CS275916B6

CS275916B6 - Device for grain materials cooling, especially of cement clinker

Info

Publication number: CS275916B6
Application number: CS737989A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Ing Zacpal
Original assignee: Prerovske Strojirny As
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1992-03-18
Also published as: CS8907379A1

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).The device solves the cooling of granular material, in particular the cement clinker that is formed as a vertical shaft (1) circular cross-section, interconnected at the top with the outlet at the bottom of the rotary kiln (3) fitted with a grate (4) in the form of a circular annulus carried by a fixed radial system beams (5) separating the grates radially to the sections and at its intersection in the axis of the shaft a rotatably mounted radial array (9). The grate (4) is replaced in at least one section a fixed plate (6) with at least one through the aperture adjacent to the burying device cooled clinker. The radial rakes (9) are interconnected by circular couplings (17) which carry an auxiliary radial scraper (18) radius greater than the radius hubs (10).

Description

Vynález se týká zařízení pro chlazení zrnitých materiálů, zejména cementářského slínku.The invention relates to a device for cooling granular materials, in particular cement clinker.

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.After firing in a rotary kiln, the cement clinker is cooled in air in coolers, whereby the air is heated and then serves as combustion air during fuel combustion.

Zejména v posledních letech se zvýšily ceny energií a je maximálně žádoucí energiemi šetřit, využívat tedy maximálně i tepla, obsaženého ve vypáleném slínku.Especially in recent years, energy prices have increased and it is highly desirable to save energy, so make maximum use of the heat contained in the burnt clinker.

Dosavadní chladiče tento požadavek v dostatečné míře nesplňují.Existing coolers do not sufficiently meet this requirement.

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. ,The most common grate coolers work in such a way that the layer of hot clinker is moved or carried on a perforated grate, while being blown through by the cooling air. The heat exchange therefore takes place in a cross-flow, which is the reason why the relatively small amount of air required to burn the fuel in the kiln has not completely cooled the clinker to the desired temperature. The final cooling of the clinker is therefore ensured by blowing 2 to 3 times the air required for the kiln. Part of the most heated air is introduced into the furnace and the rest of the heated air is discharged into the air as waste. Apart from this loss of thermal energy in the amount of about 400 KJ / kg of clinker, this part of the air must be worked up before being released into the atmosphere, which costs additional energy. ,

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.Long planetary coolers with auxiliary support and, more recently, drum coolers, do not need exhaust air to operate, but they also do not make sufficient use of clinker temperatures, as they consciously lose very much heat and radiation in the amount of about 400 KJ / kg clinker. This heat loss is taken into account in the heat balance; if the improved insulation of the planets or the cooling drum reduced this loss, the clinker would remain insufficiently cooled. Such cases are solved by injecting water into the planets or a cooling drum, which ensures the cooling of the clinker, but at the cost of evaporating the injected water, i.e. again at the cost of heat loss.

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.In recent years, attempts have been made with clinker shaft coolers to operate by countercurrent heat exchange in a high layer of clinker which has been blown by cooling air.

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.However, this theoretical principle, very thermally perfect, has only been successfully implemented in low-performance units. For more powerful units, which required a larger shaft diameter, it was not possible to ensure a sufficiently uniform surface loading of hot clinker from the kiln to the layer and also an even surface collection of cooled clinker from the bottom of the layer. As a result, hot streams of clinker penetrated the layer and also less heated air penetrated, which caused a decrease in thermal efficiency, manifested by insufficient cooling of the clinker and a reduced temperature of the combustion air for the rotary kiln.

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.Considerable progress has been made in that the clinker cooler has been designed as a vertical shaft of circular cross-section, connected in the game part to the discharge end of the rotary kiln, provided with a circular annular grate at the bottom, consisting of fixed gratings mounted on a system into sections and at its intersection in the center of the shaft carrying a rotatably mounted set of radial rakes rotatably movable above the grate, the grate being replaced in at least one section by a fixed plate with at least one opening adjoining the excavation device.

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.Thus, a high symmetry of the movement of the cooled clinker in the circumferential sense during its movement through the circular intermediate ring was achieved, which makes it possible to increase the grate area almost indefinitely from the point of view of practical needs, ie to build coolers of this type even for the highest performance. The basic principles of this solution are described in detail in the author's certificate No. 236 942.

Přesto se při zavádění výše uvedeného vynálezu projevily dílčí problémy.Nevertheless, partial problems have arisen in the implementation of the above invention.

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 nepřiměřeněIt was found that the speed of movement of the cooled clinker is strongly dependent on the absolute pitch of the radial rakes. The movement of the clinker during their rotation shows a certain slip. This slip at a small radius at the hub is small and functionally desirable. However, the slip of the movement of the cooled clinker on the circumference of the shaft is disproportionately due to the absolutely increasing spacing of the radial rakes.

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.CS 275 916 B6 large, which leads to a very slow progress of the clinker and causes the clinker, already cooled, to remain in the cooler longer than necessary.

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

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.This is achieved by the clinker cooler, formed as a vertical shaft of circular cross-section, connected in the upper part to the discharge end of the rotary kiln, provided in the lower part with a grate in the shape of a circular annulus with a rotating system of radial rakes rotating above the grate. circular couplings carrying on the outer radius a short auxiliary radial rake, terminated at a radius greater than the radius of the hub.

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 .The introduction of the invention achieves a significant reduction in heat loss in cement clinker coolers and thus a significant reduction in heat consumption for clinker firing, which is economically very desirable.

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.The device according to the invention is schematically shown in section in Fig. 1, a view of the systems of radial beams, radial rakes and grate, see section AA in Fig. 1, is schematically shown in Fig. 2 and a section of the excavation device, see section BB in Fig. 1. 2 is schematically shown in FIG. 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,The device according to the invention consists of a shaft £ of circular cross-section in the upper part passing into a heating head £ adjoining the discharge end of the rotary kiln £. In the lower part, the shaft £ is closed by a grate £ in the shape of a circular annulus. The grate £ is preferably designed to be impermeable,

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.The grate £ is composed of fixed gratings and is mounted on a system of fixed radial beams £ and forms separate sections between the individual fixed radial beams £. At least one section of the grate £ between the fixed radial beams £ is replaced by a fixed plate £ and at least one opening £ for the discharge of cooled clinker. At the intersection of the fixed radial beams £, a set of radial rakes £ rotatably movable just above the grate £ and the fixed plate £ is rotatably mounted in a known manner. The radial rakes £ are interconnected by circular couplings 17 carrying short auxiliary radial rakes £ 8. These auxiliary radial rakes 18 are arranged so that the absolute spacing between the radial rakes £ on a large radius of the shaft £ is divided approximately into the size of the absolute pitches of the radial rakes £ near the hub £ 0. The non-functional central part of the radial rake system £, below which the grate £ is not located, is covered by the hub £ 0. The drive of the radial rake system is of a conventional type and is not shown.

Pod každou sekcí roštu £ je vytvořena komora ££, na niž navazuje příslušné přívodní potrubí 12 chladicího vzduchu od ventilátorů, které nejsou znázorněny.Below each section of the grate £, a chamber ££ is formed, to which a respective supply line 12 of cooling air from fans, not shown, is connected.

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 £.The device for extracting chilled clinker can have various designs. In our case, it is designed as a trolley feeder £ located under the sealing cap ££, adjoining the opening £ in the fixed plate £.

Na vozíkový podavač £ navazuje dopravník slínku 14.The clinker conveyor 14 is connected to the trolley feeder £.

Šachta £ i žárová hlava £ jsou uvnitř opatřeny žáruvzdornou vyzdívkou £5. Otvorem v žárové hlavě £ je do pece £ zasunut hořák ££. .Both the shaft £ and the heat head £ are provided with a refractory lining £ 5 inside. A burner ££ is inserted into the furnace £ through an opening in the heating head £. .

Zařízení pracuje následujícím způsobem: .The device works as follows:.

' 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.The hot clinker, fired in the rotary kiln £, falls through the heating head £ into the shaft £ onto the grate £. The set of radial rakes £ rotates and pushes a layer of clinker in front of it on the grate £ and the solid plate £. The sealing cap 13 is filled with clinker through the opening £ in the fixed plate £ to the extent that the clinker is excavated by the trolley feeder £. The trolley feeder £ is controlled so that the layer of clinker on the grate £ and the solid plate £ is relatively high, e.g. 1,200 mm, as will be further distributed.

Do jednotlivých komor 11 je potrubími ££ dmychám chladicí vzduch. Tento vzduch prochází roštem £ a relativně vysokou vrstvou slínku na roštu £.Cooling air is blown into the individual chambers 11 through pipes ££. This air passes through the grate £ and a relatively high layer of clinker on the grate £.

CS 275 916 B6CS 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.Due to the fact that the clinker layer is relatively high, it can be considered as several lower sublayers on top of each other; the lowest sublayer comes into contact with cold cooling air, the upper sublayer is cooled by air already partially preheated from the lowest sublayer, etc., until the upper sublayer is cooled by considerably warm air, which is further heated to a very high temperature. The heat exchange process thus approaches the most thermally efficient countercurrent heat exchange.

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.The clinker layer as a whole moves along the grate 6 and the solid plate 6, but at different speeds in the individual sublayers. The lowest deposited sublayer, which is immediately assessed by the system of radial rakes £, proceeds as quickly as possible, in the above-deposited sublayers the progression speed gradually decreases. There is thus a relative movement of the clinker particles in the layer as a whole, so that the accidentally created place of possible air penetration is immediately canceled, which greatly contributes to the homogeneity of the thermal process. The auxiliary radial rakes 18 together with the couplings 17 accelerate the movement of the cooled clinker in the circumferential parts of the shaft 6 and ensure here too that the slip of the advancing clinker is optimal.

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.After one bypass of the grate (substantially circular ring) through the opening 7 in the fixed plate 6 by the trolley feeder £, the cooled clinker from the lowest deposited clinker sublayer is excavated through the sealing cap 13 and the clinker sublayer deposited above becomes the lowest deposited clinker. The situation is similar with the superimposed sublayers, the uppermost sublayer still being formed by hot clinker from the rotary kiln 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.The movements of the system of radial rakes £ and the carriage feeder £ are mutually adjusted so that the partial lowest layer of clinker is well cooled and only this well-cooled layer is continuously excavated.

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.During operation, the sealing cap 13 is still filled with clinker, which prevents undesired air leakage from the space above the grate £ during operation. Due to its solution, the grate does not allow accidental fall of clinker particles, and therefore it is not necessary to solve their permanent displacement.

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.The highly preheated air from the upper partial layer of clinker in the shaft £ is led through the heating head £ to the rotary kiln £, where it is used to burn the fuel supplied by the burner 16.

Žáruvzdorná vyzdívka 15 omezuje ztráty tepla a chrání kovové části před účinkem vysokých teplot. Dopravník 14 dopravuje ochlazený slínek k dalšímu zpracování.The refractory lining 15 reduces heat loss and protects metal parts from the effects of high temperatures. Conveyor 14 conveys the cooled clinker for further processing.

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.The design concept of the device eliminates the negative effect of the increasing dimensions of shaft coolers on the uniformity and perfection of the heat exchange process, so that the device can be applied even for the highest required performance.

Claims

PATENT CLAIMS

Device for cooling granular materials, especially cement clinker, which is formed as a vertical shaft of circular cross-section, connected in the upper part with the discharge end of a rotary kiln, in the lower part provided with a grate in the shape of a circular annulus supported by a system at its intersection in the axis of the shaft carrying the rotatably mounted set of radial rakes, the grate being replaced in at least one section by a fixed plate with at least one opening adjoining the chilled clinker extraction device, characterized in that the radial rakes (9) are interconnected by circular couplings /, carrying auxiliary radial rakes / 18 / terminated at a radius greater than the radius of the hub / 10 /.