CS275916B6 - Zařízení k chlazení zrnitých materiálů, zejména cementárského slínku - Google Patents

Abstract

Zařízení řeší chlazení zrnitých materiálu, zejména cementárského slínku, které je vytvořeno jako svislá šachta (1) kruhového průřezu, propojená v horní části s výpadovým koncem rotační pece (3), ve spodní části opatřená roštem (4) ve tvaru kruhového mezikruží neseným soustavou pevných radiálních nosníků (5) dělicích rošt radiálně na sekce a ve svém průsečíku v ose šachty nesoucích otočně uloženou soustavu radiálních hrabel (9). Rošt (4) je alespoň v jedné sekci nahrazen pevnou deskou (6) alespoň s jedním otvorem navazujícím na zařízení pro výhrab ochlazeného slínku. Radiální hrabla (9) jsou vzájemně propojena kruhovými spřahly (17), která nesou pomocná radiální hrabla (18) ukončena na poloměru větším, než je poloměr náboje (10).

Description

Vynález se týká zařízení pro chlazení zrnitých materiálů, zejména cementářského slínku.

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

Zejména v posledních letech se zvýšily ceny energií a je maximálně žádoucí energiemi šetřit, využívat tedy maximálně i tepla, obsaženého ve vypáleném slínku.

Dosavadní chladiče tento požadavek v dostatečné míře nesplňují.

Nejvíce rozšířené roštové chladiče pracují tak, že vrstva žhavého slínku je posouvána nebo vezena na děrovaném roštu, přičemž je proíukována 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 nevychladl slínek na požadovanou teplotu. Konečné vychlazení slínku se proto zajišťuje 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 odpracovat, což stojí další energii. ,

Dlouhé planetové chladiče s pomocnou podporou a v poslední době opět bubnové chladiče sice nepotřebují k provozu odpadní vzduch, avšak teploty slínku rovněž dostatečně nevyužívají, neboť u nich dochází vědomě k velmi značné 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 nebo chladicího bubnu tato ztráta zmenšila, zůstane slínek nedostatečně vychlazen. Takové případy se řeší vstřikováním vody do planet nebo chladicího bubnu, čímž se sice zajistí dochlazení 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 pomocí protiproude výměny tepla ve vysoké vrstvě slínku, jež byla proíukována chladicím vzduchem.

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

Značný pokrok byl dosažen tím, že chladič slínku byl vytvořen jako svislá šachta kruhového průřezu, propojená v herní části s výpadovým koncem rotační pece, ve spodní části opatřená roštem ve tvaru kruhového mezikruží, složeným z pevných roštnic upevněných na soustavě pevných radiálních nosníků dělicích rošt radiálně na sekce a ve svém průsečíku ve středu šachty nesoucích otočně uloženou soustavu radiálních hrabel, otočně pohyblivých nad roštem, přičemž alespoň v jedné sekci byl rošt nahrazen pevnou deskou s alespoň jedním otvorem navazujícím na zařízení pro vyhrab.

Bylo tak dosaženo vysoké symetricity pohybu chlazeného slínku v obvodovém smyslu při jeho pohybu kruhovým mezikružím, což umožňuje z hlediska praktických potřeb téměř neomezeně zvětšit plochu roštu, tedy stavět chladiče tohoto typu i pro nejvyšší výkonnosti. Základní principy tohoto řešení jsou podrobně popsány v autorském osvědčení č. 236 942.

Přesto se při zavádění výše uvedeného vynálezu projevily dílčí problémy.

Bylo zjištěno, že rychlost pohybu chlazeného slínku je silně závislá na absolutní rozteči radiálních hrabel. Pohyb slinku při jejich otáčení vykazuje určitý skluz. Tento skluz na malém poloměru u náboje je malý a funkčně žádoucí. Skluz pohybu chlazeného slínku na obvodu šachty je však vlivem absolutně se zvětšující rozteče radiálních hrabel nepřiměřeně

CS 275 916 B6 velký, což vede k velmi pomalému postupu slínku a způsobuje, že slínek, již vychlazený, se v chladiči zdržuje déle, než je zapotřebí.

Vynález si klade za cíl popsané problémy vyřešit, maximálně zabránit ztrátám tepla v chladiči, při dostačujícím vychlazení slínku.

Toho se dosáhne tím, že chladič slínku, vytvořený jako svislá šachta kruhového průřezu, propojená v horní části s výpadovým koncem rotační pece, ve spodní části opatřená roštem ve tvaru kruhového mezikruží s otočnou soustavou radiálních hrabel, otáčejících se nad roštem, má radiální hrabla propojena kruhovými spřáhly, nesoucími na vnějším poloměru krátká pomocná radiální hrabla, ukončená na poloměru větším, než je poloměr náboje.

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 .

Zařízení podle vynálezu je schematicky v řezu znázorněno na obr. 1, pohled na soustavy radiálních nosníků, radiálních hrabel a rošt, viz řez AA z obr. 1, je schematicky znázorněn na obr. 2 a řez zařízením pro výhrab, viz řez BB z obr. 2, je schematicky znázorněn na obr. 3.

Zařízení podle vynálezu se skládá z šachty £ kruhového průřezu v horní části přecházející v žárovou hlavu £ navazující na výpadový konec rotační pece £. Ve spodní části je šachta £ uzavřena roštem £ ve tvaru kruhového mezikruží. Rošt £ je řešen s výhodou jako neprůpadný,

Rošt £ je složen z pevných roštnic a je upevněn na soustavě pevných radiálních nosníků £ a tvoří mezi jednotlivými pevnými radiálními nosníky £ samostatné sekce. Alespoň jedna sekce roštu £ mezi pevnými radiálními nosníky £ je nahrazena pevnou deskou £ a alespoň jedním otvorem £ pro výpad ochlazeného slínku. V průsečíku pevných radiálnícn nosníků £ je známým způsobem otočně uložena soustava radiálních hrabel £ otočně pohyblivých těsně nad roštem £ a pevnou deskou £. Radiální hrabla £ jsou vzájemně propojena kruhovými spřáhly 17 nesoucími krátká pomocná radiální hrabla £8. Tato pomocná radiální hrabla 18 jsou rozmístěna tak, aby absolutní rozteč mezi radiálními hrábly £ jimi na velkém poloměru šachty £ byla rozdělena přibližně na velikost absolutních roztečí radiálních hrabel £ v blízkosti náboje £0. Nefunkční středová část soustavy radiálních hrabel £, pod níž se rošt £ nenachází, je kryta nábojem £0. Pohon soustavy radiálních hrabel je běžného typu a není znázorněn.

Pod každou sekcí roštu £ je vytvořena komora ££, na niž navazuje příslušné přívodní potrubí 12 chladicího vzduchu od ventilátorů, které nejsou znázorněny.

Zařízení pro výhrab vychlazeného slínku může mít různé provedené. V našem případě je řešeno jako vozíkový podavač £ umístěný pod těsnicím uzávěrem ££, navazujícím na otvor £ v pevné desce £.

Na vozíkový podavač £ navazuje dopravník slínku 14.

Šachta £ i žárová hlava £ jsou uvnitř opatřeny žáruvzdornou vyzdívkou £5. Otvorem v žárové hlavě £ je do pece £ zasunut hořák ££. .

Zařízení pracuje následujícím způsobem: .

' Žhavý slínek, vypálený v rotační peci £, vypadává přes žárovou hlavu £ do šachty £ na rošt £. Soustava radiálních hrabel £ se otáčí a tlačí před sebou vrstvu slínku po roštu £ a pevné desce £. Těsnicí uzávěr 13 je přes otvor £ v pevné desce £ zaplňován slínkem do té míry, do jaké je slínek vozíkovým podavačem £ vyhrabáván. Vozíkový podavač £ je tak řízen, aby vrstva slínku na roštu £ a pevné desce £ byla relativně vysoká, např. 1 200 mm, jak bude ještě rozvedeno.

Do jednotlivých komor 11 je potrubími ££ dmychám chladicí vzduch. Tento vzduch prochází roštem £ a relativně vysokou vrstvou slínku na roštu £.

CS 275 916 B6

Vlivem toho, že vrstva slínku je relativně vysoká, je možné ji považovat za několik nižších dílčích vrstev na sobě; nejníže uložená dílčí vrstva přichází do styku se studeným chladicím vzduchem, výšé uložená dílčí vrstva je chlazena vzduchem již částečně předehřátým z nejníže uložené dílčí vrstvy atd., až horní dílčí vrstva je chlazena vzduchem značně teplým, který se zde dále ohřívá na velmi vysokou teplotu. Proces výměny tepla se tak přibližuje tepelně nejefektivnější výměně tepla v protiproudu.

Vrstva slínku jako celek se po roštu £ a pevné desce 6 pohybuje, avšak různou rychlostí v jednotlivých dílčích vrstvách. Nerychleji postupuje nejníže uložená dílčí vrstva, která je soustavou radiálních hrabel £ bezprostředně posuzována, ve výše uložených dílčích vrstvách se rychlost postupu postupné 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. Pomocná radiální hrabla 18 spolu se spráhly 17 urychlují pohyb chlazeného slínku v obvodových částech šachty £ a zajišťují i zde, aby skluz postupujícícho slínku byl optimální.

Ochlazený slínek z nejníže uložené dílčí vrstvy slínku je po jednom obejití roštu £ (v podstatě kruhového mezikruží) přes otvor 7 v pevné desce 6 vozíkovým podavačem £ vyhrabán přes těsnicí uzávěr 13 a z dílčí vrstvy slínku výše uložené se stane dílčí vrstva slínku nejníže uložená. Obdobně je tomu s výše uloženými dílčími vrstvami, přičemž nejvýše uložená dílčí vrstva je stále tvořena žhavým slínkem z rotační pece 3.

Pohyby soustavy radiálních hrabel £ a vozíkového podavače £ jsou vzájemně seřízeny tak, aby dílčí nejníže uložená vrstva slínku byla dobře vychlazena a pouze tato dobře vychlazená vrstva byla kontinuelně vyhrabávána.

Těsnicí uzávěr 13 je za provozu stále zaplněn slínkem, což zamezuje při výhrabu nežádoucímu úniku vzduchu z prostoru nad roštem £. Rošt £ svým řešením neumožňuje nahodilý průpad částic slínku, a proto není třeba řešit jejich trvalý odsun.

Vysoce předehřátý vzduch z horní dílčí vrstvy slínku v šachtě £ je veden přes žárovou hlavu £ do rotační pece £, kde je využíván ke spalování paliva přiváděného hořákem 16.

Žáruvzdorná vyzdívka 15 omezuje ztráty tepla a chrání kovové části před účinkem vysokých teplot. Dopravník 14 dopravuje ochlazený slínek k dalšímu zpracování.

Konstrukční pojetí zařízení odstraňuje negativní vliv rostoucích rozměrů u šachtových chladičů na rovnoměrnost a dokonalost teplovýměnného procesu, takže zařízení lze aplikovat i pro nejvyšší požadované výkonnosti.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   Zařízení k chlazení zrnitých materiálů, zejména cementářského slínku, které je vytvořeno jako svislá šachta kruhového průřezu, propojená v horní části s výpadovým koncem rotační pece, ve spodní části opatřené roštem ve tvaru kruhového mezikruží neseným soustavou pevných radiálních nosníků dělicích rošt radiálně na sekce a ve svém průsečíku v ose šachty nesoucích otočně uloženou soustavu radiálních hrabel, přičemž rošt je alespoň v jedné sekci nahrazen pevnou deskou alespoň s jedním otvorem navazujícím na zařízení pro výhrab ochlazeného slínku, vyznačené tím, že radiální hrabla /9/ jsou vzájemně propojena kruhovými spřahly /17/, nesoucími pomocná radiální hrabla /18/ ukončená na poloměru větším, než je poloměr náboje /10/.