ЭКСТРАКТОР/ОХЛАДИТЕЛЬ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК F27B15/16 F27D15/02 

Настоящее изобретение относится к экстрактору/охладителю мелкозернистых твердых сыпучих материалов, например тяжелого шлака, получаемого в котлах с псевдоожиженным слоем, литейного песка, спекаемых порошков, цементов или мелкозернистых минералов, получаемых в различных промышленных технологических процессах горения, обжига, спекания и так далее.

В настоящее время система, более используемая для экстракции и охлаждения шлака в котлах с псевдоожиженным слоем, поступающего из топочных камер при температуре, близкой к 800-900°С, состоит из спиральной камеры, внутренне и внешне охлаждаемой водой. Использование указанной системы еще имеет значительное неудобство, которое кратко описано ниже:

Высокий износ вследствие абразивного воздействия, которое оказывается на срок службы спиральной камеры, вследствие высокого содержания такого абразивного материала, как кремнезем;

Опасность вследствие значительного износа и внезапных разрушений металла с потерями воды и возможностью взрыва вследствие быстрого испарения воды;

Уменьшение среднего времени безотказной работы вследствие быстрого износа, которому подвергается система;

Возможность внезапного заклинивания спиральной камеры вследствие наличия твердых материалов больших размеров, чем канал прохождения;

Рассеяние в окружающей среде всего теплосодержания шлака, которое не может быть регенерировано.

Вышеупомянутые проблемы и неудобства преодолевают посредством экстрактора/охладителя, соответствующего настоящему изобретению, имеющего элементы, указанные в отличительной части прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Характеристики, задачи и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из следующего, не ограничивающего описания, сделанного со ссылкой на сопроводительные чертежи некоторых вариантов осуществления, где

Фиг.1 - схематическое изображение системы экстрактора/охладителя горячих сыпучих материалов для котлов с псевдоожиженным слоем, соответствующей настоящему изобретению;

Фиг.2 - схематическое изображение средства приведения в движение с помощью металлической ленты транспортера, предусмотренной с прорезями для обеспечения возможности прохождения охлаждающего воздуха внутри слоя транспортируемого горячего материала;

Фиг.3 - схематическое изображение средства приведения в движение с помощью металлической ленты транспортера, пластины которой предусмотрены со стержнями для увеличения эффективности охлаждения;

Фиг.4 - схематическое изображение секции пластин средства приведения в движение с помощью металлической ленты транспортера, предусмотренной со стержнями для увеличения эффективности охлаждения;

Фиг.5 - схематическое изображение секции транспортера, имеющего в верхней части и боковой части зазор 10, в котором для охлаждения транспортируемого материала 3 течет вода 9.

Экстрактор/охладитель 1, описываемый в этой заявке, обеспечивает экстракцию и охлаждение горячих сыпучих материалов 3, в частности тяжелого шлака и других продуктов сгорания, поступающих из котла, средство приведения в движение (материала) с помощью стальной металлической ленты 2 транспортера, соответствующим образом смонтированной в герметичном металлическом контейнере 5 и управляемой для движения посредством соответствующего привода (не показанного на чертежах).

Шлак 3 под действием силы тяжести покидает топочную камеру котла 4 через вертикальный уловитель материала 6 и укладывается на металлической ленте 2, расположенной внизу, транспортера, где она залегает, образуя непрерывный слой, движущийся по направлению к области выгрузки. Расстояние между лентой 2 транспортера и уловителем материала 6 должно быть таким, чтобы гарантировать прохождение самых больших потенциально возможных частиц материала 3.

Во время работы системы уловитель материала 6 должен быть всегда полон материалом для гарантии необходимого разделения между окружающей средой топочной камеры котла 4 и окружающей средой металлического контейнера 5. По этой причине уровнемер, оказывающий влияние на скорость движения ленты, поддерживает уровень постоянным. Кроме того, если уровень шлака котла 4 падает ниже критической пороговой величины, то приводится в действие двухпозиционный клапан 8, который благодаря самозакрыванию препятствует сообщению топочной камеры с металлическим контейнером 5.

Клапан смонтирован на уловителе материала 6 в области выгрузки материала 3 на металлическую ленту 2 транспортера для обеспечения выполнения следующих функций:

для создания барьера для предотвращения опорожнения уловителя материала 6 шлака 3, если последний оказывается крайне (слишком) текучей средой;

для обеспечения возможности прохождения материала 3, имеющего исключительно крупные частицы.

Толщину слоя материала 3 на ленте 2 транспортера регулируют в зависимости от размера зерна шлака и в зависимости от специфических потребностей охлаждения. Как только указанная толщина ограничена, объем шлака 3 дозируют (регулируют) путем изменения скорости движения металлической ленты 2.

Охлаждающий воздух может подаваться внутрь металлического контейнера 5 посредством соответствующего вентилятора или может быть также аккумулирован посредством подачи одного или более вентиляторов первичного или вторичного воздуха, который уже питает котел.

Воздухозаборник 11, через который поступает поток охлаждающего воздуха, расположен в нижней задней области металлического контейнера 5 перед уловителем 6 материала 3.

Воздушный поток вдувают в воздухозаборник 11, где часть его проходит на нижнюю часть контейнера 5 под лентой 2 конвейера по направлению к области 7 выгрузки, где он смешивается с первым потоком, тогда как остальная часть потока проходит через прорези 16, сделанные в пластинах ленты 2 транспортера, проходя, таким образом, через всю толщину слоя горячего материала 3, охлаждая не только его основание, но также внутреннюю часть слоя.

Форма, число и расположение прорезей 16 в пластинах металлической ленты 2 конвейера должны быть определены в зависимости от вида, количества и, главным образом, размера зерен транспортируемого материала 3, чтобы предотвратить падение последнего либо на нижние части ленты 2, либо на нижнюю часть металлического контейнера 5.

Часть воздуха, используемая для двух охлаждающих фракций второго потока, соответствующим образом дозируется посредством регулирующего клапана 15, расположенного в нижней части металлического контейнера 5 рядом с областью 7 выгрузки.

Таким образом, нагретый воздух может вводиться в топочную камеру котла 4 через уловитель материала 6, смешивая его с первичным или вторичным воздухом для горения, снова используя в соответствии с этим тепло воздуха, отводимое в течение фазы охлаждения горячего материала 3, или, возможно, для выброса воздуха после его соответствующей фильтрации непосредственно в атмосферу.

Охлаждение шлака 3 также имеет место посредством кондуктивного теплообмена, так как металлическая лента 2 транспортера действует подобно регенерирующему теплообменнику, поглощающая тепло при движении вперед к области 7 выгрузки и передавая его воздуху при движении в обратном направлении к уловителю 6 материала.

Что касается характерных рабочих условий, то, например, при выгрузке шлака при низких температурах или при необходимости большого объема шлака, когда нет возможности получения участка экстрактора/охладителя 1, удовлетворяющего потребностям охлаждения, необходимого увеличения теплообмена транспортируемого материала 3 может не произойти. Необходимое охлаждение материала может быть достигнуто путем применения ряда стержней 18 на пластинах металлической ленты 2 транспортера для увеличения поверхности теплообмена между указанной лентой 2 транспортера и горячим транспортируемым материалом 3, дополнительно увеличивая, таким образом, охлаждение. Размер, число и расположение стержней 18 могут изменяться в соответствии с типом транспортируемого материала и со специфическими потребностями охлаждения.

Для увеличения степени охлаждения шлака имеется возможность охлаждения верхней и боковых областей металлического контейнера 5 посредством потока 9 воды, который проходит внутри зазора 10, образованного в верхней и боковых частях металлического контейнера 5. В действительности горячий материал, транспортируемый на ленте транспортера, передает тепло к верхней и боковым частям металлического контейнера посредством излучения.

В отношении указанного описания необходимо отметить, что без отклонения от объема настоящего изобретения, а также в соответствии со следующей прилагаемой формулой изобретения, может быть сделано несколько модификаций, дополнений, регулировок, изменений и замен элементов вышеописанных иллюстративных вариантов осуществления, предназначенных для объяснения, но не для ограничения других функционально эквивалентных элементов.

Экстрактор/охладитель содержит герметичный металлический контейнер, соединенный с котлом посредством уловителя материала, причем внутри указанного контейнера расположено средство приведения в движение материала с помощью металлической ленты транспортера, в пластинах которой выполнены соответствующие прорези и стержни. При этом горячий материал, поступающий из уловителя материала и покидающий топочную камеру под действием силы тяжести, укладывают на ленту транспортера с образованием непрерывного слоя материала. При этом охлаждение осуществляют посредством конвективного теплообмена с воздушными потоками и посредством кондуктивного теплообмена с металлической лентой транспортера и/или посредством теплообмена с водоохлаждаемыми верхней и боковыми частями контейнера. Причем охлаждение транспортируемого материала может быть увеличено посредством теплообмена между верхней и боковыми областями контейнера и горячим материалом за счет охлаждения водой, протекающей внутри зазора в верхней и боковых частях контейнера и отводящей определенное количество тепла, излучаемого материалом по направлению к металлическому контейнеру. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Экстрактор/охладитель твердых сыпучих горячих материалов, производимых котлами с псевдоожиженным слоем, либо в соответствии с различными промышленными технологическими процессами, в основном, содержащий герметичный металлический контейнер, соединенный с котлом посредством уловителя материала, причем внутри указанного контейнера расположено средство приведения в движение материала с помощью металлической ленты транспортера с ее регулируемым движением с помощью соответствующего механического привода, в пластинах которой выполнены соответствующие прорези и стержни, при этом горячий материал, поступающий из уловителя материала, покидающий топочную камеру под действием силы тяжести и укладываемый на указанную ленту транспортера, образует непрерывный слой материала, охлаждаемый посредством конвективного теплообмена с воздушными потоками и посредством кондуктивного теплообмена с металлической лентой транспортера и/или посредством теплообмена с водоохлаждаемыми верхней и боковыми частями контейнера.2. Экстрактор/охладитель по п.1, в котором пластины металлической ленты транспортера предусмотрены с соответствующими прорезями для обеспечения возможности прохождения охлаждающего потока воздуха через всю толщину непрерывного слоя, образованного сыпучим горячим материалом, перемещаемого на верхней части указанной металлической ленты.3. Экстрактор/охладитель по п.2, в котором форма, число и расположение прорезей в пластинах металлической ленты транспортера определены в зависимости от вида, количества и, главным образом, размера зерен транспортируемого материала для предотвращения падения последнего на нижнюю часть металлического контейнера.4. Экстрактор/охладитель по п.2, который содержит регулирующий клапан, посредством которого регулируют часть воздушного потока, входящую в металлический контейнер из воздухозаборника, проходящую через прорези, сделанные в пластинах ленты.5. Экстрактор/охладитель по п.1, в котором средство приведения в движение материала с помощью металлической ленты транспортера состоит из регенерирующего теплообменника, поглощающего тепло из материала во время движения вперед к области выгрузки и отдающего его воздуху при движении в обратном направлении.6. Экстрактор/охладитель по п.3, в котором пластины металлической ленты транспортера предусмотрены со стержнями для увеличения кондуктивного теплообмена между указанной лентой транспортера и горячим транспортируемым материалом, дополнительно увеличивая охлаждение.7. Экстрактор/охладитель по п.1, обеспечивающий регенерацию энергии, отводимой от горячего материала, осуществляемую путем введения в уловители материала нагретого воздуха от материала для первичного или вторичного воздуха для горения, идущего к топочной камере котла.8. Экстрактор/охладитель по п.1, в котором охлаждение транспортируемого материала увеличивают посредством теплообмена между верхней и боковыми областями контейнера и горячим материалом посредством охлаждения водой, протекающей внутри зазора в верхней и боковых частях контейнера и отводящей определенное количество тепла, излучаемого материалом по направлению к металлическому контейнеру.