Шахтный теплообменник кускового материала Советский патент 1992 года по МПК F27B1/00 F27B1/10 

Изобретение относится к устройствам для тепловой обработки сыпучих материалов газообразным теплоносителем и может быть использовано в металлургической, химической промышленностях и промышленности строительных материалов.

Известен шахтный противоточный подогреватель, содержащий вертикальный футерованный корпус, бункер с загрузочными течками, примыкающими к газораспределительной камере, установленной с зазором к основанию корпуса, толкатели с приводами возвратно-поступательного движения, расположенные между боковыми стенками и основанием корпуса, разгрузочную течку, газоходы.

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, высокие энергозатраты на перемещение толкателей и неудобства в эксплуатации.

В качестве прототипа выбран шахтный противоточный подогреватель кускового материала, содержащий футерованный корпус с расположенной в нем зазором газораспределительной камерой, бункер с загрузочными течками, примыкающими к

стенкам камеры, разгрузочную течку в центре основания корпуса, газоходы и,оазме- щенные под нижними торцами баковых стенок камеры между наклонными боковыми стенками и основанием корпуса, толкатели с приводами возвратно-поступательного движения.

Недостатком этого устройства является низкая надежность работы, сравнительно высокие энергозатраты на перемещение толкателей и неудобства в эксплуатации, Объясняется это тем, что весь материал перемещается только под действием толкателей, а в случае выхода из строя одного из них сразу же нарушается тепловой режим и снижается эффективность работы теплообменника. Кроме того, разгрузить теплообменник для проведения ремонтных работ без толкателей практически невозможно. Полностью разгрузить теплообменник и с помощью толкателей также не удается. На его основании остается значительный объем материала, который на практике удаляется вручную.

Цель изобретения - повышение надежности работы и улучшение условий эксплуатации

сл

С

vj

XI (Л СЛ 00 J

Достигается это тем, что в известном теплообменнике кускового материала, содержащем корпус, газораспределительную камеру круглого сечения, расположенную в корпусе с зазором к его стенкам, газоходы, толкатели с приводами возвратно-поступательного движения, размещенные под боковыми кромками основания камеры, разгрузочную течку, толкатели установлены на расстоянии 1 /4-1 /3 диаметра основания камеры, а стенки корпуса ниже толкателей наклонены в сторону течки под углом 51- 60°.

На фиг.1 изображен теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 - графическое пояснение.

Теплообменник содержит футерованный корпус 1. с расположенной в нем с зазором газораспределительной камерой 2. В стенках камеры 2 имеются каналы 13, по которым пропускается охлажденный воздух. Корпус 1 и камера 2 имеют круглое сечение. Сверху над корпусом 1 расположены расходный бункер известняка 3 с загру- зочными течками 4, выполняющими одновременно роль затвора для уменьшения подсосов воздуха. Газоходы 5 и 8 служат соответственно для подвода и отвода газов. В окнах корпуса под боковыми кромками основания газораспределительной камеры L расположены толкатели 7, связанные с приводами воосратно-поступа- тельного движения 8. Снизу к корпусу 1 примыкает разгрузочная течка 9, имеющая на конце разгрузочное устройство 10 в виде клапана. Боковые стенки 11 корпуса 1, расположенные ниже толкателей 7, наклонены под углом (51-60)° в сторону течки 9. Расстояние между толкателями 7 и боковыми кромками основания камеры 2 составляет (1/4-1/3) D, где D - диаметр камеры на уровне боковых кромок ее основания. Для контроля за работой теплообменника и управления толкателями, над каждым из них в слое материала установлены термопреобразователи 12. Наклон стенок корпуса под углом (51-60)° в сторону течки 9 обеспечивает сход материала под собственным весом и без помощи толкателей. Последние служат лишь для регулирования схода материала по сечению теплообменника с целью обеспечения равномерности тепловой обработки. Поскольку большая часть материала сходит под собственным весом, то толкатели работают (включаются) значительно реже, чем в устройстве-прототипе. В результате уменьшаются затраты энергии на перемещение толкателей и увеличивается по времени ресурс их эксплуатации. Выход из строя какого-либо толкателя может

длительное время вообще не влиять на эффективность работы теплообменника, либо она. постепенно несколько ухудшается из-за неотносительно неравномерной тепловой

обработки материала. В случае необходимости теплообменник может быть полностью разгружен от материала без помощи толкателей.

Экспериментально установлено.

0 Угол наклона поверхности, на которой известняки крупностью (10-60) мм (обычно применяется в подогревателях известия га) не удерживаются и скатываются, составляет (43-51)°. Таким образом, при наклоне сте5 нок корпуса на угол менее 51° возможно образование застойных зон при работе и отложении на стенках при опорожнении теплообменника. При угле наклона стенок более 60°наблюдается так называемый гра0 витациойный сход материала, характеризующийся относительно равномерным движением по всей ширине слоя в конусной части. При этом резко уменьшается возможность регулирования сходов материала по

5 кольцевому сечению с помощью толкателей из-за быстрого заполнения (переполнения) перемещаемым ими материалом свободного пространства под газораспределительной камерой.

0Установка газораспределительной камеры таким образом, что расстояние между боковыми кромками ее основания и толкателями составит (1/4-1/3) D, где D - диаметр камеры на уровне боковых кромок ее

5 основания, обеспечивает наибольшую массу перемещаемого толкателями материала при наименьшей частоте их включения (см.фиг.2, кривая 1). Кроме того, при расстоянии более 1/3 D резко возрастают нагруз0 ки на привод и увеличивается истирание материала (см.фиг,2, кривая 2), Обозначение на графике фиг.2: М - увеличение массы материала, выгружаемой при помощи толкателей; Р -давление в гидроцилиндре при5 вода толкателя; о - относительная доля мелких фракций в выгружаемом материале по отношению к загружаемому; L - расстояние между боковыми кромками основания камеры и толкателями,

0

Результаты, представленные на графи- ке;были получены на модели теплообменника. Массу перемещаемого толкателями материала определяли по количеству под5 крашенных кусков в выгружаемом материале, из которых формировали столб материала над одним из толкателей. В сравнительных экспериментах амплитуда и частота перемещения толкателей оставались постоянными.

Теплообменник работает следующим образом.

Известняк по загрузочным течкам 4, выполняющим одновременно роль гидрозатвора, из бункера 3 самотеком попадает в кольцевую шахту, образованную боковыми стенками корпуса 1 и газораспределительной камеры 2. Опускаясь вниз по шахте, известняк нагревается в противотоке с дымовыми газами, подаваемыми через газоход 5. Дымовые газы, пройдя через столб материала, по газоходу 6 направляются на очистку. Ниже толкателей, где практически отсутствует теплообмен между газами и материалом, происходит адиабатическая выдержка и выравнивание температуры по сечению кусков материала, что в дальнейшем благоприятно влияет на теплообмен в печи. Скорость разгрузки (производительность)- регулируется разгрузочным устройством 10. В случае нарушения равномерности тепловой обработки материала, например, из-за неравномерности схода или газораспределения, о чем свидетельствует увеличение выше заданного значения разницы между температурами газов, измеряемых термопреобразователями 12, автоматически включаются в работу толкатели, над которыми наибольшая, температура газов. Перемещаемый толкателями в направлении к оси теплообменника материал, попадает в устье воронки, образованной под газораспределительной камерой из откосов материала. Поскольку подобным конструкциям свойственен столбовой сход материала, при котором основной поток движется над разгрузочной течкой, то перемещаемый толкателями материал выгружается из теплообменника в первую очередь. Для того, чтобы пространство под основанием камеры не переполнялось, масса перемещаемого толкателями материала должна быть меньше массы материала, выгружаемого из подогревателя. Необходимая частота перемещения толкателей определяется во время эксплуатации. После понижения до заданного (среднего) значения температуры газов над работающими толкателями, их работа прекращается.

Испытания на моделях предлагаемого теплообменника и теплообменника-прототипа показали существенные преимущества первой конструкции относительно второй в части упрощения системы управления для

обеспечения максимальной тепловой эффективности при стабильной скорости разгрузки. Частота включения толкателей и соответственно затраты энергии на их перемещение уменьшились более, чем в 10 раз.

В случае длительного простоя и слеживания материала необходимо кратковременно включить в работу все толкатели. Формула изобретения Шахтный теплообменник кускового

материала преимущественно для нагрева известняка, содержащий корпус, газораспределительную камеру круглого сечения, расположенную в корпусе с. зазором к его стенкам, газоходы, толкатели с приводами

возвратно-поступательного движения, размещенные под боковыми кромками основа- ния камеры, и разгрузочную течку, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и облегчения условий

эксплуатации, толкатели установлены на расстоянии 1/4-1/3 диаметра основания камеры, а стенки корпуса ниже толкателей наклонены в сторону течки под углом 51- 60°.

., ,- / i о .О

- f v ° . °f, . - ,V-;;. а:.. ,-. . . .;

U:;:-е-.,.:;../ .«:.«

. .

тг

Сущность: толкатели установлены на расстоянии 1/4-1/3 диаметра основания камеры, а стенки корпуса ниже толкателей наклонены в сторону течки под углом 51- 60°. 2 ил.

- 20

10

1

L.M