ТЕПЛООБМЕННИК ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ Российский патент 2004 года по МПК F27B7/16 

Изобретение относится к технике теплообмена во вращающихся печах и может быть использовано в промышленности строительных материалов и других отраслях промышленности.

Известно теплообменное устройство, содержащее свободно расположенные трубы на кронштейнах с осями. Материал, поднимаемый внутри труб, в верхнем положении нагревается, одновременно защищая трубы от сгорания, что уже испытано на Себряковском цементном заводе. Трубы из обычной стали 3 уже более 4 лет работают без признаков сгорания на том месте, где теплообменные цепи из стали 3 сгорали уже после полугодовой работы (патент №2100724, аналог).

Наиболее близким по технической сущности является теплообменное устройство вращающейся печи, содержащее шарнирно закрепленные при помощи жестких тяг вдоль оси на ее внутренней поверхности корытообразные лотки, открытые с обоих торцов (авторское свидетельство №647514, прототип).

В таком теплообменнике в верхнем положении материал на лотках нагревается горячими газами, одновременно защищая лотки от сгорания. В нижнем положении лотки входят в слой материала, отдавая ему тепло, затем при примерно вертикальном положении тяги лоток под воздействием сил тяжести и слоя материала переворачивается на шарнирах, забирает новую порцию “холодного” материала и процесс повторяется.

Недостатком такого теплообменника является то, что тяги, на которых подвешен лоток, не охлаждаются поднимаемым в лотке материалом и поэтому в горячей атмосфере печи быстро сгорают.

Целью изобретения является защита тяг крепления лотка от сгорания и повышения эффективности теплообменника.

Указанная цель достигается тем, что в известном теплообменнике вращающейся печи, содержащей шарнирно закрепленные на пальцах при помощи тяг размером “Н” вдоль оси печи на ее внутренней поверхности корытообразные лотки, открытые с обеих сторон, длиной вдоль оси печи “l”, шириной “b” и размером “h” от плоскости, проходящей через крайние образующие лотка, до оси шарнира, используется одна тяга размером “Н”, закрепленная перпендикулярно лотку в его центре, углы между плоскостью, проходящей через крайние образующие лотка, и плоскостями, проходящими через ось шарнира и крайние образующие лотка, равны “α”, углы между центральной образующей лотка и прямыми, соединяющими крайние точки центральной образующей лотка с крайними точками пальца шарнира, равны “α”, где “α” - угол естественного откоса обрабатываемого материала на данном участке печи, причем

В таком теплообменнике на лотках вне зависимости от их положения по окружности печи всегда имеется слой “холодного” материала, полностью закрывающего тягу, что и обеспечивает ее защиту от сгорания.

На приведенном чертеже показан общий вид теплообменника, где на фиг.1 показан разрез по теплообменнику, а на фиг.2 сечение А-А на фиг.1. Внутри вращающейся печи 1 с футеровкой 2 на кронштейнах 3 при помощи пальца 4 на жесткой тяге 5 закреплен лоток 6 по его центру. Размер лотка 6 вдоль оси равен “l”, его ширина “b”, размер от плоскости, проходящей через крайние образующие лотка 6, до оси шарнира равен “h”, а размер жесткой тяги 5 равен “H”. Углы между плоскостью, проходящей через крайние образующие лотка 6, и плоскостями, проходящими через ось шарнира и крайние образующие лотка, равны “α”, углы между центральной образующей лотка 6 и прямыми, соединяющими крайние точки центральной образующей лотка 6 с крайними точками пальца шарнира 4, равны “α”, где “α” - угол естественного откоса обрабатываемого в печи материала, который изменяется в широких пределах в зависимости от температуры и потерь при прокаливании от 17 до 54° (Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. - Л., 1968, с.260). На участке установки теплообменников угол “α” составляет 23-35°.

Для обеспечения полной защиты тяг от сгорания при помощи слоя “холодного” материала необходимо приблизительно выдержать соотношение Соотношение между “h” и “H” зависит от степени изогнутости лотка 6. Например, если лоток выполнен плоским, то h=H. Высота тяг “H” берется 0,1-2 высоты слоя материала для обеспечения погружения теплообменных элементов в слой материала с учетом температуры газов и материала на месте установки. Кронштейны 3 выполняются по возможности без выступания над футеровкой 2.

Остальные размеры определяются конструктивно и проверяются на прочность и работоспособность.

Взаимное расположение теплообменных элементов должно исключать их взаимное соприкосновение. Их расположение в печи может осуществляться по окружностям или по винтовым линиям.

Длина участка с теплообменниками определяется тепловым расчетом, причем размеры “h”, “H” по мере увеличения температуры газов и материала могут уменьшаться для лучшего их охлаждения в слое “холодного” материала.

Работает теплообменник следующим образом. В нижнем положении теплообменный элемент входит в слой материала, при этом имевшийся в нем уже подогретый материал начинает выходить из элемента. При дальнейшем вращении печи тяга 5 занимает вертикальное положение, после чего из-за возникающего момента относительно оси шарнира лоток 6 с тягой 5 переворачивается и захватывает новую порцию материала. При выходе лотка 6 из слоя материала (выше горизонтальной плоскости проходящей через ось печи) избыток материала над лотком 6 ссыпается под углом откоса материала “α” с обоих его торцов, и, таким образом, ссыпания материала в поток газов при дальнейшем вращении не происходит. Не происходит ссыпания материала и при отходе лотка 6 от футеровки печи, т. к. материал на нем лежит под углом “α”. Имеющийся на лотке 6 материал защищает лоток 6 и тягу 5 от сгорания.

Для случая при выходе лотка из слоя материала, ссыпание материала со средней части лотка 6 происходит по мере вращения до тех пор, пока на этом участке слой не расположится к кромке лотка 6 под углом “α”. При таком ссыпании материала происходит высокоэффективный теплообмен между газами и материалом во взвешенном состоянии. Длина лотка “l”, а следовательно, и количество ссыпаемого в газовый поток материала определяется расчетом из условия оптимального теплообменника. В верхнем положении теплообменных элементов летучие составляющие в газовом потоке (хлориды, щелочи, сера и т.д.) конденсируются на “холодном” материале в элементе, что исключает образование настылей на теплообменных элементах, т.е. не будет их замазывания.

Применение теплообменника позволит увеличить длину участка с теплообменниками, что обеспечит снижение удельного расхода топлива.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов. Технический результат - защита теплообменных элементов от сгорания и повышение эффективности теплообмена. Теплообменник печи содержит шарнирно закрепленные на пальцах при помощи жестких тяг размером “Н” вдоль оси на ее внутренней поверхности корытообразные лотки, открытые с обеих сторон, длиной вдоль оси печи “l”, шириной “b” и размером “h” от плоскости, проходящей через крайние образующие лотка, до шарнира, при этом используется тяга размером “Н”, закрепленная перпендикулярно лотку в его центре. Углы между плоскостью, проходящей через крайние образующие лотка, и плоскостями, проходящими через ось шарнира и крайние образующие лотка, а также углы между центральной образующей лотка и прямыми, соединяющими крайние точки центральной образующей лотка с крайними точками пальца шарнира, равны “α”, где “α” - угол естественного откоса материала на данном участке печи, причем 2 ил.

Теплообменник вращающейся печи, содержащий шарнирно закрепленные на пальцах при помощи жестких тяг размером Н вдоль оси на ее внутренней поверхности корытообразные лотки, открытые с обоих сторон длиной вдоль оси печи l, шириной b и размером h от плоскости, проходящей через крайние образующие лотка, до оси шарнира, отличающийся тем, что используется одна тяга размером Н, закрепленная перпендикулярно лотку в его центре, углы между плоскостью, проходящей через крайние образующие лотка, и плоскостями, проходящими через ось шарнира и крайние образующие лотка, равны α, углы между центральной образующей лотка и прямыми, соединяющими крайние точки центральной образующей лотка с крайними точками пальца шарнира, равны α, где α - угол естественного откоса материала на данном участке печи, причем