本發(fā)明屬于砂型鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型高溫再生砂冷卻系統(tǒng)及余熱回收方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)是世界上最大的鑄件生產(chǎn)國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)：每生產(chǎn)1噸鑄件要排放1噸廢砂，同時(shí)要加入等量新砂。砂國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)礦砂資源匱乏，新砂的過(guò)度開(kāi)采已對(duì)自然資源造成巨大傷害。因此，鑄造舊砂再生是現(xiàn)代化鑄造不可缺少的組成部分，其中熱法砂再生工藝為當(dāng)前主流發(fā)展方向。

熱法再生工藝主要有中低溫焙燒、高溫焙燒兩種方式。目前，國(guó)內(nèi)熱法再生多采用中低溫焙燒工藝。由于樹(shù)脂本身燃燒溫度要求低，中低溫焙燒后的再生砂也能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。這種焙燒工藝有很多優(yōu)點(diǎn)：①焙燒溫度低，天然氣或油能耗低；②出爐后再生砂溫度低，便于冷卻；③焙燒爐爐襯要求低，爐子造價(jià)低。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的愈加重視，中低溫焙燒的某些缺點(diǎn)突顯出來(lái)。舊砂中樹(shù)脂受熱蒸發(fā)，中低溫條件下，部分樹(shù)脂并未完全燃燒，從而形成VOC直接隨著煙氣排放掉，造成環(huán)境污染。

在英國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，舊砂熱法再生工藝溫度都要求至少在710℃以上，經(jīng)過(guò)高溫焙燒，舊砂中排放出的VOC才能完全被處理掉。但高溫焙燒的熱法砂再生工藝在國(guó)內(nèi)推廣面臨很多問(wèn)題，主要有：①焙燒溫度高，燃燒消耗高；②出爐再生砂溫度高，冷卻困難；③熱法再生系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱回收困難；④設(shè)備造價(jià)成本偏高等。因此，國(guó)內(nèi)大多企業(yè)一般不愿接受高溫焙燒的熱法砂再生工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的豎罐式高溫再生砂初冷卻裝置及余熱回收方法，采取傳熱和流化沸騰的綜合冷卻方式，加快砂冷卻速度，提高余熱回收效率，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的高溫砂冷卻及余熱回收困難的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的目的之一通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種新型高溫再生砂冷卻系統(tǒng)，包括依次通過(guò)管路相連的豎罐式初冷卻器、重力除塵器或旋風(fēng)除塵器、煙氣型有機(jī)朗肯發(fā)電機(jī)組和布袋除塵器，所述豎罐式初冷卻器包括殼體和冷卻裝置，所述殼體的上方設(shè)置有進(jìn)料口和排風(fēng)口，下方設(shè)置有出料閥，在殼體內(nèi)進(jìn)料口的下方設(shè)置有盤(pán)狀布料器，所述冷卻裝置包括在殼體外底部區(qū)域環(huán)形設(shè)置的送風(fēng)圍管和與所述送風(fēng)圍管連通設(shè)置在殼體內(nèi)呈縱向排列的多個(gè)換熱送風(fēng)支管，在所述豎罐式初冷卻器的底部設(shè)置有高壓冷卻風(fēng)機(jī)，所述高壓冷卻風(fēng)機(jī)與送風(fēng)圍管連通，所述多個(gè)換熱送風(fēng)支管位于盤(pán)狀布料器的下方。

進(jìn)一步，所述殼體采用內(nèi)、外層為鋼板、中間層為陶瓷纖維的復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述多個(gè)換熱送風(fēng)支管均為長(zhǎng)度可調(diào)的伸縮管。

進(jìn)一步，所述多個(gè)換熱送風(fēng)支管等距均勻分布在殼體內(nèi)，使相互之間形成尺寸一致的降溫通道。

進(jìn)一步，所述多個(gè)換熱送風(fēng)支管的熱風(fēng)噴口斜向下設(shè)置。

本發(fā)明的目的之二通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

使用上述新型高溫再生砂冷卻系統(tǒng)進(jìn)行余熱回收的方法：高溫再生砂從頂部連續(xù)進(jìn)入豎罐式初冷卻器內(nèi)，由頂部的流化層對(duì)高溫再生砂進(jìn)行沸騰流化換熱，同時(shí)，在盤(pán)狀布料器的作用下，經(jīng)初步降溫的高溫再生砂分散進(jìn)入多個(gè)由換熱送風(fēng)支管形成的降溫通道內(nèi)，在降溫通道內(nèi)通過(guò)換熱送風(fēng)支管內(nèi)的冷空氣對(duì)高溫再生砂作進(jìn)一步換熱，待高溫砂冷卻至300℃以?xún)?nèi)后，經(jīng)由豎罐式初冷卻器底部的出料閥出料。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過(guò)傳熱和流化沸騰的綜合冷卻方式，加快高溫砂冷卻速度，同時(shí)，由于換熱后空氣溫度高，利于提高余熱回收效率和降低能耗。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明新型高溫再生砂冷卻系統(tǒng)的布置圖；

圖2為豎罐式初冷卻器的剖視圖。

附圖標(biāo)記：

1-管路；2-豎罐式初冷卻器；3-重力除塵器；4-煙氣型有機(jī)朗肯發(fā)電機(jī)組；5-布袋除塵器；6-殼體；7-冷卻裝置；8-進(jìn)料口；9-排風(fēng)口；10-出料閥；11-盤(pán)狀布料器；12-送風(fēng)圍管；13-換熱送風(fēng)支管；14-高壓冷卻風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本實(shí)施例的一種新型高溫再生砂冷卻系統(tǒng)，包括依次通過(guò)管路1相連的豎罐式初冷卻器2、重力除塵器3、煙氣型有機(jī)朗肯發(fā)電機(jī)組4和布袋除塵器5，豎罐式初冷卻器2包括殼體6和冷卻裝置7，殼體6的上方設(shè)置有進(jìn)料口8和排風(fēng)口9，下方設(shè)置有出料閥10，在殼體6內(nèi)進(jìn)料口的下方設(shè)置有盤(pán)狀布料器11，冷卻裝置7包括在殼體外底部區(qū)域環(huán)形設(shè)置的送風(fēng)圍管12和與送風(fēng)圍管12連通設(shè)置在殼體內(nèi)呈縱向排列的多個(gè)換熱送風(fēng)支管13，在豎罐式初冷卻器的底部設(shè)置有高壓冷卻風(fēng)機(jī)14，高壓冷卻風(fēng)機(jī)14與送風(fēng)圍管12連通，多個(gè)換熱送風(fēng)支管位于盤(pán)狀布料器的下方，且等距均勻分布在殼體內(nèi)，使相互之間形成尺寸一致的降溫通道，通過(guò)降溫通道接收并冷卻分散的高溫再生砂。

根據(jù)需要，重力除塵器3也可以改為旋風(fēng)除塵器。

作為本實(shí)施例的改進(jìn)，殼體采用內(nèi)、外層為鋼板、中間層為陶瓷纖維的復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)，采取這種復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)，既可減少殼體的熱量散失，又可減輕砂子對(duì)陶瓷纖維的磨損，提高其使用壽命。

作為本實(shí)施例的改進(jìn)，多個(gè)換熱送風(fēng)支管均為長(zhǎng)度可調(diào)的伸縮管，如采取多段結(jié)構(gòu)，通過(guò)不同的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)出砂溫度。

作為本實(shí)施例的改進(jìn)，多個(gè)換熱送風(fēng)支管的熱風(fēng)噴口斜向下設(shè)置，保證整個(gè)過(guò)程中熱砂不進(jìn)入送風(fēng)支管中造成堵塞。

在本實(shí)施例中，換熱送風(fēng)支管的作用：

1、整齊排列的換熱送風(fēng)支管起熱交換器的作用，管內(nèi)冷空氣與中下層熱砂進(jìn)行傳熱，對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱；

2、通過(guò)換熱送風(fēng)支管預(yù)熱后的熱風(fēng)在距離熱砂表面500mm～800mm深的砂內(nèi)噴出，在豎罐式初冷卻器上部形成一定高度的流化層，進(jìn)行沸騰流化換熱。熱風(fēng)噴口斜向下設(shè)置，保證整個(gè)過(guò)程中熱砂不進(jìn)入送風(fēng)支管中。

使用上述系統(tǒng)進(jìn)行余熱回收的方法：

高溫(溫度范圍690℃～715℃)再生砂從頂部連續(xù)進(jìn)入豎罐式初冷卻器內(nèi)，由頂部的流化層對(duì)高溫再生砂進(jìn)行沸騰流化換熱，同時(shí)，在盤(pán)狀布料器的作用下，經(jīng)初步降溫的高溫再生砂分散進(jìn)入多個(gè)由換熱送風(fēng)支管形成的降溫通道內(nèi)，在降溫通道內(nèi)通過(guò)換熱送風(fēng)支管內(nèi)的冷空氣對(duì)高溫再生砂作進(jìn)一步換熱，待高溫砂冷卻至300℃以?xún)?nèi)后，經(jīng)由豎罐式初冷卻器底部的出料閥出料。

整個(gè)熱砂初冷過(guò)程，熱砂經(jīng)過(guò)了流化層、傳熱層兩次與空氣換熱，冷卻速度快，冷卻熱砂產(chǎn)生的熱風(fēng)溫度約為400℃，通過(guò)初冷器上部的排風(fēng)口排出，進(jìn)入ORC發(fā)電裝置。具有以下優(yōu)點(diǎn)：

⑴適用高溫焙燒的熱法砂再生工藝，剛出爐的高溫再生砂可由700℃左右冷卻至300℃以下。

⑵采用傳熱與流化層沸騰的綜合冷卻方式，砂冷卻速度快，換熱后空氣溫度高。

⑶豎罐冷卻裝置內(nèi)襯纖維材料，外壁溫度低，散熱損失少。

⑷對(duì)高溫砂換出的高溫空氣余熱利用有機(jī)朗肯循環(huán)裝置進(jìn)行發(fā)電，提高了熱法再生系統(tǒng)余熱回收率，降低了能耗。

⑸利用發(fā)電裝置對(duì)高溫空氣進(jìn)行了冷卻，減少了除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，降低風(fēng)機(jī)電耗。

⑹可以降低熱法砂再生成本10元/噸，設(shè)備投資成本低，2年內(nèi)可收回全部投資成本。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。