DK160586B - Varmeveksler - Google Patents

Description

i

DK 160586 B

Opfindelsen angår varmevekslere af den art, der anvendes til opnåelse af varmeveksling mellem et pulverformet, fast råmateriale til fremstilling f.eks. af cement og lignende sinterede materialer og en gas. Sådanne varmevekslere anvendes f.eks. til forvarmning af 5 råmaterialer der derefter underkastes en brændeproces, idet forvarmningen sker under anvendelse af de varme afgangsgasser fra brændeprocessen.

Forvarmning af pulverformet, fast råmateriale kan foretages i et 10 cyklonanlæg, der er opbygget af cykloner bestående af opretstående cylindriske beholdere med en konisk bund, der ender i et udløb for det behandlede faste materiale, medens cylinderen foroven er afgrænset af en cirkulær topplade, gennem hvis centrale del et afgangsrør for det benyttede gasformede materiale strækker sig ind i 15 cylinderen. Fast materiale tilføres suspenderet i gassen gennem et indløbsrør, der fører tangentielt ind i cylinderen. Ved gassens roterende bevægelse i den cylindriske beholder slynges materialet imod beholderens vægge, hvor det bremses og derpå glider ned langs væggene og den koniske bund og ud gennem materialeudløbet, medens 20 gassen forlader varmeveksleren gennem det centrale rør ved dens top.

Den væsentlige varmeveksling mellem gas og materiale sker allerede i et stigrør, hvori det suspenderede materiale rives med af gassen.

Der sker følgelig en medstrømsvarmeveksling. For at opnå tilstræk-25 kelig varmeveksling mellem de to medier er det nødvendigt at anvende et antal af disse medstrømsvarmevekslere i serie, typisk fire eller fem trin til opvarmning af f.eks. cementråmaterialer før brændeprocessen.

30 Da det er kendt, at en forbedret varmeudnyttelse opnås, når de varmevekslende medier bevæger sig i modstrøm, d.v.s. at materialet, der skal forvarmes, til stadighed bevæger sig ind i stadig varmere gas, er et sådant strømningsmønster ønskeligt.

35 Fra GB 988284 kendes en varmeveksler, i hvilken det pulverformede materiale og gassen søges bragt i modstrøm til hinanden. Denne varmeveksler har form som en flad cylindrisk beholder, der er monteret med cylinderens akse vandret. Gassen føres tangentielt ind i beholderen og følger en spiralformet vej ind til midten af denne,

2 DK 160586 B

på hvilket sted den ledes ud gennem et centralt rør ved beholderens endef1ade.

Det pulverformede materiale indføres i beholderen langs dennes akse 5 og gives en hastighed, der er rettet mod den udstrømmende gas for at hindre, at materialet rives med denne ud af varmeveksleren. Ved en anden udformning føres materialet ind et stykke fra gasudløbet, hvilket sikrer, at gashvirvlen i beholderen bevirker en roterende bevægelse af materialet og slynger det imod beholderens periferi.

10 Udskilt materiale føres ud af beholderen gennem et materialeudløb ved den lavest liggende del af dens omkreds.

Det er imidlertid klart, at der i den fra GB 988284 kendte varmeveksler sker nogen medrivning af det pulverformede materiale, 15 og dette gør det nødvendigt at montere en konventionelt separerende varmeveksler i gasudløbet, for at udskille medrevet materiale, som derpå føres tilbage og indføres i det cylindriske kammer et sted i sikker radial afstand fra gasudløbet. Jo længere fra beholderens akse materialet indføres, des kortere strækning har det til rådighed 20 til at løbe i modstrøm til det varme gas.

Det er følgelig opfindelsens formål at tilvejebringe en varmeveksler, hvori den varme gas og det pulverformede materiale bevæges i modstrøm til hinanden, og som tilvejebringer en separering 25 således, at kun en mindre del af det pulverformede materiale føres med ud gennem gasudløbsrøret.

Dette opnås ved en varmeveksler omfattende et cylindrisk kammer med vandret akse og med et tangentielt gasindløb ved kammerets periferi 30 og mindst et gasudløb nær kammerets akse gennem en endebund i kammeret, således at der ved varmevekslerens drift tilvejebringes en spiralformet gasstrøm fra gasindløbet til gasudløbet, samt med mindst ét materialeindløb til indføring af materiale i kammeret nær dets akse og et materialeudløb til bortledning af materiale, som af 35 centrifugalkraften slynges ud igennem den roterende gasstrøm, til dette når kammerets periferi, kendetegnet ved at den nedre del af den cylindriske væg på den del af den side, som først rammes af den roterende gasstrøm, og som strækker sig imellem et lodret plan gennem aksen og et radialt plan, der danner en vinkel på mindst 40° 3

DK 160586 B

med lodret, samt på den del af den anden side, der strækker sig imellem det lodrette plan og et radialt plan, der danner en vinkel på mindst 50* med lodret, over mindst 75% af kammerets længde er fjernet og erstattet af en udløbstragt, hvis med kammerets akse 5 parallelle sideflader danner vinkler på mellem 50" og 75* med vandret.

En sådan varmevekslers forbedrede separationsevne i forhold til de hidtil kendte konstruktioners skyldes, at man ved at fjerne dele af 10 den cylindriske væg undgår, at der i det cylindriske kammer ophobes fast materiale, som ellers ville forstyrre strømningen i kammeret.

Det er kun nødvendigt at fjerne en mindre del af væggen på den side, der først mødes af den roterende gas fra indløbet, da denne del blæses ren af gasstrømmen, idet materiale, der lejrer sig bag ved 15 den begyndende ophobning på kanten af tragten, vil falde ned i sidstnævnte.

Ifølge opfindelsen kan væggen i det cylindriske kammers nedre halvdel også fjernes over en vinkel, der er større end de respektive 20 40* og 50".

Udløbstragten spænder fortrinsvis over hele det cylindriske kammers længde, selv om en rimelig separationsevne kan opnås, ved bibeholdelse af op til 25% af længden af den oprindelige cylindriske 25 vægflade.

Ifølge opfindelsen er de dele af udløbstragtens vægge, der slutter sig til det cylindriske kammers vægge, indrettet til at ligge i cylinderens tagentplan ved overgangen mellem cylinder og tragt, 30 således at cylindervæggen går glat over i tragtvæggen.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken 35 fig. 1 skematisk viser en varmeveksler med en vandret akse ifølge opfindelsen set forfra, fig. 2 den i fig. 1 viste varmeveksler set fra siden, og

DK 160586 B

4 fig. 3 en anden udføre!sesform for en varmeveksler ifølge opfindelsen set forfra.

Fig. 1 og 2 viser skematisk en varmeveksler omfattende et cylindrisk 5 kammer 6, med et tangentielt gasindløb 1 og et centralt gasudløb 2, mellem hvilken gassen bevæger sig langs en spiralformet vej som vist ved den stiplede linie. Pulverformet materiale, der skal forvarmes ved hjælp af gassen, indføres igennem et rør 3, der danner en spids vinkel med varmevekslerens foreste endebund, gennem hvilken røret 10 strækker sig. Røret er endvidere anbragt i et plan parallelt med varmevekslerens vandrette akse. Det indførte materiale, der har en hastighed rettet imod varmevekslerens periferi, afbøjes af den roterende gas således, at det følger dens spiralformede vej, der er vist ved den punkterede linie. De to spiralformede veje går således 15 i samme retning rundt om aksen, men den ene bevæger sig radialt indad, medens den anden bevæger sig radialt udad.

Det er klart, at gas og materiale i nogen udstrækning følger hinanden gennem spiralens vindinger. Modstrømsvirkningen opnås ved, at 20 materialet slynges fra en vinding til en anden i gasspiralen, således at det kommer i berøring med stadig varmere gas.

Ved sin lavest liggende del strækker den cylindriske beholder sig ind i en materialeudløbstragt 4, der ender i et udløb 5 for udskilt 25 pulverformet materiale.

Den lavest liggende del af kammeret 6's cylindriske væg er over en bue på ca. 60° på begge sider af et lodret plan gennem aksen fjernet og erstattet af en materi aleudløbstragt 4, der ender i et udløbsrør 30 5 for udskilt pulverformet materiale. De af tragtens sider, der er parallelle med kammerets akse, slutter sig til den cylindriske væg langs en linie parallelt med aksen og ligger i cylinderens tangentplan langs denne linie under en vinkel på ca. 60° med vandret. Det ses af fig. 2, at tragten spænder over hele varmevekslerens aksi ale 35 længde, selv om acceptable resultater kan opnås under bibeholdelse af det cylindriske kammers nederste vægdel i op til 25% af sin aksi ale længde ved tragtens ender.

Det pulverformede materiale kan indføres i nærheden af 5

DK 160586 B

varmevekslerens akse på kendt måde, f.eks. gennem rør, der strækker sig aksialt igennem endebunden for at nå den ønskede materialeindføringsposition, eller som en central stråle af materiale, der ved hjælp af trykluft rettes imod en spredeplade, der er monteret 5 centralt i kammeret.

Fig. 1 og 2 viser skematisk materialeindløbet som et rør 3, der går igennem en af kammerets endebunde i nærheden af dennes centrum, således at røret danner en spids vinkel med endebunden og er for-10 skudt fra dettes centrum på en sådan måde, at materiale, når det indføres, har en tangentiel bevægelseskomposant i forhold til kammerets akse og bevæges i samme retning som den roterende gas.

Fig. 3 viser en anden udførelsesform for en varmeveksler ifølge 15 opfindelsen set forfra. Denne udførelsesform svarer stort set til den i fig. 1 og 2 viste, og tilsvarende elementer har samme henvisningsbetegnelser.

Fig. 3 viser, hvorledes overgangen mellem tragtvæggen og det cylin-20 driske kammers væg kan sænkes til positionen 7 på den del af kammerets 6's nedre væg, der først rammes af gasstrømmen fra gasindløbet 1, medens den holdes på positionen 8 ved den del af den nedre kammervæg, der senere mødes af den samme gasstrøm. Materialeindløbet er ikke vist i denne udførelsesform.

25

Hvis varmeindholdet i den indkomne gasstrøm er utilstrækkeligt til at tilvejebringe den fornødne opvarmning af materialet, kan varmeveksleren være forsynet med en eller flere brændere. Dette er også nødvendigt i tilfælde, hvor varmeveksleren anvendes i processer, der 30 kræver store mængder varme, f.eks. ved kalcinering af cementråmateriale.

35

Claims (3)

6 DK 160586 B

1. Varmeveksler omfattende et cylindrisk kammer (6) med vandret akse og med et tangentielt gasindløb (1) ved kammerets periferi og 5 mindst et gasudløb (2,32), nær kammerets akse gennem en endebund i kammeret, således at der ved varmevekslerens drift tilvejebringes en spiralformet gasstrøm fra gasindløbet til gasudløbet, samt med mindst ét materialeindløb (3) til indføring af materiale i kammeret nær dettes akse og ét materialeudløb (5) til bortledning af materi -10 ale, der ved centrifugalkraftens hjælp er slynget ud igennem den spiralformede gasstrøm til kammerets (6) periferi, kendetegnet ved, at den nedre del af den cylindriske væg, på den del af den side, som først rammes af den roterende gasstrøm, og som strækker sig mellem et lodret plan gennem aksen og et radialt plan, 15 der danner en vinkel på mindst 40® med lodret, samt på den del af den anden side, der strækker sig mellem det lodrette plan og et radialt plan, der danner en vinkel på mindst 50® med lodret, over mindst 75% af kammerets længde er fjernet og erstattet af en udløbstragt (4), hvis med kammerets akse parallelle sideflader danner 20 vinkler på mellem 50° og 75® med vandret.

2. Varmeveksler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at udløbstragten (4) spænder over hele varmevekslerens længde fra endebund til endebund. 25

3. Varmeveksler ifølge krav log2, kendetegnet ved, at tragtens vægge, der er parallelle med kammerets akse, danner en tangent til kammerets (6) cylindriske væg. 30 35