СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ РЕШЕТЧАТОГО ОХЛАЖДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2010 года по МПК F27D15/02 F27D19/00 C04B7/47 F28C3/16 F26B17/26 F26B3/08 

Изобретение относится к способу регулирования работы решетчатого охлаждающего устройства для охлаждения горячего сыпучего материала, например цементного клинкера, который перемещается с помощью соответствующего транспортирующего средства от конца загрузки сыпучего материала к концу разгрузки охлажденного материала, в то время как охлаждающая решетка и распределенный на ней слой сыпучего материала пронизывается, по существу, снизу вверх потоками охлаждающего воздуха, которые регулируются посредством устройств регулирования, расположенных под охлаждающей решеткой.

В линии производства цементного клинкера полученный путем обжига во вращающейся трубчатой печи кальцинированной сырой цементной муки горячий цементный клинкер из выходного конца печи сбрасывается на охлаждающее устройство, как правило, на охлаждающую решетку решетчатого охлаждающего устройства, на ней распределяется и с помощью соответствующих транспортирующих средств перемещается в продольном направлении к концу разгрузки охлаждающего устройства, причем охлаждающая решетка и горячий слой сыпучего материала пронизываются, по существу, снизу вверх потоками охлаждающего воздуха. Далее кратко поясняются известные типы решетчатых охлаждающих устройств.

В охлаждающем устройстве с переталкивающей решеткой, если смотреть в направлении транспортировки, стационарные ряды пластин решетки чередуются с подвижными возвратно-поступательно рядами пластин решетки, причем все пластины решетки снабжены отверстиями для охлаждающего воздуха и через них, по существу, снизу вверх проходит охлаждающий воздух, и с помощью совместно осциллирующего движения всех подвижных рядов пластин решетки охлаждаемый горячий материал перемещается путем сдвигания и при этом охлаждается. В качестве альтернативы такому охлаждающему устройству с переталкивающей решеткой из EP-B-1 021 692 известен тип решетчатого охлаждающего устройства, при котором пронизываемая охлаждающим воздухом охлаждающая решетка не движется, а установлена неподвижно, причем над неподвижной поверхностью решетки расположено несколько рядов смежных перемещаемых возвратно-поступательно сдвигающих элементов в форме балок, которые перемещаются между позицией подачи в направлении транспортирования охлаждаемого материала и позицией обратного хода, так что благодаря возвратно-поступательному движению этих сдвигающих элементов в охлаждаемом слое материала материал также постепенно перемещается от начала охлаждающего устройства к концу охлаждающего устройства и при этом охлаждается.

В таких решетчатых охлаждающих устройствах не всегда можно избежать неравномерных распределений в горячем слое сыпучего материала в отношении высоты слоя сыпучего материала, величины зерен клинкера, температурного профиля и т.д., что приводит к неравномерному охлаждению. Так как на участках охлаждающей решетки с большей высотой слоя сыпучего материала повышается сопротивление протеканию охлаждающего воздуха, снижается скорость потока и меньше охлаждающего воздуха направляется через слой сыпучего материала и, наоборот, на участках охлаждающей колосниковой решетки с пониженной высотой слоя сыпучего материала снижается сопротивление протеканию охлаждающего воздуха, скорость потока которого и опасность прорыва воздуха повышаются и слишком большое количество охлаждающего воздуха направляется непосредственно через такие участки слоя сыпучего материала, которые требовали бы наименьшего количества охлаждающего воздуха.

Поэтому в случае решетчатого охлаждающего устройства для охлаждения горячего сыпучего материала, как цементный клинкер, известно (EP-B-0848646), что в потоках охлаждающего воздуха под охлаждающей решеткой соответствующее количество охлаждающего воздуха можно соответственно регулировать автоматически таким образом, что при начинающемся увеличении количества протекающего охлаждающего воздуха, вызванном ставшей меньшей высотой слоя охлаждаемого материала и пониженным сопротивлением протеканию, величина в свету площади поперечного сечения соответствующих трубопроводов подачи потока охлаждающего воздуха уменьшается и, наоборот, чтобы таким образом компенсировать меняющееся падение давления по слою сыпучего материала таким образом, чтобы соответствующее количество охлаждающего воздуха больше не зависело от соответствующей потери давления или сопротивления протеканию охлаждающего воздуха в той или иной зоне слоя охлаждаемого материала. При этом работает известный механический регулятор протекающего количества охлаждающего воздуха с нагружаемым весом качающимся клапаном с расположенной горизонтально осью качаний, причем качающийся клапан в зависимости от имеющихся условий давления и соотношений потока более или менее сильно автоматически дросселирует соответствующий приток охлаждающего воздуха. Если бы известное устройство регулирования охлаждающего воздуха, которое работает автоматически с частицами набегающего потока с помощью приводимого в действие только благодаря силе тяжести веса поворотного рычага, расположить под охлаждающей решеткой в поступающих потоках охлаждающего воздуха зон охлаждающей решетки, которые не являются неподвижными, а которые, как и в охлаждающем устройстве с переталкивающей решеткой, в целях перемещения сыпучего материала двигались бы возвратно-поступательно вместе с регулирующими устройствами, то автоматическое регулирование регулирующего устройства из-за возвратно-поступательного встряхивающего движения нарушалось бы и результаты регулирования благодаря этому были бы неверными.

Упомянутое выше работающее автоматически устройство регулирования охлаждающего воздуха решетчатого охлаждающего устройства сводится к регулированию остающегося, по существу, постоянным объемного потока охлаждающего воздуха. Индивидуальные потребности в различных зонах на практике часто очень длинных и широких решетчатых охлаждающих устройств, на которые больше нельзя оптимально реагировать с помощью постоянного регулирования объемного потока охлаждающего воздуха, известное регулирование решетчатых охлаждающих устройств не принимает во внимание. Соответствующее потребностям изменение объемных потоков охлаждающего воздуха в отдельных зонах решетчатого охлаждающего устройства в процессе его работы в случае известных решетчатых охлаждающих устройств невозможно.

Из EP-A-0 943 881 известно, что в случае решетчатого охлаждающего устройства в зависимости как от высоты слоя охлаждаемого материала, так и от сопротивления протеканию проходящего охлаждающего воздуха в начальной области охлаждающего устройства можно регулировать скорость транспортировки решетчатого охлаждающего устройства. Это регулирование сводится к сравнению высоты слоя охлаждаемого материала. При измерении сопротивления протеканию, как правило, возвращаются к так называемому камерному давлению в воздушных камерах под охлаждающей решеткой. Так как эти камеры с охлаждающим воздухом, расположенные друг за другом, если смотреть в продольном направлении охлаждающего устройства, имеют большие размеры, причем величина воздушных камер к концу охлаждающего устройства, как правило, становится еще больше, то измеренное камерное давление также в сочетании с измеренной высотой слоя сыпучего материала больше не является непременно выбираемым для непосредственно актуальной в зоне решетчатого охлаждающего устройства потребности в охлаждающем воздухе.

В основе изобретения лежит задача регулирования работы решетчатого устройства для охлаждения сыпучего материала, например горячего цементного клинкера, при управлении технологическим процессом таким образом, чтобы во всех зонах охлаждающей решетки объемные потоки охлаждающего воздуха и/или продолжительность их пребывания в соответствующей зоне слоя сыпучего материала были согласованы с возникающей в зависимости от зоны потребности в охлаждении.

Эта задача решается согласно изобретению с помощью способа с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования идеи изобретения даются в зависимых пунктах формулы изобретения.

В то время как известные способы регулирования решетчатого охлаждающего устройства для охлаждения сыпучего материала предлагают объемный поток охлаждающего воздуха во всех зонах охлаждающего устройства поддерживать, по существу, постоянным, соответствующий изобретению способ регулирования работы решетчатого охлаждающего устройства для охлаждения сыпучего материала предлагает снабжать регулируемо по потребности в охлаждении потоками охлаждающего воздуха соответствующие зоны решетчатого охлаждающего устройства в зависимости от теплосодержания находящегося в них слоя сыпучего материала. Это происходит благодаря тому, что согласно изобретению во время работы решетчатого охлаждающего устройства регулирующее воздействие на соответствующий локальный объемный поток охлаждающего воздуха и/или на соответствующую локальную скорость транспортировки охлаждающей решетки осуществляют в зависимости от соответствующей локальной, измеренной в отдельных зонах высоты слоя сыпучего материала, и/или от температуры слоя сыпучего материала, и/или от сопротивления протеканию охлаждающего воздуха таким образом, что при изменении одного или нескольких из измеренных параметров: высота слоя, температура слоя и сопротивление протеканию, изменяется соответствующий локальный объемный поток охлаждающего воздуха и/или скорость транспортировки решетчатой системы.

Таким образом, при повышении параметров высоты слоя, и/или температуры слоя, и/или сопротивления протеканию повышается соответствующий локальный объемный поток охлаждающего воздуха и, наоборот, во время повышения температуры слоя, в частности, на верхней стороне слоя опасность так называемого “Red River”-образования может приводить к снижению скорости транспортировки решетчатой системы, и наоборот.

Существует возможность три рассматриваемые величины измерения: высота слоя сыпучего материала, температура слоя сыпучего материала и сопротивление протеканию (причем речь может идти об измеренной разности давления соответствующего потока охлаждающего воздуха между нижней стороной и верхней стороной соответствующего устройства регулирования объемного потока охлаждающего воздуха), связать друг с другом в новую комбинированную величину измерения. Также имеется возможность при соответствующем изобретению регулировании использовать одну или две из величин измерения в качестве задающих величин и остальные величины измерения применять в качестве корректирующих величин.

Сопротивление протеканию через слой сыпучего материала, в частности слой горячего цементного клинкера, определяется высотой слоя, гранулометрией и температурой слоя материала. Термосканер или камера с записью температурного поля могут поставлять информацию о фактической температуре сыпучего материала. Таким образом, охвачены все существенные величины измерения, которые имеют значение для актуальной в отдельных зонах потребности в охлаждающем воздухе, чтобы можно было оптимально регулировать работу решетчатого охлаждающего устройства в соответствии с потребностью в охлаждении.

Соответствующее потребности охлаждение решетчатого охлаждающего устройства можно также реализовать с помощью комбинации мероприятий охлаждения и транспортировки, т.е. путем регулирующего воздействия на объемные потоки охлаждающего воздуха и на скорость транспортировки решетчатой системы, чтобы объемные потоки охлаждающего воздуха можно было точно согласовать с подлежащими отводу количествами тепла, возникающими в соответствующих зонах решетчатого охлаждающего устройства. Для регулирования скорости транспортировки в охлаждающем устройстве с переталкивающей решеткой оказывается воздействие на длину хода и/или частоту хода подвижных рядов пластин решетки. Это действительно также для решетчатого охлаждающего устройства для сыпучего материала, работающего по так называемому транспортирующему принципу «шагающий пол» (Walking Floor), при котором отдельные расположенные рядом друг с другом несущие охлаждаемый материал удлиненные элементы основания управляемо перемещаются все вместе вперед, но возвращаются обратно не все вместе, а отдельно друг от друга по времени.

При способе согласно изобретению для определения сопротивления протеканию охлаждающего воздуха измеряется разность давлений между нижней стороной и верхней стороной устройств регулирования охлаждающего воздуха под охлаждающей решеткой в зонах, распределенных по длине и ширине охлаждающей решетки. В случае решетчатого охлаждающего устройства, которое транспортирует сыпучий материал через охлаждающее устройство пошагово согласно транспортирующему принципу «шагающий пол», высота слоя сыпучего материала также измеряется на смежных, если смотреть в направлении перемещения материала, охлаждающих решетчатых дорожках, и величины измерения используются с помощью индивидуального управления приводами соответствующих решетчатых дорожек для целенаправленного поперечного распределения слоя сыпучего материала по всей ширине охлаждающего устройства. В сочетании с измерением температуры, в частности, на верхней стороне или в верхних слоях охлаждаемого материала можно при этом также подавить так называемое “Red-River”-образование в решетчатом охлаждающем устройстве для охлаждения подвергнутого отжигу горячего цементного клинкера.

Большое число используемых в устройствах подачи охлаждающего воздуха устройств регулирования охлаждающего воздуха работают с характеристиками регулирования, которые воспроизводят, в частности, повышение потребности в охлаждающем воздухе с увеличивающейся высотой слоя охлаждаемого материала или температуры или с повышающимся сопротивлением протеканию для соответствующего потока охлаждающего воздуха. Эти характеристики регулирования согласно особому признаку изобретения могут изменяться во время работы охлаждающего устройства, механически регулируя исходное положение по высоте подвижно установленного внутри корпуса устройства регулирования исполнительного органа.

Изобретение и его другие признаки и преимущества поясняются более подробно на основе схематически представленных на чертежах примеров выполнения. На чертежах показано:

фиг.1 - схематический вид в перспективе начальной области решетчатого охлаждающего устройства для охлаждения горячего, выгружаемого из вращающейся трубчатой печи цементного клинкера;

фиг.2 - устройство регулирования охлаждающего воздуха, в котором для обзора внутренней части вырезана передняя часть корпуса устройства регулирования.

Согласно примеру выполнения по фиг.1 охлаждающая решетка решетчатого охлаждающего устройства составлена, как шахматная доска, из большого числа расположенных друг за другом и рядом друг с другом модулей охлаждающей решетки, причем каждый модуль имеет несколько проходящих в продольном направлении охлаждающего устройства и расположенных рядом друг с другом удлиненных, имеющих приблизительно форму лотка элементов основания, которые установлены с возможностью управляемого перемещения, независимо друг от друга, между положением 10 подачи в направлении перемещения охлаждаемого материала и положением 11 обратного хода, так что расположенный на элементах основания не показанный горячий охлаждаемый материал, который выгружается из вращающейся трубчатой печи 12 и подается с помощью перепускающего материал устройства 13, пошагово транспортируется через охлаждающее устройство на движущихся возвратно-поступательно элементах основания, например, согласно транспортирующему принципу «шагающий пол». При этом привод отдельных имеющих форму дорожек элементов основания модулей охлаждающей решетки осуществляется под охлаждающей решеткой за счет переталкивающих рам, которые опираются на опорные ролики и воздействуют на их рабочие цилиндры, а именно управляются таким образом, что элементы основания перемещаются вперед совместно, но возвращаются обратно не совместно, а раздельно друг от друга по времени.

Продольные дорожки рядов модулей охлаждающей решетки обозначены символами A, B, C, D, E, в то время как поперечные ряды модулей охлаждающей решетки символами 15, 16, 17, 18, 19, 20 и т.д. Элементы основания всех модулей охлаждающей решетки выполнены в виде полых тел, а именно они имеют, если смотреть в поперечном сечении, несущую охлаждаемый материал и проницаемую, по существу, снизу вверх для охлаждающего воздуха верхнюю сторону и расположенную на расстоянии от нее закрытую, препятствующую пропусканию охлаждаемого материала через решетку нижнюю сторону. При этом нижние стороны всех элементов основания имеют множество распределенных по длине впускных отверстий для охлаждающего воздуха, к которым прифланцованы устройства регулирования охлаждающего воздуха, как можно видеть на фиг.2.

Работающее автоматически устройство регулирования охлаждающего воздуха из фиг.2 имеет корпус 22 и расположенное в нем внутреннее тело 23. Имеющее, например, форму диска или горшка внутреннее тело 23 в качестве исполнительного органа установлено с возможностью линейного перемещения в корпусе 22 устройства регулирования, через который проходит охлаждающий воздух 21 против воздействия обратного усилия. С увеличением положения по высоте подвергаемого воздействию охлаждающим воздухом внутреннего тела 23 внутри корпуса 22 уменьшается остающееся свободным для охлаждающего воздуха пропускное поперечное сечение в корпусе устройства регулирования, и наоборот.

Изменение потерь давления в потоке охлаждающего воздуха над внутренним телом 23 или изменение разности давления между нижней стороной и верхней стороной внутреннего тела 23 способствует осевому перемещению внутреннего тела 23 и тем самым изменению объемного потока охлаждающего воздуха. Корпус 22 на фиг.2 имеет, например, большое число распределенных по высоте и по окружной поверхности корпуса отверстий 24, причем охлаждающий воздух 21 проходит через эти отверстия внутрь корпуса 22 и на его верхней стороне 25, которая прифланцована к нижней стороне модуля охлаждающей решетки согласно фиг.1, через соответствующие выходные отверстия на верхней поверхности 25 выходит в охлаждающую решетку. В центре функционирующего в качестве исполнительного органа внутреннего тела 23 может действовать возвратная пружина 26.

Во время работы решетчатого холодильного устройства осуществляется регулирующее воздействие на соответствующий локальный объемный поток 21 охлаждающего воздуха и/или на соответствующую локальную скорость транспортировки охлаждающей решетки в зависимости от соответствующей локальной, измеренной в отдельных зонах высоты слоя сыпучего материала, и/или от температуры слоя сыпучего материала, и/или от сопротивления протеканию охлаждающего воздуха таким образом, что при изменении одного или нескольких из параметров: высота слоя, температура слоя и сопротивление протеканию, изменяется соответствующий локальный объемный поток охлаждающего воздуха и/или скорость транспортировки охлаждающей решетки.

Объемные потоки охлаждающего воздуха в соответствующих зонах 15-20 охлаждающей решетки и/или скорость транспортировки решетчатого охлаждающего устройства отрегулированы с помощью управляющего производственным процессом устройства в зависимости от теплосодержания слоя сыпучего материала в соответствии с потребностью в охлаждении. При этом могут устанавливаться и изменяться характеристики регулирования устройств регулирования охлаждающего воздуха, схематически показанных на фиг.2, таким образом, что сила предварительного натяжения, по меньшей мере, одной возвратной пружины 26, которая опирается на линейно перемещаемое и направляемое внутреннее тело 23, может настраиваться и изменяться путем приведения в действие исполнительного механизма 27.

Для регулирования работы решетчатого охлаждающего устройства для охлаждения сыпучего материала, например горячего цементного клинкера, в соответствии с управлением технологическим процессом, так чтобы во всех зонах охлаждающей решетки объемные потоки (21) охлаждающего воздуха и/или длительность их пребывания в соответствующей зоне слоя охлаждаемого материала могли приводиться в соответствие с возникающей в данной зоне потребностью в охлаждении, предлагается, чтобы во время работы решетчатого охлаждающего устройства осуществлялось регулирующее воздействие на соответствующий локальный объемный поток (21) охлаждающего воздуха и/или на соответствующую локальную скорость транспортировки охлаждающей решетки в зависимости от соответствующей локальной, измеренной в отдельных зонах высоты слоя сыпучего материала, и/или температуры слоя сыпучего материала, и/или сопротивления протеканию охлаждающего воздуха таким образом, чтобы при изменении одного или нескольких из измеренных параметров: высота слоя, температура слоя и сопротивление протеканию, изменялся соответствующий локальный объемный поток (21) и/или скорость транспортировки решетчатой системы. Технический результат: улучшение технологичности. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ регулирования работы решетчатого охлаждающего устройства для охлаждения горячего сыпучего материала, как, например, цементный клинкер, который перемещается с помощью соответствующих транспортирующих средств от конца загрузки сыпучего материала к концу разгрузки сыпучего материала, в то время как охлаждающая решетка (15-20) и распределенный на ней слой горячего сыпучего материала пронизывается по существу снизу вверх потоками (21) охлаждающего воздуха, которые регулируются с помощью расположенных под охлаждающей решеткой устройств (22) регулирования, отличающийся тем, что во время работы решетчатого охлаждающего устройства осуществляют регулирующее воздействие на соответствующий локальный объемный поток (21) охлаждающего воздуха и/или на соответствующую локальную скорость транспортировки охлаждающей решетки в зависимости от соответствующей локальной, измеренной в отдельных зонах высоты слоя сыпучего материала и/или температуры слоя сыпучего материала и/или сопротивления протеканию охлаждающего воздуха таким образом, что при изменении одного или нескольких из измеренных параметров высота слоя, температура слоя и сопротивление протеканию изменяется соответствующий локальный объемный поток охлаждающего воздуха и/или скорость транспортировки, при этом используют решетчатое охлаждающее устройство, которое пошагово транспортирует сыпучий материал через охлаждающее устройство согласно транспортирующему принципу «шагающий пол», измеряют высоту слоя сыпучего материала на смежных, если смотреть в направлении транспортировки материала, дорожках (А-Е) решетки и величины измерения с помощью индивидуального управления приводами соответствующих дорожек (А-Е) охлаждающей решетки используют для целенаправленного поперечного распределения слоя сыпучего материала по всей ширине охлаждающего устройства, а изменение характеристики регулирования устройства (22) регулирования объемного потока охлаждающего воздуха осуществляют за счет механического регулирования положения исполнительного органа (23), подвижно расположенного внутри пронизываемого охлаждающим воздухом корпуса устройства регулирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметры высота слоя сыпучего материала, температура слоя и сопротивление протеканию измеряют в зонах (15-20 и А-Е), распределенных по длине и ширине охлаждающей решетки.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что объемные потоки охлаждающего воздуха в соответствующих зонах (15-20 и А-Е) охлаждающей решетки и/или скорость транспортировки решетчатого охлаждающего устройства регулируют посредством управляющего технологическим процессом устройства в соответствии с потребностью в охлаждении в зависимости от теплосодержания участка слоя сыпучего материала.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при увеличении параметров высота слоя, и/или температура слоя, и/или сопротивление протеканию увеличивают соответствующий локальный объемный поток (21) охлаждающего воздуха, и наоборот, и при увеличении температуры слоя, в частности, на верхней стороне слоя, уменьшают скорость транспортировки решетчатой системы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что характеристики регулирования устройства (22) регулирования объемного потока охлаждающего воздуха во время работы охлаждающего устройства могут изменяться, причем характеристика регулирования воспроизводит увеличение потребности в охлаждающем воздухе с повышением высоты слоя охлаждаемого материала или температуры слоя охлаждаемого материала или с повышающимся сопротивлением протеканию через охлаждаемый слой.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что характеристики регулирования используют для регулирования также по существу постоянно остающихся объемных потоков охлаждающего воздуха.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения сопротивления протеканию охлаждающего воздуха измеряют разность давления между нижней стороной и верхней стороной устройств регулирования охлаждающего воздуха под охлаждающей решеткой в зонах (15-20 и А-Е), распределенных по длине и ширине охлаждающей решетки.