CN113237345A - 一种设有取风结构的急冷装置及取风结构的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及种设有取风结构的急冷装置及取风结构的设计方法，急冷装置包括急冷室以及取风室；急冷室包括蜗壳状的壳体、进风管、出风管以及鼓风管；进风管和出风管位于壳体圆心的两侧，且进风管、出风管和壳体固定连接；鼓风管和壳体相切且固定连接；取风室上开设有进风口，取风室远离进风口的一端固定连接有连接管；取风室的进风口和水泥窑的烟室连接，连接管和进风管连接。设计方法包括以下步骤：S1：整理表格，S2：求平均粒径指数，S3：仿真实验。本申请具有提高除氯效率的效果。
Description
技术领域
本申请涉及水泥生产设备技术领域，尤其是涉及一种设有取风结构的急冷装置及取风结构的设计方法。
背景技术
水泥生产过程中，原料中含有碱、硫、氯等高挥发成分，这些高挥发成分会在生产过程中造成结皮及堵塞，从而影响到水泥窑***的正常运行，因此，在生产水泥的过程中就必须采用旁路放风工艺来解决***内出现的结皮及堵塞现象。旁路放风工艺是指在窑尾烟室处放出部分窑气，破坏上述的高挥发成分在***内的循环，从而有效降低熟料中的碱、氯及硫的含量，进而防止在***中出现结皮堵塞现象。
在水泥熟料烧成***中，燃料、原料中的氯在高温环境(1100℃)下几乎全部挥发，随烟气进入预热器，在预热器中冷却，附着在生料颗粒的表面，随生料返回烧成***，形成氯离子的循环富集。燃料煤中氯离子含量约为0.01％，而生活垃圾中氯离子含量则高达1.6％，因此，在协同处置废弃物的水泥窑***中，氯离子的危害是不能忽视的。旁路放风***，将一部分烧成烟气(窑通风量10％)引出，附着氯离子的生料颗粒随烟气一同排出窑***，从而解决氯离子富集的问题。
水泥窑旁路放风中会设置有急冷室，急冷室的作用是快速降低高温烟气(1100℃)的温度，以便于后续工序的处理；其主要通过骤冷风机鼓入合适风量，在涡旋混合室内与热气流进行充分热交换，从而达到降温的效果。
针对上述中的相关技术，发明人认为水泥窑的旁路防风***在排出窑气的过程中，对生料中的小颗粒的捕捉效率不高，而窑气中的氯离子大多数都会附着在生料表面，故不能够捕捉小颗粒会影响比表面积，致使氯离子的排出率很低。
发明内容
为了提高去除水泥窑煅烧过程中的氯离子效率，本申请提供一种设有取风结构的急冷装置及取风结构的设计方法。
第一方面，本申请提供的一种设有取风结构的急冷装置采用如下的技术方案：
一种设有取风结构的急冷装置，包括急冷室以及取风室；急冷室包括蜗壳状的壳体、进风管、出风管以及鼓风管；
进风管和出风管位于壳体圆心的两侧，且进风管、出风管和壳体固定连接；鼓风管和壳体相切且固定连接；
取风室上开设有进风口，取风室远离进风口的一端固定连接有连接管；取风室的进风口和水泥窑的烟室连接，连接管和进风管连接。
通过采用上述技术方案，因为水泥熟料在煅烧的过程中会产生大量的氯离子，而生活垃圾中的氯离子含量更高，在处理废物的水泥窑中氯离子的危害不能够忽视，而现有的水泥窑中的旁路出风***中，均是直接和急冷室连接，急冷室用来对水泥窑产生的窑气进行降温，但是急冷室对烟气中的生料颗粒中的微小颗粒捕捉效率过低，而氯离子附着于生料颗粒表面，进而导致比表面积降低，除氯效率过低；现在通过设置的取风室，能够增加旁路出风***对微小颗粒的捕捉率，提高了比表面积，进而提高了除氯效率，减少氯离子造成的危害。
可选的，所述取风室和烟室焊接，连接管通过法兰和进风管连接。
通过采用上述技术方案，取风室和烟室焊接，能够使取风室和烟室更加稳定的连接在一起，连接管和进风管通过法兰连接，使急冷室能够拆卸下来，进而方便对急冷室进行维护。
可选的，所述取风室为直角梯形的形状，取风室端面大的一端为进风口；取风室倾斜的侧壁为底面，且进风管靠近取风室端面小的一段设置；
取风室小端面的表面上、取风室的外壁底面上固定连接有多个压缩空气炮，多个压缩空气炮呈阶梯状分布，压缩空气炮向取风室内提供高压气体。
通过采用上述技术方案，生料颗粒降温后容易附着在取风室的底面上，且凝固后，会很难清理，故取风室的底面为斜面，且设有压缩空气炮进行吹扫，进而能够将窑气中坠落在取风室底面上的生料颗粒重新吹回窑内，避免生料凝结在取风室底面上，进而避免造成取风室的堵塞。
可选的，所述取风室的侧壁上开设有维修口，维修口处铰接有盖板。
通过采用上述技术方案，通过维修口能够对取风室内部进行维护，从而确保取风室的正常工作。
可选的，所述盖板和取风室端部贴合的侧壁上还固定连接有起到密封作用的密封圈。
通过采用上述技术方案，密封圈能够增加盖板和维修口之间的密封性，减少烟气从盖板和维修口之间产生泄露的概率。
可选的，所述取风室采用锰钢材质切割而成，且取风室内壁还铺设有一层耐火材料。
通过采用上述技术方案，锰钢的强度高，且耐磨性高，从而能够增加取风室的使用寿命，耐火材料能够使锰钢更加耐受高温，进一步提高使用寿命。
第二方面，本申请提供一种应用于上述急冷装置的取风结构的设计方法，采用如下的技术方案：
一种取风结构的设计方法，包括以下步骤：
S1：整理表格，根据某立磨厂家提供的数据整理出磨粒径分散度；
S2：求平均粒径指数，利用公式：
求得线性差值：
然后将S1中得数据带入公式
求得平均粒径指数；
S3：仿真实验，根据RDF仿真实验测定颗粒粒径在40μm～120μm区间颗粒得捕集情况。
通过采用上述技术方案，依据步骤S1、S2、S3能够确定取风室维修口的大小，确定取风速度，能够对烟气中的细小颗粒进行捕捉，从而能够提高旁路的除氯效率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过在设于急冷室、烟室之间的取风室，能够对窑气中微小的生料颗粒进行捕捉，而氯离子很容易附着在生料颗粒表面上，从而能够提高比表面积，进而提高除氯效率；
2.通过步骤S1：整理表格，S2：求平均粒径指数，S3：仿真实验，能够根据实际环境确定出取风室的进风口大小，从而能够更好的对烟气中微小的生料颗粒进行捕捉。
附图说明
图1是实施例中急冷装置的整体示意图。
图2是实施例中突显维修口的示意图。
图3是颗粒直径在40μm下离散项运动轨迹示意图。
图4是颗粒直径在63μm下离散项运动轨迹示意图。
图5是颗粒直径在80μm下离散项运动轨迹示意图。
图6是颗粒直径在120μm下离散项运动轨迹示意图。
图7是流速0.55m/s条件下捕集颗粒的粒径分布情况图。
附图标记说明：1、取风室；11、进风口；12、连接管；13、维修口；131、密封圈； 14、盖板；2、急冷室；21、壳体；22、进风管；23、出风管；24、鼓风管；3、压缩空气炮。
具体实施方式
以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种设有取风结构的急冷装置。参照图1，急冷装置包括取风室1 以及急冷室2，取风室1和砖窑的烟室连接，急冷室2和取风室1连接，烟气经过取风室1 进入急冷室2内，取风室1能够对烟气中的颗粒进行捕捉，减少颗粒的逃逸度，从而提高剔除烟气中的氯效率，急冷室2能够对烟气进行降温，使排出的烟气温度不会过高，避免高温烟气对环境造成破坏。取风室1采用锰钢制作而成，锰钢强度高、耐磨性好，能够增加取风室1的使用寿命，同时取风室1的内壁上还铺设有一层耐火材料，能够增加取风室1的耐火性，进一步提高取风室1的使用寿命。急冷室2由耐热不锈钢制成，出口设有自动阀门，阀门由安装在急冷室2上的温度传感器联锁控制，当温度超限时阀门关闭，同时紧急冷却风机启动为急冷室2降温。急冷室2不需内衬耐火材料，减少了维护工作量。
参照图1和图2，取风室1的整体形状为直角梯形，取风室1倾斜的一面为底面，取风室1上开设有进风口11以及连接管12，进风口11位于取风室1的大端面上，连接管12 位于取风室1直面的侧壁上且靠近取风室1的小端面一端设置，进风口11和烟室连接，连接管12和急冷室2连接。
取风室1的小端面上以及倾斜的底面外壁上安装有多个压缩空气炮3，多个压缩空气炮3呈阶梯状分布在端面和底面上，且压缩空气炮3的吹风管和取风室1连接，使压缩空气炮3能够像取风室1内部打入高压气体；水泥窑燃烧产生的氯离子附着在生料颗粒表面上，而生料颗粒容易坠落在取风室1内，如果生料颗粒黏附在取风室1底面上，容易产生凝结，降温冷却凝固后，非常难以清理，故设有多个空气压缩炮3能够对取风室1内部进行吹扫，从而使生料重新进入水泥窑内，避免生料在取风室1内表面凝结。倾斜的取风室1底面，能够更加方便生料重新流入水泥窑内。
参照图1和图2，取风室1的侧壁上开设有维修口13，维修口13处通过合页铰接有盖板14，盖板14能够对维修口13进行遮挡，盖板14远离铰接点的一端还设有锁扣，盖板 14通过锁扣固定在维修口13处；通过维修口13能够对取风室1内部进行维修清理，确保取风室1的正常工作。
参照图2，盖板14和维修口13贴合的侧壁上固定连接有密封圈131，密封圈131能够增加盖板14和维修口13之间的密封性，减少烟气从盖板14和维修口13缝隙产生泄露的概率。
参照图1和图2，急冷室2包括蜗壳形状的壳体21，壳体21两侧的圆心处均分别固定连接有进风管22和出风管23，进风管22和连接管12通过法兰连接，方便急冷室2的拆卸；出风管23和排气管路连接；取风室1和烟室焊接，使取风室1和烟室连接的更加稳定。壳体21上设有鼓风管24，鼓风管24和壳体21相切连接，且鼓风管24和壳体21内部连通，烟室内部的烟气经取风室1上的连接管12进入进风管22内，此时鼓风管24抽取空气送入壳体21内，使空气和壳体21内部的烟气混合实现对烟气的降温，不需要额外的降温***，降低成本，使排出的烟气不会温度过高。
本申请实施例还公开一种取风结构的设计方法。取风结构的设计方法包括以下步骤：
S1：整理表格，根据某立磨厂家提供的数据整理出磨粒径分散度；
S2：求平均粒径指数，利用公式：
得线性差值：
然后将S1中得数据带入公式
求得平均粒径指数；
S3：仿真实验，根据RDF仿真实验测定颗粒粒径在40μm～120μm区间颗粒得捕集情况。
应用列如下：
首先确定rosin-rammler分布参数：
步骤S1中的表格是根据某立磨厂家提供的数据整理出磨粒径分散度，如表1，
表1出磨生料粒径分散度
| 直径 | 粒径μm | 质量分数 | 累积质量分数 |
| d1 | 35 | 1 | |
| d2 | 40 | 0.668 | 0.332 |
| d3 | 45 | 0.018 | 0.314 |
| d4 | 50 | 0.02 | 0.294 |
| d5 | 63 | 0.091 | 0.203 |
| d6 | 70 | 0.057 | 0.146 |
| d7 | 80 | 0.146 | 0 |
S2：求平均粒径指数；
当粒径为平均粒径时其质量分数为：
令d＝d，则
线性差值求得
粒径分布指数
分别带入表1中d2,，d3，d4…d6，求得n2,，n3，n3…n6
表2粒径分布指数
| n2 | 0.776005 |
| n3 | 0.603303 |
| n4 | 0.579512 |
| n5 | 0.804269 |
| n6 | 0.954749 |
求得平均粒径指数为0.7436
S3：仿真实验：
RDF仿真及结果如下：
不同粒级颗粒在流体中运动的轨迹参见图3-图6，其中，图3离散项运动轨迹40μm，图4 离散项运动轨迹63μm，图5离散项运动轨迹80μm，图6离散项运动轨迹120μm。
通过仿真实验可以观察到，当颗粒粒径小于45μm时，颗粒全部被旁路***捕捉，当颗粒粒径大于120μm时，颗粒全部逃逸，回到烟室中；
见表2。
表2不同粒级颗粒在0.55m/s气流中的捕获率
| 直径 | 粒径μm | 实验投放 | 实验捕获 | 实验逃逸 | 实验捕获率 |
| d1 | 35 | 46 | 46 | 0 | 1.00 |
| d2 | 40 | 46 | 46 | 0 | 1.00 |
| d3 | 45 | 46 | 46 | 0 | 1.00 |
| d4 | 50 | 46 | 45 | 0 | 0.98 |
| d5 | 63 | 46 | 30 | 16 | 0.65 |
| d6 | 70 | 46 | 23 | 23 | 0.50 |
| d7 | 80 | 46 | 19 | 27 | 0.41 |
| d8 | 120 | 46 | 0 | 46 | 0 |
参照图7，可知流速0.55m/s条件下捕集颗粒的粒径分布情况(质量)；
综上可求得本应用列中进风口11的截面积为：2.5mx2.5m。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种设有取风结构的急冷装置，其特征在于：包括急冷室(2)以及取风室(1)；急冷室(2)包括蜗壳状的壳体(21)、进风管(22)、出风管(23)以及鼓风管(24)；
进风管(22)和出风管(23)位于壳体(21)圆心的两侧，且进风管(22)、出风管(23)和壳体(21)固定连接；鼓风管(24)和壳体(21)相切且固定连接；
取风室(1)上开设有进风口(11)，取风室(1)远离进风口(11)的一端固定连接有连接管(12)；取风室(1)的进风口(11)和水泥窑的烟室连接，连接管(12)和进风管(22)连接。
2.根据权利要求1所述的一种设有取风结构的急冷装置，其特征在于：所述取风室(1)和烟室焊接，连接管(12)通过法兰和进风管(22)连接。
3.根据权利要求1所述的一种设有取风结构的急冷装置，其特征在于：所述取风室(1)为直角梯形的形状，取风室(1)端面大的一端为进风口(11)；取风室(1)倾斜的侧壁为底面，且进风管(22)靠近取风室(1)端面小的一段设置；
取风室(1)小端面的表面上、取风室(1)的外壁底面上固定连接有多个压缩空气炮(3)，多个压缩空气炮(3)呈阶梯状分布，压缩空气炮(3)向取风室(1)内提供高压气体。
4.根据权利要求1所述的一种设有取风结构的急冷装置，其特征在于：所述取风室(1)的侧壁上开设有维修口(13)，维修口(13)处铰接有盖板(14)。
5.根据权利要求1所述的一种设有取风结构的急冷装置，其特征在于：所述盖板(14)和维修口(13)贴合的侧壁上还固定连接有起到密封作用的密封圈(131)。
6.根据权利要求1所述的一种设有取风结构的急冷装置，其特征在于：所述取风室(1)采用锰钢材质切割而成，且取风室(1)内壁还铺设有一层耐火材料。
7.一种应用于权利要求1～8所述任一取风结构的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：整理表格，根据某立磨厂家提供的数据整理出磨粒径分散度；
S2：求平均粒径指数，利用公式：
求得线性差值：
然后将S1中得数据带入公
求得平均粒径指数；
S3：仿真实验，根据RDF仿真实验测定颗粒粒径在40μm～120μm区间颗粒得捕集情况。
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