DK161786B - Varmeveksler - Google Patents

Description

i

DK 161786 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 sintrede materialer og en gas. Sådanne varmevekslere anvendes f.eks. til forvarmning af 5 råmaterialet, 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, og hvor 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 væsentligste 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 forevarmes, til stadighed bevæger sig i 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,

DK 161786 B

2 på hvilket sted den ledes ud gennem et centralt rør ved beholderens endeflade. Det pulverformede materiale indføres i beholderen langs dennes akse og gives en hastighed, der er rettet mod den udstrømmende gas for at hindre, at materialet rives med denne ud af 5 varmeveksleren.

En anden udformning af en varmeveksler med vandret hovedakse kendes f.eks. fra FR 1415925, hvor materialet indføres et stykke fra gasudløbet, hvilket sikrer, at gashvirvlen i beholderen bevirker en 10 roterende bevægelse af materialet og slynger dette ud mod beholderns periferi. Udskilt materiale føres ud af beholderen gennem et materialeudløb ved den.lavest liggende del af dens omkreds.

Det er imidlertid klart, at der i de fra GB 988284 og fra FR 1415925 15 kendte varmevekslere sker nogen medrivning af det pulverformede materiale, og dette gør det nødvendigt yderligere 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.

20 Oo længere fra beholderens akse materiale indføres, des kortere strækning har det til rådighed til at løbe i modstrøm til den varme gas.

Endelig kendes fra GB 1066906 endnu en cylinderformet varmeveksler 25 med vandret akse, hvor det behandlede materiale indføres hovedsagelig i radial retning i beholderen med deraf følgende turbulensdannelse og materi alemedrivningseffekt i denne.

Det.er følgelig opfindelsens formål at. angive en varmeveksler, hvori 30 den varme gas og- det pulverformede materiale bevæges i modstrøm til hinanden, og som tilvejebringer en separering således, at kun en mindre del af det pulverformede materiale føres med ud gennem gasudløbsrøret.

35 Dette opnås ved en varmeveksler omfattende et cylindrisk kammer med vandret akse og med et tangentielt gasindløb ved kammerets periferi og mindst et gasudløb nær kammerets akse og gennem en endebund i kammeret, således at der ved varmevekslerens drift tilvejebringes en spiralformet gasstrøm fra gasindløbet til gasudløbet, samt med 3

DK 161786 B

mindst ét materialeindløb til indføring af materiale i kammeret nær dets akse, men radialt forsat i forhold til aksen, og et materialeudløb til bortledning af materiale, der ved centrifugalkraftens hjælp er slynget ud gennem den spiralformede gasstrøm til kammerets 5 periferi, hvilken varmeveksler ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at materialeindløbet eller materialeindløbene er indrettet således, at materialet ved sin indføring allerede har en tangentiel hastighedskomposant i forhold til kammerets akse, hvilken hastighedskomposant går i samme retning om aksen som den spiralfor-10 mede gasstrøm, i hvilken materialet indføres.

Ved dette arrangement får materialet ved sin indføring tildelt en tangentiel hastighedskomposant, uden at det er afhængigt af at blive accelereret af gassen, hvis hastighed i nærheden af kammerets akse 15 har en kraftig aksi al komposant rettet imod gasudløbet. I modsat fald vil gassen være tilbøjelig til at rive en stor del af materialet med ud gennem gasudløbet, før materialet får meddelt en roterende bevægelse, der ved centrifugalkraftens hjælp slynger det imod kammerets periferi.

20

Materialet indføres fortrinsvis med en tangentiel hastighedskomposant, der i hovedsagen er den samme som den tangentielle hastighedskomposant af den roterende gas på indføringsstedet.

25 Når varmeveksleren kun har ét gasudløb ved kammerets ene ende, kan materialet indføres nær aksen ved dennes anden ende. Det impulsmoment, der tildeles materialet ved dets indføring, sikrer en roterende bevægelse af materialet, medens den aksi ale hastighed af gassen i nærheden af aksen bidrager til fordeling af materialet 30 tværs over varmevekslerkammerets fulde aksi ale bredde.

I en varmeveksler, der har gasudløb ved begge sine ender, kan materialefordelingen tværs over kammeret opnås på samme måde ved, at materialet indføres i et område mellem varmevekslerens to ender i 35 hovedsagen midt i kammeret.

En vilkårligt ønsket materialefordelingsprofil tværs over kammerets aksiale bredde kan opnås ved at tilvejebringe et antal uafhængige materialeindløb, der er fordelt over kammerets aksiale bredde.

DK 161786B

4

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken

Fig. 1 skematisk viser en varmeveksler med vandret akse ifølge j 5 opfindelsen set forfra, ! j i

Fig. 2 den i fig. 1 viste varmeveksler set fra siden,

Fig. 3 delvis i snit en anden udførelsesform for en varmeveksler 10 ifølge opfindelsen,

Fig. 1 og 2 viser skematisk en varmeveksler omfattende et cylindrisk kammer 6, med et tangentielt gasindløb 1 og et centralt gasudløb 2, mellem hvilken gassen bevæger sig langs en spiralformet vej som vist 15 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 strækker sig. Røret er anbragt i et plan parallelt med varmevekslerens vandrette akse. Det indførte materiale, der har en 20 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 i samme retning rundt om aksen, men den ene bevæger sig radialt indad, medens den anden bevæger sig radialt udad.

25

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

30 :

Ved sin lavest liggende del går den cylindriske beholder over i en materiale udløbstragt 4, der ender i et udløb 5 for udskilt pulverformet materiale.

35 I den i fig. 1 og 2 viste udførelsesform, hvori materialet indføres gennem et rør 3, gives det indførte materiale en tangentiel hastighedskomposant i forhold til kammerets akse med samme retning som gassens rotationsretning. Ved indløbsrørets skrå stilling tildeles materialet yderligere en aksi al hastighed, der fremmer

DK 161786 B

5 materialefordelingen over varmevekslerens bredde.

Denne fordeling fremmes også af, at materialeindløbet er monteret i den ende af det cylindriske kammer, der ligger modsat den ende, der 5 er forsynet med gasudløbet. Den aksiale gashastighedskomposant, der tiltager, når den roterende gas nærmer sig aksen, bidrager således til fordelingen af materialet tværs over kammerets aksiale bredde. Tilsvarende kan det pulverformede materiale i en varmeveksler, der har to gasudløb, et gennem hver endebund, indføres i et område 10 mellem de to endebunde.

Indføringen af materialet kan ske på forskellige måder, f.eks. kan materialet indføres som en aksi al stråle, der spredes ved hjælp af en spredeskive eller et roterende skovlhjul. En spredeskive kan være 15 forsynet med lederibber, der giver materialet den krævede tangentielle hastighedskomposant i forhold til aksen, og et skovlhjul kan rotere i samme retning som gassen i varmeveksler kammeret.

Fig. 3 viser et eksempel på en varmeveksler, hvori materialet 20 indføres gennem et antal særskilte indløb.

Materialet føres ind fra begge sider igennem et antal aksiale rør 33, der hver især inde i varmevekslerkammeret er koblet til en materialeindløbsdyse 36, som er monteret på et centralt rør 37, der 25 strækker sig tværs igennem varmevekslerkammeret koncentrisk ved dettes vægge med dettes gasudløbsrør 32, og som omslutter rørene 33.

Med det ovenfor viste materialeindføringssystem er det muligt at tilpasse materialeindføringen gennem de enkelte dyser efter gassens 30 hastighedsprofil tværs over varmevekslerens bredde, f.eks. ved at bringe materialehastigheden til at svare til gashastigheden på indføringsstedet, i det mindste hvad angår den tangentielle hastighedskomposant.

35

Claims (5)

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, 36) til indføring af materiale i kammeret nær dettes akse, men radialt forsat i forhold til denne, og 10 ét materialeudløb (5) til bortledning af materiale, der ved centrifugalkraftens hjælp er slynget ud igennem den spiralformede gasstrøm til kammerets (6) periferi, kendetegnet ved, at materi a-leindløbet eller materialeindløbene er indrettet således, at materialet ved sin indføring allerede har en tangentiel 15 hastighedskomposant i forhold til kammerets akse, hvilken hastighedkomposant går i samme retning om aksen som den spiralformede gasstrøm, i hvilken materialet indføres.

2. Varmeveksler ifølge krav 1 med gasudløb (32) gennem begge sine 20 endebunde, kendetegnet ved, at materi ale indløbet eller indløbene (36) er anbragt mellem de to gasudløb.

3. Varmeveksler ifølge krav 1 med et enkelt gasudløb (2), kendetegnet ved, at materialeindløbet eller indløbene (3) er 25 anbragt ved den ende af kammeret, der ligger modsat gasudløbet.

4. Varmeveksler ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at et antal materialeindløb (36) er fordelt tværs over kammerets aksi ale bredde. 30

5. Fremgangsmåde til varmevekslingen mellem et pulverformet materiale og en gas under anvendelse af en varmeveksler ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at materiale indføres med en tangentiel hastighedskomposant, der i 35 hovedsagen er lig med den tangentielle hastighedskomposant af gassen på materialeindføringsstedet.