專利名稱：間接換熱冷卻系統及其冷卻方法
技術領域：
本發明涉及一種固體物料的冷卻系統及其冷卻方法，尤其涉及一種間接換熱的固體物料冷卻系統及其冷卻方法。
背景技術：
煤炭潔凈利用是我國現今能源利用首推和能源利用的發展趨勢，煤炭清潔利用技術中煤氣化工藝是將煤炭在密閉的設備中，通過高溫轉化成清潔可燃氣體和活性碳的先進技術。由于轉化過程在高溫環境下進行，所以副產作為活性碳原料的碳粉將以超過800°C的高溫進入到后續生產工序，這將對后續生產工藝有很大的影響，必須將碳粉冷卻降溫到后續生產工藝所需的溫度才能保證正常安全的生產。
傳統的粉體冷卻設備采用如轉鼓冷卻器或流化床冷卻器，均是采用空氣進行冷卻，空氣與高溫碳粉接觸極易燃燒，并產生爆炸性粉塵混合物，對環境和安全生產產生巨大影響。而且，為了達到冷卻負荷要消耗大量的空氣，能耗高。同時需要配套相應的鼓風機、 大口徑風管、旋風除塵器、布袋除塵器等設備，運行成本高，檢修任務重。
因此，針對現有的固體物料冷卻系統存在的物料堆積散熱不均、與冷媒接觸產生的污染和安全隱患、能耗過大等問題，需要一種節約能源、高效冷卻降溫、能夠保證安全有效生產的冷卻系統。發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種使物料逐級降溫冷卻的間接換熱冷卻系統及其冷卻方法。
為解決上述技術問題，采用如下技術方案
—種間接換熱冷卻系統，包括按照物料從產生熱物料的設備中輸出的方向依次相連的第一螺旋給料氣閥、水夾套螺旋輸送機、第二螺旋給料氣閥和槳葉式冷卻器，還包括分別與水夾套螺旋輸送機的中空器壁和槳葉式冷卻器的中空器壁連通的冷媒介質系統，用來實現中空器壁內冷媒介質的循環。其中，水夾套螺旋輸送機和槳葉式冷卻器用于輸送和冷卻物料，第一和第二螺旋給料氣閥用于控制物料均勻平穩地進入后續設備并阻止產生熱物料的設備可燃氣體跟隨物料進入后續設備。
對于上述的間接換熱冷卻系統，第一螺旋給料氣閥設在產生物料的設備的物料出
對于上述的間接換熱冷卻系統，水夾套螺旋輸送機的中空器壁的供、回水管道上設有測溫和水量調節裝置。
對于上述的間接換熱冷卻系統，槳葉式冷卻器的中空器壁的供、回水管道上設有測溫和水量調節裝置。
對于上述的間接換熱冷卻系統，槳葉式冷卻器的中空器壁是其上排布著槳葉的轉軸的中空器壁，帶有中空器壁的轉軸形成空心熱軸。3
對于上述的間接換熱冷卻系統，空心熱軸包括兩根。
對于上述的間接換熱冷卻系統，槳葉式冷卻器的中空器壁是冷卻器外殼的中空器壁，帶有中空器壁的冷卻器外殼形成水夾套。
一種間接換熱冷卻系統的冷卻方法，從產生熱物料的設備輸出的物料依次流經第一螺旋給料氣閥、水夾套螺旋輸送機、第二螺旋給料氣閥以及槳葉式冷卻器進行逐級降溫， 同時，冷媒介質分別向水夾套螺旋輸送機的中空器壁和槳葉式冷卻器的中空器壁內輸送并通過器壁與物料換熱。
對于上述間接換熱冷卻系統的冷卻方法，物料流經水夾套螺旋輸送機時，水夾套螺旋輸送機在輸送物料的同時通過中空器壁內循環的冷媒介質與物料間接換熱。
對于上述間接換熱冷卻系統的冷卻方法，物料流經槳葉式冷卻器時，槳葉式冷卻器的中空器壁內循環的冷媒介質與物料換熱，同時安裝在槳葉式冷卻器內部的轉軸的旋轉帶動漿葉對物料進行翻炒，物料換熱均勻。
對于上述間接換熱冷卻系統的冷卻方法，物料進入第一或第二螺旋給料氣閥時， 第一或第二螺旋給料氣閥控制物料均勻平穩地進入后續設備并阻止可燃氣體跟隨物料進入后續設備。
與現有技術相比，本發明的技術方案主要的優點是
1.采用不與冷媒接觸的間接換熱工藝對物料進行冷卻降溫，避免物料受到污染， 并且可控制降溫效果，為物料后續加工提供穩定原料，對安全生產、穩定高效運行起到巨大作用；
2.能有效地將熱物料在密閉環境下，在輸送過程中，清潔、高效地冷卻降溫到后續工序所需溫度，在降低能源消耗、降低成本的同時保證后續生產工序的長期安全、穩定生產。


圖1為本發明一個實施例所述的間接換熱冷卻系統的組成結構圖。
具體實施方式
下面以從煤炭氣化設備中排出的高溫碳粉的輸出、冷卻系統為例，對本發明的技術方案做詳細說明。
如圖1所示，該實施例的間接換熱冷卻系統包括按照物料從煤炭氣化設備6中輸出的方向依次相連的第一螺旋給料氣閥1、水夾套螺旋輸送機2、第二螺旋給料氣閥3和槳葉式冷卻器4，還包括分別與水夾套螺旋輸送機2的中空器壁和槳葉式冷卻器4的中空器壁連通的冷媒介質系統5，用來實現中空器壁內冷媒介質的循環。熱物料在密閉不接觸空氣的環境下，在輸送過程中與冷媒介質間接換熱，從而達到后續工序所需溫度。
第一螺旋給料氣閥1設在煤炭氣化設備6底部的物料出口處，高溫碳粉由物料出口進入第一螺旋給料氣閥1，第一螺旋給料氣閥1的一個作用是控制物料均勻平穩地進入到后續設備，另一個作用是阻止煤氣化后產生的可燃氣體跟隨碳粉進入到后續設備。
碳粉經螺旋給料氣閥1進入到水夾套螺旋輸送機2。水夾套螺旋輸送機2為本實施例所述的間接換熱冷卻系統的第一道設備，可以根據物料的產量和冷卻降溫程度來選定該設備的能力，即確定設備輸送容量、輸送電機功率、換熱面積等，還可以通過控制碳粉在該設備內的輸送時間來調節降溫的程度，即換熱時間，若需少量降溫則可加快輸送速率。水夾套螺旋輸送機2的特點是平穩高效輸送物料，可防止物料堆積積壓，影響物料的堆密度。 水夾套螺旋輸送機2外殼具有中空器壁，器壁上設有作為冷卻換熱的冷媒介質接口，冷媒介質在中空器壁的供、回水管道內與碳粉間接換熱，達到冷卻降溫的作用。可以在冷媒介質供、回水管道上設置測溫和水量調節裝置，用以監測供、回水溫度和調節冷媒介質循環量。 監測供、回水溫度是為了設定冷媒介質從中空器壁輸出時的溫度，通過調節中空器壁內冷媒介質循環量以保證其設定溫度(即通過水在單位時間換熱升溫的流量來控制溫度)。比如，碳粉經水夾套螺旋輸送機2降溫的程度越大則需將冷媒介質從中空器壁輸出時的溫度設定得越高，因而將中空器壁內冷媒介質循環的速度設定得越快。
水夾套螺旋輸送機2對碳粉進行平穩均勻輸送，不出現物料堆積積壓情況。水夾套螺旋輸送機2可以保證碳粉連續、不間斷冷卻處理，并且是在輸送過程中進行處理，節省專用冷卻設施的大量占地。并且，在隔絕空氣的情況下進行冷卻降溫，防止與空氣接觸造成安全隱患與空氣污染，而且水夾套與碳粉間接冷卻，冷媒不與碳粉發生接觸，因而不會出現物料污染情況。另外，還可調節降溫值以保證后續工藝所需原料溫度。
碳粉經水夾套螺旋輸送機2進入第二螺旋給料氣閥3，第二螺旋給料氣閥2設置在連接水夾套螺旋輸送機2和槳葉式冷卻器4的物料輸送通道上，第二螺旋給料氣閥3的作用與第一螺旋給料氣閥1的作用相同，即控制物料均勻平穩地進入到后續設備并保證碳粉在輸送過程中所夾帶的可燃氣體不進入后續設備。
碳粉經第二螺旋給料氣閥3進入槳葉式冷卻器4。槳葉式冷卻器4包括能夠通入冷媒介質的中空器壁，通過器壁對物料進行冷卻，其中，安裝在槳葉式冷卻器4內部的排布著槳葉的轉軸具有中空器壁，從而轉軸形成空心熱軸，冷卻器外殼具有中空器壁，從而冷卻器外殼形成水夾套。空心熱軸優選為兩根。槳葉式冷卻器4的機身從進料口到出料口具有一定傾角，這樣，碳粉在自重作用下和空心熱軸上槳葉的攪拌下逐漸向出料口移動。在槳葉式冷卻器4的工作中，熱軸不僅是主要換熱面，而且不停地轉動，帶動槳葉進行翻炒，使碳粉得到最大限度的混合，保證冷卻的均勻性。碳粉進入槳葉式冷卻器4之后，在槳葉的翻炒作用下，物料換熱均勻，冷卻均一，傳熱系數高，更高效地保證碳粉在槳葉式冷卻器4中的降溫效果。與水夾套螺旋輸送機2類似，可以在冷媒介質供、回水管道上設置測溫和水量調節裝置，用以監測供、回水溫度和調節冷媒介質循環量。監測供、回水溫度是為了設定冷媒介質從中空器壁輸出時的溫度，通過調節中空器壁內冷媒介質循環量以保證其設定溫度 (即通過水在單位時間換熱升溫的流量來控制溫度)。比如，碳粉經槳葉式冷卻器4降溫的程度越大，則需將冷媒介質從中空器壁輸出時的溫度設定得越高，因而將中空器壁內冷媒介質循環的速度設定得越快。
最后，由槳葉式冷卻器4送出的碳粉將達到后續工序所需的溫度以供其使用。
本發明所述的間接換熱冷卻系統的冷卻方法是使從煤炭氣化設備6輸出的物料依次流經第一螺旋給料氣閥1、水夾套螺旋輸送機2、第二螺旋給料氣閥3、以及槳葉式冷卻器4之后，到達后續生產工序。同時，冷媒介質分別向水夾套螺旋輸送機2的中空器壁和槳葉式冷卻器4的中空器壁輸送并與輸送的物料進行間接換熱。冷媒介質與碳粉間接換熱， 并自成閉路循環，不與碳粉直接接觸，冷媒介質與原料介質不會發生相互污染，碳粉輸送平穩連續。整個工藝組成能耗低、設備占地小、操作自動化強度高、檢修任務低，環保節能。
以上只是以高溫碳粉為例，本發明的間接換熱冷卻系統適用于其他任何固體物料的輸送和冷卻處理，而且除了用作煤炭氣化設備6的后續處理系統，還可以為作為其他任何產生熱物料的設備的后續處理系統。
權利要求
1.一種間接換熱冷卻系統，其特征在于，包括按照物料從產生熱物料的設備(6)中輸出的方向依次相連的第一螺旋給料氣閥(1)、水夾套螺旋輸送機O)、第二螺旋給料氣閥(3)和槳葉式冷卻器G)，還包括分別與水夾套螺旋輸送機(2)的中空器壁和槳葉式冷卻器(4)的中空器壁連通的冷媒介質系統(5)，用來實現中空器壁內冷媒介質的循環，其中，水夾套螺旋輸送機( 和槳葉式冷卻器(4)用于輸送和冷卻物料，第一和第二螺旋給料氣閥 (1和幻用于控制物料均勻平穩地進入后續設備并阻止產生熱物料的設備(6)可燃氣體跟隨物料進入后續設備。
2.如權利要求1所述的間接換熱冷卻系統，其特征在于，第一螺旋給料氣閥(1)設在產生物料的設備(6)的物料出口。
3.如權利要求1所述的間接換熱冷卻系統，其特征在于，水夾套螺旋輸送機(2)的中空器壁的供、回水管道上設有測溫和水量調節裝置。
4.如權利要求1所述的間接換熱冷卻系統，其特征在于，槳葉式冷卻器(4)的中空器壁的供、回水管道上設有測溫和水量調節裝置。
5.如權利要求1所述的間接換熱冷卻系統，其特征在于，槳葉式冷卻器(4)的中空器壁是其上排布著槳葉的轉軸的中空器壁，帶有中空器壁的轉軸形成空心熱軸。
6.如權利要求5所述的間接換熱冷卻系統，其特征在于，空心熱軸包括兩根。
7.如權利要求1或5所述的間接換熱冷卻系統，其特征在于，槳葉式冷卻器(4)的中空器壁是冷卻器外殼的中空器壁，帶有中空器壁的冷卻器外殼形成水夾 套。
8.一種間接換熱冷卻系統的冷卻方法，其特征在于，從產生熱物料的設備(6)輸出的物料依次流經第一螺旋給料氣閥(1)、水夾套螺旋輸送機O)、第二螺旋給料氣閥(3)以及槳葉式冷卻器(4)進行逐級降溫，同時，冷媒介質分別向水夾套螺旋輸送機( 的中空器壁和槳葉式冷卻器的中空器壁內輸送并通過器壁與物料換熱。
9.如權利要求8所述的間接換熱冷卻系統的冷卻方法，其特征在于，物料流經水夾套螺旋輸送機O)時，水夾套螺旋輸送機(2)在輸送物料的同時通過中空器壁內循環的冷媒介質與物料間接換熱。
10.如權利要求8所述的間接換熱冷卻系統的冷卻方法，其特征在于，物料流經槳葉式冷卻器(4)時，槳葉式冷卻器(4)的中空器壁內循環的冷媒介質與物料換熱，同時安裝在槳葉式冷卻器內部的轉軸的旋轉帶動漿葉對物料進行翻炒，物料換熱均勻。
11.如權利要求8所述的間接換熱冷卻系統的冷卻方法，其特征在于，物料進入第一或第二螺旋給料氣閥(1或幻時，第一或第二螺旋給料氣閥(1或幻控制物料均勻平穩地進入后續設備并阻止可燃氣體跟隨物料進入后續設備。
全文摘要
本發明公開了一種間接換熱冷卻系統及其冷卻方法。該冷卻系統包括按物料從產生熱物料的設備(6)中輸出的方向依次相連的第一螺旋給料氣閥(1)、水夾套螺旋輸送機(2)、第二螺旋給料氣閥(3)和槳葉式冷卻器(4)，還包括分別與水夾套螺旋輸送機(2)的中空器壁和槳葉式冷卻器(4)的中空器壁連通的冷媒介質系統(5)。該冷卻方法包括物料依次流經第一螺旋給料氣閥(1)、水夾套螺旋輸送機(2)、第二螺旋給料氣閥(3)以及槳葉式冷卻器(4)進行逐級降溫，同時，冷媒介質向中空器壁內輸送。上述技術方案使物料在輸送過程中，清潔、高效地冷卻降溫到后續工序所需溫度，在節省能源、降低成本的同時保證后續生產工序的安全、穩定生產。
文檔編號B65G47/00GK102514938SQ20121000503
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者李康 申請人:中冶東方工程技術有限公司