避免了氣態(tài)冷卻介質(zhì)(如水蒸汽)在冷卻腔體2內(nèi)聚集，浸潮高溫粉體而對其流動性影響，也避免了大量的氣態(tài)冷卻介質(zhì)的聚集對于下料產(chǎn)生向上的托舉而阻礙粉體落下，實現(xiàn)了高溫粉體連續(xù)穩(wěn)定落下。

由于在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，高溫粉體的溫度高，且下料量大，為了保證本發(fā)明高溫粉體冷卻裝置能夠連續(xù)工作，優(yōu)選地，在本實施例中，參照圖4，粉體下料裝置I包括依次連接的第一連接法蘭10、漏斗型腔體11，漏斗型腔體11與冷卻腔體2的連接處形成下料連接口12，下料連接口 12為矩形，下料連接口 12的長邊121與冷卻介質(zhì)流的噴射方向平行，下料連接口 12的面積不小于第一連接法蘭10的橫截面積。本發(fā)明的漏斗型腔體11與冷卻腔體2連接處形成的下料連接口 12采用矩形的結(jié)構(gòu)，且下料連接口 12的長邊121沿冷卻腔體2的軸向延伸，有利于保證高溫粉體與冷卻介質(zhì)有相對應(yīng)的接觸面積，提高了對高溫粉體進(jìn)行冷卻的換熱效率。優(yōu)選地，且漏斗型腔體11的側(cè)板呈傾斜設(shè)置，與水平方向的夾角Θ (參照圖7至圖9)大于高溫粉體安息角。其中，高溫粉體安息角即為高溫粉體在重力作用下自然落下堆積時形成的堆積斜面與水平方向的夾角，漏斗型腔體11的側(cè)板傾斜設(shè)置，有利于粉體經(jīng)漏斗型腔體11順利下落，下料連接口 12的大長寬比有利于高溫粉體的均勻性，避免高溫粉體徑直落入冷卻腔內(nèi)導(dǎo)致?lián)Q熱不均。進(jìn)一步，為了改善高溫粉體在整個粉體下落區(qū)域的分布均勻性，參照圖3，在漏斗型腔體11的內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流板，具體而言，導(dǎo)流板包括位于中間區(qū)域的多個“人”型導(dǎo)流板111及貼近漏斗型腔體11內(nèi)壁面的多個“I”型導(dǎo)流板112，采用內(nèi)部帶導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)的漏斗型腔體11，粉體經(jīng)過“人”型導(dǎo)流板111的多次切割分流，經(jīng)漏斗型腔體11落入矩形的下料接口 12時，可實現(xiàn)沿長邊121方向更好地下料均勻性，從而為在冷卻腔體2內(nèi)與冷卻介質(zhì)混合、熱交換提供了良好的前提條件。
在本實施例中，參照圖3，冷卻介質(zhì)噴射裝置3包括連第二接法蘭31及固定板32，第二連接法蘭31將冷卻介質(zhì)輸入管道與冷卻腔體2連接起來，固定板32設(shè)置在冷卻腔體2內(nèi)，固定板32上設(shè)置有兩個以上用于噴射冷卻介質(zhì)的噴嘴33。多個噴嘴33在固定板32上呈多邊形均勻分布，通過設(shè)置多個噴嘴33，增大了冷卻介質(zhì)流在量不變時冷卻介質(zhì)流對高溫粉體的承接面積，同時該設(shè)置使冷卻介質(zhì)流噴出后形成“U”形橫截面介質(zhì)流，從而保證了匯聚后的液柱能夠整體上覆蓋粉體下落區(qū)域，避免了高溫粉體在冷卻腔體2內(nèi)滯留。在本實施例中，每個噴嘴33噴射出的冷卻介質(zhì)流的軸線交匯于一固定點，且噴嘴33的數(shù)量可根據(jù)下料量的大小來設(shè)計，圖7至圖9分別示出了采用三個噴嘴、四個噴嘴、五個噴嘴的冷卻介質(zhì)噴射裝置3的結(jié)構(gòu)示意圖；參照圖10，噴嘴33為具有雙曲面內(nèi)壁的文丘里管，實現(xiàn)冷卻介質(zhì)流轉(zhuǎn)換成低發(fā)散高速冷卻介質(zhì)。經(jīng)噴嘴33引射出來的冷卻介質(zhì)流經(jīng)過位于冷卻腔體2內(nèi)的射流形成段201后匯聚形成液柱，射流形成段201起始于噴嘴33的出口，結(jié)束于液柱的形成點，即多股冷卻介質(zhì)流的交匯處。經(jīng)多股冷卻介質(zhì)流匯聚形成的液柱保證了對高溫粉體下落區(qū)域的整體覆蓋。高溫粉體在混合段202與冷卻介質(zhì)混合、熱交換。優(yōu)選地，冷卻介質(zhì)噴射裝置3噴射出的液柱的長度不小于下料連接口 12的長邊121的長度的1.1倍，噴射出的液柱的寬度大于下料連接口 12的寬邊122的寬度。冷卻腔體2的長度不小于下料連接口 12 的長邊121的長度的1.2倍。在本實施例中，參照圖2、圖3及圖5，冷卻腔體2的出口還通過喉管21連接有輸送腔22，冷卻腔體2包括聚流段203，輸送腔22包括穩(wěn)流段221，聚流段203、喉管21及穩(wěn)流段221依次連接且呈“X”型對頂雙錐體結(jié)構(gòu)。聚流段203將多股冷卻介質(zhì)流匯聚成的液柱中因發(fā)散而緊貼冷卻腔體2內(nèi)壁流動的部分液流匯聚起來，接著再經(jīng)喉管21連接穩(wěn)流段221，以避免在輸出過程中混合流流場的紊亂，流經(jīng)穩(wěn)流段221的混合流經(jīng)輸送段222輸出。較佳地，聚流段203和穩(wěn)流段221的內(nèi)壁均為拋物面(參見圖3)，兩拋物面的軸線相同，喉管21的長度等于兩拋物面準(zhǔn)面的間距，喉管21的中心點A為聚流段203的拋物面的焦點，且安裝在固定板32上的多個噴嘴33噴射出的冷卻介質(zhì)流的軸線交匯于同一交點，該交點位于喉管21的中心軸線上。優(yōu)選地，該交點為喉管21的中線點A，以確保多個噴嘴33噴射出的冷卻介質(zhì)流具有很好的流場分布，避免了多股液流相互干擾造成的流場紊亂。圖6給出了本發(fā)明優(yōu)選實施例冷卻腔體2內(nèi)混合冷卻的狀態(tài)示意圖，本發(fā)明實施例中采用水作為冷卻介質(zhì)，高溫粉體經(jīng)矩形的下料連接口 12與由多股引射水流匯聚形成的水柱混合、熱交換，水柱的長度大于矩形的下料連接口 12的長邊121的長度的1.1倍，水柱的寬度大于下料連接口 12的寬邊122的寬度，這樣，保證了水柱對高溫粉體下料區(qū)域的全面覆蓋。且高溫粉體與水接觸時會產(chǎn)生大量的水蒸汽，由于冷卻腔體2內(nèi)的水流的高速流動，水流附近的水蒸汽會由于水流的快速流動的攜帶作用而被帶走，且流動方向與水流的流動方向相同，這樣，高速水流在冷卻腔體2內(nèi)形成真空區(qū)，真空區(qū)的存在會驅(qū)使附近的水蒸汽向水柱方向流動以補(bǔ)充。這樣，高溫粉體與水混合時產(chǎn)生的水蒸汽以及粉體自身都會由于高速水流的牽引作用源源不斷地被帶走，使得現(xiàn)有技術(shù)中粉體與水的固定式換熱過程變成了流水線式的連續(xù)混合換熱過程，既保證了對高溫粉體的連續(xù)可靠換熱，又避免了連續(xù)換熱過程中的大量蒸汽聚集造成的下料堵塞問題，實現(xiàn)了高溫粉體連續(xù)穩(wěn)定地快速冷卻。參照圖11，本發(fā)明提供了一種高溫粉體冷卻系統(tǒng)的實施例，在本實施例中，包括上述的高溫粉體冷卻裝置實施例，其中，冷卻介質(zhì)噴射裝置3經(jīng)第二連接法蘭31連接有冷卻介質(zhì)輸入管道，粉體下料裝置I經(jīng)第一連接法蘭10、粉體輸送管道連接有稱重計4，輸送腔22經(jīng)混合流輸出管道連接有分離器5，經(jīng)粉體下料裝置I落入冷卻腔體2內(nèi)的高溫粉體，在遇到經(jīng)冷卻介質(zhì)噴射裝置3噴射引入冷卻腔體2內(nèi)的冷卻介質(zhì)，二者進(jìn)行混合、熱交換，且冷卻介質(zhì)的高速流動在冷卻腔體2內(nèi)形成局部真空,混合時生成的氣態(tài)冷卻介質(zhì)也被帶到冷卻介質(zhì)流中，由冷卻介質(zhì)及粉體形成的混合流經(jīng)混合流輸出管道輸送至分離器5內(nèi)，分離器5將混合流分離為冷卻的物料及吸收熱量后的冷卻介質(zhì)排出。優(yōu)選地，經(jīng)分離器5排出的吸收熱量后的冷卻介質(zhì)再經(jīng)冷卻塔8冷卻后，經(jīng)壓力泵9循環(huán)送至冷卻介質(zhì)輸入管道內(nèi)，以對冷卻介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)利用。優(yōu)選地，為了確保本發(fā)明冷卻系統(tǒng)在可控條件下穩(wěn)定有效地工作，粉體輸送管道上設(shè)置稱重計4，介質(zhì)輸入管道的管路上設(shè)有介質(zhì)流量計34。這樣可以對高溫粉體的重量及冷卻介質(zhì)的流量進(jìn)行監(jiān)控，便于精確控制高溫粉體與冷卻介質(zhì)的配比。在介質(zhì)輸入管道的管路上設(shè)有第一溫度傳感器61及第一壓力傳感器71，以獲取進(jìn)入冷卻腔體2內(nèi)的冷卻介質(zhì)的溫度及壓力參數(shù)，在粉體輸送管道的管路上處設(shè)有第二溫度傳感器62，以獲取高溫粉體的溫度參數(shù)。在混合流輸出管道的管路上設(shè)有第三溫度傳感器63及第二壓力傳感器72，以獲取混合流的溫度及壓力參數(shù)。通過對被引入的冷卻介質(zhì)的流量、溫度、壓力以及冷卻前高溫粉體的溫度、重量以及冷卻后混合流的溫度、壓力進(jìn)行監(jiān)控，可以嚴(yán)密監(jiān)控冷卻裝置的工作狀態(tài)，獲取冷卻過程的更多參數(shù)信息，為冷卻裝置應(yīng)用于更加精細(xì)的粉體熱處理領(lǐng)域乃至應(yīng)用于粉體表面改性、粉體合成領(lǐng)域提供可行性依據(jù)。本發(fā)明還提供一種高溫粉體冷卻方法，上述的高溫粉體冷卻裝置，包括以下步驟:冷卻介質(zhì)經(jīng)冷卻介質(zhì)噴射裝置3噴射引入冷卻腔體2內(nèi)，高溫粉體經(jīng)粉體下料裝置I落入冷卻腔體2內(nèi)；待冷卻的高 溫粉體與冷卻介質(zhì)發(fā)生混合、熱交換并被帶走的同時，冷卻介質(zhì)在冷卻腔體2內(nèi)快速流動以產(chǎn)生局部真空，將混合時產(chǎn)生的氣態(tài)冷卻介質(zhì)也一并帶走；混合流經(jīng)冷卻腔體2的出口輸出至分離器5，分離器5將混合流分離為冷卻的物料及吸收熱量后的冷卻介質(zhì)排出。優(yōu)選地，在本發(fā)明高溫粉體冷卻方法中，還可以加入一些測量及控制步驟，例如，通過在冷卻介質(zhì)的輸入路徑上設(shè)置流量計以檢測冷卻介質(zhì)的輸入流量，在高溫粉體輸送管路上設(shè)置稱重計，以檢測粉體輸入重量，從而可精確控制冷卻介質(zhì)與高溫粉體的配比。較佳地，還可以通過設(shè)置傳感器分別檢測待冷卻的高溫粉體的溫度、冷卻介質(zhì)的溫度、壓力及混合流的溫度、壓力等情況，從而通過冷卻工作過程中的過程參數(shù)監(jiān)控更好地對冷卻過程進(jìn)行控制，拓寬了本冷卻方法的應(yīng)用領(lǐng)域。較佳地，本發(fā)明還可以對排出的冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱處理，例如通過冷卻塔進(jìn)行冷卻處理，以還原冷卻介質(zhì)的初始狀態(tài)參數(shù)，以循環(huán)利用冷卻介質(zhì)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高溫粉體冷卻裝置，其特征在于，包括粉體下料裝置(I)、冷卻腔體(2)及冷卻介質(zhì)噴射裝置(3)； 高溫粉體經(jīng)所述粉體下料裝置(I)落入所述冷卻腔體(2)內(nèi)； 冷卻介質(zhì)經(jīng)所述冷卻介質(zhì)噴射裝置(3)轉(zhuǎn)換成高速冷卻介質(zhì)流，穿過所述冷卻腔體(2);同時，在所述冷卻腔體(2)內(nèi)將落在所述冷卻介質(zhì)流上的高溫粉體快速冷卻、混合；且所述冷卻介質(zhì)流高速穿過所述冷卻腔體(2)時在所述冷卻腔體(2)內(nèi)形成局部真空，將混合時不斷產(chǎn)生的氣態(tài)冷卻介質(zhì)連續(xù)地卷帶至所述冷卻腔體(2)的另一端,連同粉體一起帶出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫粉體冷卻裝置，其特征在于: 所述粉體下料裝置(I)包括依次連接的第一連接法蘭(10)、漏斗型腔體(11)，所述漏斗型腔體(11)與所述冷卻腔體(2)的連接處形成下料連接口(12)，所述下料連接口(12)為矩形，所述冷卻介質(zhì)流位于所述下料連接口(12)正下方，所述下料連接口(12)的長邊(121)與所述冷卻介質(zhì)流的噴射方向平行，所述下料連接口(12)的面積不小于所述第一連接法蘭(10)的橫截面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫粉體冷卻裝置，其特征在于:所述冷卻介質(zhì)噴射裝置(3)噴射出二股以上的冷卻介質(zhì)流，在所述冷卻腔體(2)內(nèi)匯聚成“U”形橫截面的液柱，所述液柱的寬度大于所述下料連接口(12)的寬邊(122)的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫粉體冷卻裝置，其特征在于: 所述冷卻腔體(2)的長度不小于所述下料連接口(12)的所述長邊(121)的長度的1.2倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻高溫粉體的裝置，其特征在于: 所述冷卻腔體(2)的出口還通過喉管(21)連接有輸送腔(22)，所述冷卻腔體(2)包括聚流段(203)，所述輸送腔(22)包括穩(wěn)流段(221)，所述聚流段(203)、所述喉管(21)及所述穩(wěn)流段(221)依次連接且呈“X”型對頂雙錐體結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻高溫粉體的裝置，其特征在于: 所述聚流段(203)和所述穩(wěn)流段(221)均具有拋物面內(nèi)壁，兩拋物面的軸線相同，所述喉管(21)的長度等于兩拋物面準(zhǔn)面的間距，所述喉管(21)的中心點(A)為所述聚流段(203)的拋物面的焦點。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻高溫粉體的裝置，其特征在于: 所述漏斗型腔體(11)的內(nèi)壁上設(shè)有導(dǎo)流板，所述漏斗型腔體(11)的側(cè)板與水平面的夾角(O)大于高溫粉體安息角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻高溫粉體的裝置，其特征在于: 所述冷卻介質(zhì)噴射裝置(3)包括第二連接法蘭(31)及固定板(32)，所述固定板(32)上設(shè)置有兩個以上用于噴射冷卻介質(zhì)的噴嘴(33)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷卻高溫粉體的裝置，其特征在于: 多個所述噴嘴(33)呈多邊形均布在所述固定板(32)上，每個所述噴嘴(33)噴射出的冷卻介質(zhì)流的軸線交匯于同一交點；所述噴嘴(33)為具有雙曲面內(nèi)壁的文丘里管。
10.一種高溫粉體冷卻方法，其特征在于，應(yīng)用權(quán)利要求1至9任一項所述的高溫粉體冷卻裝置，包括以下步驟:冷卻介質(zhì)經(jīng)冷卻介質(zhì)噴射裝置(3)轉(zhuǎn)換成高速冷卻介質(zhì)流穿過冷卻腔體(2)，高溫粉體經(jīng)粉體下料裝置(I)落入穿過所述冷卻腔體(2)的冷卻介質(zhì)流內(nèi)，高溫粉體被裹挾、冷卻完成混合；冷卻介質(zhì)流高速穿過冷卻腔體(2)，在冷卻腔體(2)內(nèi)形成局部真空，將混合時不斷產(chǎn)生的氣態(tài) 冷卻介質(zhì)連續(xù)地卷帶至冷卻腔體(2)的另一端,連同粉體一起帶出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫粉體冷卻裝置及冷卻方法，該冷卻裝置包括粉體下料裝置、冷卻腔體及冷卻介質(zhì)噴射裝置；高溫粉體經(jīng)粉體下料裝置落入冷卻腔體內(nèi)；冷卻介質(zhì)經(jīng)冷卻介質(zhì)噴射裝置轉(zhuǎn)換成高速冷卻介質(zhì)流，穿過冷卻腔體；同時，在腔體內(nèi)將落在冷卻介質(zhì)流上的高溫粉體快速冷卻、混合一起；且冷卻介質(zhì)流高速穿過時，在冷卻腔體內(nèi)形成局部真空，將混合時不斷產(chǎn)生的氣態(tài)冷卻介質(zhì)連續(xù)地卷帶至冷卻腔體的另一端，連同粉體一起帶出。本發(fā)明中冷卻介質(zhì)在冷卻腔體中高速穿過，冷卻腔體內(nèi)形成局部真空，不僅實現(xiàn)了高溫粉體的冷卻，而且將氣態(tài)冷卻介質(zhì)連同粉體一起帶出冷卻腔體，解決了高溫粉體連續(xù)穩(wěn)定地快速冷卻的問顆。
文檔編號C22B1/26GK103215445SQ20131016080
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
發(fā)明者劉建平, 李永恒, 黃加伍, 高澤斌 申請人:湖南長拓高科冶金有限公司