CS234352B1

CS234352B1 - Heat exchange method during loose material treatment and equipment for application of this method

Info

Publication number: CS234352B1
Application number: CS425178A
Authority: CS
Inventors: Gerhard Teichler
Original assignee: Gerhard Teichler
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1985-04-16
Also published as: DE2824140B2; DE2824140A1; FR2396259A1; DD132999A1; AT362707B; ATA424378A; DK293378A; GB2005388A

Abstract

In effecting heat exchange between a cooling gas and granular material of varying grain size, such as cement clinker, the granular material is continuously fed to the intake 1 of apparatus and then sub-divided into a plurality of flow paths and in each flow path is cooled in counterflow with the cooling gas. <IMAGE>

Description

Vynález se týká způsobu výměny tepla při úpravě sypkého materiálu a zařízení к provádění tohoto způsobu, zejména při ochlazení sypkého materiálu, jehož frakce zrnění jsou různé, například cementového slínku v šachtovém úpravnickém zařízení·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the exchange of heat in the treatment of bulk material and to an apparatus for carrying out this method, in particular to cool bulk material whose grain fractions are different, e.g.

Jsou známa úpravnická zařízení, u kterých se chladicí postup u materiálu, který se má zchladit, provádí na posuvných roštech nebo jiných konstrukcích roštů, přičemž chladicí vzduch procházející otvory v roštu profukuje vrstvu sypkého materiálu·Treating devices are known in which the cooling process of the material to be cooled is carried out on sliding grates or other grate structures, the cooling air passing through the grating holes blowing through the bulk material layer.

Nevýhodou těchto zařízení je, že pro poměrně malou výšku vrstvy sypkého materiálu je doba setrvání pro přenos tepla stykem mezi plynem a sypkým materiálem příliš malá· Protože se ve frakci změní ve směsi nacházejí jak nejjemnější podíly sypkého materiálu, tak i větší kousky, je odpor vrstvy sypkého materiálu na roštu různý a je tak velký, že nedochází к řádnému rovnoměrnému rozdělení proudu chladicího vzduchu po celé ploěe roštu·The disadvantage of these devices is that because of the relatively small bulk material layer, the residence time for heat transfer by contact between the gas and the bulk material is too small · Because both the finest fractions of bulk material and larger pieces change in the fraction, the bulk material on the grate is different and is so large that the cooling air flow is not evenly distributed over the grate surface ·

Dále je známo, že se přenos tepla provádí v zařízeních, která jsou vytvořena jako šachta a která pracují na principu protiproudu· Přitom je sypký materiál, který se má zchladit, popřípadě ohřát, rozprostřen po celém průřezu ěachty jako vrstva o velké tloušíce· Podstatnou nevýhodou takových zařízení je, že rozdělení frakce je po celém průřezu šachty nerovnoměrné, takže, jak je známo, je odpor vzduchu v okrajových pásmech menší než v jádru šachtového zařízení·It is also known that heat transfer takes place in shafts which are based on the countercurrent principle. The bulk material to be cooled or heated is spread over the entire cross-section of the shafts as a layer of high thickness. of such devices is that the fraction distribution is uneven across the shaft cross section, so that, as is known, the air resistance in the marginal zones is less than in the core of the shaft device.

Dále je známo, že při chlazení nebo ohřevu sypkého materiálu prokluzuje tento sypký materiál pod vlivem tíže na šikmých roštech· ·Furthermore, it is known that when cooling or heating bulk material, the bulk material slips under the influence of heaviness on the slatted grates · ·

Nevýhodné přitom je, že celá frakce změní, to jest nejmeněí a velké částice, se dopravují zařízením a proudem vzduchu se stejnou dobou setrvání a v netříděném stavu·The disadvantage is that the entire fraction changes, i.e. the smallest and the large particles, are transported by the device and the air stream with the same residence time and in the unsorted state.

Účelem vynálezu je odstranění naznačených nevýhod a dosažení podstatného slepěení výměny tepla při chladicím postupu mezi kusovým až jemnozmným materiálem na širokém materiálovém loži a příslušným chladicím médiem·The purpose of the invention is to eliminate the disadvantages indicated and to achieve a substantial bonding of the heat exchange in the cooling process between the lump to fine-dimensional material over a wide material bed and the corresponding cooling medium.

Úkolem vynálezu je využití známých tepelně technických výhod šachtové pece spojením se šachtovým chladičem zařazeným za ní, který má podstatně vyěěí výkony materiálového prosazení·SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to exploit the known thermal-technical advantages of a shaft furnace by connecting it with a shaft cooler downstream of it, which has a significantly higher material throughput performance.

Stanovený úkol se podle vynálezu řeěí tak, še se sypký materiál kontinuálně přivádí do úpravnického zařízení a rozděluje se v částečné proudy· Nato se sypký materiál po šaržích při současném prosávání a třídění v jednotlivých sekcích chladicí komory chladí za volného pádu a při současném převalování v protiproudu· Po třídění se sypký materiál ^;dále chladí v klidové vrstvě· Množstvím chladicího plynu se nastavuje optimální průběh proudění chladicího média v závislosti na postupu chlazení· Řízeným prouděním plynu se ’ vytváří oblasti úplavu, v kterých nejjemnějěí zrna stržená proudem plynu se intenzívně zchlazují a vylučují se z protiproudu a ukládají se v prostoru šachty, mimo dosah proudění plynu·According to the invention, the bulk object is solved by continuously feeding the bulk material into the treatment plant and dividing it into partial streams. Then the bulk material is cooled in batches while sifting and sorting in the individual sections of the refrigeration chamber. · After sorting, loose material ^; further cooling in the quiescent layer · The amount of cooling gas adjusts the optimum flow of the cooling medium depending on the cooling process · Controlled gas flow creates areas of flooding in which the finest grains entrained in the gas stream are intensively cooled and excreted from the countercurrent and stored in shaft space, out of reach of gas flow ·

Zařízení к provádění způsobu podle vynálezu je tvořené kruhovou šachtovou pecí a bezprostředně za ní zařazeným šachtovým chladičem, a jeho podstata spočívá v tom, Že za plnicí šachtou šachtového chladiče jaou zařazeny sekeionální chladicí komory, které jsou centričky uspořádány kolem středního sloupu, přičemž po sobě následující sekeionální komory jsou opatřeny řídicími ústrojími, například stavěcími klapkáni a v sekeionálních chladicích komorách jsou upraveny proti sobě skloněné pevné roěty, přičemž ke každé ze sekcionálních chladicích komor je přiřazena aspoň jedna výstupní Šachta pro kontinuální výstup sypkého materiálu a šachtový chladič je na svém vnějším obvodu opatřen rozvětvenými potrubími pro přívod vzduchu v závislosti na počtu chladicích komor, s příslušnými regulačními klapkami pro regulaci množství přiváděného chladicího plynu·The apparatus for carrying out the method according to the invention consists of a circular shaft furnace and a shaft cooler immediately downstream thereof, characterized in that secular cooling chambers are arranged downstream of the shaft shaft of the shaft cooler, the centers being arranged around the central column, the secular chambers are provided with control devices, for example adjusting flaps, and in the secular cooling chambers, sloping fixed grates are provided, with each of the sectional chambers being associated with at least one discharge shaft for the continuous discharge of bulk material and the shaft cooler provided on its outer periphery branched air supply ducts depending on the number of cooling chambers, with appropriate control flaps to control the amount of cooling gas supplied ·

Výhody vynálezu spočívají v tom, že při střídavé kontinuální a nekontinuální dopravě sypkého maateillu na opačně skloněné clh.adicí nebo předhíaací rošty se vytvářením nblasSí úplavu a ve sklonu probíhajících vířivých vrstev'dosáhne třídicího účinku v jed^uno tivých chladicích komorách, a tím se rovněž' dosáhne optimiá.ních podmínek přestupu tepla pro částice různé velik^si.Advantages of the invention reside in the fact that, when alternating continuous and discontinuous transportation of bulk maateillu onto oppositely inclined clh.adicí předhíaací grids or by forming nblasSí wake and inclination extending eddy vrstev'dosáhne screening effect in living venom ^with no cooling chambers, thereby also it achieves optimum heat transfer conditions for particles of different sizes.

Vyníá.ez se llíže vysvětluje na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je vyznačen podélný řez sekcionáLním šachtovým Chladičem, na obr· 2 je vodorovný řez z obr. . 1, na obr·. 3 je cesta hlavního proudu plynu v jedné prázdné sekci, na obr· 4 je cesta hlavního proudu plynu, na obr· 5 je cesta hlavního proudu plynu p^l uzavřeném meeip ros toru mezi spodním chadicím roštem a spodní hranou plnicího roštu, na obr· 6 je cesta hlavního proudu plynu při naplněné sekci s uzavřenou polohou vstupní stavěči klapky, na obr· 7 je vytvoření kládové vrstvy, vířivé vrstvy a . oblasti úplavu, a na obr· 8 jsou vyznačeny liíholěžuíkové d^aHcí rošty·1 is a longitudinal sectional view of a sectional shaft cooler; FIG. 2 is a horizontal sectional view of FIG. 1, FIG. Fig. 3 is the main gas path in one empty section; Fig. 4 is the main gas path; Fig. 5 is the main gas path in the closed flow between the lower cooling grate and the lower edge of the charging grate; 6 is the path of the main gas stream in the filled section with the closed position of the inlet flap, FIG. 7 shows the formation of the log layer, the swirl layer and the. of the flood area, and in FIG. 8 are shown the low-carbon gratings.

Sypký matteiiáL vstupuje prostřednictvím známých ústroj z kruhové pece šachtové pece předřazené sekcionUnímu šachtovému cřhadči do plnicí šachty £ tekcinnáluíhn šachtového chLadiče· Odtamtud se sypký maaerrU v závislosti sekclo^^ího . šachtového diladiče rozd&í na částečné proudy, a p^ioom se provádí místně omezený odtah sypkého meaeerálu, který vede k místně omezenému klesán ní sypkého maaeriHu v plnicí šachtě 1,The loose material enters through the known apparatus from the annular furnace of the shaft furnace upstream of the sectional shaft chute into the feed shaft of the shaft chiller. From there, the bulk material depends on the section. The shaft divider is divided into partial streams, and locally limited discharge of the bulk material is carried out, resulting in a locally limited descent of the bulk material in the filling shaft 1,

Tím se zmenší v této oblasti odpor vzduchu ve vrstvě· Mnoství plynu proudícího v této oblasti se zvýSí· Současně však vyplní' čerstvě vstupu jící cementový slínek pokles v jednotlivých sekcích tekcinnálníhn šachtového cHadiče, takže tento horký slínek se intenzívně chadí· ”This will reduce the air resistance in the layer in this area. The amount of gas flowing in this area will increase. At the same time, however, the freshly entering cement clinker will fill the drop in the individual sections of the tin-shaft shaft.

Proud chladicího plynu se řídí v závvdosti na stupni ' plnění sekce· Při konstantním přívodu cHLadicího vzduchu do jednotlivých sekcí se m&ií v sekcích jednotlivých pochodech, jako vyprazdňovaní, plnění, prosévání a třídění, podmínky přestupu tepla v závislosti . na čase, a tím L . . teplota spalovacího vzduchu vystup^ícího - z chadicích komor·The cooling gas flow is controlled according to the degree of filling of the section. With a constant supply of the feed air to the individual sections, the heat transfer conditions are measured in the sections of the individual processes, such as emptying, filling, sieving and sorting. on time, and by L. . temperature of combustion air leaving the chambers

Po provedeném naplnění jednotlivých sekcí vzniká pokračujícím ochlazováním klidové vrstvy 22 stiženi rozdílu teploty mezi chladicím vzduchem a sypkým materillem, který se má ochaddt, takže teplota chadicího vzduchu vždy dUe. klesá·After the individual sections have been filled, the temperature of the cooling air and the bulk material to be cooled continues to cool, so that the temperature of the cooling air is always lower. decreasing ·

U více sekcí superpoouuí se tyto pochody různého ohřevu chladicího vzduchu, takže se smíšením jednotlivých podílů . ze sekcí dosáhne dostatečně rovnoměrné teploty vzduchu, používaného jako spalovacího vzduchu·In the case of a plurality of super-sections, these processes of different cooling air heating are carried out so that the individual components are mixed. reaches a sufficiently uniform temperature of the air used as combustion air from the sections ·

U prázdné sekce proudí hlavní proud plynu cestou vyznačenou na obr· 3· Z obr· 4 lze· poznat, že při odvdování sypkého materilLu po skloněné vstupní stavěči klapce vzniká volný pád sypkého ma^eHlu a s tím je spojeno L převaLování шюnsSví sypkého mateeillu, které je zesíleno proudícím množstvím plynu volným «otevřením vstupní stavěči klapky 6· Nejjemněiěí poddly sypkého m^a^^i.áLu· jsou, jak je vyznačeno na obr· 7, strhávány proudem cha^cího vzduchu ' a jsou vylučovány v tvořících se oblastech 20 úplavu, potom heseaí do ' ohlasU, ve které nedoc^sí k proudění v dldedku polohy výstupní stavěči klapky 10· Nepatrnou hmotou těchto ne;j;^4m^i^;jších podílů se již v tomto krátkém čase styku mezi sypkým materiálem a chladicím vzduchem dosáhne rychlého přestupu tepla· Větší část,! frakce se udržují ve vznosu jako vířivá vrstva.·2£·In the empty section, the main gas stream flows in the way shown in FIG. 3. It can be seen from FIG. 4 that when the bulk material is discharged on the inclined inlet flap, the bulk material flows freely and is associated with the rolling of bulk material. is increased by the flow of gas by free opening of the inlet flap 6. The finest subdivisions of the bulk material are, as shown in FIG. 7, entrained by a flow of air and are discharged in the forming regions 20. of the outlet adjusting flap 10, the tiny mass of these small parts already makes contact between the bulk material and the coolant already at this short time. reaches a rapid heat transfer through the air. the fractions are kept floating as a fluidized bed.

S narůstáním klidové vrstvy 2g' mění se odpor vrstvy, sponCvaaící na spodním chodícím roštu . ££ a . meezprostor mezi spodním chLadicím roštem Ц a spodní hranou plnicího roštu g se uzavře, aby se odpor vzduchu . pjřilýraaící tloušťky vrstvy ve směru ke konci Mátu udržoval oproti začátku. roštu - s mhou tloušťkou vrstvy přiHi-áně na konstantní vý^l·As the rest layer 2g 'grows, the resistance of the layer clamping on the lower walking grate changes. ££ a. the space between the lower cooling grate Ц and the lower edge of the filling grate g is closed to provide air resistance. He maintained the thickening layer thickness in the direction towards the end of Mint from the beginning. grating - with a low layer thickness at a constant level

Propustnost roštových desek je různými průměry otvorů provedených v roštových deskách, jak je znázorněno ha obr· 6, příslušně přizpůsobena· Proudění plynu probíhá podle obrazu, znázorněného ná obr· 5. Plnicí postup každé sekce se skončí uzavřením vstupní stavěči klapky 6. V sekci spočívá tříděná klidová vrstva 22. Tato'klidová vrstva 22 je nejdříve ještě prostoupena největším podílem množství chladicího vzduchu, přivedeným výstupní šachtou 13·The permeability of the grate plates is different in the diameters of the holes made in the grate plates, as shown in Fig. 6, respectively adapted. The gas flow follows the image shown in Fig. 5. The filling procedure of each section is terminated by closing the inlet flap 6. Separate resting layer 22. This cleaning layer 22 is at first still permeated by the largest amount of cooling air supplied by the outlet shaft 13.

Zavřením spodní regulační klapky 12 chladicího vzduchu a otevřením horní regulační klapky 2J chladicího vzduchu se rozdělení množství chladicího vzduchu změní a přizpůsobí se pokračujícímu procesu chlazení v klidové vrstvě 22. Po ukončení regulace chladicího vzduchu vznikne obraz proudění, znázorněný na obr· 6, přičemž klidová vrstva pod spodním chladicím roštem Ц není již více zásobována chladicím vzduchem·By closing the lower cooling air flap 12 and opening the upper cooling air flap 20, the cooling air quantity distribution changes and adapts to the continuous cooling process in the quiescent layer 22. After the quenching air control is complete, the flow pattern shown in FIG. under the bottom grate Ц is no longer supplied with cooling air ·

К provádění způsobu podle vynálezu je sekcionálnímu Šachtovému chladiči předřazen aglomerační agregát, například kruhová šachtová pec. Jak je znázorněno na obr· 1, je sekcionální Šachtový chladič opatřen v horní části plnicí šachtou 1. Na tuto plnicí šachtu J, navazují po obvodu ostění šachty 1 uspořádaně boční rošty 2, které jsou skloněné směrem dovnitř. Na spodní hranu bočních roštů 2 je připojen válcový díl vytvořený jako přechodová šachta 4 spojená s bočními rošty 2.In order to carry out the process according to the invention, an agglomeration aggregate, for example a circular shaft furnace, is upstream of the sectional shaft cooler. As shown in FIG. 1, a sectional shaft cooler is provided with a filling shaft 1 in the upper part. On this filling shaft 1, side grates 2 are arranged along the circumference of the shaft lining 2, which are inclined inwardly. A cylindrical part formed as an intermediate shaft 4 connected to the side gratings 2 is connected to the lower edge of the side gratings 2.

Na túto přechodovou šachtu 4 navazují směrem ven skloněné horní chladicí rošty 2 uspořádané kolem středního sloupu 12, přičemž horní konce těchto horních chladicích roštů 2 jsou zakotveny ve středním sloupu 12· Jednotlivé horní sekcionální chladicí komory 1 se uzavírají, popřípadě otevírají uzavíracími orgány, například vstupními stavěcími klapkami 6. Jednotlivé spodní sekcionální chladicí komory 2 jsou vyplněny opačně uspořádanými, to jest od ostění šachty 1 šikmo dovnitř skloněnými plnicími rošty 8, zakotvenými ve stěně šachty, a spodními chladicími rošty 11 zakotvenými ve středním * sloupu 12, z kterého vybíhají šikmo dolů směrem ven·This transition shaft 4 is connected to the outwardly inclined upper cooling grids 2 arranged around the central column 12, the upper ends of these upper cooling grids 2 being anchored in the central column 12. The individual upper sectional cooling chambers 1 are closed or opened by closing elements, e.g. The individual lower sectional cooling chambers 2 are filled with oppositely arranged, i.e. sloping, inwardly inclined filling grids 8 anchored in the shaft wall from the lining of the shaft 1, and the bottom cooling grids 11 anchored in the central column 12 from which they extend obliquely downwards. outwards·

Průměry otvorů v plnicích roštech 8 se zvětšují směrem ke střednímu sloupu 12 a průměry otvorů ve spodních chladicích roštech 11 se zvětšují směrem к uzavíracím orgánům^ to jest, к výpustným stavěčim klapkám 10. Mezi spodními hranami plnicích roštů 8 a spodními chladicími rošty 11 nachází se volný prostor, jako propust pro sypký materiál. Spodní eekcionílní chladicí komory 2 se uzavírají proti výstupní šachtě 13 výstupními stavěčimi klapkami 10.The diameters of the openings in the gratings 8 increase towards the center column 12 and the diameters of the openings in the lower gratings 11 increase towards the shut-off elements 8, i.e. the outlet flaps 10. Between the lower edges of the gratings 8 and the lower cooling gratings 11 free space, as a passage for bulk material. The lower sectional cooling chambers 2 are closed against the outlet shaft 13 by the outlet adjusting flaps 10.

Na obvodu sekcionálního šachtového chladiče jsou podle počtu sekcí upravena potrubí 18 pro přívod chladicího vzduchu. Řozbočnými tvarovkami se tato potrubí 18 rozdělují na dvě větve, přičemž jedna větev potrubí ústí do výstupní šachty Ц, která je opatřena vefukovacími rošty 14. kdežto druhá větev ústí pod plnicími rošty § do spodních sekcionální ch chladicích komor 2· Obě větve potrubí 18 pro přívod chladicího vzduchu jsou opatřeny regulačními orgány, například regulačními klapkami 1£, 2J chladicího vzduchu· Pod větvemi potrubí 18 pro přívod chladicího vzduchu, ústícími do výstupní šachty 12 jsou ve výši vefukovacích roštů 14 uspořádány propusti 17 pro eventuální propady rošty, které jsou současně spojeny s dopravním ústrojím 16 pro ochlazený sypký materiál, který padá z výstupní vrstvy 12·On the periphery of the sectional shaft cooler, cooling air supply pipes 18 are provided according to the number of sections. By means of branch fittings, these ducts 18 are divided into two branches, with one branch of the pipe opening into an outlet shaft Ц which is provided with inflatable gratings 14, while the other branch opens below the filling grids § into the lower sectional cooling chambers. The cooling air ducts are provided with regulating elements, for example cooling air dampers 16, 20. Under the branches of the cooling air supply ducts 18 leading to the outlet shaft 12, at the height of the air gratings 14, passages 17 are provided for eventual grate sinks. a conveying device 16 for the cooled bulk material falling from the outlet layer 12;

Z obr. 2 lzě poznat, že sekcionální Šachtový chladič je výhodně proveden se šestiúhelníkovým průřezem šachty, přičemž tento sekcionální šachtový chladič je dělicími stěnámi J rozdělen na jednotlivé sekce.It can be seen from FIG. 2 that the sectional shaft cooler is preferably designed with a hexagonal shaft cross-section, the sectional shaft cooler being divided into individual sections by dividing walls.

Claims

Method of heat exchange in the treatment of bulk material containing various grain fractions, for example cement clinker in a treatment shaft installation with an immediately attached cooling, characterized in that the bulk material supplied continuously to the shaft treatment installation is divided into partial streams, then batches while sifting and sorting and rolling the bulk material in these batchesCurrently in the sections of the cooling chambers in countercurrent, then the bulk material is further cooled after batches in the quiescent layer and finally discharged, and the flow rate of the cooling gas is adjusted. depending on the cooling process, which results in optimum heat transfer conditions after a satisfactory heat transfer and the introduced cooling gas, which as a carrier gas causes sorting and sieving of the loose mattresses above the rest layers of the bulk material, it forms areas of drowning in which the outer grains entrained by the cooling gas stream are intensively collected and eliminated from the cooling gas stream and stored in a space out of the flow range.

2. A process according to claim 1, characterized in that the continuous cone-forming layers of the bulk material are continuously formed.

3. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the batches are withdrawn sequentially, optionally in time overlap. .

Device for the flow of the process according to points 1 to 3, consisting of a circular shaft furnace and a shaft cooler immediately downstream thereof, characterized in that from the shaft cooler filling shaft (1) they are connected by a section of the cooling chamber (7). 9), which are arranged centrally around the central column (15), the successive sectional walking chambers (7, 9) being provided with control devices, such as adjusting flaps (6, 10), and in the sectional cooling chambers (7, 9). 1) are provided with inclined fixed gratings (5, 8, 11) opposed to each other, with each of the sectional chambers (7, 9) being associated with at least one outlet shaft (13) for continuous discharge of bulk material, and a shaft cooler is provided on its outer circumference with branched ducts (18) for the supply of cooling air relative to the number of cooling chambers (7, 9), with direct control flaps (12, 23). ) for regulating the amount of cooling gas supplied.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the inclined solid gratings (5, 8, 11) are trapezoidal in shape and provided with apertures the size and number of which are adapted for the passage of the feed gas so that their total effective area is toward the outer periphery of the shaft coil.

6. The apparatus of claim 5, wherein two or more inclined trapezoidal solid gratings (5, 8, 11) arranged above one another define the width of the cooling air path of the grating (5, 8, 11) passing therethrough. narrows and expands again.

Apparatus according to claim 4, characterized in that there is a free space between the inclined fixed gratings (8, 11), such as a passage for loose particles.

8. The arrangement according to claim 4, characterized in that the central column (15) extends up to the output layer (19) of the bulk material, to close the individual sections of the shaft shaft.