BR112012030758B1

BR112012030758B1 - grelha metálica para o transporte e o arrefecimento de matérias muito quentes que saem de um forno

Info

Publication number: BR112012030758B1
Application number: BR112012030758-4A
Authority: BR
Inventors: Regnier Pirard; Christophe Vielvoye
Original assignee: Magotteaux International S.A.
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2021-01-19
Also published as: CL2012003225A1; CA2799422C; BR112012030758A2; CN102939508A; RU2012148622A; MY173425A; KR101812364B1; BE1019360A3; KR20130111933A; WO2011151130A1; PL2577203T3; PT2577203T; ES2791777T3; RU2556799C2; EP2577203A1; JP2013533451A; CA2799422A1; EP2577203B1; MX344393B; CN102939508B

Abstract

GRELHA METÁLICA PARA O TRANSPORTE E O ARREFECIMENTO DE MATÉRIAS MUITO QUENTES QUE SAEM DE UM FORNO E APARELHO DE ARREFECIMENTO EM FORMA DE GRELHA. A presente invenção tem por objeto uma grelha metálica para o transporte e o arrefecimento de materiais muito quentes que saem de um forno, tendo a referida grelha cavidades com a forma retangular, sendo a maior dimensão perpendicular à direção de avanço dos materiais, sendo a seção transversal das cavidades triangular e com um fundo em forma de barbatana que termina numa extremidade virada para cima com uma inclinação inversa, tendo as cavidades de inclinação (alfa), em relação à horizontal, entre 10º e 45º, de preferência entre 20º e 30º e tendo a extremidade virada para cima uma inclinação inversa (beta), fazendo um ângulo igual ou até 6º inferior ao ângulo da inclinação das cavidades. O fluxo do material, por gravidade, através das aberturas de injeção de ar está impedido. Evita-se qualquer contacto do material com a estrutura e com o mecanismo do equipamento.

Description

Objeto da Invenção

[0001] A presente invenção tem por objeto um elemento constitutivo de um dispositivo de arrefecimento sob a forma de uma grelha e, mais particularmente, uma grelha metálica destinada a transportar e a arrefecer eficaz e economicamente uma matéria a granel, que sai de um forno a uma temperatura elevada.

Estado da Técnica

[0002] O arrefecedor ou dissipador de calor, sob a forma de uma grelha, é um equipamento bem conhecido, por exemplo, para o arrefecimento do clinquer de cimento após o cozimento. As funções principais deste equipamento cobrem o arrefecimento, a recuperação do calor e o transporte do clinquer. O arrefecedor comporta geralmente um leito de grelhas sobrepostas com um ângulo em relação à horizontal.

[0003] O documento EP0120227 (Orren) explica os fundamentos da tecnologia de arrefecimento por um sistema de grelhas oscilantes que fazem progredir a matéria. Mas este documento não prevê nenhum sistema para combater o desgaste excessivo das placas e não divulga nenhum detalhe de construção que permita assegurar um arrefecimento eficaz das placas para limitar o seu desgaste. A concepção divulgada neste documento prevê unicamente um certo número de orifícios que devem permitir a injeção de ar.

[0004] O documento US4600380 (von Wedel) descreve uma grelha metálica em forma de caixa furada com fendas muito finas através das quais se injeta o ar de arrefecimento. Este documento propõe injetar ar, segundo um ângulo preciso e prevê perfilar as fendas de uma forma curva, de tal maneira que a matéria a arrefecer não se possa escoar através das fendas até, eventualmente, as tapar, no caso de interrupção imprevista da injeção do ar de arrefecimento. O orifício destas fendas vai diminuindo ao longo de toda a fenda o que provoca uma perda de carga importante. Além disso, não está prevista nenhuma bolsa de retenção e a matéria quente fica em contato direto com toda a superfície da caixa o que leva, geralmente, a um desgaste prematuro.

[0005] O documento US5282741 (Massaro) divulga uma grelha metálica que comporta bolsas na parte que é submetida ao fluxo da matéria a arrefecer. As bolsas com fundo liso comportam igualmente fendas laterais para realizar uma injeção de ar, mas a orientação das bolsas é paralela ao fluxo da matéria o que não permite influenciar eficazmente a sua taxa de fluxo.

[0006] O documento US5575642 (Willis) propõe uma grelha metálica munida de várias bolsas em cujos fundos são lisos sendo o ar de arrefecimento injetado através das faces laterais das bolsas. Como é necessário prever canais para levar o ar até estes orifícios de injeção, a superfície submetida ao contato da matéria quente, que deverá ser arrefecida, é muito importante.

[0007] O documento EP1060356 (Pirard) divulga uma grelha metálica que comporta bolsas com um formato particular, com um fundo inclinado e canais de passagem de ar de arrefecimento, numa configuração particular. Estas bolsas não têm uma secção triangular e apresentam um rebordo ao nível da ligação com a superfície da grelha. A placa da grelha metálica divulgada por este documento também não apresenta uma extremidade ascendente com uma inclinação inversa à da bolsa.

[0008] O documento DE 195 37 904 A1 divulga uma placa de grelha metálica sem bolsas. A presença de bolsas é contudo necessária para o arrefecimento da grelha, porque a matéria retida nas bolsas e já arrefecida protege a grelha contra o sobreaquecimento. Os ângulos referidos neste documento dizem respeito aos canais de injeção de gás de arrefecimento na superfície da grelha. Estes ângulos não têm relação com qualquer uma das extremidades ascendentes com uma inclinação inversa.

Finalidades da invenção

[0009] A placa de grelha metálica, de acordo com a presente invenção, tenta ultrapassar os inconvenientes das grelhas metálicas do estado da técnica. A presente invenção visa, mais particularmente, uma grelha metálica cuja concepção, particularmente boa, permite uma velocidade de progressão regular do leito de matéria, associada a um arrefecimento eficaz, graças a uma injeção de ar de arrefecimento que seja eficaz no sistema que suporta o leito de matéria, permitindo assim um controle do desgaste inevitável nestes suportes.

Resumo da invenção

[0010] A presente invenção tem por objeto uma grelha metálica para o transporte e arrefecimento de matérias muito quentes que saem de um forno, comportando a referida placa cavidades de forma retangular, sendo a maior dimensão perpendicular à direção de avanço da matéria, sendo a secção destas cavidades triangular, com um fundo em forma de aleta, terminando por uma extremidade voltada para cima, com uma inclinação inversa, estando a inclinação das cavidades compreendida entre 10 e 45°, de preferência, entre 20 e 30° em relação à horizontal e sendo a inclinação inversa (β), da extremidade que sobe, de um ângulo igual ou inferior até 6° em relação ao ângulo (α) da inclinação das cavidades.

[0011] De acordo com um dos modos de execução particular da presente invenção, ela comporta pelo menos uma combinação apropriada das seguintes características: - o fundo de cada cavidade apresenta uma ou várias fendas de injeção de ar de arrefecimento que desembocam na parte mais baixa de cada uma das cavidades, estando estas fendas orientadas de maneira a injetar o ar paralelamente ao fundo das cavidades, sendo estas fendas realizadas por meio de uma saliência da matéria disposta na superfície inferior dos elementos constitutivos da grelha metálica de maneira a diminuir localmente o espaço situado entre duas aletas sucessivas; - a extremidade da aleta que sobe tem um comprimento de pelo menos 20 mm; - a grelha metálica comporta igualmente, na face frontal, uma ou várias fendas de injeção de ar; - as fendas da face frontal da grelha metálica têm o mesmo comprimento que as fendas que desembocam no fundo das cavidades; - as fendas da face frontal da grelha metálica estão dispostas a uma distância compreendida entre 5 e 40 milímetros do plano da face superior da grelha metálica.

[0012] A presente invenção tem igualmente por objeto um equipamento de arrefecimento em forma de grelha que comporta uma placa de uma grelha metálica de acordo com uma qualquer das características anteriores.

Breve descrição das figuras

[0013] A figura 1 representa uma vista, em três dimensões, da grelha metálica de acordo com a presente invenção;

[0014] A figura 2 representa um conjunto de grelhas metálicas de uma cadeia de transporte;

[0015] A figura 3 representa uma vista em corte da grelha metálica de acordo com a presente invenção;

[0016] A figura 4 representa, em detalhe, uma vista em corte da grelha metálica de acordo com a presente invenção, com os ângulos α e β; e

[0017] A figura 5 representa uma vista em corte de várias grelhas metálicas dispostas numa cadeia de transporte de um equipamento de arrefecimento em forma de grelha. Legenda 1. Grelha metálica 2. Cavidade 3. Aleta 4. Extremidade ascendente 5. Fendas de injeção de ar de arrefecimento na cavidade 6. Fendas de injeção de ar de arrefecimento na face frontal da grelha metálica

Descrição detalhada da invenção

[0018] A presente invenção tem por objeto um elemento constitutivo de um sistema de arrefecimento destinado a arrefecer eficazmente e economicamente uma matéria a granel, que se encontra, no início, a uma temperatura elevada, geralmente superior a 1000 °C. Esse sistema de arrefecimento prevê fazer progredir um leito de uma matéria muito quente, a uma velocidade regular, sobre grelhas metálicas arejadas, ao mesmo tempo que se insufla ar frio destinado a arrefecer esta matéria.

[0019] Os parâmetros que devem ser rigorosamente controlados são os seguintes: - velocidade de progressão do leito de matéria a arrefecer; eficácia do arrefecimento; - regularidade da injeção de ar de arrefecimento; - arrefecimento do sistema que suporta o leito de matéria; controle do desgaste dos elementos; - melhor proteção do chassis e do mecanismo do sistema contra as possíveis agressões provenientes da matéria a arrefecer.

[0020] A concepção estudada e o desenho destes elementos de suporte, designados por grelhas metálicas, são da maior importância.

[0021] Na presente invenção, propõe-se controlar, de uma maneira particularmente eficaz, a progressão do leito da matéria a arrefecer, por meio da utilização de várias bolsas ou cavidades 2 cujo fundo é em forma de aleta 3 e está inclinado, segundo uma inclinação ascendente, no sentido da progressão da matéria a arrefecer, sendo a secção da cavidade 2 praticamente um triângulo, o que significa que cada cavidade 2 apresenta uma interseção, segundo uma linha reta, com o plano da grelha e, portanto, uma transição suave no sentido do avanço da matéria. Não há qualquer rebordo, nenhuma nervura, friso ou qualquer outro obstáculo que tenda a reduzir a progressão da matéria. Este desenho permite uma progressão eficaz e regular da matéria a arrefecer.

[0022] A escolha do número de cavidades e o ângulo de inclinação do fundo das bolsas é condicionado pela taxa de fluxo desejada.

[0023] Injeta-se o ar de arrefecimento através do espaço compreendido entre duas aletas sucessivas no fundo das cavidades, sendo este espaço diminuído localmente imediatamente antes de desembocar no fundo de cada cavidade graças a uma saliência de matéria concentrada exclusivamente na face interna da aleta superior e de maneira que o ar seja injetado por uma ou várias fendas. Esta redução da secção é realizada numa porção muito limitada da passagem de modo a reduzir a perda de carga. Logo que desemboca na cavidade, a passagem tem o aspecto de uma fenda com 2 a 10 milímetros de largura e 20 a 280 milímetros de comprimento.

[0024] Em serviço, por razões diversas, a alimentação do ar de arrefecimento pode encontrar-se bruscamente interrompida de maneira acidental. É necessário evitar, nesse momento, que a matéria a arrefecer e que se encontra sobre a grelha e que preenche as cavidades não tenda a escoar-se por gravidade através das fendas de injeção de ar, o que teria por efeito preencher a parte inferior da grelha e comprometer o arranque da injeção de ar ou seja entrar em contato com os chassis e o mecanismo do equipamento, o que teria por efeito estragá-los. Com esta finalidade, a extremidade inferior de cada aleta que forma o fundo da cavidade é inclinada de tal maneira que forma com a horizontal um ângulo β igual ou inferior em 6°, no máximo, ao ângulo α do fundo da cavidade, mas com uma inclinação inversa, quer dizer, descendente no sentido da progressão da matéria a arrefecer. Esta porção, com uma inclinação inversa, deve ter um comprimento mínimo suficiente para interromper eficazmente o fluxo eventual de matéria através da passagem de injeção de ar. Este comprimento é geralmente superior a 15 mm, de preferência, superior a 20 mm.

[0025] Com o fim de limitar a velocidade de desgaste das grelhas, é necessário não somente arrefecer a matéria mas igualmente as próprias grelhas quando estão em serviço. Para isto, está previsto injetar ar no fundo das cavidades da grelha, respeitando uma taxa de fluxo e uma velocidade suficientes, mas igualmente segundo um fluxo cuja direção é paralela ao fundo das cavidades, de tal modo que a parede constitutiva do fundo da cavidade seja eficazmente varrida pelo ar e arrefecida.

[0026] A duração de vida da grelha metálica é determinada pelo facto de, para lá de um certo desgaste, se traduzir por uma diminuição da espessura dos elementos e das paredes constitutivas da grelha, submetidos aos fenómenos de oxidação e de abrasão devidos à passagem da matéria a arrefecer e sendo que a grelha já não cumpre corretamente a sua função e tendo que ser desmontada, o que exige a paragem completa da instalação, o que é extremamente penalizador porque supõe deixar passar o tempo necessário para que a instalação arrefeça completamente para permitir uma intervenção. Para atingir este objetivo, é preciso combater o fenómeno de abrasão limitando estritamente as superfícies da grelha metálica que estão diretamente expostas à matéria quente e combater o fenómeno de oxidação procedendo de tal maneira que estas superfícies sejam arrefecidas eficazmente.

Claims

1. Grelha metálica para o transporte e o arrefecimento de matérias muito quentes que saem de um forno, caracterizada pelo fato de compreender cavidades (2) de forma retangular, sendo a maior dimensão perpendicular à direção de avanço da matéria, sendo a secção destas cavidades (2) triangular, com um fundo em forma de aleta (3), que termina em uma extremidade voltada para cima (4) com uma inclinação inversa, estando a inclinação (α) das cavidades (2) compreendida entre 10 e 45°, de preferência entre 20 e 30° em relação à horizontal e sendo que a inclinação inversa (β) da extremidade voltada para cima ter um ângulo igual ou inferior até 6° em relação ao ângulo (α) da inclinação das cavidades (2).

2. Grelha metálica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de apresentar, no fundo de cada cavidade (2), uma ou várias fendas de injeção de ar de arrefecimento (5), que terminam na parte mais baixa de cada uma das cavidades, estando estas fendas orientadas de maneira a injetar o ar paralelamente ao fundo das cavidades, sendo estas fendas (5) realizadas por meio de uma saliência de matéria disposta na superfície interna dos elementos constitutivos da grelha metálica (1) de maneira a diminuir localmente o espaço situado entre duas aletas (3) sucessivas. 3. Grelha metálica, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizadapelo fato de a extremidade voltada para cima (4) da aleta (3) ter um comprimento de pelo menos 20 mm.

4. Grelha metálica, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizadapelo fato de a grelha metálica (1) compreender também, na face frontal, uma ou mais fendas de injeção de ar (6).

5. Grelha metálica, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de as fendas da face frontal da grelha metálica (6) terem o mesmo comprimento que as fendas que terminam no fundo das cavidades (2).

6. Grelha metálica, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de as fendas da face frontal da grelha metálica (6) estarem distribuídas a uma distância compreendida entre 5 e 40 milímetros do plano da face superior da grelha metálica (1).