一种用于粉末干燥的加热器及配套的流化床

技术领域

本发明涉及流化床技术领域，具体涉及一种用于粉末干燥的加热器及配套的流化床。

背景技术

流化床加热干燥器是传统干燥设备的一大类，广泛应用于化工、石油、饲料等行业，适用于干燥各种颗粒状、片状等物料和热敏型物料。如公告号为CN2716777Y的中国专利文献公开了一种带内置换热器的流化床干燥机(以下称对比文件1)，属于干燥机技术领域。主要由上箱体、下箱体和流化段组成，其中，上箱体包括进料口和出风口，下箱体包括风机、进风口和出料口，流化段连接在上、下箱体之间，内置换热器设置在流化段上。内置换热器分为若干组，布置成水平管束形式，按照“U”形金属管道有序排列均匀分布在流化段上。每个内置换热器由均内置换热器汽包、内置换热器蒸汽进口、内置换热器冷凝水出口和蒸汽盘管组成，内置换热器的蒸汽进口与冷凝水出口均与内置换热器汽包相连，蒸汽盘管按照“U”形竖向排列在流化段上。具有减少电耗、能耗、干燥效果好、换热效率高、占地面积小、环保理想等优点。

又如公告号为CN201497295U的中国专利文献公开了一种带竖直管束换热器的流化床干燥机(以下称对比文件2)。它解决了现有流化床存在的能耗、电耗、投资以及环保等方面的问题，达到了降低能耗、电耗、投资及环保压力的效果。其结构为：它包括流化床体，在流化床体的流化段设有至少一组内置换热器，每组内置换热器有若干根金属竖直支管，它们组成竖直管束形式。在一般结构形式的流化床干燥机的基础上，增设了在传统流化床流化段上的若干组内置换热器。内置换热器的盘管采用竖直管束形式，这种布置对流化质量影响较小，并能获得较大的换热面积。在同等产量下，减小了流化床的面积和除尘设备的体积，系统占地面积小，投资少。由于带内置换热器的流化床干燥机干燥的主要热源是由内置换热器提供的热量，这样流化床的蒸汽量以及动力消耗相对比较低，相对于传统的流化床干燥机，系统的运行成本降低。

申请人研究发现，以上现有技术存在的缺点是：对比文件2中每个内置换热器的工作介质都由流化床的床体外部通过法兰装置固定的内置换热器下汽包、内置换热器上汽包进入或流出，其水平支管穿出流化床之后才与汽包连接，这导致：①结构不紧凑；②汽包难以包裹保温层，或需要使用大量的保温材料才能实现包裹；③水平支管与管体状的汽包之间焊接复杂，增加施焊难度。④对于以上竖直管束换热器，其水平支管穿出流化床外连接汽包，这样的结构导致水平支管与炉墙之间难以实现密封，密封结构复杂，增加了制造成本。

另外，现有的流化床用换热器(干燥器、加热器)在流化床内被受热物料(粉体、颗粒)冲刷容易产生震动，甚至在加热后产生不确定的形变。

对比文件2中的干燥机(加热器)虽然能够从流化床的窗口拉出、推入，但存在以下缺点：①干燥机推入/拉出流化床费时费力，工作强度高；②申请人目前采用的流化床反应物料(粉体/颗粒)从底部喷出，经过加热器换热干燥再从上被抽走，而加热器距离物料喷嘴的距离难以调整；③流化床的窗口大小固定，因此加热器的高度需要严格适配窗口大小，以避免磕碰。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种用于粉末干燥的加热器及配套的流化床。

需要说明的是，对比文件1中的汽包明显与流化段的侧壁存在距离，也即其换热管是穿出流化段的侧壁之后再与独立的汽包连接。对比文件2的汽包也明显是独立位于流化段之外，也没有公开本申请中管板作为流化床窗口的封口结构。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种用于粉末干燥的加热器，包括横向并列布置的多排换热管排，每排换热管排包括并列布置的多条支管、以及分别连通多条支管两端的上集流管和下集流管，各条支管沿纵向布置，上集流管和下集流管横向布置；其特征是：

该加热器还包括用于封住流化床窗口的竖立布置的管板、以及固定于管板外侧的入口集箱和出口集箱，入口集箱与管板的外侧面共同围成蒸汽输入腔，多排换热管排的上集流管的端口焊接固定于管板的管孔且连通至蒸汽输入腔，入口集箱连接有蒸汽输入管；出口集箱与管板的外侧面共同围成冷凝水输出腔，多排换热管排的下集流管端口焊接固定于管板的管孔且连通至冷凝水输出腔，出口集箱连接有排水管；

该加热器还包括上支撑板和下支撑板，下支撑板开有槽口朝上的U形的多个下定位槽，多排换热管排的下集流管嵌在多个下定位槽中以被支承住；上支撑板开有槽口朝下的U形的多个上定位槽，多排换热管排的上集流管嵌在多个上定位槽中，且上定位槽的槽底与上集流管之间留有热伸长形变距离；

上支撑板设置有悬吊组件，悬吊组件包括安装架和导向滚轮，安装架高度可调节地固定于上支撑板，导向滚轮可转动地安装于安装架，导向滚轮滚动配合流化床内上部的抽拉滑轨并将换热管排悬吊于流化床中。

作为进一步可选方案，入口集箱和出口集箱均为半圆管，半圆管包括180°的弧板以及位于弧板两端的封板，弧板、封板和管板共同围成所述蒸汽输入腔/冷凝水输出腔。

作为进一步可选方案，入口集箱和出口集箱均焊接固定于管板的外侧面，蒸汽输入管与入口集箱相焊接固定，且蒸汽输入管与入口集箱之间的焊缝、入口集箱与管板之间的焊缝相错开布置；排水管与出口集箱相焊接固定，出口集箱的底部在纵向低于下集流管，且排水管与出口集箱的底部非相切布置，从而使排水管与出口集箱之间的焊缝、出口集箱与管板之间的焊缝相错开布置。

作为进一步可选方案，管板的外侧设置有保温层，保温层包裹住入口集箱和出口集箱；保温层的外侧设置有盖板，盖板围住保温层。

作为进一步可选方案，相邻两排换热管排的上集流管在纵向错开布置，相邻两排换热管排的下集流管在纵向错开布置；各排换热管排的支管等长度设置，奇数排的换热管排的上集流管和下集流管分别等高布置，偶数排的换热管排的上集流管和下集流管分别等高布置；相邻两排换热管排的支管在横向相互错开布置。

作为进一步可选方案，多条上支撑板沿上集流管的长度方向分隔布置，多条下支撑板沿下集流管的长度方向分隔布置；上支撑板和下支撑板之间还共同连接有多条加强侧板，多条加强侧板之间连接有辅助板；多条上支撑板之间连接有衔接板。

作为进一步可选方案，上支撑板和安装架均开有锁紧孔，且上支撑板的锁紧孔与安装架的锁紧孔相互对齐，上支撑板和/或安装架的锁紧孔为纵向布置的长条孔，锁紧孔穿设螺栓螺母组件，从而将上支撑板和安装架相互锁紧；同一块安装架设置有多个所述锁紧孔。

本发明还提供一种流化床，包括床本体，床本体设有干燥腔，干燥腔的底部设置有多个物料喷嘴，干燥腔的顶部设有物料抽吸机构，其特征是：床本体的侧方设置有多个窗口，以供所述的一种用于粉末干燥的加热器推入或拉出，所述窗口的外侧设置有多条螺柱，多条螺柱绕窗口周边分隔布置，螺柱与窗口的边缘之间留有贴合部，管板的内周侧抵紧贴合部，螺柱套有锁紧螺母和压板，锁紧螺母对压板施力，以使压板压紧管板的外周侧。

作为进一步可选方案，管板和窗口均呈多边形状，多条螺柱沿窗口的各个侧边间隔排布；所述压板呈一字条形，管板的每侧边对应一条所述压板，同一排螺柱对应的锁紧螺母共同锁住该条压板；或：所述压板呈多边形，一条压板同时压住管板的多条边，各条螺柱对应的锁紧螺母共同锁住一条压板。

作为进一步可选方案，窗口的外周侧设置有凸台，多条螺柱立在凸台上，凸台的侧部对管板周边配合定位；管板的内周侧对应贴合部的位置设置有密封槽，密封槽设置有密封条。

本发明的有益效果：

本发明的一种用于粉末干燥的加热器及配套的流化床，具有以下优点：

(1)入口集箱和出口集箱直接固定于管板，结构紧凑；上集流管和下集流管的端口直接焊接固定于管板即可连通对应的入口集箱和出口集箱，管与板之间的焊接更容易实现，降低施焊的难度。进一步的，入口集箱、出口集箱与管板之间零距离，降低管板外侧的保温层厚度也能够实现包裹，节省保温材料，令保温层与管板之间更紧密，不容易脱落。

(2)由于设置了上支撑板和下支撑板，下支撑板的下定位槽和上支撑板的上定位槽能够稳定地卡住上集流管和下集流管，避免其横向位移，能够稳定地向上支承住下集流管，且支管受热发生热伸长形变时，能够沿着上定位槽定向移动，降温后又沿着上定位槽复原，避免产生不确定的形变。

(3)导向滚轮与流化床内的抽拉滑轨配合，省时省力，降低工作强度，且导向滚轮同时起到导向抽拉以及悬吊的作用，结构简单；通过调节安装架相对于支撑架的高度，改变换热管排在流化床的高度，从而能够调节换热管排距离流化床底部物料喷嘴的距离；而对于存在轻微高度差的不同换热管排，能够借助调节安装架的高度来兼容，避免与流化床窗口磕碰。

(4)在加热器从窗口置入流化床内后，管板直接封住窗口实现密封，结构简单，降低了制造成本。而且窗口外侧布置的螺柱配合锁紧螺母和压板能够锁紧管板，使管板与窗口之间保持密封。更重要的是，压板仅对管板的外周侧施力，而管板的中部不受密封结构的影响而便于布置入口集箱、出口集箱以及保温层。

附图说明

图1为实施例中的流化床的结构示意图。

图2为实施例中的加热器的结构示意图(未示出保温层)。

图3为图2的另一视角的结构示意图。

图4为实施例中的加热器的另一视角的结构示意图(未示出保温层和悬吊组件)。

图5为实施例中的加热器隐藏了换热管排后的结构示意图。

图6为实施例中的悬吊组件的结构示意图。

图7为实施例中加热器与流化床之间的密封结构的示意图。

图8为实施例中的加热器的平面图(未示出保温层和悬吊组件)。

图9为图8圈住位置的放大视图。

图10为实施例中的换热管排的结构示意图。

图11为实施例中的单排换热管排的结构示意图。

图12为实施例中的下支撑板的结构示意图。

图13为实施例中的管板的结构示意图，主要示意出管孔的排列方式，以示出上集流管和下集流管的布置方式。

图14为实施例中的加热器的局部剖视图。

图15为实施例中的加热器的另一局部剖视图。

图16为实施例中的加热器局部示意图，主要示意出保温层结构。

附图标记：

管板1、管孔01、密封槽02、密封条03；

换热管排2、支管21、上集流管22、下集流管23；

入口集箱3、泄压阀31、蒸汽输入管32、出口集箱4、排水管41、弧板341、封板342；

蒸汽输入腔5、冷凝水输出腔6、接管法兰7、保温层8、盖板9；

上支撑板11、上定位槽111、热伸长形变距离112、缺口113、下支撑板12、下定位槽121；

加强侧板13、辅助板14、衔接板15；

悬吊组件16、安装架161、锁紧孔162、导向滚轮163；

流化床17、窗口171、抽拉滑轨172、贴合部173、凸台174；

螺柱18、锁紧螺母19、压板20。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例的流化床，如图1至图16所示，包括床本体和加热器，床本体设有干燥腔，干燥腔的底部设置有多个物料喷嘴，干燥腔的顶部设有物料抽吸机构，床本体的侧方设置有多个窗口171，以供加热器推入或拉出。物料喷嘴喷出的粉末颗粒向上经过加热器，通过热传递被干燥后从顶部被吸出。

加热器包括横向并列布置的多排换热管排2，每排换热管排2包括并列布置的多条支管21、以及分别连通多条支管21两端的上集流管22和下集流管23，各条支管21沿纵向布置，上集流管22和下集流管23横向布置，支管21、上集流管22和下集流管23均为圆管。进一步的，上集流管22和下集流管23水平布置，支管21垂直于上集流管22和下集流管23布置。该加热器还包括用于封住流化床17的窗口171的竖立布置的管板1、以及固定于管板1外侧的入口集箱3和出口集箱4，入口集箱3与管板1的外侧面共同围成蒸汽输入腔5，多排换热管排2的上集流管22的端口焊接固定于管板1的管孔01且连通至蒸汽输入腔5，入口集箱3连接有蒸汽输入管32。出口集箱4与管板1的外侧面共同围成冷凝水输出腔6，多排换热管排2的下集流管23端口焊接固定于管板1的管孔01且连通至冷凝水输出腔6，出口集箱4连接有排水管41。

使用时，低温蒸汽从而蒸汽输入管32进入到入口集箱3，再分流至各上集流管22，然后再向下分流到各条支管21，蒸汽在支管21内经由管壁与流化床17内的被干燥物质换热而降温冷凝，冷凝为水后再汇聚到下方的下集流管23，再直接流到出口集箱4，从排水管41流出。

本实施例中，入口集箱3和出口集箱4均为半圆管，半圆管包括180°的弧板341(二分之一的筒体)以及位于弧板341两端的封板342，弧板341、封板342和管板1共同围成所述蒸汽输入腔5/冷凝水输出腔6。

本实施例中，入口集箱3和出口集箱4均焊接固定于管板1的外侧面。蒸汽输入管32与入口集箱3相焊接固定，且蒸汽输入管32与入口集箱3之间的焊缝、入口集箱3与管板1之间的焊缝相错开布置，避免焊缝之间的干涉而影响连接强度。

本实施例中，排水管41与出口集箱4相焊接固定，出口集箱4的底部在纵向低于下集流管23，避免下集流管23积水，且排水管41与出口集箱4的底部非相切布置，从而使排水管41与出口集箱4之间的焊缝、出口集箱4与管板1之间的焊缝相错开布置，避免焊缝之间的干涉而影响连接强度。

与现有技术相比，入口集箱3和出口集箱4直接固定于管板1，结构紧凑；上集流管22和下集流管23的端口直接焊接固定于管板1即可连通对应的入口集箱3和出口集箱4，管与板之间的焊接更容易实现，降低施焊的难度。

本实施例中，入口集箱3设置有泄压阀31，在蒸汽压力过大时打开而泄压。

本实施例中，蒸汽输入管32和排水管41分别设置有接管法兰7，便于接管。

本实施例中，各排换热管排2的上集流管22和下集流管23均水平排列布置，入口集箱3和出口集箱4对应水平布置，布局更合理紧凑。

本实施例中，管板1的外侧设置有保温层8，保温层8包裹住入口集箱3和出口集箱4。入口集箱3、出口集箱4与管板1之间零距离，降低管板1外侧的保温层8厚度也能够实现包裹，节省保温材料，令保温层8与管板1之间更紧密，不容易脱落。保温层8的外侧设置有盖板9，盖板9围住保温层8，避免保温层8掉落，维持保温层8的紧凑性。

该换热管排2结构还包括多条上支撑板11和多条下支撑板12，各条下支撑板12沿自身长度方向开有槽口朝上的U形的多个下定位槽121，多排换热管排2的下集流管23嵌在多个下定位槽121中以被支承住。各条上支撑板11沿自身长度方向开有槽口朝下的U形的多个上定位槽111，多排换热管排2的上集流管22嵌在多个上定位槽111中，且上定位槽111的槽底与上集流管22之间留有热伸长形变距离112。与现有技术相比，由于设置了上支撑板11和下支撑板12，下支撑板12的下定位槽121和上支撑板11的上定位槽111能够稳定地卡住上集流管22和下集流管23，避免其横向位移，能够稳定地向上支承住下集流管23，且支管21受热发生热伸长形变时，能够沿着上定位槽111定向移动，降温后又沿着上定位槽111复原，避免产生不确定的形变。

本实施例中，相邻两排换热管排2的上集流管22在纵向错开布置，相邻两排换热管排2的下集流管23在纵向错开布置。各排换热管排2的支管21等长度设置，如此奇数排的换热管排2的上集流管22相互等高布置，奇数排的换热管排2的下集流管23相互等高布置。同理，偶数排的换热管排2的上集流管22相互等高布置，偶数排的换热管排2的下集流管23相互等高布置。如此管板1上对应上集流管22的管孔01为上下两排开孔，且横向相互交错。同理管板1上对应下集流管23的管孔01亦如是。这样的好处是：增大管板1的孔桥尺寸，保障管板1强度，布置更紧凑。保障相邻两条上集流管22/下集流管23之间有足够间隙，提高粉体向上经过效率，降低粉体“偏流”程度。增大管头焊缝的距离，焊接应力小，避免运行时热应力相互影响，避免过于热应力集中。

本实施例中，相邻两排换热管排2的支管21在横向相互错开布置，支管21分布更密集，提高粉体朝上流动换热效率。支管21纵向布置，粉体向上流动，支管21内向下流动的蒸汽与向上流动的粉体形成“轴流”，粉体贴着支管21往上吹，对管壁起到自清洁作用。竖起来的支管21不容易沉积粉体，避免粉体过多粘附表面。

本实施例中，多条上支撑板11沿上集流管22的长度方向分隔布置，多条下支撑板12沿下集流管23的长度方向分隔布置。上支撑板11和下支撑板12之间还共同连接有多条加强侧板13，多条加强侧板13之间连接有辅助板14，辅助板14与管板1焊接固定，多条上支撑板11之间连接有衔接板15，衔接板15与管板1焊接固定，使得上支撑板11和下支撑板12形成一个稳定的整体。

上支撑板11的顶部设置有悬吊组件16，悬吊组件16包括安装架161和导向滚轮163，安装架161高度可调节地固定于上支撑板11，导向滚轮163可转动地安装于安装架161，导向滚轮163滚动配合流化床17内上部的抽拉滑轨172并将换热管排2悬吊于流化床17中。安装时先调整安装架161相对于上支撑板11的高度，再将安装架161与上支撑板11锁紧，然后把整个加热器移到流化床17窗口171处，使导向滚轮163搭在流化床17内上部的抽拉滑轨172上，然后抽拉滑轨172将整个加热器推入流化床17内即可。与现有技术相比，①导向滚轮163与流化床17内的抽拉滑轨172配合，省时省力，降低工作强度，且导向滚轮163同时起到导向抽拉以及悬吊的作用，结构简单；②通过调节安装架161相对于上支撑板11的高度，改变换热管排2在流化床17的高度，从而能够调节换热管排2距离流化床17底部物料喷嘴的距离；而对于存在轻微高度差的不同换热管排2，能够借助调节安装架161的高度来兼容，避免与流化床17窗口171磕碰。

本实施例中，上支撑板11和安装架161均开有锁紧孔162，且上支撑板11的锁紧孔162与安装架161的锁紧孔162相互对齐，上支撑板11和安装架161的锁紧孔162为纵向布置的长条孔，锁紧孔162穿设螺栓螺母组件(图中未示出)，从而将上支撑板11和安装架161相互锁紧。实际中上支撑板11和安装架161仅其中一者的锁紧孔162为长条孔，另一者的锁紧孔162为圆孔亦可。同一块安装架161设置有多个所述锁紧孔162，多个锁紧孔162排列布置。

本实施例中，悬吊组件16的数量为多个，具体为四组，其间隔分布于换热管排2上方的两侧。导向滚轮163呈工字型，所述抽拉滑轨172为工字钢。

本实施例中，上支撑板11的侧部设置有缺口113，导向滚轮163对齐所述缺口113，从而使导向滚轮163位于换热管排2的正上方，不从换热管排2横向侧部凸出，不因导向滚轮163而增大横向占用空间。

本实施例中，流化床17的窗口171的外侧设置有多条螺柱18，多条螺柱18绕窗口171周边分隔布置，螺柱18与窗口171的边缘之间留有贴合部173，管板1的内周侧抵紧贴合部173，各条螺柱18分别套有锁紧螺母19和压板20，锁紧螺母19对压板20施力，以使压板20压紧管板1的外周侧。与现有技术相比，在加热器从窗口171置入流化床17内后，管板1直接封住窗口171实现密封，结构简单，降低了制造成本。而且窗口171外侧布置的螺柱18配合锁紧螺母19和压板20能够锁紧管板1，使管板1与窗口171之间保持密封。更重要的是，压板20仅对管板1的外周侧施力，而管板1的中部不受密封结构的影响而便于布置入口集箱3、出口集箱4以及保温层8。

本实施例中，管板1和窗口171均呈四边形状，多条螺柱18沿窗口171的各个侧边间隔排布。具体的，所述压板20呈一字条形，管板1的一侧边对应一条所述压板20，同一排螺柱18对应的锁紧螺母19共同锁住该条压板20。实际中可以改为，所述压板20呈四边形，一块压板20同时压住管板1的多条边，各条螺柱18对应的锁紧螺母19共同锁住一条压板20。

本实施例中，窗口171的外周侧设置有凸台174，多条螺柱18焊接立在凸台174上，凸台174的侧部对管板1周边抵住配合定位。

本实施例中，管板1的内周侧对应贴合部173的位置设置有密封槽02，密封槽02设置有密封条03，密封条03为软胶条，提供管板1与窗口171之间的密封性。

本实施例中，保温层8的周侧与管板1的周侧之间留有预设距离，以供压板20抵住管板1的外侧面。保温层8的外侧设置有盖板9，盖板9围住保温层8。

在本发明的描述中，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。