RU2418252C1

RU2418252C1 - Accelerated air cooling device

Info

Publication number: RU2418252C1
Application number: RU2009137924/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Витальевич Сталинский (UA); Дмитрий Витальевич Сталинский; Андрей Леонидович Скоромный (UA); Андрей Леонидович Скоромный; Анатолий Михайлович Синозацкий (UA); Анатолий Михайлович Синозацкий; Алексей Сергеевич Рудюк (UA); Алексей Сергеевич Рудюк; Всеволод Сергеевич Бараненко (UA); Всеволод Сергеевич Бараненко; Юрий Анатольевич Синозацкий (UA); Юрий Анатольевич Синозацкий
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-05-10

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: device includes chamber for the object to be cooled, fan the delivery part of which is connected to supply system of cooling air to cooled object chamber. System of air supply to the cooled object chamber includes air pipelines which are located on both sides of cooled object; at that, inlets of air pipelines are connected to delivery part of the fan. Besides, this system is provided with guide elements for cooling air, which are located on both sides of cooled object between air pipelines and cooled object, releasing elements located on the outlet side of each air pipeline and forming together with guide elements and cooled object the recirculation channels of cooling air, the inlets of which are connected to outlets of air pipelines, and outlets are connected to suction part of fan. At that, cooled heat exchangers are installed in air pipelines.

EFFECT: increasing efficiency of air cooling device.

3 cl, 2 dwg

Description

Заявляемое устройство ускоренного воздушного охлаждения относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано при охлаждении нагретого твердого остатка, образующегося при термической переработке органической части твердых производственных и бытовых отходов, нагретого кускового материала в коксохимическом производстве, а также отлитых слитков в металлургическом производстве.The inventive device for accelerated air cooling relates to heat exchangers and can be used for cooling heated solid residue formed during the thermal processing of the organic part of solid industrial and household waste, heated bulk material in coke production, as well as cast ingots in metallurgical production.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому устройству является, избранная в качестве прототипа, система воздушного охлаждения, содержащая камеру для охлаждаемого объекта, воздухоприемный кожух, в состав которого входят фильтр, люк выброса нагретого воздуха, вентилятор, всасывательная часть которого соединена с полостью воздухоприемного кожуха, а нагнетательная часть соединена с системой подачи охлаждающего воздуха в камеру для охлаждаемого объекта. Система оснащена каналом рециркуляции, вход которого соединен с камерой для охлаждаемого объекта, а выход - с воздухоприемным кожухом. При этом фильтр в воздухоприемном кожухе размещен воздухоприемною стороной вниз, а вентилятор размещен в этом же воздухоприемном кожухе так, что его всасывательная полость расположена непосредственно над фильтром (патент UA №3806 U, МПК B63J 2/12, публ. 15.12.2004, Бюл. №12/2004).The closest in combination of features to the claimed device is, selected as a prototype, an air cooling system containing a chamber for the object to be cooled, an air intake casing, which includes a filter, a heated air discharge hatch, a fan, the suction part of which is connected to the cavity of the air casing, and the discharge part is connected to the cooling air supply system to the chamber for the object to be cooled. The system is equipped with a recirculation channel, the inlet of which is connected to the chamber for the object to be cooled, and the outlet - to the air intake casing. In this case, the filter in the air intake casing is placed with the air intake side down, and the fan is placed in the same air casing so that its suction cavity is located directly above the filter (UA patent No. 3806 U, IPC B63J 2/12, publ. 15.12.2004, Bull. No. 12/2004).

У заявляемого устройства и прототипа совпадают следующие существенные признаки: устройства содержат камеру для охлаждаемого объекта и вентилятор, нагнетательная часть которого соединена с системой подачи охлаждающего воздуха в камеру для охлаждаемого объекта.The claimed device and the prototype have the following essential features: the devices comprise a chamber for the object to be cooled and a fan, the discharge part of which is connected to the cooling air supply system to the chamber for the object to be cooled.

Анализ технических свойств прототипа, обусловленный его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины:Analysis of the technical properties of the prototype, due to its features, shows that the following reasons hinder the receipt of the expected technical result when using the prototype:

- охлаждение объекта осуществляется с использованием воздуха при температуре окружающего пространства без возможности регулирования температуры охлаждающего воздуха, а значит, без возможности регулирования скорости охлаждения объекта;- cooling of the object is carried out using air at ambient temperature without the possibility of regulating the temperature of the cooling air, and therefore, without the possibility of regulating the cooling rate of the object;

- в процессе воздушного охлаждения объекта его теплота используется недостаточно эффективно, так как воздух, нагретый от охлаждаемого объекта, в основном выбрасывается через люк в окружающее пространство, и теплота нагретого воздуха только частично используется при направлении нагретого воздуха через канал рециркуляции для прогрева фильтра в зимнее время с целью освобождения его от снега.- in the process of air cooling of the object, its heat is not used effectively enough, since the air heated from the object to be cooled is mainly discharged through the hatch into the surrounding space, and the heat of the heated air is only partially used when the heated air is directed through the recirculation channel to warm the filter in winter in order to free him from the snow.

В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такое устройство ускоренного воздушного охлаждения, в котором усовершенствование путем введения новых элементов позволяет при использовании этого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности воздушного охлаждения.The claimed object is based on the task of creating an accelerated air cooling device in which an improvement by introducing new elements makes it possible to achieve the technical result when using this object, which consists in increasing the efficiency of air cooling.

Заявляемое устройство ускоренного воздушного охлаждения содержит камеру для охлаждаемого объекта, вентилятор, нагнетательная часть которого соединена с системой подачи охлаждающего воздуха в камеру для охлаждаемого объекта. Отличительной особенностью устройства является то, что система подачи воздуха в камеру для охлаждаемого объекта оборудована воздухопроводами, расположенными с обеих сторон охлаждаемого объекта, при этом входы воздухопроводов соединены с нагнетательной частью вентилятора. Кроме того, эта система оборудована направляющими элементами для охлаждающего воздуха, расположенными с обеих сторон охлаждаемого объекта между воздухопроводами и охлаждаемым объектом, отбойными элементами, расположенными со стороны выхода каждого воздухопровода и предназначенными для направления охлаждающего воздуха в сторону расположенного напротив соответствующего направляющего элемента и образующими совместно с этими направляющими элементами и охлаждаемым объектом каналы рециркуляции охлаждающего воздуха, входы которых соединены с выходами воздухопроводов, а выходы соединены с всасывательной частью вентилятора. При этом в воздухопроводах установлены охлаждаемые теплообменники.The inventive device for accelerated air cooling comprises a chamber for a cooled object, a fan, the discharge part of which is connected to a system for supplying cooling air to the chamber for a cooled object. A distinctive feature of the device is that the air supply system to the chamber for the cooled object is equipped with air ducts located on both sides of the cooled object, while the air duct inlets are connected to the discharge part of the fan. In addition, this system is equipped with guiding elements for cooling air located on both sides of the cooled object between the air ducts and the cooled object, chipping elements located on the outlet side of each air duct and designed to direct the cooling air in the direction of the opposite guide element and forming together with these guide elements and the object to be cooled recirculation channels of cooling air, the inputs of which dineny with exits of air, and the outputs are connected to the absorptive part of the fan. At the same time, cooled air exchangers are installed in the air ducts.

Охлаждение теплообменников, выполненных, например, в виде пучков соединенных между собой отрезков труб, может осуществляться путем подачи в них нагнетателем теплопередающего агента, например воздуха или воды.Cooling of heat exchangers made, for example, in the form of bundles of interconnected pipe sections, can be carried out by supplying a heat transfer agent, for example, air or water, to them with a supercharger.

Загрузка и выгрузка охлаждаемого объекта в устройство ускоренного воздушного охлаждения может осуществляться, например, сверху через загрузочный люк или сбоку через герметично закрывающуюся дверцу. Можно также осуществлять загрузку сверху через шлюзовую камеру, а выгрузку через герметично закрывающуюся дверцу.Loading and unloading of a cooled object into an accelerated air cooling device can be carried out, for example, from above through a loading hatch or from the side through a hermetically closing door. You can also load from the top through the airlock, and unload through a hermetically sealed door.

В частном случае выполнения устройства ускоренного воздушного охлаждения оно может быть оборудовано системой регулируемого охлаждения теплообменников путем регулирования потока теплопередающего агента. Для регулирования потока теплопередающего агента в теплообменниках можно использовать регулируемый нагнетатель для подачи теплопередающего агента в теплообменники или вентили, установленные на соединенных с теплообменниками трубопроводах для подвода или отвода теплопередающего агента. Кроме того, устройство ускоренного воздушного охлаждения может содержать трубопровод для подключения теплообменников к системе теплоснабжения потребителей.In the particular case of an accelerated air cooling device, it can be equipped with a controlled cooling system for heat exchangers by controlling the flow of heat transfer agent. To regulate the flow of the heat transfer agent in the heat exchangers, an adjustable supercharger can be used to supply the heat transfer agent to the heat exchangers or valves installed on pipelines connected to the heat exchangers for supplying or removing the heat transfer agent. In addition, the device for accelerated air cooling may include a pipe for connecting heat exchangers to the heat supply system of consumers.

При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности устройства воздушного охлаждения.When using the inventive object, the achievement of a technical result is achieved, which consists in increasing the efficiency of the air cooling device.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.Between the set of essential features of the claimed object and the achieved technical result, there is the following cause-effect relationship.

Оборудование системы подачи воздуха в камеру для охлаждаемого объекта воздухопроводами, расположенными с обеих сторон охлаждаемого объекта (при этом входы воздухопроводов соединены с нагнетательной частью вентилятора), и оборудование этой системы направляющими элементами для охлаждающего воздуха, расположенными с обеих сторон охлаждаемого объекта между воздухопроводами и охлаждаемым объектом, отбойными элементами, которые расположены со стороны выхода каждого воздухопровода и предназначены для направления охлаждающего воздуха в сторону расположенного напротив соответствующего направляющего элемента и образовывают вместе с этими направляющими элементами и охлаждаемым объектом каналы рециркуляции охлаждающего воздуха, входы которых соединены с выходами воздухопроводов, а выходы соединены с всасывательной частью вентилятора, обеспечивает равномерное интенсивное охлаждение охлаждаемого объекта одновременно с двух противоположных сторон при рециркуляции охлаждающего воздуха по коротким кольцевым каналам. Благодаря наличию в воздухопроводах охлаждаемых теплообменников при рециркуляции охлаждающего воздуха по коротким кольцевым каналам обеспечивается его интенсивное охлаждение перед направлением на охлаждаемый объект, что позволяет обеспечить интенсивное охлаждение этого объекта. Наличие системы регулированного охлаждения теплообменников путем регулирования потока теплопередающего агента обеспечивает равномерное интенсивное охлаждение охлаждаемого объекта с заданной скоростью охлаждения. Наличие трубопровода для подключения теплообменников к системе теплоснабжения потребителей обеспечивает эффективное использование воздуха, нагретого от охлаждаемого объекта. Все это содействует повышению эффективности устройства воздушного охлаждения при его использовании, например, для охлаждения нагретого углеродного твердого остатка, образующегося при термической переработке органической части твердых производственных и бытовых отходов, нагретого кускового материала в коксохимическом производстве, а также отлитых слитков в металлургическом производстве.The equipment of the system for supplying air to the chamber for the cooled object with air ducts located on both sides of the cooled object (while the inlet of the air ducts are connected to the discharge part of the fan), and the equipment of this system with guiding elements for cooling air located on both sides of the cooled object between the air ducts and the cooled object , fenders, which are located on the outlet side of each air duct and are designed to direct cooling air into side of the opposite guide element and together with these guide elements and the object to be cooled, recirculation channels of cooling air are formed, the inlets of which are connected to the outlets of the air ducts, and the outputs are connected to the suction part of the fan, provides uniform intensive cooling of the cooled object simultaneously from two opposite sides when recirculating the cooling air through short annular channels. Due to the presence of cooled heat exchangers in the air ducts during the recirculation of cooling air through short annular channels, it is intensively cooled before being sent to the cooled object, which allows intensive cooling of this object. The presence of a controlled cooling system for heat exchangers by regulating the flow of heat transfer agent provides uniform intensive cooling of the cooled object with a given cooling rate. The presence of a pipeline for connecting heat exchangers to the heat supply system of consumers ensures the efficient use of air heated from the cooled object. All this helps to increase the efficiency of the air cooling device when it is used, for example, for cooling the heated carbon solid residue formed during the thermal processing of the organic part of solid industrial and household waste, heated bulk material in the coke and chemical industry, as well as cast ingots in the metallurgical industry.

Сущность заявляемого устройства ускоренного воздушного охлаждения поясняется графическими материалами, на которых изображено:The essence of the claimed device accelerated air cooling is illustrated by graphic materials, which depict:

- на фиг.1 - продольное сечение устройства ускоренного воздушного охлаждения;- figure 1 is a longitudinal section of an accelerated air cooling device;

- на фиг.2 - поперечное сечение устройства ускоренного воздушного охлаждения.- figure 2 is a cross section of an accelerated air cooling device.

На графических материалах проставлены такие обозначения:The following symbols are affixed to graphic materials:

1 - корпус;1 - case;

2 - камера для охлаждаемого объекта;2 - a chamber for a cooled object;

3 - вентилятор;3 - fan;

4 - нагнетательная часть вентилятора;4 - discharge part of the fan;

5 - нагнетательная часть вентилятора;5 - discharge part of the fan;

6 - воздухопровод;6 - air duct;

7 - воздухопровод;7 - air duct;

8 - направляющий элемент;8 - a directing element;

9 - направляющий элемент;9 - a directing element;

10 - дверца;10 - a door;

11 - отбойный элемент;11 - fender element;

12 - отбойный элемент;12 - fender element;

13 - канал рециркуляции охлаждающего воздуха;13 - channel recirculation of cooling air;

14 - канал рециркуляции охлаждающего воздуха;14 - channel recirculation of cooling air;

15 - всасывательная часть вентилятора;15 - suction part of the fan;

16 - теплообменник;16 - heat exchanger;

17 - теплообменник;17 - heat exchanger;

18 - регулируемый нагнетатель воды;18 - adjustable supercharger of water;

19 - трубопровод для подключения к системе теплоснабжения потребителей;19 - a pipeline for connecting to a heat supply system of consumers;

20 - загрузочная шлюзовая камера;20 - loading lock chamber;

21 - рольганг;21 - live rolls;

22 - охлаждаемый объект.22 - cooled object.

В конкретном примере выполнения заявляемое устройство ускоренного воздушного охлаждения содержит корпус 1, в котором создана камера для охлаждаемого объекта 2. На половине высоты этой камеры установлен вентилятор 3 с противоположно расположенными нагнетательными частями вентилятора 4 и 5, соединенными с системой подачи охлаждающего воздуха в камеру 2 для охлаждаемого объекта. Система подачи воздуха в камеру 2 для охлаждаемого объекта содержит воздухопроводы 6 и 7, которые расположены с обеих сторон охлаждаемого объекта и практически охватывают его. При этом входы воздухопроводов 6 и 7 соединены, соответственно, с нагнетательными частями вентилятора 4 и 5. Воздухопроводы 6 и 7 образованы внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью направляющих элементов 8 и 9, которые расположены с обеих сторон охлаждаемого объекта и практически охватывают его. В корпусе 1 смонтирована дверца 10, на внутренней поверхности которой установлены отбойные элементы 11 и 12, расположенные соответственно со стороны выходов воздухопроводов 6 и 7 и предназначенные для направления охлаждающего воздуха в сторону расположенного напротив соответствующего направляющего элемента 8 или 9. Отбойные элементы 11 и 12 образовывают вместе с направляющими элементами 8 и 9 и охлаждаемым объектом каналы рециркуляции охлаждающего воздуха 13 и 14 вокруг охлаждаемого объекта, входы которых соединены с выходами воздухопроводов 6 и 7, а выходы соединены с всасывательной частью вентилятора 15. В воздухопроводах 6 и 7 соответственно установлены охлаждаемые теплообменники 16 и 17, которые на входе соединены (для регулируемого охлаждения) с регулируемым нагнетателем воды 18, а на выходе соединены с трубопроводом для подключения к системе теплоснабжения потребителей 19. При ускоренном охлаждении углеродного твердого остатка, образующегося в процессе термической переработки органического сырья, устройство ускоренного воздушного охлаждения содержит загрузочную шлюзовую камеру 20 для периодической загрузки нагретого углеродного твердого остатка в охлаждаемую емкость. Разгрузка охлаждаемого объекта из корпуса 1 осуществляется по рольгангу 21 через дверцу 10, на которой и смонтированы отбойные элементы 11 и 12, которые практически образовывают вместе с направляющими элементами 8 и 9 камеру 2 для охлаждаемого объекта.In a specific embodiment, the inventive accelerated air cooling device comprises a housing 1 in which a chamber for a cooling object 2 is created. At half the height of this chamber, a fan 3 is installed with oppositely located discharge parts of the fan 4 and 5 connected to the cooling air supply system to the chamber 2 for cooled object. The air supply system to the chamber 2 for the cooled object contains air ducts 6 and 7, which are located on both sides of the cooled object and practically cover it. In this case, the inlets of the air ducts 6 and 7 are connected, respectively, with the discharge parts of the fan 4 and 5. The air ducts 6 and 7 are formed by the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the guide elements 8 and 9, which are located on both sides of the cooled object and practically cover it. A door 10 is mounted in the housing 1, on the inner surface of which there are installed baffle elements 11 and 12, located respectively from the side of the outlets of the air ducts 6 and 7 and designed to direct cooling air in the direction of the opposite guide element 8 or 9. The baffle elements 11 and 12 form together with the guiding elements 8 and 9 and the cooled object, the cooling air recirculation channels 13 and 14 around the cooled object, the inputs of which are connected to the outlets of the air ducts 6 and 7, and the outputs are connected to the suction part of the fan 15. In the air ducts 6 and 7, respectively, cooled heat exchangers 16 and 17 are installed, which are connected at the inlet (for controlled cooling) with an adjustable water blower 18, and at the outlet they are connected to the pipeline for connection to the system heat supply to consumers 19. During accelerated cooling of the carbon solid residue formed during the thermal processing of organic raw materials, the device for accelerated air cooling contains a loading lock 20 to measure a batch of heated solid carbon in a refrigerated container. Unloading of the cooled object from the housing 1 is carried out along the roller table 21 through the door 10, on which the fenders 11 and 12 are mounted, which practically together with the guiding elements 8 and 9 form a chamber 2 for the cooled object.

В конкретном примере заявляемое устройство ускоренного воздушного охлаждения работает так. Емкость для охлаждаемого объекта 22 перемещается по рольгангу 21 вглубь корпуса 1. Дверца 10 с установленными на них отбойными элементами 11 и 12 закрывается. Нагретый до 400°C твердый углеродный остаток, образовывающийся в процессе термической переработки органического сырья, загружается через загрузочную шлюзовую камеру 20 в емкость для охлаждаемого объекта 22. После загрузки углеродного твердого остатка шлюзовая камера 20 закрывается. Потом включается вентилятор 3, который создает поток охлаждающего воздуха, и регулируемый нагнетатель воды 18, что обеспечивает охлаждение водой теплообменников 16 и 17 при затрате воды 2,0 м³/ч. Часть созданного вентилятором 3 потока охлаждающего воздуха направляется через нагнетательную часть вентилятора 4 в воздухопровод 6, где, контактируя с теплообменником 16, охлаждается и направляется отбойным элементом 11 и направляющим элементом 8 на одну сторону охлаждаемого объекта 22. Нагретый от охлаждаемого объекта 22 поток охлаждаемого воздуха возвращается в вентилятор 3 через всасывательную часть вентилятора 15, и процесс охлаждения объекта повторяется. Другая часть созданного вентилятором 3 потока охлаждающего воздуха направляется через нагнетательную часть вентилятора 5 в воздухопровод 7, где, контактируя с теплообменником 17, охлаждается и направляется отбойным элементом 12 и направляющим элементом 9 на противоположную сторону охлаждаемого объекта 22. Нагретый от охлаждаемого объекта 22 поток охлаждаемого воздуха возвращается в вентилятор 3 через всасывательную часть вентилятора 15, и процесс охлаждения объекта повторяется. Обтекая охлаждаемый объект 22 одновременно с обеих сторон, охлаждаемый воздух обеспечивает его интенсивное равномерное охлаждение. Степень интенсивности охлаждения охлаждаемого объекта 22 можно изменять регулируемым нагнетателем воды 18, изменяя затраты воды, охлаждающей теплообменники 16 и 17. Вода, нагретая в теплообменниках 16 и 17, подается потребителям через трубопровод для подключения к системе теплоснабжения потребителей 19. После охлаждения охлаждаемого объекта 22 до 20°C вентилятор 3 и регулируемый нагнетатель воды 18 отключаются. Разгрузка охлажденного объекта из корпуса 1 осуществляется по рольгангу 20 через дверцу 10.In a specific example, the inventive device accelerated air cooling works like this. The container for the cooled object 22 moves along the rolling table 21 into the interior of the housing 1. The door 10 is closed with the baffle elements 11 and 12 installed on them. The solid carbon residue heated to 400 ° C formed during the thermal processing of organic raw materials is loaded through the loading lock chamber 20 into the container for the cooled object 22. After loading the carbon solid residue, the lock chamber 20 is closed. Then the fan 3 is turned on, which creates a flow of cooling air, and an adjustable water blower 18, which ensures cooling of the heat exchangers 16 and 17 with water at a water consumption of 2.0 m ³ / h. A part of the cooling air flow created by the fan 3 is directed through the discharge part of the fan 4 into the air duct 6, where, in contact with the heat exchanger 16, it is cooled and guided by the baffle element 11 and the guiding element 8 to one side of the cooled object 22. The cooled air flow returned from the cooled object 22 is returned into the fan 3 through the suction part of the fan 15, and the process of cooling the object is repeated. Another part of the cooling air flow created by the fan 3 is directed through the discharge part of the fan 5 into the air duct 7, where, in contact with the heat exchanger 17, it is cooled and guided by the baffle element 12 and the guiding element 9 to the opposite side of the cooled object 22. The cooled air stream heated from the cooled object 22 returns to the fan 3 through the suction part of the fan 15, and the process of cooling the object is repeated. Flowing around the cooled object 22 at the same time on both sides, the cooled air provides its intensive uniform cooling. The degree of cooling intensity of the cooled object 22 can be changed with an adjustable water blower 18, changing the costs of the water cooling the heat exchangers 16 and 17. The water heated in the heat exchangers 16 and 17 is supplied to consumers through a pipeline to connect to the heat supply system of consumers 19. After cooling the cooled object 22 to 20 ° C fan 3 and adjustable water blower 18 are turned off. Unloading of the cooled object from the housing 1 is carried out on the roller table 20 through the door 10.

Claims

1. An accelerated air cooling device comprising a chamber for a cooled object, a fan, the discharge part of which is connected to a system for supplying cooling air to a chamber for a cooled object, characterized in that the air supply system for the chamber for a cooled object is equipped with air ducts located on both sides of the cooled object, while the inlets of the air ducts are connected to the discharge part of the fan, in addition, this system is equipped with guide elements for cooling air located on both sides of the cooled object between the air ducts and the cooled object, fenders located on the outlet side of each air duct and designed to direct the cooling air to the side of the opposite directing element and forming cooling air recirculation channels with these guiding elements and the cooled object the inputs of which are connected to the outlets of the air ducts, and the outputs are connected to the suction part in ntilyatora, the air ducts are installed in the cooling heat exchanger.

2. The device according to claim 1, characterized in that it contains a controlled cooling system of heat exchangers.

3. The device according to claim 1, characterized in that it contains a pipeline for connecting heat exchangers to the heat supply system of consumers.