КОЛОСНИКОВАЯ ПЛИТА Российский патент 2015 года по МПК F27D15/02 

[0001] Изобретение относится к составному элементу колосникового охладителя, а конкретнее к колосниковой плите, предназначенной для эффективной и экономичной транспортировки и охлаждения сыпучего материала, выходящего из печи с высокой температурой.

Предшествующий уровень техники

[0002] Широко известно применение колосниковых охладителей, например, для охлаждения цементного клинкера после обжига. Основные функции этих установок включают в себя охлаждение, рекуперацию тепла и транспортировку клинкера. В состав охладителя обычно входит слой колосников, наложенных друг на друга под некоторым углом к горизонтали.

[0003] В документе ЕР 0120227 (Orren) описаны принципы технологии охлаждения с использованием системы качающихся колосников, с помощью которых осуществляется продвижение материала. Однако в цитированном источнике не указано никакой системы для предотвращения чрезмерного износа плит и никаких конструктивных компонентов, которые обеспечивали бы эффективное охлаждение плит с целью уменьшения их износа. В раскрытой здесь конструкции предусмотрено лишь некоторое количество каналов для вдувания воздуха.

[0004] В документе US 4600380 (von Wedel) описана колосниковая плита коробчатой формы с выполненными в ней очень узкими прорезями, через которые вдувается охлаждающий воздух. Здесь предложено вдувать воздух под строго определенным углом и выполнять прорези с криволинейным профилем, с тем чтобы охлаждаемый материал не мог проходить через эти прорези с их возможным забиванием в случае непредвиденного прерывания вдувания охлаждающего воздуха. Сечение этих прорезей сужено всей их длине, что приводит к значительной потере напора. Кроме того, не предусмотрено каких-либо удерживающих карманов, так что горячий материал оказывается в прямом контакте со всей поверхностью короба, что приводит, как правило, к преждевременному износу.

[0005] В документе US 5282741 (Massaro) раскрыта колосниковая плита, имеющая карманы в той ее части, которая испытывает воздействие потока охлаждаемого материала. В этих карманах с плоским дном также выполнены боковые прорези для вдувания воздуха, однако здесь карманы ориентированы параллельно потоку материала, что не дает возможности эффективного регулирования расхода.

[0006] В документе US 5575642 (Willis) предложена колосниковая плита, имеющая несколько карманов с плоским дном, при этом вдувание воздуха происходит через боковые поверхности указанных каналов. Учитывая, что приходится предусматривать специальные каналы для подвода воздуха к инжекционным отверстиям, площадь поверхности, находящейся в контакте с горячим материалом, остается довольно значительной.

[0007] В документе ЕР 1060356 (Pirard) описана колосниковая плита, имеющая карманы особой формы с наклонным дном, а также каналы особой конфигурации для прохода охлаждающего воздуха. У указанных карманов нет треугольного сечения, они снабжены ребордой в месте соединения с поверхностью колосника. Кроме того, в рассматриваемой здесь колосниковой плите нет восходящего конца с уклоном, обратным по отношению к уклону кармана.

[0008] Наконец, в документе DE 19537904 А1 описана колосниковая плита без карманов. Однако следует иметь в виду, что карманы необходимы для охлаждения колосника, так как улавливаемый ими материал, который уже остыл, защищает его от перегрева. Углы, о которых говорится в данном документе, относятся к каналам для подачи охлаждающего воздуха к поверхности колосника и не имеют никакого отношения к какому-либо восходящему концу с обратным уклоном.

Задачи изобретения

[0009] Таким образом, в предлагаемой нами конструкции колосниковой плиты предпринята попытка устранить недостатки колосниковых плит, известных из предшествующего уровня техники. Говоря конкретнее, изобретение направлено на разработку колосниковой плиты с исключительно эффективным конструктивным исполнением, с помощью которой обеспечивалась бы равномерная скорость продвижения слоя материала, обуславливающая эффективное охлаждение благодаря надежному вдуванию охлаждающего воздуха в систему поддержки этого слоя, что позволяет держать под контролем неизбежный износ этой системы поддержки.

Краткое изложение сущности изобретения

[0010] Для достижения указанной цели предложена колосниковая плита для транспортировки и охлаждения выходящих из печи очень горячих материалов, имеющая полости прямоугольной формы, наибольший размер которых перпендикулярен направлению продвижения материала, сечение полостей является треугольным, а дно полостей выполнено с наклоном, возрастающим в направлении перемещения охлаждаемого материала, и имеет выступ, заканчивающийся восходящим концом с обратным наклоном, причем наклон (α) составляет от 10 до 45°, предпочтительно от 20 до 30° относительно горизонтали, а обратный наклон (β) восходящего конца имеет угол, равный углу (α) или меньше угла (α) на величину до 6°.

[0011] В соответствии с отдельными конкретными вариантами осуществления изобретения, оно характеризуется по меньшей мере одним из перечисляемых ниже признаков или какой-либо их подходящей комбинацией:

в дне каждой полости выполнены одна или несколько прорезей для вдувания охлаждающего воздуха, выходящих в самую низкую часть каждой из полостей, причем эти полости ориентированы таким образом, чтобы воздух вдувался параллельно дну полостей, и выполнены с использованием излишка толщины материала, расположенного на нижней поверхности составных элементов колосниковой плиты, таким образом, чтобы получить локальное сужение пространства между двумя следующими друг за другом выступами;

длина восходящего конца выступа равна по меньшей мере 20 мм;

в колосниковой плите также выполнены, на ее передней поверхности, одна или несколько прорезей для вдувания воздуха;

длина прорезей на передней поверхности колосниковой плиты равна длине прорезей, выполненных в дне полостей;

прорези на передней поверхности колосниковой плиты расположены на расстоянии 5-40 мм от плоскости передней поверхности колосниковой плиты.

[0012] Предметом изобретения является также колосниковый охладитель, снабженный колосниковой плитой, выполненной в соответствии с любым из перечисленных выше признаков.

Краткое описание чертежей

[0013] Фиг.1 представляет собой аксонометрический вид колосниковой плиты согласно изобретению.

[0014] Фиг.2 - комплект колосниковых плит в транспортировочной цепи.

[0015] Фиг.3 - вид в разрезе предлагаемой колосниковой плиты.

[0016] Фиг.4 - детальный вид в разрезе предлагаемой колосниковой плиты с указанием углов α и β.

[0017] Фиг.5 - вид в разрезе нескольких колосниковых плит, размещенных в транспортировочной цепи колосникового охладителя.

[0018] Обозначения на чертежах

1. Колосниковая плита

2. Полость

3. Выступ

4. Восходящий конец

5. Прорези для вдувания воздуха в полость

6. Прорези для вдувания воздуха на переднюю поверхность колосниковой плиты

Детальное описание изобретения

[0019] Настоящее изобретение относится к составному элементу системы охлаждения, предназначенной для эффективного и экономичного охлаждения сыпучего материала, имеющего вначале высокую температуру, как правило, более 1000°С. В такой системе предусматривается перемещение слоя очень горячего материала с равномерной скоростью по вентилируемым колосниковым плитам с одновременным вдуванием холодного воздуха с целью охлаждения указанного материала.

[0020] Здесь необходимо обеспечить строгий контроль следующих параметров:

скорости продвижения охлаждаемого слоя материала; эффективности охлаждения; равномерности вдувания охлаждающего воздуха; ограничения износа компонентов;

оптимальной защиты рамы и механической части системы от возможных неблагоприятных воздействий охлаждаемого материала.

[0021] Решающее значение имеют предложенные конструктивное исполнение и компоновка рассматриваемых поддерживающих элементов, носящих название «колосниковые плиты».

[0022] В соответствии с изобретением, предлагается обеспечить максимально эффективный контроль продвижения слоя охлаждаемого материала благодаря использованию нескольких карманов, или полостей, 2, дно которых в форме выступа 3 наклонено, возрастая в направлении перемещения охлаждаемого материала. При этом сечение полости 2 представляет собой в целом треугольник - это означает, что каждая полость 2 имеет с плоскостью колосника пересечение по прямой линии, чем обеспечивается плавный переход в направлении перемещения материала. В области пересечения отсутствуют какие-либо выпуклости, ребра, преграды или иные препятствия, которые могли бы замедлить продвижение материала. Благодаря такой компоновке системы обеспечивается эффективное и равномерное перемещение охлаждаемого материала.

[0023] Выбор количества полостей и угла наклона дна карманов определяется требуемым расходом.

[0024] Охлаждающий воздух вдувается через пространство, заключенное между двумя следующими друг за другом выступами в дне полостей. Указанное пространство имеет локальное сужение непосредственно перед заходом в дно каждой полости благодаря излишку толщины материала, сосредоточенному исключительно на нижней поверхности верхнего выступ и таким образом, чтобы воздух вдувался через одну или несколько прорезей. Это уменьшение сечения предусмотрено на очень небольшом участке канала с тем, чтобы снизить потери напора. Когда этот канал заходит в полость, он приобретает вид прорези шириной 2-10 мм и длиной 20-280 мм.

[0025] В процессе эксплуатации подача охлаждающего воздуха может быть по целому ряду причин неожиданно и резко прервана. В этот момент необходимо предотвратить ситуацию, когда охлаждаемый материал, находящийся на колоснике и заполняющий полости, мог бы пойти под действием силы тяжести через прорези для вдувания воздуха. Дело в том, что материал может тогда либо заполнить нижнюю часть колосника с сопутствующим нарушением процесса повторного включения вдувания, либо войти в контакт с рамой и механическими узлами оборудования, что чревато их повреждением. Для этого нижний конец каждого выступа, образующий собой дно полости, наклонен таким образом, чтобы он образовал с горизонталью некоторый угол β, равный углу α дна полости или меньше его, самое большее, на 6°, но с обратным наклоном, то есть, сверху вниз в направлении продвижения охлаждаемого материала. Этот участок с обратным наклоном должен иметь минимальную длину, которая будет достаточной для эффективного прерывания возможного потока материала через канал для вдувания воздуха. Эта длина равна, как правило, более 15 мм, а предпочтительнее - более 20 мм.

[0026] Для уменьшения скорости износа колосников следует охлаждать не только материал, но и сами колосники, когда они находятся в процессе работы. С этой целью предусмотрено вдувание воздуха в дно полостей колосника с обеспечением при этом достаточных расхода и скорости, но в то же время с соблюдением потока, направление которого должно быть параллельным дну полостей, так чтобы стенка, образующая это дно, эффективно обдувалась воздухом и охлаждалась.

[0027] Срок службы колосниковой плиты определяется тем обстоятельством, что при превышении некоторой величины износа, выражающемся в уменьшении толщины элементов и стенок колосника, подвергающегося окислению и истиранию вследствие циркуляции охлаждаемого материала, колосник перестает исправно выполнять свои функции и должен быть демонтирован. Это требует полного выключения установки, что крайне нежелательно, так как приходится выжидать некоторое время, пока вся установка охладится в достаточной степени для того, чтобы можно было приступать к ремонтным операциям. Для решения указанной проблемы следует принять меры борьбы с истиранием, строго ограничив площадь поверхностей колосниковой плиты, которые испытывают прямое воздействие горячего материала, а также меры борьбы с окислением, для чего необходимо эффективное охлаждение указанных поверхностей.

Изобретение относится к колосниковому охладителю и к его составному элементу, а именно к колосниковой плите для транспортировки и охлаждения сыпучего материала, выходящего из печи с высокой температурой. Плита имеет полости прямоугольной формы, наибольший размер которых перпендикулярен направлению перемещения материала, сечение полостей является треугольным. Дно полостей выполнено с наклоном (α), возрастающим в направлении перемещения охлаждаемого материала, и имеет выступ, заканчивающийся восходящим концом с обратным наклоном (β), при этом наклон (α) составляет от 10 до 45°, предпочтительно от 20 до 30° относительно горизонтали, а обратный наклон (β) восходящего конца имеет угол, равный углу (α) или меньше угла (α) на величину до 6°. Изобретение обеспечивает равномерную скорость продвижения слоя материала, обуславливающую эффективное охлаждение, и уменьшение скорости износа колосников. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Колосниковая плита (1) для транспортировки и охлаждения выходящих из печи горячих материалов, имеющая полости (2) прямоугольной формы, причем наибольший размер полостей (2) перпендикулярен направлению перемещения материала, сечение полостей (2) является треугольным, а дно полостей выполнено с наклоном (α), возрастающим в направлении перемещения охлаждаемого материала, и имеет выступ (3), заканчивающийся восходящим концом (4) с обратным наклоном (β), при этом наклон (α) составляет от 10 до 45°, предпочтительно от 20 до 30° относительно горизонтали, а обратный наклон (β) восходящего конца имеет угол, равный углу (α) или меньше угла (α) на величину до 6°.

2. Колосниковая плита (1) по п. 1, в которой в дне каждой полости (2) выполнены одна или несколько прорезей (5) для вдувания охлаждающего воздуха, выходящих в самую низкую часть каждой из полостей, причем эти прорези ориентированы таким образом, чтобы воздух вдувался параллельно дну полостей, причем эти прорези (5) выполнены с использованием излишка толщины материала, расположенного на нижней поверхности составных элементов колосниковой плиты, таким образом, чтобы получить локальное сужение пространства между двумя следующими друг за другом выступами (3).

3. Колосниковая плита (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что длина восходящего конца (4) выступа (3) равна по меньшей мере 20 мм.

4. Колосниковая плита (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в колосниковой плите на ее передней поверхности также выполнены одна или несколько прорезей (6) для вдувания воздуха.

5. Колосниковая плита (1) по п. 4, отличающаяся тем, что длина прорезей на передней поверхности колосниковой плиты равна длине прорезей, выполненных в дне полостей (2).

6. Колосниковая плита (1) по п. 4, отличающаяся тем, что прорези на передней поверхности колосниковой плиты расположены на расстоянии 5-40 мм от плоскости верхней поверхности колосниковой плиты (1).

7. Колосниковый охладитель, снабженный колосниковой плитой по любому из пп. 1-6.