CN105783506A - 用于水泥熟料窑炉的格栅冷却器 - Google Patents

Abstract

一种用来冷却和运输水泥熟料的冷却格栅，该冷却格栅具有至少一个格栅元件(1)，该格栅元件具有用于水泥熟料的至少一个支架(10)，具有排出到支架(10)中的至少一个冷却空气通道(20)，该冷却空气通道至少在邻近其出口的部分(24)中沿传送方向(2)倾斜，该冷却空气通道用来将冷却空气注入所述熟料中，如果冷却空气通道(20)至少在邻近出口的部分中沿传送方向弯曲，则具有改善的冷却特性。

Description

用于水泥熟料窑炉的格栅冷却器

该申请是申请号为201210291669.1、申请日为2012年8月16日、发明名称为“用于水泥熟料窑炉的格栅冷却器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用来冷却和运输水泥熟料的冷却格栅和用于形成这种冷却格栅的格栅段。

背景技术

在下面简称为熟料的水泥熟料典型地在所谓的旋转窑炉中在烧结过程中产生。熟料从具有大约1450℃的温度的旋转窑炉排出到呈疏松材料床(也称为熟料床)的形式的入口分配装置上。然后，熟料被移动到格栅冷却器上，在该格栅冷却器处，熟料被冷却空气冷却并且从窑炉被运输到另外的处理级，通常首先到粉碎器。在该运输期间，发生热的熟料和冷却空气之间的温度交换。冷却空气的作为结果的温度越高，所包含的热可以更高效地在窑炉中被再利用为过程热。熟料床的典型床深度在0.4m至0.8m之间。

典型的格栅冷却器具有至少一个冷却格栅，该至少一个冷却格栅具有用于熟料的至少一个支架。冷却空气通过冷却空气通道被注入所述冷却器中。冷却空气用于向上运输疏松材料床的细的部分，允许冷却空气穿过未被扰动的较大颗粒之间的空隙。这允许较大颗粒的高效率冷却。疏松材料颗粒的混乱和搅动必须被避免，因为这将会导致跨越床高度的均匀的温度。由于最大冷却空气温度由材料床的顶部处的疏松材料颗粒的温度决定，希望的疏松材料床温度随着离开支架的距离而增大。由于表面处的辐射损失，不能实现这种最佳温度分布，因此目标是使疏松材料床的最热的部分在该表面下方数厘米处。

为了实现均匀的通风，EP0167658讲授一种具有盒状格栅元件的阶梯格栅，该盒状格栅元件布置成彼此平行的排，与传送方向成横向。每一排的后部被前排(沿传送方向)的前部重叠，因此形成类似楼梯的结构，每一个阶梯由并排布置的格栅元件构成。每一个格栅元件具有与传送方向成横向地连续布置的数个狭槽状冷却空气通道。冷却空气通道由格栅段之间的间隙构成，该格栅段插在格栅元件的盒状载体中。冷却空气通道的上段是直的并且沿传送方向倾斜，使得冷却空气以沿传送方向倾斜的角度离开冷却空气通道并且至少显著部分的冷却空气沿支架流动。狭槽状冷却空气通道的下部是虹吸管形的，以防止熟料通过冷却空气通道落下。

美国专利8132520公开一种格栅冷却器，该格栅冷却器具有多个厚板，该多个厚板与运输方向成横向地相邻地定位并且相对彼此纵向操作地移动，移动的间隙被设计为位于其间的吹送开口。该厚板形成格栅基底。冷却空气通过移动的间隙被吹入厚板的顶部上的疏松材料中。移动的间隙的上部是直的并且沿运输方向倾斜。移动的间隙的下部是虹吸管形的。

发明内容

本发明基于如下观察：通过根据现有技术的阶梯格栅不能充分地实现从疏松材料床的细的部分的排出。当冷却空气供应低于0.75m³/s每平方米支撑面积(简化的0.75m/s)的临界值时，细的部分将不被可靠地排出。这随着增加的通风而改善，然而，增加的通风伴随着风洞形成的增加，风洞形成的增加减小熟料上方的冷却空气的效率和温度。在1.5m/s以上，颗粒被举起并且在疏松材料床内打旋。

本发明要解决的问题是以最低可能通风可靠地排出熟料床的细的部分，以便以低的压力降实现熟料床和冷却空气之间的良好的热传递。

这个问题的方案由独立权利要求描述。如权利要求1中描述的冷却格栅可以配备有如权利要求11中描述的格栅段。具体地，它可以配备有盒状格栅元件，根据权利要求11的格栅段插在该格栅元件中。从属权利要求涉及本发明的另外改进。

用来冷却和运输水泥熟料的冷却格栅具有用于水泥熟料的至少一个支架。这优选地可以是格栅元件或其部分的表面。在运输期间，熟料移动过支架。因此，支架与传送方向位于相同的平面中。严格地说，这仅仅是平坦支架的情况。然而，波状支架的取向也至少基本上限定传送方向。在这种情况中，波状支架代表由布置成彼此平行的多个波状脊组成的表面。为了简单起见，在本申请的情况中假定该支架位于水平平面中。然而，优选地，该支架沿传送方向略微倾斜以支持熟料床的运输。至少一个冷却空气通道用来将冷却空气注入支架表面中的熟料端部中，即冷却空气可以通过冷却空气通道被吹入支架上的熟料床中。在邻近冷却空气通道的出口的部分中，所述通道沿传送方向倾斜。至少邻近出口的冷却空气通道的部分是弯曲的事实导致如下效果：冷却空气流比已知格栅冷却器的情况更好地通过附壁效应(Coanda－effect)附接到支架。因此，冷却空气首先沿传送方向指向，直到它碰到熟料颗粒，该熟料颗粒使它向上偏斜。由于熟料颗粒不像壁，而是以粒状形式跨越支架分布，因此在每一个部分中仅仅一部分冷却空气沿向上方向偏斜。结果，可以在离开冷却空气通道的出口的相当长的距离上产生熟料床的可靠的且相当均匀的通风。此外，疏松材料床的运输由冷却空气流支持，该冷却空气流相应地至少大致平行于支架或传送方向。冷却空气引起的熟料床的搅动小于具有已知冷却空气通道的冷却器中的搅动。这导致熟料床内的希望温度梯度的更好的形成。

此外，由于弯曲，冷却空气的速度至少沿弯曲的部分可以最大可能程度地保持不变，虽然通常从下方进入的空气沿传送方向偏斜。如果冷却通道的横截面至少在弯曲的部分中大致(±10％)不变，这特别正确。

在本发明的优选实施例中，从冷却空气通道到支架的过渡处的曲率是平稳(steady)的，这特别良好地支持附壁效应，使得冷却空气的主要部分沿熟料的运输方向流动。

确定沿传送方向的冷却空气通道的弯曲的最佳方法是通过使用冷却空气通道的优选地竖直的部分的作为结果的线。这个部分将形成为穿过包含指示传送方向的矢量的平面。点M中的曲线(或线)的曲率是线上的点M和点N中的正切方向之间的角度δ的比率的极限(见Bronstein“TaschenbuchderMathematik”,VerlagHarryDeutschFrankfurta.M.,1.Aufl.1993,s.174)。

当曲率沿向着支架的方向递减时，特别支持附壁效应。当邻近出口的冷却空气通道的部分的曲率变化递减时，特别是这样。

冷却空气通道优选地类似狭槽。它由沿传送方向和逆着传送方向的壁界定。至少在邻近冷却空气通道的出口的部分中，所述壁之间的距离优选地大致不变(±10％)。结果，湍流减小，这将支持来自支架的冷却空气流的解散并且因此抵消附壁效应。

在优选的实施例中，支架具有至少一个纵向狭缝，该至少一个纵向狭缝向着顶部敞开并且附接到冷却空气通道。这引起冷却空气到位于支架的顶部的熟料床中的特别大面积注入。结果，熟料床上方的冷却空气温度升高并且形成风洞的危险降低。此外，用于被调节的量的冷却空气的所需的风扇功率降低。

当纵向狭缝的深度随着离开冷却空气通道的距离的增大而减小时，冷却空气的速度可以保持为足够高以使得细料被可靠地吹出，即使在狭缝的远端。因此避免纵向狭缝的堵塞。

特别优选的是，纵向狭缝沿传送方向从冷却空气通道分支出。这也导致冷却空气到熟料床中的特别均匀的注入，因此被引导过支架的冷却空气流沿传送方向拾取纵向狭缝中的冷却空气，导致上面列出的优点。

优选地，纵向狭缝具有以平稳弯曲的方式通往冷却空气通道的底部。这也用于均匀化冷却空气流并且减少漩涡，该漩涡将增加流动阻力。

优选地，冷却格栅具有布置成彼此平行的数个纵向狭缝。这些纵向狭缝之间的距离应当优选地小于熟料颗粒的中间距离(不考虑细的部分)。纵向狭缝的宽度应当选择为使得取决于通过纵向狭缝的冷却空气的量，至少可能落入纵向狭缝中的熟料颗粒的大部分被冷却空气吹出。

在优选实施例中，冷却空气通道的入口变宽，即其横截面在邻近入口的部分中沿向着入口开口的方向增大。至少相应地在入口侧或入口的所述部分中，这减小了冷却空气速度，而冷却空气速度的减小影响通过冷却空气通道的某些流所需的压差的减小。

如上面描述的那样制造冷却空气通道是特别简单的，如果冷却格栅配备有格栅段，该格栅段具有至少用于水泥熟料的支架，沿传送方向的前侧和背离前侧的后侧，该前侧和后侧至少在邻近支架的段中分别由沿传送方向弯曲的区域形成。这种格栅段可以被顺序地定位，例如在格栅元件中，其中冷却空气通道由形成在格栅段的后续的前侧和后侧之间的狭槽产生。这个狭槽至少在邻近出口的段中沿传送方向倾斜且弯曲，这引起流过狭槽的冷却空气通过附壁效应附接到支架。冷却空气通道由格栅元件的侧壁横向地界定。优选地，狭槽比厚度宽得多，即横向边界之间的距离显著大于两个后续格栅段之间的距离。

优选地，邻近支架的前侧的至少一个段与后侧上的段相符合。这允许形成具有至少沿段方向不变的横截面的冷却空气通道。

优选地，至少在到支架的过渡处，后侧上的曲率是平稳的，以支持附壁效应。

当后侧的曲率在接近所述支架的部分中随着离开支架的距离而增大时，冷却空气流特别良好地附接到支架。

特别优选的是，邻近支架的段中的后侧的曲率变化随着到支架的距离而递减。

优选地，格栅段在每一侧上具有至少一个引导元件，以将其插入到盒状格栅元件的引导轮廓中。这允许格栅段的容易交换。

优选地，栅格段在前侧和/或后侧上具有至少一个突起，该至少一个突起相应地用作到位于该格栅段的前方或后方的格栅段的间隔件(distancepiece)，因此在两个相邻的格栅段之间形成狭槽状冷却空气通道。

优选地，底侧和支架限定的平面之间的距离沿向着前侧的方向递减。特别优选地，该距离单调地递减，特别地严格单调地递减。这在两个相继的格栅段形成的冷却空气通道的入口的区域中减少漩涡的形成。

附图说明

在下面，将参考附图通过例子的方式在实施例的例子上描述本发明，而不限制总的创造性构思。

图1示出冷却格栅，

图2示出格栅元件的纵向剖视图，

图3示出图2的细节，

图4示出格栅段的数个视图和剖视图，

图5示出另一格栅元件的纵向剖视图，

图6示出图5的细节，

图7示出与已知格栅元件内的流动情况(下方)相比的根据图2的格栅元件内的流动情况(上方)。

具体实施方式

图1中的冷却格栅100具有布置成数排的多个格栅元件1。各排由在横梁120上并排布置的格栅元件1组成。格栅元件通过横梁120供应有冷却空气。横梁因此也称为“空气梁(airbeam)”。空气梁120一个接一个地布置使得一排格栅元件的前部与其前方的排的后部重叠。冷却格栅的表面因此类似楼梯。为了运输位于冷却格栅的顶部上的熟料，一些空气梁120′(以粗体凸显)可以平行于格栅元件1形成的支架10移动。相应的空气梁120′可以通过致动器(未示出)向前和向后移动。

图2和图5分别示出位于空气梁120的顶部上的格栅元件1的纵向截面。格栅元件1具有作为用于熟料床(未示出)的支架10的部分平坦的表面。熟料床的传送方向由箭头2指示。支架10基本上由板50、格栅段60和前段70形成。在组装状态中，板50构成最后段，该最后段与布置在其后面的格栅元件1的底侧重叠。多个格栅段60和前段70沿传送方向2跟随板50。布置成与传送方向2成直角并且用作冷却空气通道20的狭槽20形成在板50、格栅段60和前段70之间。因此，通过冷却空气通道20的流动至少基本上被板50、格栅段60和前段70的前侧51、61和后侧62、72以及相应的前侧和后侧之间的距离限定。

为了冷却熟料床，冷却空气可以经由空气梁120通过格栅元件1的下侧6中的开口5而被注入格栅元件1中(由箭头3指示)。冷却空气从格栅元件1的上侧7通过冷却空气通道20离开。因此，冷却空气通道20在下侧上具有入口21并且在支架10中具有出口22(仍参见图2和图5)。冷却空气通道20分别具有部分24，该部分24邻近出口22，沿向着入口的方向延伸，该入口沿传送方向倾斜且弯曲。冷却空气通道20的倾斜因此沿传送方向增大。结果，从冷却空气通道20离开的“冷却空气射流”至少在初始附接到支架10。这在图7中清楚地可见，图7示出与现有技术相比的流动情况(上面根据本发明，下面根据现有技术)。冷却空气到支架的这种改进的附接特别地由以下事实支持：格栅段60的后侧62以平稳弯曲的方式延伸到支架10的相邻平面部分中(参见图3、4和6)。此外，曲率随着到支架10的增大的距离而平稳地递减。结果，不平坦的支架10的部分仅仅略微倾斜。邻近出口22的冷却空气通道20的部分也仅仅略微倾斜。因此，熟料颗粒不可能逆着离开冷却空气通道的冷却空气的流动落下。现有技术冷却器中需要的所谓的“虹吸管”(见图7下部图示)因此可以被省略。这也减小格栅元件1的流动阻力并且因此减小冷却空气风扇的能耗。省去冷却空气通道20的虹吸管部分也促进到冷却空气通道的入口21中的更均匀的流入。对应地，与现有技术格栅元件的情况相比，冷却空气更均匀地离开冷却空气通道，如图7中可以清楚地看到的。这种均匀性显著减小在通过熟料床以给定的冷却空气流来形成风洞的可能性。

图2和图5中的格栅元件在格栅段60的底侧的形状中是不同的：在图2到图4中，格栅段60的底侧66至少基本上平坦的，但沿向着支架的方向倾斜直到它们以圆形的形状延伸到相应的前侧61中。这导致在相应冷却空气通道20的入口21的区域中漩涡的减少。此外，从格栅段60的后侧62到底侧66的过渡区域形成鼻形突起，该鼻形突起劈分分别来自后方和下方的冷却空气流。在鼻形突起的前方的入口21的区域中，这导致压力大致不变，这又导致通过一个接一个地布置的冷却空气通道20的比现有技术中明显更均匀的冷却空气流(见图7)。这减小形成风洞的危险。

在图4中，朝顶部敞开的纵向狭缝63在格栅段60的支架中沿传送方向延伸。纵向狭缝从靠近支架10的前侧端部的格栅段60的后侧62延伸。在组装状态中，这些纵向狭缝63与冷却空气通道20相互作用，该冷却空气通道由一个接一个地布置的两个格栅段的前侧61和后侧62形成。因此，来自冷却空气通道20的冷却空气通过纵向狭缝63达到支架10的前部区域。纵向狭缝63的宽度尺寸被设计成使得仅仅小部分特别小的熟料颗粒可能落到纵向狭缝中；这些非常小的颗粒将被冷却空气吹出纵向狭缝63。这些纵向狭缝因此提供熟料床的非常有效的冷却。从格栅段60的后侧62到纵向狭缝63的底部的过渡优选地是平稳的，特别优选地平稳弯曲。因此，从纵向狭缝63清除可能已经进入的熟料颗粒被支持并且流动阻力减小。此外，部分冷却空气流顺着平稳平面，如在从出口22到支架10的过渡处的情况。纵向狭缝63的底部到支架中的过渡优选地是平稳的，特别优选地由于同样的原因而平稳地弯曲。纵向狭缝63的深度优选地沿传送方向递减，使得纵向狭缝63内的流动速度不下降到可靠地将熟料颗粒吹出纵向狭缝63所需的值之下，尽管冷却空气向上离开纵向狭缝。纵向狭缝63因此允许甚至到支架的前部区域中的冷却空气的不受干扰的运输。

图5和图6中描绘的格栅段60被设计为空心体，因此减小用于它们的制造的材料的量。这些空心体的底侧66当然也可以设计成如图2到图4中描绘的那样倾斜的，使得从底侧到由支架10的平坦部分组成的共同平面的距离连续地减小到底侧延伸(优选地平稳地弯曲)到前侧61中的点。

通常，格栅段60由金属材料铸造。替代地，它们也可以由陶瓷或由钢和陶瓷的复合材料制成。

附图标记清单

1格栅元件

2传送方向

3冷却空气供应

5格栅元件的底侧中的开口

6底侧

7上侧

10支架

20冷却空气通道

21入口

22出口

23邻近入口21的部分

24邻近出口22的部分

50板/板状最后段

51板50的前侧/板状最后段50

60格栅段

61格栅段60的前侧

62格栅段60的后侧

63纵向狭缝

66格栅段60的底侧

70前段

72前段70的后侧

100冷却格栅

120空气梁

120′空气梁

Claims (18)

1.一种用于沿传送方向(2)冷却和运输水泥熟料的冷却格栅(100)，所述冷却格栅(100)具有至少一个格栅元件(1)，其中所述格栅元件(1)

具有用于水泥熟料的至少一个支架(10)，

具有至少一个冷却空气通道(20)，所述冷却空气通道用来将冷却空气注入所述熟料中，所述冷却空气通道在所述支架(10)中具有至少一个出口，所述冷却空气通道至少在邻近其至少一个出口(22)的部分中沿所述传送方向(2)倾斜，

其特征在于，

所述冷却空气通道(20)至少在邻近所述出口(22)的部分中沿传送方向(2)弯曲。

2.根据权利要求1所述的冷却格栅(100)，

其特征在于，

至少一个纵向狭缝(63)与所述传送方向(2)垂直地在所述支架(10)中延伸，所述纵向狭缝(63)朝着顶部敞开并且与所述冷却空气通道(20)流体连通。

3.根据权利要求2所述的冷却格栅(100)，

其特征在于，

所述纵向狭缝(63)的深度随着到所述冷却空气通道(20)的距离增大而递减。

4.根据权利要求2或3所述的冷却格栅(100)，

其特征在于，

所述纵向狭缝(63)使所述冷却空气通道(20)沿传送方向分流。

5.根据权利要求2或3所述的冷却格栅(100)，

其特征在于，

所述纵向狭缝(63)的底部平稳弯曲地延伸到所述冷却空气通道(20)中。

6.根据权利要求1或2所述的冷却格栅(100)，

其特征在于，

所述冷却空气通道(20)到所述支架(10)的过渡处的曲率是平稳的。

7.根据权利要求6所述的冷却格栅(100)，

其特征在于，

所述曲率沿向着所述支架(10)的方向递减。

8.根据权利要求6所述的冷却格栅(100)，

其特征在于，

曲率变化沿向着所述出口(22)的方向递减。

9.根据权利要求1或2所述的冷却格栅(100)，

其特征在于，

所述冷却空气通道(20)由沿传送方向(2)的至少一个第一壁和逆着传送方向(2)的至少一个第二壁界定，并且所述第一壁和所述第二壁之间的距离至少在邻近所述冷却空气通道(20)的出口(24)的部分中至少大致不变。

10.根据权利要求1或2所述的冷却格栅(100)，

其特征在于，

所述冷却空气通道(20)沿向着入口的方向变宽。

11.一种用于冷却格栅的格栅元件的格栅段(50，60，70)，所述冷却格栅用于冷却和运输水泥熟料，所述格栅段具有用于水泥熟料的至少一个支架(10)和沿传送方向面向的前侧(51，61)和背离所述前侧的后侧(62，72)，

其特征在于，

所述前侧(51，61)和所述后侧(62，72)分别由至少在邻近所述支架(10)的部分中沿传送方向(2)弯曲的平面组成。

12.根据权利要求11所述的格栅段，

其特征在于，

邻近所述支架(10)的所述前侧(51，61)的一部分与所述后侧(62，72)的一部分相符合，这允许形成具有至少沿段方向不变的横截面的冷却空气通道。

13.根据权利要求11或12所述的格栅段，

其特征在于，

所述后侧(62，72)的曲率至少在到所述支架(10)的过渡处是平稳的。

14.根据权利要求11或12所述的格栅段，

其特征在于，

所述后侧(62，72)的曲率在邻近所述支架(10)的部分中随着到所述支架(10)的距离的增大而递减。

15.根据权利要求11或12所述的格栅段，

其特征在于，

所述后侧(62，72)的曲率变化在邻近所述支架(10)的部分中随着到所述支架(10)的距离增大而递减。

16.根据权利要求11或12所述的格栅段，

其特征在于，

所述格栅段在每一侧上具有引导元件以将所述格栅段插入到盒状格栅元件的引导轮廓中。

17.根据权利要求11或12所述的格栅段，

其特征在于，

所述格栅段在所述前侧(51，61)和/或所述后侧(62，72)具有至少一个突起，所述至少一个突起相应地用作到位于所述格栅段(50，60，70)前部或后部的格栅段(50，60，70)的间隔件，由此在两个相邻的格栅段(50，60，70)之间形成狭槽状冷却空气通道(20)。

18.根据权利要求11或12所述的格栅段，

其特征在于，

在所述格栅段的底侧和所述支架(10)限定的平面之间的距离沿向着所述前侧(51，61)的方向递减。