SK169399A3

SK169399A3 - Cyclone heat exchanger

Info

Publication number: SK169399A3
Application number: SK169399A
Authority: SK
Inventors: Jaroslav Pospisil; Zdenek Michalek; Josef Zajdlik; Petr Krejci; Alois Pumprla; Ivan Macurek
Original assignee: Psp Engineering As
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2000-11-07
Also published as: CZ294479B6; SK284605B6; CZ403298A3

Abstract

The present invention relates to a heat-exchanging step of a countercurrent grate cooler, such as a grate cooler for cooling cement clinker after firing thereof in a revolving furnace wherein the invented grate cooler is formed by a system of grates (1, 2) that are arranged in the direction of movement of a material (3) to be cooled in stepwise manner so that each subsequent heat-exchanging step is formed by two grates (1, 2) following each other, i.e. a higher grate (1) and a lower grate (2). Each grate (1, 2) is formed in the direction of movement (Ti1) of the material (3) to be cooled by a system of mutually alternating fixed fire bars (11, 21) and movable fire bars (12, 22) wherein a vertical partition wall (4) is performed between the front portion (25) of the lower grate (2) and end portion (15) of the higher grate (1). The invention is characterized in that in said lower grate (2) front portion (25) there is arranged at least one system of additional movable fire bars (23) that are connected to an independent cooling gas supply (230). Preferably, at least one row of vertical fire bars (40) being provided with a cooling gas supply (41) is arranged in said vertical partition wall (4). In the independent supply sources (230), optionally in the supply source (41), there are preferably installed control flaps (231, 42).

Description

Protiprúdový teplovýmenný stupeň roštového chladičaCounter-current heat exchange stage of the grate cooler

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka protiprúdového teplovýmenného stupňa roštového chladiča, ktorý je tvorený aspoň jednou dvojicou vzájomne na seba nadväzujúcich roštov, horného roštu a dolného roštu, z ktorých každý je tvorený vzájomne so striedavo uloženou sústavou nepohyblivých a pohyblivých roštníc, pričom začiatočná časť nasledujúceho roštu je uložená nižšie, ako koncová časť predchádzajúceho roštu a medzi nimi je vytvorená spojovacia medzistena.The invention relates to a countercurrent heat exchange stage of a grate cooler comprising at least one pair of adjoining grates, an upper grate and a lower grate, each of which is formed with a staggered array of stationary and movable grates, the initial portion of the next grate being supported. as an end portion of the previous grate and between them a connecting partition is formed.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Doposial známe konštrukcie roštových chladičov majú jeden alebo viac samostatných roštov, ktoré môžu byť umiestnené náväzne v samostatných výškových stupňoch, pričom každý z roštov je tvorený niekolkými radmi pevných, teda nepohyblivých roštníc a niekolkými radmi pohyblivých roštníc, ktoré sú uložené na pohyblivom ráme, konajú vratný priamočiary pohyb v kolmom smere, alebo v podstate kolmom na smer radu roštníc a realizujú tak posuv chladeného , prevažne zrnitého materiálu požadovaným smerom. Chladiaci plyn, obvykle prúd vyduchu, vstupuje do vrstvy chladeného materiálu na rošte cez otvory v roštniciach bud zo spoločnej chladiacej komory pod roštom, alebo je privádzaný do jednotlivých radov roštníc samostatnými riadenými prívodmi do jednotlivých radov roštníc.The prior art grate cooler designs have one or more separate gratings which can be positioned consecutively in separate height levels, each grate consisting of a plurality of fixed, i.e., stationary, gratings and a plurality of movable gratings mounted on the movable frame acting reversible. a linear movement in a perpendicular direction, or substantially perpendicular to the direction of the row of grates, thereby effecting the movement of the cooled, predominantly granular material in the desired direction. The cooling gas, typically a stream of air, enters the layer of refrigerated material on the grate through openings in the grate either from a common cooling chamber below the grate or is fed to individual grate rows by separate controlled inlets to the individual grate rows.

Teplosmenná funkcia roštových chladičov je prevažne založená na princípe krížovej výmeny tepla medzi chladeným materiálom a chladiacim plynom. To znamená, že vrstva chladeného materiálu sa pohybuje po roštovej ploche súbežne s jej povrchom a chladiaci plyn prechádza vrstvou tohto materiálu v podstate kolmo na smer jeho pohybu. Roštové chladiče uvedeného typu sa v súčasnej dobe javia ako najvhodnejšie zariadenia najmä na chladenie cementárskeho slinku, ktorý sa vyznačuje ako vysokým obsahom prachových častíc, tak väčších kusov materiálu s vysokou vstupnou teplotou, ktorá sa pohybuje až na hranici zlepovania prachových častíc.The heat transfer function of the grate coolers is largely based on the principle of cross heat exchange between the cooled material and the cooling gas. That is, the layer of cooled material moves along the grate surface parallel to its surface and the cooling gas passes through the layer of material substantially perpendicular to the direction of its movement. Grate coolers of the above type appear to be the most suitable devices for cooling cement cement, which is characterized by both a high content of dust particles and larger pieces of material with a high inlet temperature, which moves up to the boundary of the dust particles sticking.

Tieto roštové chladiče ale vykazujú nedostatky, ktoré sú dané už uvedeným princípom krížovej výmeny tepla medzi vrstvou chladeného materiálu a chladiacim plynom. Ide predovšetkým o pomerne nízku teplosmennú účinnosť a sňou spojenú väčšiu spotrebu chladiaceho plynu pri väčších rozmeroch zariadenia. Nedostatky sa potom následne prejavujú v zvýšených investičných nákladoch aj prevádzkových nákladoch na jednotku produktu.These grate coolers, however, have the drawbacks that are due to the already mentioned principle of cross heat exchange between the layer of cooled material and the cooling gas. This is mainly due to the relatively low heat exchange efficiency and the associated greater consumption of cooling gas at larger plant dimensions. The deficiencies then manifest themselves in increased investment costs as well as operating costs per unit of product.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje predmet vynálezu, ktorým je protiprúdový teplovýmenný stupeň roštového chladiča, tvorený aspoň jednou dvojicou vzájomne na seba nadväzujúcich roštov, horného roštu a dolného roštu, z ktorých každý je tvorený vzájomne so striedavo uloženou sústavou nepohyblivých a pohyblivých roštníc, pričom začiatočná časť nasledujúceho roštu je uložená nižšie, ako koncová časť predchádzajúceho roštu a medzi nimi je vytvorená spojovacia medzistena.These drawbacks are largely eliminated by the object of the invention, which is a countercurrent heat exchange stage of a grate cooler comprising at least one pair of adjoining grates, an upper grate and a lower grate, each formed with a staggered array of stationary and movable grates. a portion of the next grate is positioned lower than the end portion of the previous grate and a connecting partition is formed between them.

Podstatou vynálezu je, že vo vstupnej časti dolného roštu je umiestnená aspoň jedna sústava pohyblivých prídavných roštníc, ktoré sú prepojené s nezávislým prívodom chladiaceho plynu.It is an object of the invention that at least one set of movable additional grates is arranged in the inlet part of the lower grate, which are connected to an independent cooling gas supply.

Ďalšou podstatou vynálezu je, že aspoň prvý rad prídavných roštníc, upravených vo vstupnej časti dolného roštu, je uložený na ráme pohyblivých roštníc, pričom v nezávislých prívodoch chladiaceho plynu k prídavným roštniciam sú variantovo vradené regulačné klapky.It is a further object of the invention that at least a first row of additional grates provided in the inlet part of the lower grate is mounted on the frame of the movable grates, with control flaps being alternatively provided in the independent cooling gas inlets to the additional grates.

Podstatou vynálezu tiež je, že v spájacej medzistene je uložený aspoň jeden rad zvislých roštníc, ktoré sú prepojené s prívodom chladiaceho plynu, v ktorom je výhodne vradená klapka.It is also an object of the invention that at least one row of vertical grates is arranged in the connecting partition and is connected to a cooling gas supply, in which preferably a flap is inserted.

Podstatou vynálezu nakoniec je, že vzdialenosť hornej roštovej plochy a dolnej roštovej plochy je väčšia, ako výška chladeného materiálu na hornom rošte, prípadne, že rýchlosť vratného pohybu dolného roštu je väčšia, ako rýchlosť vratného pohybu horného roštu.Finally, it is the object of the invention that the distance of the upper grate surface and the lower grate surface is greater than the height of the cooled material on the upper grate, or that the reciprocating speed of the lower grate is greater than the reciprocating speed of the upper grate.

Uplatnením konštrukcie podlá vynálezu sa podstatne zvýši účinnosť výmeny tepla v porovnaní s pozostávajúcim krížovým spôsobom, najmä potom pri uplatnení vynálezu na niekolkých protiprúdových stupňoch.The application of the construction according to the invention significantly increases the heat exchange efficiency compared to the cross-folding method, especially when applying the invention on several countercurrent stages.

Prehlad obrázkov na výkreseAn overview of the figures in the drawing

Príkladné uskutočnenia konštrukcie podlá vynálezu sú schematicky znázornené na pripojenom výkrese, kde je na obr. 1 v osovom reze znázornená prechodová časť roštového chladiča medzi dvoma výškovo presadenými roštami a na obr. 2 je znázornený detail výhodnejšieho uskutočnenia prechodovej časti podlá obr. 1.Exemplary embodiments of the structure of the invention are schematically shown in the accompanying drawing, in which: FIG. 1 shows an axial section of the grate cooler transition between two height-offset grates, and FIG. 2 shows a detail of a more preferred embodiment of the transition portion of FIG. First

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obr. 1 je znázornená prechodová časť medzi dvoma stupňami roštového chladiča, výstupná časť horného roštu 1 s hornou roštovou plochou 10 a na ňu nadväzujúca vstupná časť dolného roštu 2 s dolnou roštovou plochou 20. Medzi nimi je upravená zvislá medzistena 4, ktorá uzatvára priestor medzi uvedenými časťami horného roštu 1 a dolného roštu 2. Horný rošt 1 aj dolný rošt 2 je tvorený sústavou nepohyblivých roštníc 11. prípadne 21 a pohyblivých roštníc 12, prípadne 22. ktoré sú umiestnené striedavo medzi nepohyblivými roštnicami 11. 22 a sú prostredníctvom ramien 121. prípadne 221 spojené s rámom 120. prípadne 220. ktorý vykonáva vratný pohyb smerom šípky S. Na obr. 1 a 2 sú pohyblivé roštnice 12, 22 znázornené v lavej krajnej polohe. Na roštoch 1 a 2 sa nachádza vrstva chladeného materiálu 2 ^s° schematicky znázorneným povrchom 30 a s pracovnou výškou 31 na hornom rošte 1. Do priestoru pod roštami 1, 2 je neznázorneným, v praxi známym spôsobom privádzaný chladiaci plyn, napríklad vzduch, ktorý následne prechádza chladeným materiálom 2 smerom k šípkam U.In FIG. 1 shows a transition part between two stages of the grate cooler, an outlet part of the upper grate 1 with the upper grate surface 10 and the adjoining inlet part of the lower grate 2 with the lower grate surface 20 therebetween. the upper grate 1 and the lower grate 2. The upper grate 1 and the lower grate 2 consist of a set of stationary grates 11 and 21 and movable grate 12 or 22, respectively, which are arranged alternately between the stationary grate 11, 22 and associated with a frame 120 or 220 that reciprocates in the direction of the arrow S. In FIG. 1 and 2, the movable grates 12, 22 are shown in the leftmost position. On the grates 1 and 2 there is a layer of cooled material 2 ^with a surface 30 schematically depicted and a working height 31 on the upper grate 1. A cooling gas, for example air, is introduced into the space below the grids 1, 2 cooled material 2 towards the arrows U.

Ako je znázornené uskutočnenia prvé dva nahradené prídavnými na obr. 1, sú rady roštníc roštnicami prostredníctvom nezávislých prívodov podlá príkladného dolného roštu 2 23. ktoré súAs shown in the embodiment, the first two replaced by the additional ones in FIG. 1, the grate rows are grate grates by means of independent leads according to an exemplary bottom grate 23 which are

230 spojené so '4 samostatným prívodom chladiaceho plynu, ktorý z nich vstupuje do chladeného materiálu 2 smerom šípok u_lr v blízkosti medzisteny 4. V nezávislých prívodoch 230 sú ďalej alternatívne umiestnené klapky 231.230 connected to a separate cooling gas inlet 4 therefrom entering the cooled material 2 in the direction of the arrows at _1r near the partition 4. Further, flaps 231 are alternatively positioned in the independent inlets 230.

Variantné konštrukčné uskutočnenie podlá obr. 2 sa vyznačuje v dolnej časti medzisteny 4 uloženou zvislou roštnicou 40, opatrenou samostatným prívodom 41 chladiaceho plynu, ktorý je opát alternatívne opatrený klapkou 42.The variant construction according to FIG. 2 is characterized in the lower part of the partition 4 by a vertical grate 40 provided with a separate cooling gas inlet 41, which is again alternatively provided with a flap 42.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je konštrukčné usporiadanie a s ním súvisiaci režim pohybových mechanizmov výhodne upravený tak, že vzdialenosť: 200 roštových plôch 10. 20 je väčšia, ako je pracovná výška 31 chladeného materiálu 2 na hornom rošte 1 za prevádzky teplovýmenného stupňa.In a further preferred embodiment, the structural arrangement and the associated mode of movement mechanisms is preferably arranged such that the distance: 200 of the grate surfaces 10, 20 is greater than the working height 31 of the cooled material 2 on the upper grate 1 during heat exchange operation.

Činnosť protiprúdového teplovýmenného stupňa podlá vynálezu je nasledujúca. V dôsledku vratného pohybu rámu 120 horného roštu 1 smerom šípky S sa vratne pohybujú aj s ním prostredníctvom ramien 121 spojené pohyblivé roštniceThe operation of the countercurrent heat exchange stage according to the invention is as follows. As a result of the reciprocating movement of the frame 120 of the upper grate 1 in the direction of the arrow S, the movable grates connected to it by means of the arms 121 are also reciprocating.

12. Vplyvom tohto pohybu sa posunuje smerom šípky Tj vrstva chladeného materiálu 3, ktorá je súčasne prefukovaná chladiacim plynom, privádzaným do neho smerom šípok U v podstate kolmo na smer jeho pohybu. Za koncom prvého roštu 1 spadá chladený materiál 3. smerom šípky T₂na začiatok dolného roštu 2 a následne postupuje v dôsledku vratného pohybu jeho pohyblivých roštníc 22 smerom. Pri tomto ďalšom postupe je opäť prefukovaný chladiacim plynom, ktorý je do neho fúkaný v smere šípok U, teda opäť v podstate kolmo na jeho pohyb k šípke T₃.12. As a result of this movement, a layer of cooled material 3, which is simultaneously purged with the cooling gas introduced into it in the direction of the arrows U, is substantially displaced substantially perpendicular to the direction of its movement. Downstream of the end of the first grate 1, the cooled material 3 falls in the direction of the arrow T ₂ towards the beginning of the lower grate 2 and then proceeds as a result of the reciprocating movement of its movable grates 22 in the direction. In this further process, it is again purged with cooling gas blown into it in the direction of the arrows U, i.e. again substantially perpendicular to its movement to the arrow T ₃ .

.5.5

Podía vynálezu je ale naviac v počiatočnej fáze jeho pohybu na dolnom rošte 2, respektíve pri jeho prepade na jeho začiatok smerom šípky T₂ podía obr. 1, vháňaný prostredníctvom pevných prídavných roštníc 23 ďalší, prídavný chladiaci plyn, ktorý vstupuje do chladeného materiálu 3 smerom šípky Uj, teda v podstate v protismere vo vzťahu na smer T₂ pohybu chladeného materiálu 2· Tým je podstatne zvýšená účinnosť chladenia a súčasne je podstatne znížená možnosť vytvorenia akejsi mŕtvej oblasti na začiatku dolného roštu. Ako je vidieť z obr. 1, vytvorí chladený materiál 3. na roštoch 1, 2 v podstate rovnomernú vrstvu s povrchom 30.According to the invention, however, in addition, in the initial phase of its movement, it is on the lower grate 2, or when it falls to its beginning in the direction of the arrow T ₂ according to FIG. 1, a further additional cooling gas is introduced through the fixed grates 23, which enters the cooled material 3 in the direction of the arrow Uj, i.e. substantially in the opposite direction to the direction T _{2 of the} movement of the cooled material 2. reduced possibility of creating a kind of dead area at the beginning of the bottom grid. As can be seen from FIG. 1, the cooled material 3 forms a substantially uniform layer on the grates 1, 2 with the surface 30.

V príkladnom uskutočnení podía obr. 2 je naviac vďaka realizácii prídavnej zvislej roštnice 40 v dolnej časti prepadu prefukovaný chladený materiál 3 ďalším prúdom chladiaceho plynu, ktorý do neho vstupuje smerom šípky U₂, teda na rozdiel od predchádzajúceho stavu prakticky kolmo na smer jeho pohybu smerom šípky T₂. Tým sa podstatne zvýši účinnosť chladenia.In the exemplary embodiment of FIG. 2 is additionally due to the implementation of additional vertical grating bars 40 at the bottom of the slump purged cooled material 3 further flow of refrigerant gas that enters it into the direction of the arrow U _2, so unlike the prior virtually perpendicular to the direction of its movement direction of the arrow T _second This significantly increases the cooling efficiency.

Chladiace pomery možno vďaka existencii klapiek 231. 42. zabudovaných v nezávislých prívodoch 230 a prívode 41 chladiaceho plynu podía vynálezu nastaviť tak, aby chladiaci režim bol realizovaný čo najekonomickejšie a môže byt upravovaný v závislosti na okamžitej situácii výrobného procesu. Režim posuvu chladeného materiálu 3, na ktorého rýchlosti je tiež ekonomika procesu závislá, je ďalej podía vynálezu možné v istých medziach meniť rozdielom rýchlostí posuvu jednotlivých rámov 120 a 220 a tým aj pohyblivých roštníc 12 a 22. Teplovýmenný efekt celej kombinácie je pritom väčší, ked je rýchlosť vratného posuvu dolného roštu 2 väčšia, ako rýchlosť vratného posuvu horného roštu 1 vzhľadom na to, že sa zníži riziko zarovnania hladín chladeného materiálu.The cooling conditions can be adjusted by the existence of the flaps 231, 42 integrated in the independent inlets 230 and the cooling gas inlet 41 according to the invention so that the cooling mode is realized as economically as possible and can be adjusted according to the current situation of the production process. Furthermore, according to the invention, the feed mode of the cooled material 3, the speed of which also depends on the process economy, can be varied within certain limits by the difference in feed rates of the individual frames 120 and 220 and hence the movable grates 12 and 22. the lower feed rate 2 of the lower grate 2 is greater than the feed rate of the upper grate 1, since the risk of leveling the cooled material is reduced.

Je zrejmé, že uvedené príkladné konštrukčné umiestnenia nie sú jediným riešením podľa vynálezu. Bez vplyvu na podstatu vynálezu možno napríklad realizovať väčší alebo menší počet prídavných roštníc 23., prípadne realizovať opísanú konštrukciu roštového chladiča s väčším počtom stupňov a podobne. Prídavnými roštnicami 23 môže byť nahradená aj časť pohyblivých roštníc 22 s tým, že tieto prídavné roštnice 23 budú opatrené samostatnými, variantne riadenými prívodmi chladiaceho plynu. Je zrejmé, že nezávislé prívody 230 pohyblivých prídavných roštníc 23 môžu byt výhodne realizované ohybnými hadicami.Obviously, the exemplary structural locations mentioned are not the only solution according to the invention. Without prejudice to the essence of the invention, for example, a greater or lesser number of additional grates 23 may be realized, or the described grate cooler construction with a plurality of stages and the like may be realized. A part of the movable grates 22 can also be replaced by additional grates 23, provided that these additional grates 23 are provided with separate, optionally controlled, cooling gas inlets. It will be appreciated that the independent inlets 230 of the movable grate 23 may advantageously be provided by flexible hoses.

Oblasť využitia vynálezuField of application of the invention

Protiprúdový teplovýmenný stupeň roštového chladiča podľa vynálezu môže byť výhodne využitý všade tam, kde je potrebné práškový, prípadne zrnitý materiál, vyrobený v predchádzajúcom technologickom kroku tepelnou cestou, ochladiť pred ďalším spracovaním, napríklad na chladenie cementárskeho slinku vzduchom po jeho výpale v rotačnej peci.The countercurrent heat exchange stage of the grate cooler according to the invention can be advantageously used wherever the powdered or granular material produced in the previous technological step by heat treatment needs to be cooled before further processing, for example to cool the cement clinker with air after firing in a rotary kiln.

Claims

PATENT CLAIMS

A countercurrent heat exchange stage of a grate cooler, comprising at least one pair of adjoining grates, an upper grate and a lower grate, each formed with an interlocking set of stationary and movable grates, the starting part of the next grate being lower than the grate part of the previous grate and between them a connecting partition is formed, characterized in that at least one set of movable additional grates (23) communicating with an independent cooling gas supply (230) is provided in the inlet part of the lower grate (2).

A counter-current heat exchange stage of the grate cooler according to claim 1, characterized in that at least a first row of additional grates (23) provided in the inlet part of the lower grate (2) is mounted on the frame (220) of the movable grate (22).

Counter-current heat exchange stage of the grate cooler according to one of claims 1 or 2, characterized in that control flaps (231) are provided in the independent cooling gas inlets (230) to the additional grates (23).

A counter-current heat exchange stage of a grate cooler according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least one row of vertical grates (40) is connected to the cooling partition (4) and is connected to the cooling gas supply (41).

Counter-current heat exchange stage of the grate cooler according to claim 4, characterized in that a flap (42) is inserted in the cooling gas supply (41).

Counter-current heat exchange stage of a grate cooler according to one of claims 1 to 5, characterized in that the distance (200) of the upper grate surface (10) and the lower grate surface (20) is greater than the height (31) of the material to be cooled (3). upper grate (1).

A counter-current heat exchange stage of a grate cooler according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the reciprocating speed of the lower grate (2) is greater than the reciprocating speed of the upper grate (1).