CZ308768B6 - Recuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials - Google Patents

Recuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials Download PDF

Info

Publication number
CZ308768B6
CZ308768B6 CZ2020146A CZ2020146A CZ308768B6 CZ 308768 B6 CZ308768 B6 CZ 308768B6 CZ 2020146 A CZ2020146 A CZ 2020146A CZ 2020146 A CZ2020146 A CZ 2020146A CZ 308768 B6 CZ308768 B6 CZ 308768B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
shaft
cavity
exchanger according
exchanger
heat
Prior art date
Application number
CZ2020146A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2020146A3 (en
Inventor
Bohumír Čech
Bohumír doc. Dr. Ing. Čech
Zbyszek Szeliga
Szeliga Zbyszek Ing., Ph.D.
Pavel DVOŘÁK
Pavel Ing. Dvořák
Radim Fojtů
Radim Ing. Fojtů
Original Assignee
Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava filed Critical Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava
Priority to CZ2020146A priority Critical patent/CZ2020146A3/en
Priority to PCT/CZ2020/000056 priority patent/WO2021185388A1/en
Publication of CZ308768B6 publication Critical patent/CZ308768B6/en
Publication of CZ2020146A3 publication Critical patent/CZ2020146A3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00Elements specially adapted for movement
    • F28F5/04Hollow impellers, e.g. stirring vane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G33/00Screw or rotary spiral conveyors
    • B65G33/08Screw or rotary spiral conveyors for fluent solid materials
    • B65G33/14Screw or rotary spiral conveyors for fluent solid materials comprising a screw or screws enclosed in a tubular housing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G33/00Screw or rotary spiral conveyors
    • B65G33/24Details
    • B65G33/26Screws
    • B65G33/30Screws with a discontinuous helical surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D11/00Heat-exchange apparatus employing moving conduits
    • F28D11/02Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D11/00Heat-exchange apparatus employing moving conduits
    • F28D11/02Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller
    • F28D11/04Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller performed by a tube or a bundle of tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00Elements specially adapted for movement
    • F28F5/06Hollow screw conveyors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G33/00Screw or rotary spiral conveyors
    • B65G33/08Screw or rotary spiral conveyors for fluent solid materials
    • B65G33/14Screw or rotary spiral conveyors for fluent solid materials comprising a screw or screws enclosed in a tubular housing
    • B65G33/18Screw or rotary spiral conveyors for fluent solid materials comprising a screw or screws enclosed in a tubular housing with multiple screws in parallel arrangements, e.g. concentric
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Abstract

The screw heat exchanger, especially for bulk materials, consists of a tubular shell (1), in which a driven hollow, heat-exchanging surface forming a rotating shaft (4) with holes (5) on both faces is mounted, which has an outer strip (6) winding in a helix winding on the outer surface for transporting the heated material through the cavity (7) between the casing (1) and a shaft (4) and welded on the inner surface to a helically winding inner belt (8) to transport the material transmitting sensible heat, the strips (6, 8) are wound in the opposite direction of the pitch.

Description

PATENTOVÝ SPIS (11) Číslo dokumentu:PATENT FILE (11) Document number:

308 768 (19)308 768 (19)

ČESKÁ REPUBLIKACZECH REPUBLIC

ÚŘAD PRŮMYSLOVÉHO VLASTNICTVÍOFFICE OF INDUSTRIAL PROPERTY

(21) (21) Číslo přihlášky: Application number: 2020-146 2020-146 (22) (22) Přihlášeno: Logged in: 17.03.2020 03/17/2020 (40) (40) Zveřejněno: (Věstník č. 18/2021) Published: (Bulletin No. 18/2021) 05.05.2021 05/05/2021 (47) (47) Uděleno: Granted: 24.03.2021 03/24/2021 (24) (24) Oznámeni o uděleni ve věstníku: (Věstník č. 18/2021) Notice of award in the Gazette: (Bulletin No. 18/2021) 05.05.2021 05/05/2021

(13) Druh dokumentu: B6 (51)Int. Cl.:(13) Document's type: B6 (51) Int. Cl .:

F28D11/04 (2006.01)F28D11 / 04 (2006.01)

B65G 33/14 (2006.01)B65G 33/14 (2006.01)

B65G 33/30 (2006.01) (56) Relevantní dokumenty:B65G 33/30 (2006.01) (56) Relevant documents:

FI 128481 B; RU 2655352 Cl; WO 9936737 Al.FI 128481 B; RU 2655352 Cl; WO 9936737 A1.

(73) Maj itel patentu:(73) Patent holder:

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, Ostrava, Poroba, CZ (72) Původce:University of Mining - Technical University of Ostrava, Ostrava, Poroba, CZ (72)

doc. Dr. Ing. Bohumír Čech, Ostrava, Koblov, CZ Ing. Zbyszek Szeliga, Ph.D., Bohumín, Skřečoň, CZdoc. Dr. Ing. Bohumír Čech, Ostrava, Koblov, CZ Ing. Zbyszek Szeliga, Ph.D., Bohumin, Skrecon, CZ

Ing. Pavel Dvořák, Ostrava, Petřkovice, CZIng. Pavel Dvorak, Ostrava, Petrkovice, CZ

Ing. Radim Fojtů, Kunčice pod Ondřejníkem, CZ (74) Zástupce:Ing. Radim Fojtů, Kunčice pod Ondřejníkem, CZ (74) Representative:

Ing. Libor Markes, patentový zástupce, Grohova 145/54, 602 00 Brno, Veveří (54) Název vynálezu:Ing. Libor Markes, patent attorney, Grohova 145/54, 602 00 Brno, Veveří (54)

Rekuperační šnekový výměník tepla, zejména pro sypké materiály (57) Anotace:Recuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials (57)

Šnekový výměník tepla, zejména pro sypké materiály, je tvořen trubkovitým pláštěm (1), ve kterém je s vůlí otoěně uložen poháněný dutý, teplosměnnou plochu tvořící hřídel (4) na obou ěelech opatřený otvory (5), který má na vnějším povrchu přivařen do šroubovice vinutý vnější pás (6) pro transport ohřívaného materiálu dutinou (7) mezi pláštěm (1) a hřídelem (4) a na vnitřním povrchu přivařen do šroubovice vinutý vnitřní pás (8) pro transport materiálu předávajícího citelné teplo, priěemž pásy (6, 8) jsou vinuty v opaěném smyslu stoupání.The screw heat exchanger, especially for bulk materials, consists of a tubular shell (1), in which a driven hollow, heat-exchanging surface forming a shaft (4) on both ends provided with openings (5) is rotatably mounted, which is welded on the outer surface into helically wound outer belt (6) for transporting heated material through the cavity (7) between the housing (1) and the shaft (4) and welded to the inner surface a helically wound inner belt (8) for transporting sensible heat transfer material, the belts (6, 8) are wound in the opposite sense of the pitch.

Rekuperační šnekový výměník tepla, zejména pro sypké materiályRecuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká konstrukce šnekového rekuperačního výměníku tepla, zejména k využití ve výrobě stavebních hmot a v energetice v režimu přenosu tepla sypká hmota - sypká hmota.The invention relates to the construction of a screw recuperative heat exchanger, in particular for use in the production of building materials and in power engineering in the mode of heat transfer bulk material - bulk material.

Dosavadní stav technikyPrior art

Metoda SNCR (selective non-catalytic reduction) je způsob snižování obsahu oxidů dusíku v emisích elektráren spalujících uhlí, biomasu nebo odpad. Do topeniště kotle se vstřikuje čpavková voda nebo močovina, přičemž spaliny za teploty 760 až 1000 °C reagují s oxidy dusíku. Výsledným produktem jsou molekulární dusík, oxid uhličitý a voda. Pň vstřikování vznikají vedle denitrifikační reakce nežádoucí čpavkové sloučeniny, které při nižších teplotách kondenzují na povrchu popílku a vytvářejí čpavkové soli. Tyto soli omezují využití popílků ve stavební výrobě, protože přidáním vody a jakékoli alkálie, např. vápníku, dojde k uvolnění čpavkových solí, což má za následek nepříjemný zápach stavební hmoty.The SNCR (selective non-catalytic reduction) method is a method of reducing the content of nitrogen oxides in the emissions of power plants burning coal, biomass or waste. Ammonia water or urea is injected into the boiler furnace, while the flue gases react with nitrogen oxides at a temperature of 760 to 1000 ° C. The resulting products are molecular nitrogen, carbon dioxide and water. During the injection, in addition to the denitrification reaction, undesired ammonia compounds are formed, which at lower temperatures condense on the surface of the fly ash and form ammonia salts. These salts limit the use of fly ash in construction, because the addition of water and any alkali, such as calcium, releases ammonia salts, which results in an unpleasant odor of the building material.

Možným řešením tohoto problému je chemická cesta vytěsnění čpavkových solí z popílků. Tím ale dochází ke znehodnocení žádoucích vlastností popílku, zejména jeho cementačních vlastností. Jiným řešením je termické vytěsnění čpavkových solí sublimací při teplotách od 200 do 400 °C. Při tomto způsobu sice nedochází ke znehodnocování cementačních vlastností popílků důležitých pro stavební průmysl, avšak nevýhodou tohoto postupuje jeho energetická náročnost. Popílek je nutno dodatečně ohřát na teploty 200 až 400 °C a opětovně jej ochladit na úroveň bezpečnou pro skladování a následnou manipulaci.A possible solution to this problem is the chemical way of displacing ammonia salts from fly ash. However, this degrades the desired properties of the fly ash, especially its cementing properties. Another solution is the thermal displacement of ammonia salts by sublimation at temperatures from 200 to 400 ° C. Although this method does not degrade the cementing properties of fly ash important for the construction industry, the disadvantage of this is its energy intensity. The fly ash must be additionally heated to temperatures of 200 to 400 ° C and re-cooled to a level safe for storage and subsequent handling.

Obdobný problém nastává při výrobě jakékoli sypké stavební hmoty, např. cementu, vápna nebo sádrovce, která vystupuje z výrobního procesu o vysoké teplotě. Tuje nutno snížit na bezpečnou úroveň. Citelné teplo odebírané produktu např. chladicí vodou se pak bez dalšího využití odvádí do okolního prostředí.A similar problem occurs in the production of any bulk building material, such as cement, lime or gypsum, which emerges from the high temperature production process. This must be reduced to a safe level. The sensible heat removed by the product, eg by cooling water, is then dissipated to the surrounding environment without further use.

RU 2616630 popisuje zařízení k pyrolytickému zpracování domovního odpadu, ve kterém je materiál veden šnekovým dopravníkem válcovou pyrolýzní komorou, jejímž dutým pláštěm prochází topné médium - výfukové plyny kogenerační jednotky dodatečně ohřáté na 1100 °C. Jedná se o šnekový výměník tepla, jehož konstrukce však neumožňuje přenos tepla mezi sypkými materiály.RU 2616630 describes a device for pyrolytic treatment of household waste, in which the material is guided by a screw conveyor through a cylindrical pyrolysis chamber, through the hollow shell of which passes a heating medium - exhaust gases of a cogeneration unit additionally heated to 1100 ° C. It is a screw heat exchanger, the construction of which, however, does not allow heat transfer between bulk materials.

Z DE 3012829 je známo fermentační zařízení, v ose jehož vertikálně postavené válcové nádoby je vedeno míchadlo ve tvaru šnekového dopravníku a na jehož stěně je při vařen do šroubovice vinutý pás. Toto uspořádání slouží pouze k dokonalému promíchání tekuté náplně nádoby.From DE 3012829 a fermentation device is known, in the axis of which a vertically arranged cylindrical vessel a stirrer in the form of a screw conveyor is guided and on the wall of which a helically wound strip is wound. This arrangement only serves to perfectly mix the liquid filling of the container.

Vynález si klade za úkol navrhnout konstrukci výměníku tepla obsaženého v sypké hmotě k předehřevu sypké hmoty, který může být využit při teplotách do 400 °C.It is an object of the invention to provide a heat exchanger structure contained in a bulk material for preheating the bulk material, which can be used at temperatures up to 400 ° C.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Uvedený úkol řeší šnekový výměník tepla, zejména pro sypké materiály, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořen trubkovitým pláštěm, ve kterém je s vůlí otočně uložen poháněný dutý, teplosměnnou plochu tvořící hřídel na obou čelech opatřený otvory, který má na vnějším povrchu přivařen do šroubovice vinutý vnější pás pro transport ohřívaného materiálu dutinou mezi pláštěm a hřídelem a na vnitřním povrchu přivařen do šroubovice vinutý vnitřní pás pro transport materiálu předávajícího citelné teplo, přičemž pásy jsou vinuty v opačném smyslu stoupání.This task is solved by a screw heat exchanger, especially for bulk materials, the essence of which consists in the fact that it consists of a tubular shell in which a driven hollow, heat exchange surface is rotatably mounted with a clearance, forming a shaft on both faces provided with holes and welded on the outer surface. a helically wound outer belt for transporting heated material through the cavity between the housing and the shaft and a helically wound inner belt welded on the inner surface for transporting the material transmitting sensible heat, the belts being wound in the opposite direction of the pitch.

V jednom provedení může být výměník opatřen na jednom konci vstupem materiálu do dutiny mezi pláštěm a hřídelem a výstupem materiálu z vnitřního prostoru hřídele a na druhém konci je pak dutina mezi pláštěm a hřídelem propojena s vnitřním prostorem hřídele, přičemž na druhém konci je výměník opatřen prostředky k ohřevu materiálu.In one embodiment, the exchanger may be provided at one end with a material inlet into the cavity between the shell and the shaft and the material outlet from the inner shaft space, and at the other end the cavity between the shell and the shaft is then connected to the inner shaft space. to heat the material.

V jiném provedení je výměník na jednom konci opatřen vstupem ohřívaného materiálu do dutiny mezi pláštěm a hřídelem, jakož i výstupem citelné teplo předávajícího materiálu z vnitřního prostoru hřídele, a na druhém konci je opatřen výstupem ohřívaného materiálu, přičemž vnitřní prostor hřídele je na druhém konci napojen na přívod materiálu předávajícího citelné teplo.In another embodiment, the exchanger is provided at one end with an inlet of heated material to the cavity between the shell and the shaft, as well as an outlet of sensible heat transfer material from the inner space of the shaft, and at the other end with an outlet of heated material, the inner space of the shaft being connected at the other end. for the supply of material transmitting sensible heat.

Pás vinutý do šroubovice na druhém konci s výhodou vyčnívá z vnitřního prostoru hřídele tak, aby zabíral do propojení dutiny a vnitřního prostoru hřídele, resp. do přívodu materiálu.The strip wound into the helix at the other end preferably protrudes from the inner space of the shaft so as to engage in the connection of the cavity and the inner space of the shaft, respectively. into the material supply.

Dutina mezi pláštěm a hřídelem může být opatřena průduchy pro odvádění plynných zplodin.The cavity between the casing and the shaft may be provided with vents for the removal of gaseous products.

Uložení hřídele jsou s výhodou opatřena přívody těsnicího vzduchu.The shaft bearings are preferably provided with sealing air inlets.

Okraje dutiny mezi pláštěm a hřídelem mohou být opatřena mezikružími pro přívod oddělujícího vzduchu.The edges of the cavity between the housing and the shaft can be provided with intermediate rings for the supply of separating air.

Pás vinutý do šroubovice na vnějším nebo vnitřním povrchu hřídele může být přerušovaný a v takovém případě mohou být úseky pásu na zadním konci vyhnuty proti směru otáčení hřídele, případně jsou v linii kontaktu s hřídelem opatřeny otvory.The helically wound strip on the outer or inner surface of the shaft may be interrupted, in which case the sections of the strip at the rear end may be bent against the direction of rotation of the shaft, or may be provided with holes in the line of contact with the shaft.

Podstatou vynálezu je konstrukce kontinuálního šnekového výměníku tepla mezi dvěma sypkými hmotami o různých teplotách, která na rozdíl od známých typů výměníků pro sypké hmoty umožňuje přenos tepla bezprostředně mezi sypkými hmotami o různé teplotní úrovni bez zprostředkujícího teplonosného média.The subject of the invention is the construction of a continuous screw heat exchanger between two bulk materials of different temperatures, which, in contrast to known types of bulk material exchangers, allows heat transfer directly between bulk materials of different temperature levels without intermediate heat transfer medium.

Základním konstrukčním prvkem výměníku je dvojice pásů vinutých v opačném smyslu stoupání navařených na vnějším, resp. vnitřním povrchu otáčejícího se dutého hřídele, které při výměně tepla dopravují materiál podél stěny dutého hřídele v opačných směrech. Přitom v průběhu dopravy dochází přes stěnu dutého hřídele k výměně tepla, případně k předehřevu materiálu z cizího zdroje tepla.The basic structural element of the exchanger is a pair of strips wound in the opposite direction of the pitch welded on the outer, respectively. the inner surface of the rotating hollow shaft, which during heat exchange transport the material along the wall of the hollow shaft in opposite directions. During transport, heat is exchanged via the wall of the hollow shaft or the material is preheated from a foreign heat source.

K vysoké účinnosti výměníku přispívá, že výměna tepla mezi teplejším a chladnějším materiálem probíhá v protiproudu.The high heat exchanger efficiency is due to the fact that the heat exchange between the warmer and colder material takes place in countercurrent.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Vynález je dále objasněn pomocí výkresů, na nichž obr. 1 představuje ve schematickém podélném řezu koncové úseky šnekového výměníku tepla, ve kterém je sypký materiál nejprve ohřát z cizího zdroje pro dosažení teploty potřebné k vytékání nežádoucích příměsí, a následně je citelné teplo v ohřátém materiálu využito pro předehřátí vstupujícího materiálu. Obr. 2 je schematický podélný řez jiným provedením šnekového výměníku tepla určeného pro chlazení horké výstupní sypké suroviny, např. v cementářském průmyslu, nebo při výrobě vápna a sádrovce, a pro předání jejího citelného tepla do vstupujícího materiálu. Obr. 3 až 5 představují provedení dutého hřídele s přerušovaným vnějším pásem, resp. úseky vnějšího pásu, a to v příkladu provedení podle obr. 4 jsou úseky pásu na zadním konci vyhnuty proti směru otáčení hřídele a v příkladu podle obr. 5 jsou v linii kontaktu s hřídelem opatřeny otvory.The invention is further elucidated by means of the drawings, in which Fig. 1 shows in schematic longitudinal section the end sections of a screw heat exchanger, in which the bulk material is first heated from an external source to reach the temperature required to discharge unwanted impurities, and then heat is felt in the heated material. used to preheat the incoming material. Giant. 2 is a schematic longitudinal section of another embodiment of a screw heat exchanger intended for cooling a hot output bulk feedstock, e.g. in the cement industry, or in the production of lime and gypsum, and for transferring its sensible heat to the incoming material. Giant. 3 to 5 show an embodiment of a hollow shaft with an intermittent outer belt, resp. sections of the outer belt, in the exemplary embodiment according to FIG. 4 the belt sections at the rear end are bent against the direction of rotation of the shaft, and in the example according to FIG. 5 holes are provided in the line of contact with the shaft.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Šnekový výměník tepla podle obr. 1 a 2 je tvořen trubkovitým pláštěm 1, ve kterém je prostřednictvím dvou poloos 2 - viz obr. 1, resp. prostřednictvím jedné poloosy 2 a ložiska 3 - viz obr. 2 s vůlí otočně uložen poháněný dutý, teplosměnnou plochu tvořící hřídel 4 na obou čelech opatřený otvory 5. Dutý hřídel 4 má na vněj ším povrchu přivařen vněj ší pás 6 vinutý do šroubovice sloužící při otáčení hřídele 4 pro transport ohřívaného materiálu směrem doleva dutinou 7 mezi pláštěm 1 a hřídelem 4. Dutý hřídel 4 má na vnitřní stěně přivařen do šroubovice vinutý vnitřní pás 8 pro transport materiálu předávajícího citelné teplo směrem doprava vnitřním prostorem hřídele 4. Pásy 6, 8, které v podstatě představují šnekové dopravníky, jsou vinuty v opačném smyslu.The screw heat exchanger according to Figs. 1 and 2 is formed by a tubular shell 1, in which it is by means of two half-axles 2 - see Fig. 1, resp. by means of one half-axle 2 and a bearing 3 - see Fig. 2 a driven hollow, heat-exchanging surface forming a shaft 4 provided with holes 5 on both faces is rotatably mounted with play 5. The hollow shaft 4 has an outer strip 6 wound on a helix wound on the outer surface. of the shaft 4 for transporting the heated material to the left through the cavity 7 between the housing 1 and the shaft 4. The hollow shaft 4 has a helically wound inner belt 8 wound into a helix wound on the inner wall to transport material sensing heat to the right through the interior of the shaft 4. Belts 6, 8 they are basically screw conveyors, they are wound in the opposite direction.

V provedení podle obr. 1, určeném k dočasnému ohřátí materiálu ajeho následnému ochlazení, má výměník na pravém konci vstup 9 materiálu do dutiny 7 mezi pláštěm 1 a hřídelem 4 a výstup 10 materiálu z vnitřního prostoru hřídele 4. Na levém konci je ponechána mezera 11 mezi pláštěm 1 a hřídelem 4, která propojuje dutinu 7 s vnitřním prostorem hřídele 4. Na druhém konci je výměník dále opatřen cizím tepelným zdrojem 12 k ohřevu materiálu. Může to být, např. plynový hořák nebo tepelný výměník využívající odpadní teplo spalin.In the embodiment according to Fig. 1, intended for temporary heating of the material and its subsequent cooling, the exchanger at the right end has a material inlet 9 into the cavity 7 between the casing 1 and the shaft 4 and a material outlet 10 from the inner space of the shaft 4. between the shell 1 and the shaft 4, which connects the cavity 7 with the inner space of the shaft 4. At the other end, the exchanger is further provided with an external heat source 12 for heating the material. It can be, for example, a gas burner or a heat exchanger using the waste heat of the flue gases.

V provedení podle obr. 2, určeném k využití citelného tepla vypálené suroviny, má výměník na pravém konci vstup 9 ohřívaného materiálu do dutiny 7 mezi pláštěm 1 a hřídelem 4 a výstup 10 materiálu, který předal své citelné teplo a padá otvorem 5 z vnitřního prostoru hřídele 4. Na levém konci má výměník výstup 13 ohřátého materiálu z dutiny 7. Vnitřní prostor hřídele 4 je na tomto konci napojen na přívod 14 horkého materiálu předávajícího citelné teplo, např. vypáleného slínku z cementářské pece.In the embodiment according to Fig. 2, intended to use the sensible heat of the fired raw material, the exchanger at the right end has an inlet 9 of heated material into the cavity 7 between the shell 1 and the shaft 4 and an outlet 10 of material which has transmitted its sensible heat and falls through the opening 5 from the interior. At the left end, the exchanger has an outlet 13 of heated material from the cavity 7. The inner space of the shaft 4 is connected at this end to a supply 14 of hot material transmitting sensible heat, e.g. fired clinker from a cement kiln.

U obou provedení vnitřní pás 8 na levém konci vyčnívá z vnitřního prostoru hřídele 4 tak, aby zabíral do mezery 11. resp. přívodu 14 materiálu a usnadnil vstup materiálu do vnitřního prostoru hřídele 4.In both embodiments, the inner band 8 at the left end protrudes from the inner space of the shaft 4 so as to engage in the gap 11 and 11, respectively. material supply 14 and facilitated the entry of material into the inner space of the shaft 4.

V případě provedení podle obr. 1 je dutina 7 mezi pláštěm i a hřídelem 4 opatřena průduchy 15 pro odvádění plynných zplodin.In the case of the embodiment according to FIG. 1, the cavity 7 between the housing 1 and the shaft 4 is provided with vents 15 for the removal of gaseous products.

U obou provedení jsou uložení hřídele 4 opatřena přívody 16 těsnicího vzduchu a okraje dutiny 7 mezi pláštěm 1 a hřídelem 4 jsou opatřeny mezikružími 17 pro přívod oddělujícího vzduchu.In both embodiments, the shaft bearings 4 are provided with sealing air inlets 16 and the edges of the cavity 7 between the housing 1 and the shaft 4 are provided with intermediate rings 17 for the supply of separating air.

V jiných provedeních vynálezu je např. vnější pás 6 upevněný na vnějším povrchu hřídele 4, resp. dělený na úseky - viz obr. 3 až 5. Úseky pásu 6 pak mohou být na zadním konci vyhnuty proti směru otáčení hřídele - viz obr. 4, případně jsou v linii kontaktu s hřídelem 4 opatřeny otvory viz obr. 5.In other embodiments of the invention, for example, the outer strip 6 is mounted on the outer surface of the shaft 4, resp. divided into sections - see Figs. 3 to 5. The sections of the belt 6 can then be bent at the rear end against the direction of rotation of the shaft - see Fig. 4, or holes are provided in the line of contact with the shaft 4, see Fig. 5.

V provedení výměníku podle obr. 1 je materiál určený k ohřátí přiváděn vstupem 9 do dutiny 7 mezi hřídelem 4, v níž se otáčí vnější spirálovitý pás 6 navařený na otáčejícím se hřídeli 4 a je jím posunován neotápěným úsekem výměníku směrem doleva. V koncovém úseku opatřeném cizím tepelným zdrojem 12 je ohřát na požadovanou teplotu. Na levém konci výměníku ohřátý materiál vyplní na konci otápěného prostoru mezeru 11 a vstupuje do vnitřního prostoru dutého hřídele 4, kde je vnitřním pásem 8 s opačným smyslem vinutí posouván doprava k výstupu 10. Přitom přes stěnu dutého hřídele 4 předává nabyté citelné teplo do materiálu pohybujícího se dutinou 7. Zároveň se na tomto úseku průduchy 15 odvádí vzdušina s obsahem sublimované složky, např. čpavku ajeho sloučenin, k zachycení nebo neutralizaci. Na pravém konci dutého hřídele 4 materiál otvorem 5 padá do výstupu 10 výměníku. Pro omezení prašnosti se do přívodů 16 vzduchu v oblasti ložisek na obou koncích šnekového výměníku přivádí malé množství těsnicího vzduchu a rovněž se zde na okrajích dutiny 7 přivádí malé množství oddělovacího vzduchu do mezikruží 17, která tlakově oddělují dutinu 7 od výstupního prostoru. Šnekový výměník je opatřen tepelnou izolací 18.In the embodiment of the exchanger according to Fig. 1, the material to be heated is fed through an inlet 9 into the cavity 7 between the shaft 4, in which the outer helical strip 6 welded on the rotating shaft 4 rotates and is moved to the left by the unheated section of the exchanger. In the end section provided with a foreign heat source 12, it is heated to the desired temperature. At the left end of the exchanger, the heated material fills the gap 11 at the end of the heated space and enters the inner space of the hollow shaft 4, where it is moved to the right 10 by the inner belt 8 with the opposite winding direction. with the cavity 7. At the same time, air containing a sublimed component, e.g. ammonia and its compounds, is discharged in this section through the vents 15 for trapping or neutralization. At the right end of the hollow shaft 4, the material falls through the hole 5 into the outlet 10 of the exchanger. To reduce dust, a small amount of sealing air is supplied to the air inlets 16 in the area of the bearings at both ends of the screw exchanger and also a small amount of separating air is supplied at the edges of the cavity 7 to the intermediate rings 17 which pressure-separate the cavity 7 from the outlet space. The screw exchanger is provided with thermal insulation 18.

Provedení podle obr. 2 představuje protiproudý výměník tepla, ve kterém materiál s vyšší teplotní úrovní vstupuje do výměníku přívodem 11 horkého materiálu a je vnitřním pásem 8 vyčnívajícím z vnitřního prostoru dutého hřídele 4 vtahován do tohoto prostoru. Při otáčení hřídele 4 se materiál prostřednictvím vnitřního pásu 8 posouvá směrem z leva doprava, předává své citelné teplo přes stěnu dutého hřídele 4, chladne a otvorem 5 v čele dutého hřídele 4 padá z výměníku výstupem 10.The embodiment according to FIG. 2 represents a countercurrent heat exchanger, in which material with a higher temperature level enters the exchanger through a supply 11 of hot material and is drawn into this space by an inner belt 8 protruding from the inner space of the hollow shaft 4. As the shaft 4 rotates, the material moves from left to right via the inner belt 8, transfers its sensible heat through the wall of the hollow shaft 4, cools and falls from the exchanger through the opening 5 in the front of the hollow shaft 4 through the outlet 10.

Studený sypký materiál, zpravidla vsázka, je přiváděn vstupem 9 do dutiny 7 a je v ní unášen ve směru zprava doleva. Předehřátý materiál vystupuje z výměníku výstupem 13. Pro omezení prašnosti se do přívodů 16 vzduchu v oblasti ložisek na obou koncích šnekového výměníku přivádí malé množství těsnicího vzduchu a rovněž se na okrajích dutiny 7 přivádí přívodem 17 malé množství oddělovacího vzduchu do mezikruží, která tlakově oddělují dutinu 7 od přívodu 14 horkého materiálu, resp. výstupního prostoru. Šnekový výměník je rovněž opatřen tepelnou izolací 18.Cold bulk material, usually a charge, is fed through an inlet 9 into the cavity 7 and is entrained in it from right to left. The preheated material exits the exchanger via an outlet 13. To reduce dust, a small amount of sealing air is supplied to the air inlets 16 in the bearing area at both ends of the screw exchanger and also a small amount of separating air is supplied at the edges of the cavity 7 through an inlet 17 into intermediate rings which pressurize the cavity. 7 from the hot material supply 14, resp. output space. The screw exchanger is also provided with thermal insulation 18.

Pro zlepšení prostupů tepla mohou být v jiných provedeních výměníku do spirály vinuté pásy 6, 8 přerušované - viz obr. 3 až 5 a jejich úseky tvarované a přivařené k vnějšímu, resp. vnitřnímu povrchu hřídele 4 pod vhodným sklonem.In order to improve the heat transfer, in other embodiments of the heat exchanger, the spirally wound strips 6, 8 can be interrupted - see Figs. 3 to 5 and their sections shaped and welded to the outer, respectively. the inner surface of the shaft 4 at a suitable inclination.

Mohou být na konci zahnuté viz typ č. 2 nebo mohou mít v místě přivaření k hřídeli 4 otvory pro přesypávání materiálu. Přesypáváním materiálu přes stěnu hřídele 4 se intenzifikuje přestup tepla přes stěnu hřídele 4 a tím se zvyšuje účinnost výměníku.They can be curved at the end, see type no. 2 or they can have 4 holes for material overflow at the point of welding to the shaft. By pouring the material over the wall of the shaft 4, the heat transfer through the wall of the shaft 4 is intensified and thus the efficiency of the exchanger is increased.

Výměník podle vynálezu je třeba provozovat při teplotách nad rosným bodem vodní páry.The exchanger according to the invention must be operated at temperatures above the dew point of water vapor.

Výměník je navržen ve dvou variantách:The exchanger is designed in two variants:

V provedení podle obr. 1 slouží výměník k ohřevu sypkého materiálu na určitou požadovanou teplotu cizím tepelným zdrojem a k následnému zpětnému využití citelného tepla chladnoucího ohřátého materiálu k ohřátí vstupujícího materiálu.In the embodiment according to FIG. 1, the exchanger serves to heat the bulk material to a certain desired temperature by an external heat source and to subsequently reuse the sensible heat of the cooling heated material to heat the incoming material.

V provedení podle obr. 2 je výměník určen k využití citelného tepla horké sypké hmoty vystupující ze zařízení pro tepelné zpracování, a to k předehřevu suroviny vstupující do tohoto zařízení. Typickým příkladem může být cementářský průmysl, kdy je potřeba výstupní surovinu o vysoké výstupní teplotě chladit na bezpečnou úroveň.In the embodiment according to Fig. 2, the exchanger is intended to use the sensible heat of the hot bulk material leaving the heat treatment device, to preheat the raw material entering this device. A typical example is the cement industry, where a high raw material feedstock needs to be cooled to a safe level.

Výměník podle vynálezu je vhodný zejména tam, kde je potřeba pracovat kontinuálně s větším množstvím materiálu. Takovým případem jsou zejména výměníky k aplikaci denitrifikačních metod, při kterých je třeba popílky odcházející ze spalovacího procesu termicky zbavit čpavkových solí.The exchanger according to the invention is particularly suitable where it is necessary to work continuously with a larger amount of material. Such a case is in particular exchangers for the application of denitrification methods, in which the ashes leaving the combustion process must be thermally freed of ammonia salts.

Claims (10)

1. Šnekový výměník tepla, zejména pro sypké materiály, vyznačující se tím, že je tvořen trubkovitým pláštěm (1), ve kterém je s vůlí otočně uložen poháněný dutý, teplosměnnou plochu tvořící hřídel (4) na obou čelech opatřený otvory (5), který má na vnějším povrchu přivařen do šroubovice vinutý vnější pás (6) pro transport ohřívaného materiálu dutinou (7) mezi pláštěm (1) a hřídelem (4) a na vnitřním povrchu přivařen do šroubovice vinutý vnitřní pás (8) pro transport materiálu předávajícího citelné teplo, přičemž pásy (6, 8) jsou vinuty v opačném smyslu.Screw heat exchanger, in particular for bulk materials, characterized in that it consists of a tubular shell (1) in which a driven hollow, heat-exchanging surface forming a shaft (4) provided with openings (5) on both faces is rotatably mounted, which has a helically wound outer belt (6) on the outer surface for transporting the heated material through the cavity (7) between the housing (1) and the shaft (4) and a helically wound inner belt (8) on the inner surface for transporting the material transmitting the tangible material heat, the strips (6, 8) being wound in the opposite direction. 2. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že je opatřen na jednom konci vstupem (9) materiálu do dutiny (7) mezi pláštěm (1) a hřídelem (4) a výstupem (10) materiálu z vnitřního prostoru hřídele (4) a na druhém konci je pak dutina (7) mezi pláštěm (1) a hřídelem (4) propojena s vnitřním prostorem hřídele (4), přičemž na druhém konci je výměník opatřen prostředky (12) k ohřevu materiálu.Exchanger according to claim 1, characterized in that it is provided at one end with a material inlet (9) into the cavity (7) between the housing (1) and the shaft (4) and a material outlet (10) from the inner space of the shaft (4) and at the other end the cavity (7) between the housing (1) and the shaft (4) is then connected to the inner space of the shaft (4), while at the other end the exchanger is provided with means (12) for heating the material. 3. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že je opatřen na jednom konci vstupem (9) ohřívaného materiálu do dutiny (7) mezi pláštěm (1) a hřídelem (4), jakož i výstupem (10) citelné teplo předávajícího materiálu z vnitřního prostoru hřídele (4), a na druhém konci je opatřen výstupem (13) ohřívaného materiálu, přičemž vnitřní prostor hřídele (4) je na druhém konci napojen na přívod (14) materiálu předávajícího citelné teplo.Exchanger according to claim 1, characterized in that at one end an inlet (9) of heated material is provided in the cavity (7) between the housing (1) and the shaft (4) as well as an outlet (10) of sensible heat transfer material from the inner space of the shaft (4), and at the other end is provided with an outlet (13) of heated material, the inner space of the shaft (4) being connected at the other end to a supply (14) of material transmitting sensible heat. 4. Výměník podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vnitřní pás (8) na druhém konci vyčnívá z vnitřního prostoru hřídele (4).Exchanger according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the inner strip (8) projects at the other end from the inner space of the shaft (4). 5. Výměník podle nároku 2, vyznačující se tím, že dutina (7) mezi pláštěm (1) ahřídelem (4) je opatřena průduchy (15) pro odvádění plynných zplodin.Exchanger according to Claim 2, characterized in that the cavity (7) between the housing (1) and the shaft (4) is provided with vents (15) for the removal of flue gases. 6. Výměník podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že uložení hřídele (4) jsou opatřena přívody (16) těsnicího vzduchu.Exchanger according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the shaft bearings (4) are provided with sealing air inlets (16). 7. Výměník podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že okraje dutiny (7) mezi pláštěm (1) ahřídelem (4) jsou opatřenamezikružími (17) pro přívod oddělujícího vzduchu.Exchanger according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the edges of the cavity (7) between the housing (1) and the shaft (4) are provided with intermediate rings (17) for the supply of separating air. 8. Výměník podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že pás (6, 8) vinutý do šroubovice je přerušovaný.Exchanger according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the strip (6, 8) wound into the helix is interrupted. 9. Výměník podle nároku 8, vyznačující se tím, že úseky pásu (6, 8) jsou na zadním konci vyhnuty proti směru otáčení hřídele (4).Exchanger according to Claim 8, characterized in that the belt sections (6, 8) are bent at the rear end against the direction of rotation of the shaft (4). 10. Výměník podle nároku 8, vyznačující se tím, že úseky pásu (6, 8) jsou v linii kontaktu s hřídelem (4) opatřeny otvory.Exchanger according to claim 8, characterized in that the belt sections (6, 8) are provided with holes in the line of contact with the shaft (4).
CZ2020146A 2020-03-17 2020-03-17 Recuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials CZ2020146A3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020146A CZ2020146A3 (en) 2020-03-17 2020-03-17 Recuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials
PCT/CZ2020/000056 WO2021185388A1 (en) 2020-03-17 2020-12-29 Screw heat exchanger, in particular for bulk materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020146A CZ2020146A3 (en) 2020-03-17 2020-03-17 Recuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308768B6 true CZ308768B6 (en) 2021-05-05
CZ2020146A3 CZ2020146A3 (en) 2021-05-05

Family

ID=74187061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020146A CZ2020146A3 (en) 2020-03-17 2020-03-17 Recuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ2020146A3 (en)
WO (1) WO2021185388A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999036737A1 (en) * 1998-01-15 1999-07-22 Kvaerner Technology And Research Limited Rotating tube heat exchanger
RU2655352C1 (en) * 2017-05-29 2018-05-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Installation for cooling of particles of bulk materials
FI128481B (en) * 2019-06-11 2020-06-15 Kopar Oy Rotary cooler and method for simultaneous cooling and conveyance

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2946572A (en) * 1955-12-22 1960-07-26 Diamond Alkali Co Chemical apparatus
NO128785B (en) * 1971-12-15 1974-01-07 Bartz S Ind As
DE3012829A1 (en) 1980-04-02 1981-10-08 Stephan Oehler Red wine mash fermentation tank - with mixing screw conveyor designed as heat exchanger
FR2788590B1 (en) * 1999-01-14 2001-06-08 Sirven HEAT EXCHANGER, ESPECIALLY FOR MANURE PREHEATING
US20140083666A1 (en) * 2012-09-27 2014-03-27 Tai-Her Yang Tri-Piece Thermal Energy Body Heat Exchanger Having Multi-Layer Pipeline and Transferring Heat to Exterior Through Outer Periphery of Pipeline
RU2616630C1 (en) 2016-03-17 2017-04-18 Общество с ограниченной ответственностью "ТермоХимТех" Method of thermal processing of household and industrial waste and device for its implementation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999036737A1 (en) * 1998-01-15 1999-07-22 Kvaerner Technology And Research Limited Rotating tube heat exchanger
RU2655352C1 (en) * 2017-05-29 2018-05-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Installation for cooling of particles of bulk materials
FI128481B (en) * 2019-06-11 2020-06-15 Kopar Oy Rotary cooler and method for simultaneous cooling and conveyance

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021185388A1 (en) 2021-09-23
CZ2020146A3 (en) 2021-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2244476T3 (en) PROCEDURE FOR THE GASIFICATION OF ORGANIC SUBSTANCES AND MIXTURES OF SUBSTANCES.
US7959435B2 (en) Method and apparatus for reducing NOx emissions in rotary kilns by SNCR
JP2019060592A (en) Process and system for reducing ringing in lime kilns
JP6840271B2 (en) Sludge treatment method and cement manufacturing system
CN106949475B (en) A kind of sludge incinerating system and its incinerating method
CZ308768B6 (en) Recuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials
US4932862A (en) Suspended gas reactor
JP2003262470A (en) Heat treatment method, and apparatus and facility
KR102316543B1 (en) Energy conversion system using bio-drying and semi-carbonizer
CZ34264U1 (en) Recuperative screw heat exchanger, especially for bulk materials
EP0926440A1 (en) Incinerator
US20080289364A1 (en) Method and system for preheating glass batch or ingredient(s)
RU2704398C1 (en) Method for vitrification of sludge or other organic sludges and wastes and device for its implementation
JP2003292964A (en) Apparatus and facility for heat treatment
JP2005103437A (en) Processing method of organic material containing water and its facility
JP2003232508A (en) Thermal decomposition treatment method and facility therefor
JP2003120910A (en) Heat treating equipment and its treating facility
JP3726779B2 (en) Heat treatment method and facilities for sludge
JP4309745B2 (en) Agitating and conveying screw, firing apparatus and firing system using the same
EP4129934A1 (en) Rotary batch preheater
CN218972667U (en) Processing system
JP2004283784A (en) Heat treatment method for sludge and its facility
JP2003232506A (en) Thermal decomposition treatment method and facility therefor
RU2772158C2 (en) Method and system for reducing ring formation in lime kilns
JP2005030608A (en) Heating treatment installation with gas combustor