CS228219B1

CS228219B1 - Device for cooling granular materials, especially cement clinker

Info

Publication number: CS228219B1
Application number: CS562481A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Zacpal
Original assignee: Zdenek Zacpal
Priority date: 1981-07-23
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1984-05-14

Abstract

Vynález se týká zeřízení pro chlazení zrnitých materiálů, zejména cementářského slínku. Zařízení je,vytvořeno jako svislá ěachta (1) kruhového průřezu, propojené v horní části s výpadovým koncem rotační pece (3), ve spodní části opetřené roštovou plochou (10) ve tvaru kruhového mezikruží, složenou ze soustavy pevných roštnic (8) a soustavy pohyblivých roštnic (9), jež jsou upevněny na soustavě pevných radiálních nosníků (6) a na soustavě radiálních nosníků (7) otočně pohyblivých dle osy šachty (1|, přičemž roštová ploché (10) je alespoň jednou radiálně přerušena zařízením pro výhrab (11) ochlazeného slínku.The invention relates to a device for cooling granular materials, in particular cement clinker. The device is designed as a vertical shaft (1) of circular cross-section, connected in the upper part to the outlet end of the rotary kiln (3), in the lower part supported by a grate surface (10) in the shape of a circular annulus, consisting of a system of fixed grates (8) and a system of movable grates (9), which are mounted on a system of fixed radial beams (6) and on a system of radial beams (7) rotatably movable along the shaft axis (1|, wherein the grate surface (10) is interrupted radially at least once by a device for scooping out (11) of the cooled clinker.

Description

Vynález se týké zeřízeni pro chlezení zrnitých meteriélů, zejména ceaentářakáho «linku.The invention relates to an apparatus for the breading of granular meters, in particular a ceaentary line.

Cementóřský slínek se po výpalu v rotační peci chladí v chladičích vsduohem, Síni aa vzduch ohřívá e slouží pek při spalování paliva jako spalovací vzduch.Cement clinker, after firing in a rotary kiln, is cooled in chillers with a water coupler.

Zejména v posledních letech se zvýšily ceny energií e je maximálně žádoucí energiemi šetřit a tedy využívat maximélnš 1 teple, obsaženého ve vypáleném slínku. Stávající chladiče tento požadavek v dostatečné míře nesplňují.Especially in recent years, energy prices have risen e, it is highly desirable to save energy and therefore to use at most 1 heat contained in the burnt clinker. Existing coolers do not sufficiently meet this requirement.

Nejvíce rozšířené roštové chladiče pracuji tak, že vrstva žhavého slínku je posouvéne nebo vezene na děrovaném roštu, přičemž je profukovéne chladicím vzduchem. Výměna tepla se tedy děje v křížovém proudu, což je příčinou, že poměrně malé množství vzduchu, které je zapotřebí pro apelování paliva v peci, naprosto nevychladl slínek ne požadovanou teplotu. Konečné vychlazení slínku se proto zajišťuje tak, že se dmýché 2 až 3nésobek vzduchu potřebného pro pec. Část nejvíce ohřátého vzduchu se zavádí do pece a zbytek ohřátého vzduchu se odvádí do ovzduší jsko odpadní. Nehledě k této ztrátě tepelné energie ve výši asi 400 KJ.kg^-' slínku je nutno tuto čést vzduchu před vypuštěním do ovzduší navíc odprešovat, což stojí další energii.The most widespread grate coolers operate in such a way that the layer of hot clinker is moved or carried on the perforated grate while being blown through by cooling air. Thus, the heat exchange takes place in a cross-flow, which is why the relatively small amount of air that is required to appeal the fuel in the furnace has not completely cooled the clinker at the desired temperature. The final clinker cooling is therefore ensured by blowing 2 to 3 times the air required for the furnace. Part of the most heated air is introduced into the furnace and the remainder of the heated air is discharged to the air as exhaust air. Despite this loss of heat energy of about 400 KJ.kg ^- 'clinker is necessary this trip air before releasing it into the atmosphere in addition odprešovat, which costs more energy.

Dlouhé planetové chladiče s pomocnou podporou a v poslední době opět bubnové chladiče sice nepotřebují ke svému provozu odpední vzduch, avšak tepla slínku rovněž dostatečně nevyužívají, neboť u nich dochází vědomě k velmi znečné ztrátě tepla sáláním, a vedením rovněž ve výši asi 400 KJ.kg^-' slínku. S touto ztrátou tepla se v tepelné bilanci počítá; kdyby se zlepšenou izolací planet neb chladicího bubnu tato ztréta zmenšila, zůstane slínek nedostatečně vychlazen. Takové případy se pak řeěí vstřikováním vody do planet nebo chladicího bubnu, čímž sice se zejlstí dochlazení slínku, avěek ze cenu odpeření vstřikované vody, tedy opět za cenu ztráty tepla.Long planetary chillers with auxiliary support, and more recently, drum coolers do not need exhaust air for their operation, but they also do not make sufficient use of clinker heat, as they knowingly have a very noticeable loss of radiation heat and also about 400 KJ.kg ^- 'clinker. This heat loss is foreseen in the heat balance; if the loss of the planets or the cooling drum is reduced, the clinker will remain insufficiently cooled. Such cases are then solved by injecting water into the planets or the cooling drum, thereby making the cooling of the clinker and the costs of evaporation of the injected water condensed, again at the cost of heat loss.

V posledních letech byly prováděny pokusy s šachtovými chladiči slínku, jež měly pracovat ze pomoci protiproudé výměny tepla ve vysoké vrstvě slínku, jež byle profukovéne chladicím vzduchem.In recent years, attempts have been made with shaft clinker coolers to operate by countercurrent heat exchange in a high layer of clinker which is blown through the cooling air.

Tento teoretický princip, tepelně velmi dokonalý, se věak podařilo úspěšně realizovat pouze u jednotek melých výkonností. U výkonnějších jednotek, jež vyžadovaly větší průměr šachty, se nepodařilo zajistit dostatečně rovnoměrný plošný násyp žhavého slínku z pece na vrstvu a také rovnoměrný plošný odběr vychlazeného slínku ze spodní části vrstvy. Tím docházelo k průnikům žhavých proudů slínku vrstvou e teké k průnikům méně ohřátého vzduchu, což způsobovelo pokles tepelné účinnosti, projevující se nedostatečným vychlazením slínku a sníženou teplotou spalovacího vzduchu pro rotační pec.However, this theoretical principle, very thermally perfect, has been successfully implemented only in units of low performance. In the more efficient units requiring a larger shaft diameter, a sufficiently uniform flat-fill of the hot clinker from the furnace to the layer and a uniform flat-rate removal of the cooled clinker from the lower part of the layer were not ensured. This resulted in the penetration of the hot clinker streams through the layer, which also led to the penetration of less heated air, causing a decrease in thermal efficiency, manifested by insufficient clinker cooling and reduced combustion air temperature for the rotary kiln.

Vynélez si klade ze cíl popsané problémy vyřešit, maximálně zabránit ztrátám tepla v chladiči, při dostačujícím vychlazení slínku.The aim of the invention is to solve the described problems, to prevent heat loss in the cooler as much as possible, with sufficient cooling of the clinker.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení ke chlazení zrnitých materiálů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je vytvořeno jako svislá šachta kruhového průřezu propojené v horní části s výpadovým koncem rotační pece, ve spodní části opatřená roštovou plochou ve tvaru kruhového mezikruží složenou ze souetavy pevných a soustavy pohyblivých roštnic, jež jsou upevněny ne soustavě radiálních nosníků pevných e soustavě radiálních nosníků otočně pohyblivých kolem osy šachty, přičemž roštové plocha je eleepoň jednou radiálně přeru šene zařízením pro výhreb ochlazeného slínku.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the device for cooling granular materials according to the invention, which consists in that it is designed as a vertical shaft of circular cross-section connected in the upper part with the outlet end of the rotary furnace. movable grate assemblies which are fixed to the fixed radial beam system and to the radial beam system rotatably movable about the shaft axis, the grate surface being at least once radially interrupted by the cooled clinker heating device.

Zařízením podle vynálezu se dosáhne výrazného snížení ztrát tepla u chladičů cementéřského slínku a tím výrazného snížení spotřeby tepla pro výpal slínku, což je ekonomicky velmi žádoucí.The apparatus according to the invention achieves a significant reduction in the heat loss of cement clinker coolers and thus a significant reduction in the heat consumption for clinker firing, which is economically very desirable.

Konstrukční pojetí zařízení odstraňuje negativní vliv rostoucích rozměrů u Šachtových chladičů na rovnoměrnost a dokonalost teplovýměnného procesu, takže zařízení lze aplikovat i pro nejvyšěí požadované výkonnosti.The design of the device eliminates the negative influence of the growing dimensions of the shaft coolers on the uniformity and perfection of the heat exchange process, so that the device can be applied even to the highest required performance.

Zařízení podle vynélezu je schematicky v řezu znázorněno ne obr. 1, pohled na soustavy radiálních nosníků a roštovou plochu (Řez z obr. 1) je schematicky znázorněn na obr. 2 a řez zařízením pro výhrab (Sez B-B z obr. 2) je schematicky znázorněn na obr. 3.The device according to the invention is schematically shown in section in FIG. 1, a view of radial beam systems and a grate surface (Section 1) is schematically shown in FIG. 2, and a section of the digging device (Sez BB of FIG. 2) is schematically. shown in FIG.

Zařízení podle vynélezu pozůstává z Šachty £ kruhového průřezu v horní části opatřené žárovou hlavou 2 propojené s rotační pecí £, ve spodní části uzavřenou kuželovou výsypkou A, pokračující směrem dolů těsnicím uzávěrem £. Ve spodní části šachty £ je na jejím pléěti upevněna soustava pevných radiálních nosníků 6, v jejichž průsečíku, v ose šachty £, je otočně uložena soustava otočně pohyblivých radiálních nosníků £. Ne soustavě pevných radiálních nosníků £ je upevněna způsobem běžným u roštových chladičů soustava pevných roštnic 8, na soustavě otočně pohyblivých radiálních nosníků £ je opět známým způsobem upevněna soustava pohyblivých roětnic £. Tímto způsobem je vytvořena roštová plocha £0 obdobné jako u běžných roštových chladičů, avšak ve tvaru kruhového mezikruží.The device according to the invention consists of a shaft 6 of circular cross section in the upper part provided with a hot-head 2 connected to a rotary kiln 4, closed at the bottom by a conical hopper A, continuing downwardly with a sealing closure 4. In the lower part of the shaft 6, a set of fixed radial beams 6 is fastened to its sheath, and at its intersection, at the intersection, at the axis of the shaft 6, a set of rotatably movable radial beams 6 is rotatably mounted. The fixed grate assembly 8 is fixed to the fixed radial beam assembly 4 in a manner common to grate coolers, and the movable grate assembly 4 is again mounted in a manner known per se to the rotatably movable radial beam assembly 8. In this way, the grate surface 40 is similar to that of conventional grate coolers, but in the form of a circular annulus.

Pro posuv soustavy pohyblivých roštnic £ vůči soustavě pevných roštnic 8 tam a zpět jsou mezi soustavou pevných radiálních nosníků 6 a soustavou otočně pohyblivých radiálních nosníků £ instalovány běžné pohony, nejlépe ve formě hydraulických válců, což však není na obrázcích znázorněno.Conventional drives, preferably in the form of hydraulic cylinders, are installed between the fixed radial beams 6 and the pivotable radial beams 6 to move the movable grate assembly 8 relative to the fixed grate assembly 8 back and forth, but this is not shown in the figures.

Roštové plocha 10 je nejlépe v místě radiální řady pevných roětnic 8 alespoň ne jednom místě obvodu radiálně přerušena zařízením 11 pro výhreb ochlazeného slínku (obr. 1, 2 a 3).Preferably, the grate surface 10 is interrupted radially by a cooling clinker heating device 11 at the location of the radial row of fixed nipples 8 in at least one circumferential location (FIGS. 1, 2 and 3).

Zařízení 11 pro výhrab může být řešeno různými způsoby. Na obr. 2 a 3 je znázorněno schematicky možné řešení ve formě pevné násypné šachty 12 procházející radiálně řadou pevných roětnic 8, pod níž je umístěna zédržné plošina £2, nad níž je pohyblivě uložen shrnovač 14. pohyblivý spolu se soustavou pohyblivých roštnic £.The digging device 11 can be designed in various ways. Figures 2 and 3 show schematically a possible solution in the form of a fixed hopper 12 extending radially through a series of fixed nipples 8 below which a retaining platform 52 is placed, above which a movable rake 14 is movably mounted together with a set of movable grate 6.

Prostor pod roštovou plochou je radiálně rozdělen na jednotlivé komory 15 vždy od jedno ho pevného radiálního nosníku 6 k druhému - je znázorněno čárkovaně a v částečném řezu na obr. 2, přičemž proti těsnicímu uzávěru £ jsou komory ££ uzavřeny kuželovým mezikružím £6 a proti sobě navzájem dělicími plechy 2£ s výjimkou komory ££, v níž je umístěno zařízení . » 11 pro výhreb ochlazeného slínku. Komory 15 jsou s těsnicím uzávěrem £ propojeny ve svých nejnižěích částech pouze potrubími propadu £8.The space underneath the grate surface is radially divided into individual chambers 15 from one fixed radial beam 6 to the other - shown in broken lines and in partial section in FIG. 2, with the chambers 54 enclosed by a conical annealing ring 6 and against with each other separating plates 26 except for the chamber 34 in which the device is located. »11 to cool the clinker. The chambers 15 are connected to the sealing cap 8 in their lowest parts only by the drop pipes 8.

* Pro přívod chladicího vzduchu do jednotlivých komor 15 a do komory 17 jsou instalována potrubí 19 od ventilátorů, které nejsou znázorněny. Pod těsnicím uzávěrem £ je umístěno běžné zařízení pro odběr vychlazeného slínku, např. talířový podavač 20 a běžný dopravník slínku.* In order to supply cooling air to the individual chambers 15 and into the chamber 17, ducts 19 are provided from ventilators (not shown). A conventional clinker take-off device, for example a disk feeder 20 and a conventional clinker conveyor, is located below the sealing closure.

šachta £ je nad roštovou plochou 10 opatřena žáruvzdornou vyzdívkou 21. Skrz žárovou hlavu 2 je do rotační pece £ zasunut hořák 22. Jak pevné roštnice 8, tek pohyblivé roštnice £ jsou opatřeny otvory pro možnost průchodu chladicího vzduchu roštovou plochou £0.The shaft 4 is provided with a refractory lining 21 above the grate surface 10. Through the heat head 2 a burner 22 is inserted into the rotary kiln.

Zařízení pracuje následujícím způsobem:The device works as follows:

žhavý elínek, vypálený v rotační peci £,vypadává přes žárovou hlavu 2 do šachty £ na roštovou plochu 10. Soustava pohyblivých roštnic £.se pohybuje tam a zpět a pohybuje slínkem po roštové ploše 10 ve tvaru kruhového mezikruží. Zařízení 11 pro výhrab slínku je seřízeno tak, aby vrstva slínku na roštové ploše byla relativně vysoké, např. 1 200 mm, jak bude ještě rozvedeno.The hot wire, fired in the rotary kiln 4, falls through the hot head 2 into the shaft 4 onto the grate surface 10. The movable grate system 4 moves back and forth and moves the clinker over the grate surface 10 in the form of a circular annulus. The clinker digging device 11 is adjusted so that the clinker layer on the grate surface is relatively high, e.g. 1200 mm, as will be further distributed.

Do jednotlivých komor 15 a do komory 17 jé potrubími 19 draýchén chladicí vzduch. Tento vzduch prochází roštovou plochou 10 a relativně vysokou vrstvou slínku ne roštové ploěe 10. Vlivem toho, Se vrstva slínku je relativně vysoká, je mošně ji považovat za několik nižších dílčích vrstev na sobě; pak nejníže uložená dílčí vrstva přichází do styku se studeným chladicím vzduchem, výše uložená dílčí vrstva je chlezena vzduchem, již částečně předehřátým z nejníže uložené dílčí vrstvy atd., až horní dílčí vrstva je chlazena vzduchem značně teplým, který se zde déle ohřívá na velmi vysokou teplotu. Proces výměny tepla se tak přibližuje tepelně nejefektivnější výměně teple v protiproudu.Cooling air is provided into the individual chambers 15 and into the chamber 17 via conduits 19. This air passes through the grate surface 10 and the relatively high clinker layer on the grate surface 10. Due to the fact that the clinker layer is relatively high, it can be considered to be a few lower partial layers on top of each other; then the lowest subcoat comes into contact with cold cooling air, the above subcoat is air-cooled, already partially preheated from the lowest subcoat, etc., until the upper subcoat is cooled with very warm air, which is heated to a very high temperature for longer temperature. The heat exchange process thus approaches the most heat-efficient heat exchange in countercurrent.

Vrstva slínku jako celek se po roštové ploše 10 pohybuje, avšak různou rychlostí v jednotlivých dílčích vrstvách. Nejrychleji postupuje nejníže uložené dílčí vrstva, která je pohyblivými roštnicemi £ bezprostředně posunována, ve výše uložených dílčích vrstvách se rychlost postupu postupně snižuje.-Dochází tak k relativnímu pohybu částic slínku ve vrstvě jako celku, takže nahodile vzniklé místo možného průniku vzduchu se vzápětí ruší, což velmi přispívá k homogenitě tepelného procesu.The clinker layer as a whole moves along the grate surface 10, but at different speeds in the individual sub-layers. The lowest deposited layer, which is immediately displaced by the movable grate 6, is the fastest to advance. which greatly contributes to the homogeneity of the thermal process.

Ochlazený slínek z nejníže uložené dílčí vrstvy slínku je po jednom obejití od místa zařízení JJ. pro výhreb zpět k tomuto místu po roštové ploše 10 tvaru kruhového mezikruží (nebo k místu dalšího zařízení 11 pro výhreb pokud je těchto zařízení více než jedno) vyhrabán do komory 17 a z dílčí vrstvy slínku výše uložené se stane dílčí vrstva slínku nejníže uložené. Obdobně je tomu s výše uloženými dílčími vrstvami, přičemž nejvýše uložená dílčí vrstva slínku je doplněna horkým slínkem z rotační pece £.The cooled clinker from the lowest deposited clinker sublayer is one bypass from the site of the apparatus 11. for burial back to this location on the circular annulus-shaped grate surface 10 (or to the location of another burner 11 if more than one of the burner devices), is digged into the chamber 17 and the clinker sublayer above will become the lowest clinker sublayer. Similarly, with the above-mentioned partial layers, the highest laid-up clinker partial layer is supplemented with hot clinker from the rotary kiln.

Zařízení 11 pro výhreb v možném provedení ne obr. 3 pracuje tak, že ochlazený slínek vstupuje do násypné šachty 12. ulpívá pod sypným úhlem na zádržné plošině £2, odkud je shrnovačem ££ spojeným se soustavou pohyblivých roštnic £ shrnován. Shrnovač 14 je tak seřízen, aby množství vyhrabávaného slínku odpovídalo množství ochlazeného slínku postupujícího v nejníže uložená dílčí vrstvě.The burner device 11 in a possible embodiment of Fig. 3 operates by cooling the clinker into the hopper 12 at an apparent angle on the retaining platform 52, from where it is gathered by the rake 72 connected to the movable grid. The rake 14 is adjusted so that the amount of digged clinker corresponds to the amount of cooled clinker advancing in the lowest deposited sublayer.

Ochlazený slínek z komory 17 postupuje těsnicím uzávěrem £, odkud je např. talířovým podavačem 20 odebírán na běžný dopravník slínku, který jej dopravuje k místu dalšího technologického procesu.The cooled clinker from the chamber 17 proceeds through the sealing closure 6, from where it is taken, for example, by a plate feeder 20 to a conventional clinker conveyor, which transports it to the site of the next technological process.

Talířový podavač ££ je řízen tek, aby těsnicí uzávěr byl stále naplněn slínkem, čímž je zabráněno nežádoucímu úniku chladicího vzduchu z komor 15 ,a z komory 17.The plate feeder 60 is controlled so that the sealing cap is still filled with clinker, thereby preventing unwanted leakage of cooling air from the chambers 15, and from the chamber 17.

Drobný slínek otvory v roštnicích roštová plochy 10 může nahodile propadnout. Propad z komor JÍ Je proto sváděn potrubím 18 propadu do horní části těsnicího uzávěru £.The tiny clinker may accidentally fall through the openings in the grates of the grate surface 10. The overflow from the chambers 11 is therefore led through the overflow line 18 to the top of the sealing cap.

žáruvzdorné vyzdívka ££ omezuje ztráty tepla a chrání kovové ěéatl před účinkem vysokých teplot.The refractory lining reduces the heat loss and protects the metal from the effects of high temperatures.

Vysoce předehřátý vzduch z horní dílčí vrstvy slínku je veden přes Sérovou hlavu £ do rotační pece £, kde je využíván ke spalování paliva přiváděného hořákem 22.Highly preheated air from the upper clinker sub-layer is passed through the serum head 6 to the rotary kiln 6 where it is used to burn the fuel supplied by the burner 22.

Claims

Device for cooling granular materials, in particular cement clinker, characterized in that it is designed as a vertical shaft (1) of circular cross-section, connected in the upper part with the outlet end of the rotary kiln (3), provided with a grate surface (10) in the lower part a circular annulus, composed of a set of fixed grates (8) and a set of movable grates (9), which are mounted on a set of fixed radial beams (6) and not a set of radial beams (7) rotatably movable about the shaft axis (1); the surface (10) is interrupted at least once radially by the cooled clinker heating device (11).

Device according to claim 1, characterized in that the vertical shaft (1) of circular cross-section is closed in the lower part below the grate surface by a conical hopper (4) circumferentially divided by dividing plates (23) and conical annulus (16) on chambers (15, 17). ) into which separate cooling air supply ducts (19) are connected.

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that a sealing closure (5) is installed under the conical hopper (4) with a device for removing the chilled clinker, for example a disc feeder (20).

Device according to claim 1, characterized in that the device (11) for cooling the clinker is formed by a fixed hopper (12) passing radially through a series of fixed grates (8) and a retaining platform (13) with a scraper (14) located below it. connected by a set of movable grates (9).

Device according to Claims 2 and 3, characterized in that the chamber (17) in which the cooled clinker is located (11) in the conical hopper (4) is directly connected to the sealing closure (5), while the other chambers (15) ) are connected to the sealing cap (5) in their lower parts by means of an overflow conduit (18).