RU2459169C2

RU2459169C2 - Clinker cooler

Info

Publication number: RU2459169C2
Application number: RU2010145397/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Дмитриевич Таратута (RU); Виктор Дмитриевич Таратута; Георгий Васильевич Серга (RU); Георгий Васильевич Серга
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2012-08-20
Also published as: RU2010145397A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: in clinker cooler, which contains water bath, rotating drum installed in it and provided with clinker loading and unloading of clinker, is made of guide elements in the form of three and more strips of trapezoidal form, which are twisted along screw line in longitudinal direction, bent along screw line on conical mandrel in transverse direction; the above strips have different dimensions as to width with their increase along the drum length from loading to unloading; at that, throughout the drum length there mounted is conical spring which is equipped with the device for changing the pitch of turns by its compression or tension.

EFFECT: enlarging manufacturing capabilities.

6 dwg

Description

Изобретение относится к цементной, коксохимической, металлургической промышленности, а именно к устройствам для охлаждения сыпучих материалов, например клинкера при производстве цемента, кокса, цинка, свинца, олова и переработки руд.The invention relates to the cement, coke, metallurgical industries, and in particular to devices for cooling bulk materials, such as clinker in the production of cement, coke, zinc, lead, tin and ore processing.

Известно устройство для охлаждения кокса (а.с. СССР №1142717, кл. F27В 7/38, 1983 г.), содержащее барабан с карманами для охлаждения и неподвижную водяную ванну, в котором барабан выполнен из правильных усеченных пирамид, соединенных между собой попеременно большими и меньшими основаниями, образуя гребни, а карманы охлаждения образованы по наружной поверхности барабана перегородками, соединяющими ближайшие ребра пирамид, и накладками, соединяющими ближайшие гребни.A device is known for cooling coke (USSR AS No. 1142717, class F27B 7/38, 1983), comprising a drum with pockets for cooling and a stationary water bath in which the drum is made of regular truncated pyramids interconnected alternately larger and smaller bases, forming ridges, and cooling pockets are formed on the outer surface of the drum by partitions connecting the nearest edges of the pyramids, and overlays connecting the nearest ridges.

Недостатками известного устройства является недостаточная эффективность, обусловленная малой перемешиваемостью кокса и определенной упорядоченностью движения кокса внутри барабана, а также недостаточной величиной полива водой поверхности барабана из карманов, что обуславливает недостаточную эффективность теплообмена между коксом и охлаждающей водой, а также сложностью конструкции.The disadvantages of the known device are the lack of efficiency due to the low mixing capacity of coke and a certain ordering of coke movement inside the drum, as well as insufficient watering of the drum surface from the pockets with water, which leads to insufficient heat exchange efficiency between coke and cooling water, as well as the complexity of the design.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для охлаждения сыпучих материалов (а.с. СССР, №1765154, кл. С10В 39/00, F27В 7/38), включающее водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабана с карманами охлаждения, выполненный из секций, каждая из которых смонтирована из шести пластин, выполненных в виде равнобочных трапеций, средства для загрузки и выгрузки. Каждая из трапеций соединяется боковой стороной попеременно с последующей трапецией по ее плоскости и проходит через вершину у верхнего основания и боковой стороны, образуя внутреннюю полость секции в виде правильного октаэдра. Секции соединены между собой в барабан нижними основаниями. Нижние основания трапеций больше боковой стороны на величину верхнего основания. Карманы охлаждения образованы соединением последовательно по периметру секции под внутренним тупым углом друг к другу попеременно к торцам секции верхним и нижним основаниями с односторонним напуском в сторону, противоположную внутреннему тупому углу. Односторонний напуск по наружному углу между двумя пластинами направлен в сторону вращения барабана.Closest to the proposed invention is a device for cooling bulk materials (AS USSR, No. 1765154, class C10B 39/00, F27B 7/38), comprising a water bath, a rotating drum installed in it with cooling pockets, made of sections , each of which is mounted from six plates made in the form of isosceles trapezoid, means for loading and unloading. Each of the trapezoids is connected laterally with the subsequent trapezoid along its plane and passes through the top at the upper base and side, forming the internal cavity of the section in the form of a regular octahedron. The sections are interconnected into the drum with lower bases. The lower bases of the trapezoid are larger than the lateral side by the size of the upper base. The cooling pockets are formed by connecting in series along the perimeter of the section at an internal obtuse angle to each other alternately to the ends of the section with upper and lower bases with one-sided inlet in the direction opposite to the internal obtuse angle. One-sided inlet on the outer corner between the two plates is directed towards the rotation of the drum.

Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности из-за недостаточной эффективности охлаждения, обусловленной недостаточной интенсивностью теплообмена между сыпучими материалами и охлаждающей водой, малой их перемешиваемостью и определенной упорядоченностью движения сыпучих материалов внутри барабана, сложность сборки конструкции.The disadvantages of the known device are limited technological capabilities due to insufficient cooling efficiency, due to insufficient heat transfer between bulk materials and cooling water, their low mixing capacity and a certain ordering of the movement of bulk materials inside the drum, the complexity of the assembly structure.

Техническим результатом задачи является расширение технологических возможностей, упрощение сборки конструкции.The technical result of the task is to expand technological capabilities, simplifying the assembly of the structure.

Технический результат досчитается тем, что в охладителе клинкера, включающем водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабана, изготовленный из полос, средства для загрузки и выгрузки клинкера, барабан по периметру выполнен из направляющих элементов в виде скрученных по винтовой линии в продольном направлении и изогнутых по винтовой линии на конической оправке в поперечном направлении трех и более полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине с увеличением их по длине барабана от загрузки к выгрузке, при этом по всей длине барабана смонтирована коническая пружина, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.The technical result is calculated by the fact that in a clinker cooler including a water bath, a rotating drum installed in it made of strips, means for loading and unloading the clinker, the perimeter drum is made of guide elements in the form of longitudinally curved helical elements curved along a helical line on a conical mandrel in the transverse direction of three or more stripes of a trapezoidal shape with different dimensions in width with increasing along the length of the drum from loading to unloading, while throughout a conical spring is mounted on the drum line, which is equipped with a device for changing the pitch of the turns by stretching or compressing it.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции охладителя клинкера.According to the patent literature not found a technical solution similar to the claimed, which allows to judge the inventive step of the proposed design of the clinker cooler.

Новизна предложения заключается в том, что за счет увеличения проходного сечения барабана от загрузки к выгрузке, т.е. условно конической формы барабана, нарушается стационарность движения частиц, повышается интенсивность теплообмена, охлаждения частиц клинкера и расширяются технологические возможности.The novelty of the proposal lies in the fact that by increasing the bore of the drum from loading to unloading, i.e. conditionally conical shape of the drum, the stationary movement of particles is violated, the intensity of heat transfer, cooling of clinker particles increases and technological capabilities expand.

Новизна усматривается также в том, что шаг винтовых линий увеличивается от загрузки к выгрузке, что не только обеспечивает повышение скорости продольного перемещения частиц клинкера, но и интенсифицирует процесс теплообмена, охлаждения и расширяет технологические возможности, за счет усложнения траекторий их движений внутри барабана.The novelty is also seen in the fact that the pitch of helical lines increases from loading to unloading, which not only provides an increase in the speed of longitudinal movement of clinker particles, but also intensifies the process of heat transfer, cooling and extends technological capabilities, due to the complication of the trajectories of their movements inside the drum.

Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения барабана изменяется от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц клинкера по мере их перемещений от загрузки к выгрузке.The novelty is also due to the fact that the area and shape of the cross section of the drum varies from loading to unloading, which changes the speed and trajectory of movement of clinker particles as they move from loading to unloading.

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания трех и более полос трапециевидной формы переменной ширины в поперечном и в продольном направлении образованы внутри барабана криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине барабана, что изменяет траекторию движения частиц клинкера в каждой точке поверхности, нарушает стационарность их движения и усиливает эффект охлаждения.The novelty also lies in the fact that by twisting three or more stripes of a trapezoidal shape of variable width in the transverse and in the longitudinal direction, curved surfaces of various curvatures are formed inside the drum in each cross section along the length of the drum, which changes the trajectory of the movement of clinker particles at each point on the surface, violates the stationarity of their movement and enhances the cooling effect.

Новизна усматривается в том, что по всей длине барабана смонтирована коническая пружина, которая обеспечивает не только перемещение в обратном направлении от выгрузки к разгрузке в радиальном направлении частиц клинкера, но и способствует интенсификации процесса теплопередачи и охлаждения. Такое радиальное движение в обратном направлении обеспечивается за счет того, что частицы клинкера, совершающие движение внутри барабана в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии барабана, встречаясь с витками пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются от выгрузки к загрузке, что создает противопотоки частиц клинкера, увеличивает интенсивность процесса теплопередачи и расширяет технологические возможности.The novelty is seen in the fact that a conical spring is mounted along the entire length of the drum, which provides not only movement in the opposite direction from unloading to unloading in the radial direction of clinker particles, but also contributes to the intensification of the heat transfer and cooling process. This radial movement in the opposite direction is ensured due to the fact that clinker particles moving inside the drum in planes perpendicular to the axis of symmetry of the drum, meeting with the spring turns, change their trajectory and move from unloading to loading, which creates counterflows of clinker particles, increases the intensity of the heat transfer process and expands technological capabilities.

Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине барабана коническая пружина снабжена устройством для изменения шага витков конической пружины путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц клинкера, обеспечивает регулирование интенсивности движения потоков частиц клинкера и теплопередачи, расширяет технологические возможности.The novelty also lies in the fact that the conical spring mounted along the entire length of the drum is equipped with a device for changing the pitch of the turns of the conical spring by stretching or compressing it, which allows you to influence the nature of the movement of clinker particles, provides control of the intensity of movement of clinker particles and heat transfer, expands technological capabilities .

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

На фиг.1 схематично изображен охладитель клинкера, продольный разрез; на фиг.2 - барабан, общий вид; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; фиг.4 - трапециевидная полоса после скручивания в продольном направлении относительно собственной продольной оси симметрии; на фиг.5 - перфорированная трапециевидная полоса после сгиба по винтовой линии в поперечном направлении на конусной оправке; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.5.1 schematically shows a clinker cooler, a longitudinal section; figure 2 - drum, General view; figure 3 is a section aa in figure 2; 4 is a trapezoidal strip after twisting in the longitudinal direction relative to its own longitudinal axis of symmetry; figure 5 - perforated trapezoidal strip after bending along a helical line in the transverse direction on a conical mandrel; Fig.6 is a section bB in Fig.5.

Охладитель клинкера (фиг.1) включает водяную ванну 1, установленный в ней вращающийся барабан 2 с загрузочным 3 и разгрузочным 4 приспособлениями. Над барабаном 2 установлен разбрызгиватель 5. Над водяной ванной 1 установлен дефлегматор 6. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц клинкера - создания противопотоков частиц клинкера смонтирована внутри барабана 2 коническая пружина 7, которая оборудована устройством для изменения шага витков конической пружины путем ее растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков конической пружины 7 может производиться также в процессе охлаждения клинкера. В зависимости от требуемого времени охлаждения клинкера устанавливается такой шаг пружины 7, который отвечает оптимальным условиям процесса охлаждения. Например, если уменьшить шаг пружины 7, изменяется скорость движения потоков частиц клинкера в обратном направлении, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. В нужном направлении пружину 7 фиксируют известными приспособлениями (на чертежах не показаны).The clinker cooler (figure 1) includes a water bath 1, a rotating drum 2 installed in it with a loading 3 and unloading 4 devices. A sprinkler 5 is installed above the drum 2. A dephlegmator 6 is installed above the water bath 1. To ensure additional longitudinal movement of clinker particles - to create counterflows of clinker particles, a conical spring 7 is mounted inside the drum 2, which is equipped with a device for changing the pitch of the conical spring by stretching or compressing it not shown in the drawings). The adjustment of the pitch of the turns of the conical spring 7 can also be made in the process of cooling the clinker. Depending on the required cooling time of the clinker, a spring step 7 is set that meets the optimal conditions of the cooling process. For example, if you reduce the step of the spring 7, the speed of the flow of clinker particles in the opposite direction changes, which means that their speed of movement from loading to unloading changes accordingly. In the desired direction, the spring 7 is fixed with known devices (not shown in the drawings).

Барабан 2 (фиг.1, фиг.2, фиг.3) выполнен из направляющих элементов в виде скрученных по винтовой линии в продольном направлении и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении полос трапециевидной формы, например, трех 8, 9, 10, как на фиг.1, фиг.2, фиг.3 с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине барабана 2 от загрузки к выгрузке. Полосы 8, 9, 10 соединяют друг с другом с образованием напусков А, Б, В (фиг.2, фиг.3) боковыми сторонами известными методами, например сваркой с образованием по наружному периметру барабана винтовых линий 11-12, 13-14, 15-16 с переменным по длине барабана 2 шагом винтовых линий, а также образованием внутри барабана 2 винтовых канавок K₁, К₂, К₃ (фиг.3). Каждая из полос 8, 9, 10 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, например, как полоса 8 на фиг.4, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из ее концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении. Скрученную таким образом полосу 8 размещают на конической оправке 17 (фиг.5) и изгибают так, чтобы кромки полосы разместились в поперечном направлении по винтовой линии. При этом полоса деформируется и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом деформируют остальные полосы 9 и 10, образующие барабан 2. Далее три деформированные таким образом полосы 8, 9, 10 соединяют известными методами, например, сваркой. Скручивание каждой трапециевидной формы полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности барабана 2, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещений частиц клинкера в соседних участках поверхности барабана 2. При этом частицы клинкера движутся по сложным траекториям, увеличивая интенсивность теплопередачи, переориентацию между собой и со стенками барабана 2.Drum 2 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3) is made of guide elements in the form of trapezoidal bands twisted along a helical line in the longitudinal direction and curved along the helical line in the transverse direction, for example, three 8, 9, 10, as figure 1, figure 2, figure 3 with different dimensions in width, with an increase along the length of the drum 2 from loading to unloading. The strips 8, 9, 10 are connected to each other with the formation of laps A, B, C (figure 2, figure 3) with the sides of the known methods, for example by welding with the formation of helical lines 11-12, 13-14, along the outer perimeter of the drum, 15-16 with a variable along the length of the drum 2 pitch of helix lines, as well as the formation inside the drum 2 of the helical grooves K ₁ , K ₂ , K ₃ (figure 3). Each of the strips 8, 9, 10 is twisted in the longitudinal direction relative to its own axis of symmetry, for example, as the strip 8 in figure 4, in which one of its ends is fixed in a hot or cold state and the other end of the strip is rotated in a predetermined direction. The strip 8 thus twisted is placed on the conical mandrel 17 (Fig. 5) and bent so that the edges of the strip are placed in the transverse direction along the helix. In this case, the strip is deformed and it is either removed from the mandrel or fixed on it in a deformed position. Similarly, the remaining strips 9 and 10, forming the drum 2, are deformed. Next, the three strips 8, 9, 10 so deformed in this way are connected by known methods, for example, by welding. The twisting of each trapezoidal shape of the strip provides an additional curvature of the surface of the drum 2, thereby increasing the difference between the angles of inclination of the vectors of movement of particles of clinker in adjacent sections of the surface of the drum 2. At the same time, the particles of clinker move along complex paths, increasing the intensity of heat transfer, reorientation between themselves and with the walls of the drum 2.

При вращении барабана 2 напуски А, Б, В при погружении возбуждают в воде турбулентные струи, нарушают сплошность внутри воды, образуют воздушные пузырьки во всем объеме воды ванны 1, что интенсифицирует процесс охлаждения поверхности барабана 2 и находящихся внутри него частиц клинкера. При вращении барабана 2 при выходе из воды напуски А, Б, В захватывают порции воды, поднимают их и обеспечивают полив и охлаждение не только поверхностей барабана 2, лежащих впереди напусков А, Б, В, но и поверхностей барабана 2, расположенных за напусками путем полива водой по мере их подъема вверх при вращении барабана 2, таким образом, обеспечивается равномерный сверху полив и охлаждение всего периметра барабана 2.When the drum 2 rotates, the flaps A, B, C, when immersed, excite turbulent jets in water, break the continuity inside the water, form air bubbles in the entire water volume of the bath 1, which intensifies the cooling process of the surface of the drum 2 and the clinker particles inside it. When the drum 2 rotates when leaving the water, the inlets A, B, C capture portions of water, lift them up and provide watering and cooling not only of the surfaces of the drum 2 lying in front of the inlets A, B, C, but also of the surfaces of the drum 2 located behind the inlets by watering as they rise upward when the drum 2 rotates, thus ensuring uniform watering from above and cooling of the entire perimeter of the drum 2.

Охладитель клинкера работает следующим образом.Clinker cooler works as follows.

Раскаленный клинкер, кокс и т.п. поступает во вращающийся барабана 2 с помощью загрузочного приспособления 3. Барабан 2 орошается водой, поступающей из разбрызгивателя 5. Клинкер, кокс и т.п. сыпучие материалы (фиг.1) подаются через загрузочный лоток 3 внутрь вращающегося барабана 2, где они захватываются внутренней винтовой поверхностью и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса сыпучие материалы перемещаются винтовыми канавками K₁, K₂, К₃ барабана в сторону выгрузки. Так как криволинейная поверхность барабана непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций частиц клинкера, которые поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. Поскольку поверхность барабана криволинейна, то в каждой порции каждая частица клинкера перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что повышает эффективность охлаждения частиц клинкера, так как обеспечивается увеличение частоты их контактов друг о друга и со стенки барабана 2, тепло от которых интенсивно забирается потоками воды. Радиальное движение частиц клинкера в обратном направлении обеспечивается за счет того, что частицы клинкера, совершающие циркуляционное движение внутри барабана 2 в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии барабана 2, встречаясь с витками неподвижно закрепленной пружины 7, изменяют траекторию своего движения и направляются в обратном направлении, сталкиваясь с частицами клинкера, движущимися в направлении выгрузки. Частота движения и соударений частиц клинкера возрастает, увеличивается скорость теплоотдачи между частицами и со стенками барабана 2. Процесс теплоотдачи интенсифицируется также потоками воды, образованными движением напусков А, Б, В при вращении барабана 2 и прохождении их через слой воды ванны 1. Охлажденные частицы клинкера поступают в разгрузочное приспособление 4 и с его помощью выводятся за пределы охладителя клинкера.Hot clinker, coke, etc. enters the rotating drum 2 using the loading device 3. The drum 2 is irrigated with water coming from the sprayer 5. Clinker, coke, etc. bulk materials (figure 1) are fed through the loading tray 3 into the rotating drum 2, where they are captured by the internal helical surface and moved to the discharge side. Upon reaching a certain height under the influence of gravitational forces and the angle of repose formed, bulk materials are moved by helical grooves K ₁ , K ₂ , K _{3 of the} drum towards the discharge side. Since the curved surface of the drum is continuous, the process of movement of subsequent portions of clinker particles, which rise up and move towards the discharge side, is also continuous. Since the surface of the drum is curved, in each portion, each clinker particle moves in its direction vector towards the discharge side, which increases the cooling efficiency of the clinker particles, as it increases the frequency of their contacts against each other and from the wall of the drum 2, the heat from which is intensively taken by flows water. The radial movement of clinker particles in the opposite direction is ensured by the fact that clinker particles circulating inside the drum 2 in planes perpendicular to the axis of symmetry of the drum 2, meeting with the coils of a fixed spring 7, change their trajectory and are sent in the opposite direction, colliding with clinker particles moving in the discharge direction. The frequency of movement and collisions of clinker particles increases, the rate of heat transfer between particles and with the walls of the drum 2 increases. The heat transfer process is also intensified by water flows formed by the movement of the inlets A, B, C during rotation of the drum 2 and their passage through the water layer of the bath 1. Cooled particles of clinker enter the unloading device 4 and with its help are displayed outside the clinker cooler.

Предлагаемая форма и конструкция барабана позволяют упростить конструкцию и технологию изготовления барабана, повысить эффективность теплоотдачи, а наличие напусков обеспечивает охлаждение поверхности барабана, а значит, и частиц клинкера.The proposed shape and construction of the drum allows us to simplify the design and manufacturing technology of the drum, to increase the efficiency of heat transfer, and the presence of inlets provides cooling of the surface of the drum, and hence the clinker particles.

Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения технологических возможностей, за счет повышения эффективности охлаждения, обусловленной повышением интенсивности теплообмена между частицами клинкера и охлаждающей водой, увеличения перемешиваемости и интенсификацией движения частиц клинкера внутри барабана, упрощения сборки конструкции.Technical and economic advantages arise due to the expansion of technological capabilities, due to an increase in cooling efficiency due to an increase in the intensity of heat exchange between clinker particles and cooling water, an increase in the mixing capacity and intensification of the movement of clinker particles inside the drum, and simplification of assembly of the structure.

Claims

Clinker cooler containing a water bath, a rotating drum installed in it, means for loading and unloading the clinker, characterized in that the drum is made of guide elements in the form of twisted along a helical line in the longitudinal direction and curved along a helical line on a conical mandrel in the transverse direction of three and more trapezoidal strips made with different sizes in width with increasing along the length of the drum from loading to unloading, while conical springs are mounted along the entire length of the drum Which is equipped with a device for changing a pitch of the turns by stretching or compressing it.