CN106119536B - 一种氧化锰矿粉冷却设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氧化锰矿粉冷却设备，包括可转动的筒体以及驱动该筒体转动的转动驱动机构，所述筒体上设有进料装置与出料装置，所述筒体内轴向上设有多根用于内部流入矿粉换热的换热管，并设有用于使多根所述换热管全部被冷却水包裹以换热的第一冷却水腔以及用于使对堆积在进料端的物料换热的设在筒体进料端侧的第二冷却水腔，所述第一冷却水腔与第二冷却水腔经过桥连通，所述第一冷却水腔连接筒体进水口，所述第二冷却水腔连接筒体出水口。本发明可避免冷却水与氧化锰直接接触，以保证氧化锰产品品质在冷却过程中不发生影响，同时避免烟气和粉尘产生，消除环境污染，实现清洁生产，将氧化锰热量经冷却水回收，实现节能降耗。

Description

一种氧化锰矿粉冷却设备

技术领域

本发明属于氧化锰矿粉生产技术领域，具体涉及一种氧化锰矿粉冷却设备。

背景技术

金属锰是生产不锈钢和其他锰合金的重要原料，广泛应用于化工冶金等领域。传统电解金属锰生产以碳酸锰矿为原料，通过直接硫酸浸出、硫酸锰溶液净化得到电解液、电解液电解得到金属锰。

由于碳酸锰资源有限，我国一些企业生产电解金属锰使用的碳酸锰矿，锰品位已由18%～20%降低至10%～15%，有些甚至使用锰品位低于10%的碳酸锰矿，导致酸耗高、经济效益差。

与碳酸锰矿相比，二氧化锰矿的锰品位高、储量大，采用二氧化锰矿替代碳酸锰矿生产电解金属锰是我国未来的必然选择。因此，还原是二氧化锰矿用于电解金属锰生产最为关键的一步。二氧化锰矿还原的方法主要包括反射炉还原法、回转窑还原法、竖炉还原法、两矿法、流态化还原法等，其中流态化还原法因具有还原效率高、适合大规模生产等优点，被公认为是最为高效的二氧化锰矿还原焙烧方法，受到国内外学术及产业界的广泛重视。

氧化锰矿流态化还原***，由流态化干燥、流态化煅烧、流态化还原、冷却等工艺组成，粉状二氧化锰矿经进料单元进入预热单元进行预热，然后进入还原焙烧单元进行还原转化成氧化锰矿，最后经冷却器冷却后出料；所述还原过程产生的尾气进入燃烧室中，与补充煤气、空气燃烧形成烟气；所述烟气依次通过二级旋风预热器、一级旋风预热器与粉状氧化锰矿逆流换热。

因氧化锰粉物理特性较为特殊，导热系数低、颗粒度小、吸附性强，现有技术中氧化锰粉由还原炉进入到冷却器中，需经冷却器水雾直喷和筒外冷却水喷淋双重作用，使氧化锰粉由700℃降至150℃左右。冷却筒为单筒结构，内部在进料高温区有若干冷却水喷头，筒体内部主要是靠冷却水直接喷淋到物料上进行冷却。另外冷却器筒体外部设有水室，水室壁上亦设有喷头，冷却水通过喷头对筒体进行喷淋实现物料的冷却，冷却水落入水室底部通过出水口排走。此冷却方式主要问题：一是筒内水雾直喷对氧化锰成品的含水率有一定影响，直接影响到产品的品质；二是氧化锰在700℃左右的高温情况下直接接触冷却水会发生爆裂造成粒化，对氧化锰成品的品质也会造成影响；三是冷却水直喷遇高温汽化会产生的大量含尘烟气，对环境造成严重污染；四是冷却水直接喷淋，既浪费了水资源又无法回收热量，造成资源的浪费。

因此，如何改进氧化锰冷却设备的结构，避免冷却水与氧化锰粉直接接触，以保证氧化锰的产品品质在冷却过程中不发生影响，同时避免烟气和粉尘的产生，消除环境污染，实现清洁生产，将氧化锰的热量通过冷却水回收，实现节能降耗的目的，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种氧化锰矿粉冷却设备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧化锰矿粉冷却设备，包括可转动的筒体以及驱动该筒体转动的转动驱动机构，所述筒体上设有进料装置与出料装置，所述筒体内轴向上设有多根用于内部流入矿粉换热的换热管，并设有用于使多根所述换热管全部被冷却水包裹以换热的第一冷却水腔以及用于使对堆积在进料端的物料换热的设在筒体进料端侧的第二冷却水腔，所述第一冷却水腔与第二冷却水腔经过桥连通，所述第一冷却水腔连接筒体进水口，所述第二冷却水腔连接筒体出水口。

多根所述换热管包括内层换热管与外层换热管，所述内层换热管与外层换热管分两层环绕布置于所述筒体中。

所述换热管内设有用于螺旋推进进入管内的矿粉使矿粉自进料端向出料端螺旋前进移动的螺旋导料片。

所述筒体包括外筒体以及与所述外筒体连接并位于出料侧的前端板、位于进料侧的后端板，所述前端板、后端板上具有换热管安装孔，多个所述换热管对应的置于所述外筒体中并安装于所述前端板与外端板的换热管安装孔中固定，所述前端板、后端板之间的空腔形成所述第一冷却水腔。

所述外筒体的内壁上沿轴向方向交叉布置有多个用于对冷却水起折流作用的折流板，所述折流板上为单弓形状的孔板。

所述外筒体的外壁上设有多个回水管，所述第二冷却水腔的多个回水口分别对应的与多个所述回水管连接将回水引向筒体出水口。

所述筒体的出水口与进水口设在位于筒体出料侧的旋转接头上。

所述外筒体的进料端侧设有锥筒，所述锥筒的外侧设有端盖，所述锥筒与端盖之间的空腔形成所述第二冷却水腔。

所述过桥为多个，设在所述外筒体上，将所述第一冷却水腔与第二水腔连通。

所述后端板上按筒体的旋转方向设有多个弧形的导料板，用于引导矿粉进入所述内层换热管内。

本发明可以避免冷却水与氧化锰直接接触，以保证氧化锰的产品品质在冷却过程中不发生影响，同时避免烟气和粉尘的产生，消除环境污染，实现清洁生产，将氧化锰的热量通过冷却水回收，实现节能降耗的目的。

附图说明

图1为本发明实施例提供的氧化锰矿粉冷却设备的示意图：

图2为筒体的结构示意图；

图3所示为换热管布置示意图。

具体实施方式

下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。

参见图1-3所示，一种氧化锰矿粉冷却设备，包括：

旋转接头1、出料装置2、筒体3、支撑圈4、驱动机构5、大链轮6、进料装置7、进料口8、进料管9、支撑轮10、底座11、挡轮12、出料口13；

其中，旋转接头1与筒体3焊接成一体，出料装置2设置于筒体的出料端，进料装置7设置于筒体的进料端，进料管9安装于进料装置7上用以将氧化锰粉料由进料口8引导至筒体，2个支撑圈4以及大链轮6分别套装于筒体3上，大链轮6设置于筒体中部，2个支撑圈4分别设置于筒体的前后两端，4个支撑轮10对应两个支撑圈的位置安装于底座11，驱动机构5固定于底座上，通过大链轮6驱动筒体3使筒体在支撑轮10上转动，挡轮12设置于筒体前部支撑圈4的两侧，可有效防止筒体在运转的过程中因轴向力产生的窜动。

见图2所示，所述筒体3包括外筒体31、前端板32、换热管33、折流板34、回水管35、过桥36、后端板37、锥筒38、端盖39，其中外筒体31可由钢板卷制而成，前后两端分别与前端板32和后端板37焊接；外筒体31内壁沿轴线方向交叉布置6件折流板34，所述前端板32、后端板37为孔板，在孔板上开有与换热管33数量相等的圆孔，圆孔直径与换热管外径保持一致，26件换热管33分别与之对应安装；折流板34也为孔板，且每件折流板均为单弓形，交错布置后，用以对冷却水起折流作用，提升换热效果，且可对外筒体起到支撑作用。

所述换热管33外层为不锈钢管，内部有双头螺旋导料片，换热管33进料端的双头螺旋导料片的长度略长于不锈钢管，可以有效的加强其导料作用。

所述双头螺旋导料片也为不锈钢材质，针对氧化锰粉易粘连和吸附物理死角的特性，双头螺旋导料片与不锈钢管之间存有一定的间隙，仅在换热管33进料、出料的两端与不锈钢管固定，防止氧化锰粉在导料片与管子间吸附或粘连。

因所述螺旋导料片为整体螺旋结构，故自身可吸收一定的热膨胀量，不会拉裂管子。

所述前端板32、后端板37、换热管33及折流板34可共同组成一相对独立的冷却水腔，旋转接头1的进水口与此水腔连通，冷却水经旋转接头1进水口进入此水腔后，换热管33外部全部被冷却水包裹，从而使换热管33的管子内表面形成了有效换热面。

在筒体进料端设置有锥筒38及端盖39，均与外筒体31进行焊接，形成另一个相对独立的冷却水腔，前后两个水腔通过过桥36进行连通，冷却水与换热管完成热交换后进入此密闭空腔继续与此处堆积的矿粉进行换热，并通过筒体外壁上的回水管35返回至筒体3出料端，进入旋转接头1的出水口，完成整个换热过程。

见图3所示，26根换热管分两层布置于筒体，外层16根，内层10根，为防止内层换热管33进料困难，增设导料板14用以对矿粉进行兜料及引流，提高内层换热管33的进料数量，进而提高其换热面积的使用效率，所述导料板为5段弧形板，其弧形需根据筒体的旋转方向进行设定。

冷却设备工作时，驱动装置5通过大链轮6驱动筒体3，使筒体3在支撑轮10上转动，冷却水自旋转接头1进水口进入由外筒体31、前端板32、后端板37及折流板34形成的冷却水腔内，且在折流板34的折流作用下呈S型由筒体出料端向筒体进料端流动，高温的氧化锰矿粉则由进料口8经进料管9进入筒体3内部，并在进料管9出口周围堆积到一定高度，当矿粉的重力与进料管9中矿粉的重力平衡时，高温矿粉流便被阻滞；

当由筒体3旋转而带动矿粉向筒体3出料端输送时，进料管9出口周围矿粉高度随之下降，从而打破了进料管9内外矿粉的重力平衡，进料管9内高温矿粉流又继续。

这样，所述筒体3旋转，高温矿粉流进；筒体3停转，高温矿粉流停；快转快进，慢转慢进。

较优的，为了防止矿粉从进料装置7和筒体3的动静结合处泄露出来，在此处设置了防漏料装置。

在筒体3旋转的过程中，换热管33也随之旋转，换热管33内部的双头螺旋导料片也随之因旋转产生螺旋推动力，将氧化锰矿粉在换热管33中由进料端向出料端螺旋推进，推进的过程中高温矿粉与管子内壁充分接触，将自身热量传递至管外的冷却水。

较优的，为防止内层换热管33进料困难，根据筒体3的旋转方向增设导料板14用以对矿粉进行兜料及引流，提高内层换热管33的进料数量，进而提高其换热面积的使用效率。

所述换热管33的管径较小，故内部填充的高温氧化锰矿粉的料层厚度可以得到有效控制，克服了氧化锰矿粉导热系数低的缺点和不足。

较优的，在出料装置2和筒体3连接处同样设有防漏料装置以防止矿粉漏出。

又因螺旋导料片与管子存有一定的间隙，故无物理死角，不会造成矿粉的在此处的粘附进而影响换热。冷却水与换热管33完成换热过程后，通过过桥36的连通作用进入后端由锥筒38、端盖39及外筒体31形成的水腔。此水腔一是可以增大冷却设备的换热面积以保证该冷却设备的出力，同时由于冷却水的冷却作用，保证外筒体31不被高温的氧化锰矿粉破坏。

冷却水在此水腔内完成换热后由回水管35引流至筒体3的出料端，并与旋转接头1的出水口相连，将热量带走，整个过程中冷却水与高温氧化锰矿粉进行逆流换热。从旋转接头1出水口排出的热水可以用来加热其他介质或者进行供暖，从而由冷却水对氧化锰矿粉的热量进行了回收利用，避免了资源的浪费。

与现有技术中相比，本发明具有以下突出的效果：

1、与现有技术中相比，本发明氧化锰矿粉冷却设备，采用间接换热方式对高温氧化锰矿粉进行冷却，避免了冷却水与氧化锰矿粉的直接接触，使得矿粉不会由于冷却器内水雾直喷而影响成品的含水率，也解决了高温氧化锰矿粉直接接触低温冷却介质而爆裂造成粒化的问题，提高了产品品质；

2、采用间接换热方式，避免了直喷水遇高温汽化产生大量含尘烟气的现象，消除了环境污染，实现了清洁生产，高温氧化锰的热量经换热被冷却水吸收，同时热水可以被送到锅炉或作其他用途使用，从而实现热量的回收利用，避免了资源的浪费；

3、采用多根换热管结构，每根换热管均可近似视为一台冷却器，在保证设备出力的前提下，降低了高温氧化锰的料层厚度，克服了氧化锰矿粉导热系数低的缺点和不足，且换热过程中高温氧化锰矿粉与冷却水为逆流换热状态，提高了换热效率及换热面积的有效使用效率。

4、每根换热管内双头螺旋导料片与不锈钢管子存有一定的间隙，故无物理死角，克服了高温氧化锰矿粉易对物理死角粘附的缺点，提升了换热效果。

5、该冷却设备进料端及出料端均设置有防漏料装置，可有效防止矿粉逸出，维持了现场环境，实现了清洁生产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种氧化锰矿粉冷却设备，包括可转动的筒体以及驱动该筒体转动的转动驱动机构，所述筒体上设有进料装置与出料装置，其特征在于，所述筒体包括外筒体以及与所述外筒体连接并位于出料侧的前端板、位于进料侧的后端板，所述筒体内轴向上设有多根用于内部流入矿粉换热的换热管，并设有用于使多根所述换热管全部被冷却水包裹以换热的第一冷却水腔以及用于使对堆积在进料端的物料换热的设在筒体进料端侧的第二冷却水腔，所述第一冷却水腔与第二冷却水腔经过桥连通，所述第一冷却水腔连接筒体进水口，所述第二冷却水腔连接筒体出水口；

所述换热管包括内层换热管与外层换热管，所述换热管内设有用于螺旋推进进入管内的矿粉使矿粉自进料端向出料端螺旋前进移动的螺旋导料片，且螺旋导料片的长度略长于外层换热管，与外层换热管之间存有一定的间隙；

所述外筒体的内壁上沿轴向方向交叉布置有多个用于对冷却水起折流作用的折流板，所述折流板上为单弓形状的孔板；

所述后端板上按筒体的旋转方向设有多个弧形的导料板，用于引导矿粉进入所述内层换热管内。

2.根据权利要求1所述氧化锰矿粉冷却设备，其特征在于，多根所述换热管包括内层换热管与外层换热管，所述内层换热管与外层换热管分两层环绕布置于所述筒体中。

3.根据权利要求1所述氧化锰矿粉冷却设备，其特征在于，所述筒体包括外筒体以及与所述外筒体连接并位于出料侧的前端板、位于进料侧的后端板，所述前端板、后端板上具有换热管安装孔，多个所述换热管对应的置于所述外筒体中并安装于所述前端板与后端板的换热管安装孔中固定，所述前端板、后端板之间的空腔形成所述第一冷却水腔。

4.根据权利要求1所述氧化锰矿粉冷却设备，其特征在于，所述外筒体的外壁上设有多个回水管，所述第二冷却水腔的多个回水口分别对应的与多个所述回水管连接将回水引向筒体出水口。

5.根据权利要求4所述氧化锰矿粉冷却设备，其特征在于，所述筒体的出水口与进水口设在位于筒体出料侧的旋转接头上。

6.根据权利要求5所述氧化锰矿粉冷却设备，其特征在于，所述外筒体的进料端侧设有锥筒，所述锥筒的外侧设有端盖，所述锥筒与端盖之间的空腔形成所述第二冷却水腔。

7.根据权利要求6所述氧化锰矿粉冷却设备，其特征在于，所述过桥为多个，设在所述外筒体上，将所述第一冷却水腔与第二冷却水腔连通。