Охладитель для охлаждения материала, состоящего из макрочастиц

Охладитель для охлаждения материала, состоящего из макрочастиц

Реферат

 

Сущность: охладитель (1) для охлаждения материала, состоящего из макрочастиц и выходящего из печи, в котором материал распределяется в виде слоя по стационарной опорной поверхности (11), имеющей форму поддона, в то время как охлаждающий газ, такой как атмосферный воздух, вдувается вверх сквозь слой материала из инжекторов, равномерно распределенных по поддону. Материал транспортируется вперед по опорной поверхности (11) через охладитель (1) с помощью отдельного механического устройства (17) для конвейерной транспортировки. Таким образом, можно разделить три функции такого охладителя, а именно обеспечение опоры для материала, распределение охлаждающего газа по опорной поверхности и транспортировку материала вперед по опорной поверхности. Эти функции не зависят одна от другой, так что появляется возможность выполнения каждой функции оптимальным образом. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к охладителю для охлаждения материала, состоящего из макрочастиц, который подвергается термообработке в промышленной печи, такой как вращающаяся печь для производства цементного клинкера, причем материал непрерывно подается через впускное отверстие в охладитель, содержащий также выпускное отверстие, торцевые стенки, боковые стенки, дно и потолок.

Охладители упомянутого типа известны, например, из Европейских патентов EP-A-167 658 и EP-A-337 383 и из патента ФРГ DE-A-3734043. Общим признаком этих охладителей является то, что они имеют решетчатую поверхность охладителя для приема и охлаждения материала, который подвергся термообработке во вращающейся печи, причем решетчатая поверхность образована перекрывающимися, расположенными попеременно стационарными и подвижными рядами решетчатых элементов, что заставляет материал смещаться по решетчатой поверхности. Каждый решетчатый элемент предусмотрен со сквозными каналами для охлаждающего газа, предназначенными для нагнетания охлаждающего газа в материал из расположенной под решетчатой поверхностью камеры. В некоторых случаях охлаждающий газ подается через решетчатые элементы из отдельных камер, в то время как в других случаях решетчатые элементы разделены на группы, в которые охлаждающий газ подается из общей камеры.

Как следует из сказанного, решетчатая поверхность в известных охладителях имеет три функциональных назначения, а именно служит опорой для материала, распределяет охлаждающий газ по слою материала и транспортирует материал через охладитель. То обстоятельство, что решетчатая поверхность должна выполнять три функции, вызывает необходимость достижения компромисса с точки зрения эффективности выполнения каждой функции.

Недостатком известных охладителей также является то, что на практике трудно добиться равномерного распределения охлаждающего газа по всей решетчатой поверхности и, следовательно, эффективного теплообмена между материалом и охлаждающим газом, поскольку охлаждающий газ не только проходит через каналы для охлаждающего газа, предназначенные для этой цели, но также и через щели, которые неизбежно имеют место между перекрывающимися рядами стационарных и подвижных решетчатых элементов. Кроме того, изнашивание, которому подвержены решетчатые элементы вследствие относительного смещения между элементами, является довольно значительным. Еще одним недостатком, связанным с тем, что охлаждающая поверхность имеет подвижные решетчатые элементы, которые снабжаются охлаждающим газом по отдельности или группами из находящейся под охлаждающей поверхностью камеры, является то, что соединительные трубопроводы для подачи охлаждающего газа из этих камер подвергаются сравнительно большому механическому изнашиванию, что может привести к утечкам и, следовательно, к потере давления.

Целью изобретения является разработка способа и охладителя для охлаждения состоящего из макрочастиц материала, устраняющего указанные недостатки.

В патенте Великобритании GB-A-2025588 раскрывается охладитель для охлаждения материала, состоящего из макрочастиц, который подвергся термообработке в промышленной печи, такой как вращающаяся печь для производства цементного клинкера; причем охладитель содержит впускное отверстие, выпускное отверстие, торцевые стенки, боковые стенки, дно и потолок; по меньшей мере одну стационарную опорную поверхность для приема подлежащего охлаждению материала и создания опоры для него; средства для нагнетания охлаждающего газа в материал в множестве мест вдоль опорной поверхности и по меньшей мере одно отдельное механическое устройство для конвейерной транспортировки материала вдоль опорной поверхности, в соответствии с изобретением такой охладитель отличается тем, что стационарная опорная поверхность или по меньшей мере одна из стационарных опорных поверхностей состоит из поддона, имеющего прямоугольную коробчатую форму с дном, боковыми стенками и торцевыми стенками, причем поддон установлен для того, чтобы в процессе работы в нем содержалось некоторое количество подлежащего охлаждению материала, состоящего из макрочастиц, и тем, что внутри поддона смонтированы средства для нагнетания газа, такие как трубы с предпочтительно обращенными вниз отверстиями.

При такой конструкции имеется возможность разделить три упомянутые функции охладителя, а именно обеспечение опоры для материала, распределение охлаждающего газа по слою материала и транспортировку материала вперед по опорной поверхности, на функции, которые не зависят друг от друга. Поскольку вся опорная поверхность для материала является стационарной, можно избежать нежелательного пропускания дополнительного воздуха через эту поверхность. Кроме того, изнашивание опорной поверхности будет сведено к изнашиванию, вызываемому движением материала по поверхности. То обстоятельство, что вся опорная поверхность является стационарной, приводит к дополнительному преимуществу, заключающемуся в том, что к соединительным трубопроводам для подвода охлаждающего газа к опорной поверхности предъявляются менее строгие требования. Поскольку в соответствии с изобретением охладитель предусмотрен с множеством средств для нагнетания охлаждающего газа, можно регулировать распределение воздуха по опорной поверхности и тем самым охлаждение слоя материала с целью достижения оптимального теплообмена между материалом и охлаждающим газом.

За счет того, что в соответствии с изобретением охладитель содержит отдельное механическое устройство для конвейерной транспортировки, можно простым образом управлять движением материала по опорной поверхности и кроме того, появляется возможность с помощью местоположения устройства определить, какую часть слоя материала следует сместить, что снова позволяет уменьшить износ опорной поверхности.

Конструкция охладителя может быть выполнена так, что он содержит два поддона, один из которых расположен под другим таким образом, что материал, покидающий верхний поддон, падает вниз на расположенный под ним поддон для последующей обработки на нем, и таким образом, что материал транспортируется вперед по обоим поддонам с помощью одного и того же устройства для конвейерной транспортировки.

Устройство для конвейерной транспортировки может представлять собой цепной конвейер, который опирается непосредственно на опорную поверхность, цепной конвейер, опирающийся на направляющие, смонтированные на некотором расстоянии над опорной поверхностью, возвратно-поступательно перемещающуюся систему скребков, содержащую ряд скребковых элементов, проходящих поперек к направлению движения материала и смещаемых взад и вперед в направлении движения материала, ряд винтовых конвейеров, проходящих в направлении движения материала, или аналогичные устройства.

В отдельном варианте исполнения охладителя согласно изобретению охладитель разделен на первую и вторую части с помощью перегораживающей стенки, которая подвешена от потолка охладителя и проходит поперек к направлению движения материала, тем самым обеспечивая то, что слой материала имеет наибольшую толщину в первой части охладителя, действуя в качестве средства повышения эффективности противоточного охлаждения в данной части охладителя.

Наиболее эффективный теплообмен достигается с помощью прямого противоточного теплообмена между материалом и охлаждающим газом, поскольку материал сразу же после ввода его в охладитель и перед распределением его по первой стационарной опорной поверхности падает вниз на наклонную стационарную поверхность и образует на ней столб материала, через который осуществляется продувка охлаждающего газа и материала, расположенный наиболее близко от наклонной поверхности, транспортируется к ее нижнему концу частично под действием силы тяжести и частично под действием устройства для конвейерной транспортировки, которое устанавливается, и следующей опорной поверхности.

Таким образом, в качестве дополнительного признака охладитель может содержать дополнительную, в основном наклонную решетчатую поверхность, которая расположена непосредственно у впускного отверстия охладителя и предусмотрена без какого-либо относящегося к ней устройства для конвейерной транспортировки и которая состоит из ряда решетчатых пластин, каждая из которых предусмотрена с отверстиями, такими как сквозные щели или каналы, для нагнетания охлаждающего газа из расположенной под данной поверхностью камеры сквозь материал для обеспечения некоторого предварительного охлаждения материала.

Еще один признак охладителя; согласно изобретению охладитель может содержать по меньшей мере две последовательно расположенные опорные поверхности, каждая из которых предусмотрена со средствами для нагнетания охлаждающего газа и устройством для конвейерной транспортировки.

Для повышения холодопроизводительности (эффективности охлаждения) охладителя между двумя опорными поверхностями может быть установлена дробилка, такая как валковая дробилка.

Для защиты устройства для конвейерной транспортировки от горячего клинкера, выходящего из печи, может быть предусмотрено средство для транспортирования части охлажденного материала назад к впускному отверстию охладителя с целью защиты устройства для конвейерной транспортировки от горячего клинкера из печи.

На фиг. 1 показано продольное сечение первого варианта исполнения охладителя, в котором устройство для конвейерной транспортировки представляет собой цепной конвейер, расположенный непосредственно рядом с опорной поверхностью; на фиг. 2 - сечение решетчатого элемента, который можно использовать для образования опорной поверхности; на фиг. 3 - второй вариант исполнения охладителя, в котором устройство для конвейерной транспортировки представляет собой цепной конвейер, поднятый над опорной поверхностью; на фиг. 4 - третий вариант исполнения охладителя, в котором устройство для конвейерной транспортировки состоит из системы скребков; на фиг. 5 - четвертый вариант исполнения охладителя, в котором устройство для конвейерной транспортировки состоит из ряда винтовых конвейеров; на фиг. 6 - пятый вариант исполнения охладителя, в котором охладитель разделен на две части с помощью стенки, подвешенной от потолка охладителя; на фиг. 7 - шестой вариант исполнения охладителя, в котором охладитель содержит наклонную решетчатую поверхность у впускного отверстия; на фиг. 8 - седьмой вариант исполнения охладителя, в котором охладитель содержит наклонную решетчатую поверхность у впускного отверстия, две последовательно связанные решетчатые поверхности, каждая из которых предусмотрена с отдельным устройством для конвейерной транспортировки, и валковую дробилку между решетчатыми поверхностями, и на фиг. 9 - восьмой вариант исполнения охладителя, выполненный согласно изобретению, в котором охладитель содержит две опорные поверхности, каждая из которых образована поддоном, заполненным материалом, и общий цепной конвейер.

На фиг. 1 показан охладитель 1, который смонтирован непосредственно рядом с вращающейся печью 3 и предназначен для охлаждения материала, подвергшегося термообработке в печи 3. Охладитель 1 имеет впускное отверстие 5 для материала у печи 3, выпускное отверстие 7 для материала у противоположного конца охладителя и корпус 9, который образован торцевыми стенками, боковыми стенками, дном и потолком. Охладитель 1 содержит еще стационарную опорную поверхность 11, которая образована рядами решетчатых элементов 13, причем охлаждающий газ подается к ним через трубы 15 отдельно в каждый ряд с нижней стороны опорной поверхности. Конвейерная транспортировка материала через охладитель 1 по опорной поверхности 11 выполняется с помощью цепного конвейера 17, который перемещается по двум звездочкам 19, 20 в направлении, показанном стрелкой 21. Верхняя ветвь 16 цепного конвейера 17 опирается на опорную поверхность 11 и в процессе работы транспортирует самую нижнюю часть слоя материала (не показанного) по опорной поверхности в направлении к выпускному отверстию 7 для материала. Нижняя ветвь 18 цепного конвейера 17 остается свободно подвешенной при движении от звездочки 20 к звездочке 19.

В процессе работы непрерывный поток материала, такого как клинкер, выходит из вращающейся печи 3 и подводится к впускному отверстию 5 охладителя, из которого он попадает вниз и образует слой материала на опорной поверхности 11. Толщину этого слоя материала регулируют с помощью цепного конвейера 17. Через трубы 15 и решетчатые элементы 13 охлаждающий газ вдувается вверх сквозь слой материала, который тем самым охлаждается, в то время как охлаждающий газ, соответственно, нагревается и направляется в основном к вращающейся печи для использования в качестве воздуха для горения, но его также можно использовать и в других целях.

Конструкция решетчатых элементов 13 может быть выполнена, как конструкция решетчатого элемента 13, показанного на фиг. 2 и составляющего предмет нашей заявки на международный патент N PCT/EP 93/02599. Решетчатый элемент 13, показанный на фиг. 2, имеет коробчатую форму и между его стенками 31 расположен ряд образующих решетчатую поверхность пластин 33, 34, причем пластины 33, 34 расположены относительно друг друга так, что между ними образуются узкие щели 35 для газа. Образующие решетку пластины попеременно состоят из пластин 34, имеющих в основном прямоугольное поперечное сечение, и пластин 33, имеющих поперечное сечение в основном в виде перевернутой буквы Т, причем прямоугольные пластины 34 перекрывают поперечные участки 36 Т-образных пластин 33 и каждый из этих поперечных участков предусмотрен с выступающим продольным буртиком 27 на свободном конце, а каждая из прямоугольных пластин 34 на сторонах, обращенных к Т-образным пластинам 33, соответственно предусмотрена с проходящим вниз продольным буртиком 38.

Тем не менее, как будет разъяснено ниже со ссылкой на фиг. 9, опорная поверхность также может состоять из ряда поддонов.

Охладитель 1, показанный на фиг. 3, соответствует охладителю, изображенному на фиг. 1, за исключением того, что в данном варианте исполнения верхняя часть 16 цепного конвейера 17 поднята по отношению к опорной поверхности 11 и что при смещении относительно поверхности 11 верхняя часть 16 опирается на отдельные направляющие 23, которые расположены на некотором расстоянии над опорной поверхностью 11. Это предусматривает то, что небольшой в основном неподвижный слой материала будет оставаться в процессе работы под цепным конвейером 17, тем самым защищая опорную поверхность 11 от изнашивания под действием движущегося слоя материала.

Охладитель 1, показанный на фиг. 4, соответствует охладителю, изображенному на фиг. 1, за исключением того, что в данном варианте исполнения устройство для конвейерной транспортировки содержит систему 41 скребков, которая включает в себя ряд скребковых элементов 43, проходящих поперек к направлению движения материала, имеющих в показанном примере треугольное поперечное сечение и перемещающихся взад и вперед в направлении движения материала, как показано стрелкой 47, с помощью какого-либо (точно не определенного) приводного средства 45, 46.

Охладитель 1, показанный на фиг. 5, соответствует охладителю, изображенному на фиг. 1, за исключением того, что в данном варианте исполнения устройство для конвейерной транспортировки состоит из ряда винтовых конвейеров 51, проходящих в направлении движения материала, как показано стрелкой 53, и вращающихся вокруг отдельных осей, как показано стрелкой 55.

Охладитель 1, показанный на фиг. 6, соответствует охладителю, изображенному на фиг. 1, за исключением того, что он разделен на первую секцию 61 и вторую секцию 63 с помощью стенки 65, которая подвешена от потолка поперек к направлению движения материала. С помощью этой стенки достигается то, что слой материала в первой секции 61 охладителя 1 перегорожен и имеет наибольшую толщину, тем самым увеличивая действие противоточного охлаждения в этой части охладителя.

Охладитель 1, показанный на фиг. 7, соответствует охладителю, изображенному на фиг. 1, за исключением того, что он содержит еще наклонную решетчатую поверхность 71, которая расположена непосредственно у впускного отверстия 5 охладителя и не имеет никакого относящегося к ней устройства для конвейерной транспортировки. Эта решетчатая поверхность 71 образована рядом решетчатых пластин 73 в основном того же типа, что и решетчатые элементы 13, причем каждая из решетчатых пластин предусмотрена со сквозными щелями или отверстиями для нагнетания охлаждающего газа из расположенной под решетчатой поверхностью камеры сквозь материал, чтобы добиться некоторого предварительного охлаждения материала перед тем, как он попадет на опорную поверхность 11 охладителя.

Охладитель 1, показанный на фиг. 8, представляет собой модификацию охладителя, изображенного на фиг. 7, и в отличие от последнего он содержит еще дополнительную опорную поверхность 81, расположенную последовательно по отношению к первой опорной поверхности 11, а в остальном он имеет ту же конструкцию, что и охладитель, показанный на фиг. 7. Кроме того, между двумя опорными поверхностями 11 и 81 установлена дробилка для материала, выполненная, например, в виде валковой дробилки 83, так что материал можно раздробить до определенной степени, тем самым добиваясь улучшенного охлаждения материала на дополнительной опорной поверхности 81.

В целом охладитель 1, показанный на фиг. 9, соответствует охладителю, изображенному на фиг. 1, за исключением того, что каждая из стационарных опорных поверхностей 11 состоит из поддона 91, который имеет прямоугольную коробчатую форму, в основном не имеющую отверстий нижнюю стенку и боковые и торцевые стенки и в процессе работы содержит некоторое количество материала 93, состоящего из макрочастиц и подлежащего охлаждению. Кроме того, на нижней поверхности каждого поддона смонтирован ряд труб 95 с предпочтительно обращенными вниз отверстиями для нагнетания охлаждающего газа в материал 93. Как видно из показанного варианта исполнения, охладитель имеет два поддона 91, один из которых расположен над другим таким образом, что материал 93, соскобленный с верхнего поддона с помощью устройства для конвейерной транспортировки, падает вниз на расположенный под верхним поддоном нижний поддон с целью дополнительного охлаждения на нем. Как показано на фиг. 1 - 9, таким образом можно транспортировать материал вперед по обоим поддонам 91 с помощью одного и того же устройства для конвейерной транспортировки.

При отсутствии несовместимости с изображением вариант исполнения по фиг. 9 можно модифицировать путем включения в него или замены элементов по другим вариантам исполнения, таких как решетчатые пластины 33, 34 для одной из опорных поверхностей 11, 81; или конвейеры 41 или 51; или стенка 65.

Может быть предусмотрено средство, такое как само устройство для конвейерной транспортировки или отдельное транспортное средство, для транспортировки охлажденного материала назад к впускному отверстию и на поверхность 11. Таким образом, нижняя ветвь цепного конвейера может быть предназначена для того, чтобы тянуть и поднимать некоторую часть материала с нижней поверхности 81 обратно на верхнюю поверхность 11. Чтобы цепь выполняла эти действия, она может содержать ковши или подъемники или она может перемещаться внутри полукруглого канала, предусмотренного вокруг звездочки 19. В качестве другого способа выполнения этих действий можно просто предусмотреть элеватор на конце опорной поверхности 81, поднимающий некоторую часть охлажденного материала к бункеру, например, установленному в цехе под наклонной решеткой 71 по фиг. 9, из которого слой охлажденного материала заранее определенной толщины транспортируется в охладитель, чтобы покрыть цепь и обеспечить ее защиту от горячего клинкера.

Формула изобретения

1. Охладитель (1) для охлаждения материала, состоящего из макрочастиц, который подвергается термообработке в промышленной печи, такой как вращающаяся печь (3) для производства цементного клинкера, имеющий впускное отверстие (5), выпускное отверстие (7), торцевые стенки, боковые стенки, дно и потолок, по меньшей мере одну стационарную опорную поверхность (11, 81) для приема материала и создания опоры для материала, подлежащего охлаждению, средства (95) для нагнетания охлаждающего газа в материал во множестве мест вдоль опорной поверхности и по меньшей мере одно отдельное механическое устройство (17, 41, 51) для конвейерной транспортировки материала вдоль опорной поверхности (11, 81), отличающийся тем, что по меньшей мере одна из стационарных опорных поверхностей (11, 81) образована поддоном (91), имеющим прямоугольную коробчатую форму с дном, боковыми стенками и торцевыми стенками, причем поддон установлен для того, чтобы в процессе работы в нем содержалось некоторое количество материала (93), подлежащего охлаждению, внутри поддона смонтированы средства для нагнетания газа.

2. Охладитель по п.1, отличающийся тем, что средства для нагнетания газа представляют собой трубы (95) с обращенными вниз отверстиями.

3. Охладитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит два поддона (91), один из которых расположен под другим таким образом, что материал, покидающий верхний поддон, падает вниз на расположенный под верхним поддоном для дальнейшей обработки на нем, материал транспортируется вперед через оба поддона (91) с помощью одного и того же устройства (17) для конвейерной транспортировки.

4. Охладитель по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что устройство для конвейерной транспортировки представляет собой цепной конвейер (17), который опирается непосредственно на опорную поверхность (11, 81).

5. Охладитель по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что устройство для конвейерной транспортировки представляет собой цепной конвейер (17), который опирается на направляющие (23), смонтированные на некотором расстоянии над опорной поверхность (11, 81).

6. Охладитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что устройство для конвейерной транспортировки представляет собой возвратно-поступательно перемещающуюся систему (41) скребков, которая содержит ряд скребковых элементов (43), проходящих поперек к направлению движения материала, причем эти элементы перемещаются взад и вперед в направлении движения материала.

7. Охладитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что устройство для конвейерной транспортировки состоит из ряда винтовых конвейеров (51), которые проходят в направлении движения материала.

8. Охладитель по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что разделен на первую и вторую части (61, 63) с помощью перегораживающей стенки (65), подвешенной от потока охладителя и проходящей поперек к направлению движения материала.

9. Охладитель по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что содержит дополнительную в основном наклонную решетчатую поверхность (71), расположенную у впускного отверстия (5) охладителя, предусмотренную без какого-либо относящегося к ней устройства для конвейерной транспортировки и образованную рядом решетчатых пластин (73), каждая из которых предусмотрена с отверстиями для нагнетания охлаждающего газа из расположенной под решетчатой поверхностью камеры сквозь материал на решетчатой поверхности.

10. Охладитель по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере две опорные поверхности (11, 81), расположенные последовательно, каждая из которых предусмотрена со средствами (13, 15, 95) для нагревания охлаждающего газа, и устройство (17, 41, 51) для конвейерной траспортировки.

11. Охладитель по п.10, отличающийся тем, что между двумя опорными поверхностями (11, 81) установлена дробилка, такая как валковая дробилка (83).

12. Охладитель по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что содержит еще средство для транспортирования некоторого количества охлажденного материала обратно к впускному отверстию охладителя для защиты устройства для конвейерной транспортировки от горячего клинкера, выходящего из печи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9