CS259499B1 - Způsob chlazeni zrnitých materiálů a zařízení k prováděnitohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu chlazení zrnitých materiálů vzduchem, zejména cementářského slínku a zařízení k provádění tohoto způsobu. Postupující vrstva slínku je chladicím vzduchem alespoň třikrát intenzivně profukována v opačném sledu než je postup slínku, přičemž mezi těmito jednotlivými úseky chlazení je uměle zvýšeným odporem vrstvy průnik chladicího vzduchu zamezen, nebo silně omezen. Zařízení k provádění tohoto způsobu je vytvořeno jako šachta obdélníkového průřezu, ve vnitřním prostoru obsahující postupně zhora středově umístěný rošt oboustranně se svažující k jejím bočním stěnám, na něž níže navazují zpět ke středu šachty orientované šikmé dva rošty, pod nimiž je umístěn středově rošt oboustranně se svažující, přičemž šachta je ve spodní části zúžena a rozdvojuje se do- těsnicích šachet, pod kterými jsou zařízení pro výhrab zrnitých materiálů.

Description

Vynález se týká způsobu chlazení zrnitých materiálů vzduchem,'zejména cementářského slínku a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Cementářský slínek se po výpalu v rotační peci chladí v chladičích vzduchem, čímž se vzduch ohřívá a slouží pak při spalování paliva jako spalovací vzduch.

Zejména v posledních létech se zvýšila cena energie a je maximálně žádoucí energií šetřit a tedy využívat maximálně i tepla, obsaženého ve vypáleném slínku.

Stávající chladiče tento požadavek v dostatečné míře nesplňuji. Nejvíce rozšířené roštové chladiče pracují tak, že vrstva žhavého slínku je posouvána nebo vezena na děrovaném roštu, přičemž profukována chladicím vzduchem. Výměna tepla se tedy děje v křížovém proudu, což je příčinou, že poměrně malé množství vzduchu, které je zapotřebí pro spalování paliva v peci, naprosto nevychladí slínek na požadovanou teplotu. Konečné vyhlazení slínku se proto zajišřuje tak, že se dmýchá 2 až 3násobek vzduchu potřebného pro pec.

Část nejvíce ohřátého vzduchu se zavádí do pece a zbytek ohřátého vzduchu se odvádí do ovzduší jako odpadní. Nehledě k této ztrátě tepelné energie ve výši asi 400 KJ/kg slínku je nutno tuto část vzduchu před vypuštěním do ovzduší navíc odprašovat, což stojí další energii.

Dlouhé planetové chladiče s pomocnou podporou a v poslední době opět bubnové chladič^ , sice nepotřebují ke svému provozu odpadni vzduch, avšak tepla slínku rovněž dostatečně nevyužívají, neboř u nich dochází vědomě k velmi značné ztrátě tepla sáláním a vedením rovněž ve výši asi 400 KJ/kg slínku. 5 touto ztrátou tepla se v tepelné bilanci počítá; kdyby se zlepšenou izolaci planet nebo chladicího bubnu tato ztráta zmenšila, zůstane slínek nedostatečně vychlazen. Takové případy se pak řeší vstřikováním vody do planet nebo chladicího bubnu, čímž se zajistí dochlazenl slínku, avšak za cenu odpaření vstřikované vody, tedy opět za cenu ztráty tepla.

V posledních letech byly prováděny pokusy s šachtovými chladiči slínku, jež měly pracovat za pomocí protiproudé výměny tepla ve vysoké vrstvě slínku, jež byla profukována chladicím vzduchem.

Tento teoretický princip, tepelně velmi dokonalý, se však podařilo úspěšně realizovat pouze u jednotek malých výkonností. U výkonnějších jednotek, jež vyžadovaly větší rozměr 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 a také k průniku méně ohřátého vzduchu, což způsobovalo pokles tepelné účinnosti, projevující se nedostatečným vychlazením slínku a sníženou teplotou spalovacího vzduchu pro rotační pec.

Další okolnost způsobující snížení tepelné účinnosti stávajících chladičů slínku je to, že chlazení probíhá nepostačující dobu a nepřerušené od počátku chlazení až do jeho ukončení. Vzhledem k tomu, že cementářký slínek je frakčně značně heterogenní, jednotlivé částice se neochlazují stejně rychle.

Větší částice zůstávají uvnitř dlouho horké, někdy i žhavé, neboř teplo v době, jež bývá k dispozici, nestačí dostatečnou rychlostí vystupovat na jejich povrch a tedy nemůže být převzato chladicím vzduchem. Toto teplo, v podstatě vysokoteplotní, se pak zanáší spolu s postupujícím slinkem do oblasti nízkoteplotních, kde je nelze účelně využit, nebo i mimo chladič, kde se nevyužívá vůbeč.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob chlazení zrnitých materiálů podle vynálezu v podstatě tím, že postupující vrstva slínku je tímtéž chladicím vzduchem alespoň třikrát intenzivně profukována v opačném sledu, než je postup slínku, přičemž mezi těmito jednotlivými úseky chlazení je uměle zvýšeným odporem vrstvy průnik chladicího vzduchu zamezen nebo silně omezen.

Zařízení k provádění tohoto způsobu je v podstatě vytvořeno jako šachta obdélníkového průřezu, ve vnitřním prostoru obsahující postupně zhora středově umístěný rošt oboustranně se svažující k jejím bočním stěnám, na něž níže navazují zpět ke středu šachty orientované šikmé dva rošty, pod nimiž je umístěn středově rošt oboustranně se svažující, přičemž šachta je ve spodní části zúžena a rozdvojuje se do těsnicích šachet, pod nimiž jsou zařízení pro výhrab zrnitých materiálů.

Zavedením vynálezu se dosáhne výrazného snížení ztrát tepla u chladičů cementářského slínku a tím výrazného snížení spotřeby tepla pro výpal slínku, což je ekonomicky velmi žádoucí.

Příkladné provedení zařízení pro chlazení zrnitých materiálů podle vynálezu je schematicky v řezu znázorněno na přiloženém obrázku.

Zařízení pozůstává z šachty 1, obdélníkového průřezu, v horní části navazující na žárovou hlavu 2_ rotační pece 3, ve vnitřním prostoru obsahující postupně shora středově umístěný rošt £ tvaru obráceného písmene V, oboustranně se svažující k bočním stěnám šachty 1., na něž níže navazují zpět ke středu šachty 1, orientované šikmé dva rošty ve tvaru dole otevřeného písmene V, pod nimiž ve spodní části šachty 1_ je středově umístěn opět šikmý rošt 6 ve tvaru obráceného písmene V. Šachta 1_ je ve spodní části zúžena a rozdvojuje se do těsnicích šachet T_, pod nimiž jsou umístěna běžná zařízeni pro výhrab zrnitých materiálů, např. vozíkové podavače £ navažující na dopravník 9 slínku.

Prostor pod šikmým roštem 6 ve tvaru obráceného písmene V je svislou přepážkou 10 rozdělen alespoň na dvě vzduchové komory 11 propojené se zdroji tlakového chladicího vzduchu, jež nejsou znázorněny, potrubími 12.

Šikmým rošt £ ve tvaru obráceného písmene V i šikmé dva rošty 5 ve tvaru dole otevřeného písmene V, jsou s výhodou neseny nosníky 13 ve tvaru trub, propojujících přední a zadní šachty 2·

Rošt 4 ve tvaru obráceného písmene V je s výhodou vytvořen z trub 14, rovněž propojujících přední a zadní stěnu šachty 1,, a po stranách navazuje na šikmé průvlaky 15, mezi přední a zadní stěnou šachty 1,, které zároveň vymezují směrem k bočním stěnám šachty JL prostory 16 pro přechod chlazeného slínku z roštu 4. na dva šikmé rošty 5 ve tvaru dole otevřeného písmene V, které svým otevřením vytvářejí prostor 17 pro přechod chlazeného slínku na šikmý rošt 6_ ve tvaru ohráceného písmene V nad jeho střední částí. Těsnicí šachty 2 navazují svými horními částmi jak na vzduchové komory 11, tak na příslušný prostor nad šikmým roštem 6_ ve tvaru obráceného písmene V.

Prostory nad šikmými rošty 2 i nad šikmým roštem 6 jsou v určené výšce nad rošty omezeny hrábly 18 zavěšenými s výhodou na troubách 19 propojujících přední a zadní stěnu šachty JL.

Vnitřní povrchy šachty 1, žárové hlavy 2, rotační pece 3 a také vnější povrch šikmých průvlaků 15 jsou proti účinkům vysokých teplot chráněny vyzdívkou 20. Nosníky 13 ve tvaru trub, trouby 14 a trouby 19 jsou propojeny na ventilátor chladicího vzduchu, případně na komín, což není na obrázku znázorněno.

Zařízení pracuje následovně:

Ochlazovaný slínek spočívá na roštu průvlacích 15, vyplňuje prostory 16, spočívá na šikmých roštech 5, vyplňuje prostor 12· Vrstva slínku již značně ochlazeného dále pokračuje na roštu a ochlazený slínek vyplňuje těsnicí šachty T_.

Žhavý slínek, určený k ochlazení, vypadává z rotační pece £ na vrstvu slínku na roštu £, přičemž ochlazení slínek je vozíkovými podavači £ pod těsnicími šachtami 7 vyhrabáván na dopravník £ slínku a dopravován k dalšímu využití.

Pohyb slínku chladičem se děje samospádem na základě sypkých úhlů. Aby se vrstvy slínku po roštech £ a £ pohybovaly jako celek, je jejich sklon vyšší než je sypný úhel slínku a pohyb povrchu vrstev je přibrzďován hrábly 19 zavěšenými na troubách 19.

Chladicí vzduch se potrubími 12 vede pod tlakem do vzduchových komor 11, prochází roštem £ a vrstvou slínku na něm spočívající, čímž se tento slínek ochlazuje na konečnou teplotu a chladicí vzduch se částečně ohřívá.

Částečně ohřátý vzduch dále prochází šikmými rošty £ s vrstvami slínku a dále se ohřívá, přičemž se slínek ochlazuje. Již značně ohřátý chladicí vzduch prochází roštem £ rovněž s vrstvou slínku, ohřívá se na velmi vysokou konečnou teplotu a postupuje přes žárovou hlavu £ do rotační pece £, kde slouží jako vzduch spalovací.

Plochy roštu £ a £ jsou tak voleny, aby ryóhlost prouděni vzduchu přes vrstvu slínku zde byla hluboko pod prahem fluidace 1 malých částic slínku. Vrstvy slínku na těchto roštech jsou klidné, postupující bez promícháváni. Výměna tepla zde probíhá v křížovém proudu.

Plocha roštu £ je zmenšena šikmými průvlaky 15, teplota chladicího vzduchu je zde velmi značná. Rychlost vzduchu je zde vysoko nad prahem fluidace většiny částic slínku.

Vrstva slínku nad střední části roštu £ ve větší nebo menši šířce, dle výkonu pece a tedy množství vzduchu intenzivně fluiduje a promíchává se. Slínek z rotační pece £ o velmi vysoké teplotě do této vrstvy padá, okamžitě se alespoň na povrchu zchlazuje, takže nedochází k jeho nalepováni na části zařízeni nebo k vzájemnému slepováni částic. Výměna tepla ve vrstvě je prakticky isotermnl.

Rošt £ se směrem k bočním stěnám šachty £ svažuje, výška vrstvy slínku narůstá, odpor vrstvy narůstá, průtočné množství vzduchu se zmenšuje až fluidní vrstva zaniká.

Vrstva slínku jako pevná, prakticky nechlazená, postupuje nad průvlaky 15 přes prostory na šikmé rošty £. V průběhu tohoto postupu je dosti času, aby teplo z vnitřku větších částic vystoupilo na povrch, celá vrstva se teplotně zhomogenlzovala, aby další intenzivní chlazeni na šikmých roštech £ bylo plně účinné.

K obdobné teplotní homogenizaci dochází v průběhu chlazeni ještě jednou a to v prostoru mezi šikmými rošty £ na přechodu vrstvy slínku na rošt £. Zde vlivem zvýšené výšky vrstvy* slínku je prouděni chladicího vzduchu rovněž velmi omezeno a slínek zde potřebnou dobu setrvává.

Oniku chladicího vzduchu přes výhrab slínku zabraňuji těsnicí šachty £, v nichž setrvává vysoká vrstva ochlazeného slínku relativně malého průřezu, jejíž odpor je velmi vysoký.

Vyzdívka 20 chrání kovové části zařízeni před účinkem vysokých teplot.

Nosníky 13 ve tvaru trub, trouby 14 a trouby 19 jsou proti účinkům zvýšených teplot chráněny průtahem vzduchu za pomocí nenaznačeného ventilátoru nebo za pomoci komínového tahu nenaznačeného komína.

Eventuální propad drobných částic slínku rošty se děje-na níže umístěnou vrstvu slínku, eventuálně do těsnicích šachet 7, takže tento propad není nutno uměle odstraňovat, jako je tomu například u roštových chladičů.

Pohyb slínku i průtok chladicího vzduchu zařízením je jednoznačně definován. Trojnásobný těsný styk chladicího vzduchu se slínkem ve vrstvě zajišňuje podmínky pro výrazně vyšší tepelnou účinnost při chlazení slínku, než je dosahována u jiných zařízení.

Claims (11)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob chlazení zrnitých materiálů, zejména cementářského slínku vzduchem, vyznačující se tím, že postupující vrstva slínku se tímtéž chladicím vzduchem alespoň třikrát intenzivně profukuje v opačném sledu, než je postup slínku, přičemž mezi těmito jednotlivými úseky chlazení je uměle zvýšeným odporem vrstvy průnik chladicího vzduchu zamezí nebo silně omezí.
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že postupující vrstva slínku se chladicím vzduchem profukuje tak, že rychlost chladicího vzduchu je při jednotlivých profucích uspořádaných v opačném sledu, než je pohyb slínku, hluboko pod prahem fluidace, zatímco při posledním profuku vysoko nad prahem fluidace většiny částic chlazeného slínku.
3. 3. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 a 2 vyznačené tím, že pozůstává z šachty (1) v horní části navazující na žárovou hlavu (2) rotační pece (3), ve vnitřním prostoru obsahující postupně shora středově umístěný rošt (4) tvaru obráceného písmene V oboustranně se svažující k bočním stěnám šachty (1), na něž níže navazují zpět ke středu šachty (1) orientované šikmé dva rošty (5) ve tvaru dole otevřeného písmene V, pod nimiž ve spodní části šachty (1) je středově umístěn opět šikmý rošt (6) ve tvar obráceného písmene V, přičemž šachta (1) je ve spodní části zúžena a rozdvojuje se do těsnicích šachet (7), pod nimiž jsou umístěna zařízení pro výhrab zrnitých materiálů, např. vozíkové podavače (8) s návazností na dopravník (9) slínku.
4. 4. Zařízení podle bodu 3 vyznačující se tím, že prostor pod šikmým roštem (6) ve tvaru obráceného písmene V je svislou přepážkou (10) rozdělen alespoň na dvě vzduchové komory (11) propojené se zdroji tlakového chladicího vzduchu potrubími (12).
5. 5. Zařízeni podle bodu 3 a 4 vyznačující se tím, že rošt (4) po stranách navazuje na prúvlaky (15) mezi přední a zadní stěnou šachty, které zároveň vymezuji směrem k bočním stěnám šachty (1) prostory (16) pro přechod chlazeného slínku z roštu (4) na dva šikmé rošty (5) ve tvaru dole Otevřeného písmene V.
6. 6. Zařízení podle bodů 3 až 5 vyznačené tím, že dva šikmé rošty (5) ve tvaru dole otevřeného písmene V vytvářejí svým otevřením prostor (17) pro přechod chlazeného slínku na šikmý rošt (6) ve tvaru obráceného písmene V nad jeho střední částí.
7. 7. Zařízení podle bodů 3 až 6 vyznačené tím, že těsnicí šachty (7) navazují svými horními částmi jak na vzduchové komory (11), tak na příslušný prostor nad šikmým roštem (6) ve tvaru obráceného písmene V.
8. 8. Zařízení podle bodů 3 až 7 vyznačené tím, že prostory nad dvěma šikmými rošty.

   (5) i nad šikmým roštem (6), jsou v určené výšce nad rošty omezeny hrábly (18), zavěšenými na troubách (19) propojujících přední a zadní stěnu šachty (1).

   •
9. 9. Zařízení podle bodů 3 až .8 vyznačené tím, že rošt (4) ve tvaru obráceného písmene V je vytvořen z trub (14) propojujících přední a zadní stěnu šachty (1).
10. 10. Zařízení podle bodů 3 až 9 vyznačené tím, že dva šikmé rošty (5) ve tvaru dole rozevřeného písmene V a šikmý rošt (6) ve tvaru obráceného písmene V jsou neseny nosníky (13) ve tvaru trub propojujících přední a zadní stěnu šachty (1).
11. 11. Zařízení podle bodů 3 až 10 vyznačené tím, že trouby (14), další trouby (19) a případně i nosníky (13) ve tvaru trub propojujících přední a zadní stěnu šachty (1) jsou upraveny pro vnitřní chlazení vzduchem protahovaným za pomocí ventilátoru, nebo komínovým tahem.