Теплообменное устройство вращающейся печи Советский патент 1993 года по МПК F27B7/16 F27B7/18 

Изобретение относится к теплообмен- ным устройствам вращающихся печей, например, для вращающихся печей тепловой обработки цементной сырьевой смеси.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является теплообменное устройство вращающейся печи, состоящее из расположенных по длине печи отдельных элементов, прикрепленных основаниями к ее внутренней поверхности и выполненных в виде сочлененных у основания и сужающихся к вершине лопастей корытообразного профиля с выпуклой поверхностью, обращенной к газовому потоку.

Недостаток известного теплообменно- го устройства заключается в том, что по своим конструктивным особенностям оно имеет низкие теплообменные характеристики, подвергается деформации (имеют место невысокие критерии прочности и жесткости), что в конечном результате приводит к быстрому выходу из эксплуатации.

Помимо этого, в силу своих конструктивных особенностей воздействие на слой материала осуществляется только выпуклой частью поверхности лопасти, обращенной к газовому потоку. Такая форма лопасти обеспечивает работу теплообменного устройства только разделяющего слей материала на отдельные потоки без допогмительного перемешивания материала по ь-мсоте слоя,

При этом не происходит активного перемешивания материала и не учитывается изменение гранулометрического состава по высоте слоя материала, т. е. кр, пные гранулы у вершины лопасти слабо прогреваются, что приводит к неравномерному распределению температуры и неравномерному нагреву гранул материала и, как следствие низкому качеству готового продукта и резкому перегреву лопастей, способствующему их разрушению.

При работе теплообменных элементов в зоне начала декарбонизации где температура газового потока составляет 1100-1200°

V|

ю ел ю

Ј

С, а температура материала до 500° С, лопасти деформируются в хаотичном порядке, что является причиной повышенного пыле- выноса.

Целью изобретения является интенсификация процесса теплообмена, увеличение долговечности устройства и производительности печи,

На фиг. 1 показана развертка печи с размещенными в ней теплообменными элементами в шахматном порядке и взаимно противоположных направлениях; на фиг. 2 - элемент теплообменного устройства; на фиг. 3 - теплообменный элемент с установкой полок параллельно друг другу.

Теплообменное устройство вращающейся печи 1 состоит из отдельных элементов 2, выполненных из сочлененных у основания и сужающихся к вершине лопастей корытообразного профиля с выпуклой поверхностью, обращенной к газовому потоку. На внутренней поверхности вдоль каждой лопасти расположены полки 3 в зигзагообразном порядке с наклоном к основа- нию элементов. По окружности печи теплообменные элементы размещены во взаимно противоположных направлениях, В смежных лопастях полки 3 теплообмен- ных элементов 2 могут быть расположены параллельно друг другу,

При работе вращающейся печи тепло- обменные элементы 2 погружаются в слой материала и перемещаются в нем по мере вращения корпуса печи. Одновременно происходит перемещение материала между рядами теплообменных элементов, размещенных по окружности печи вдоль ее оси во взаимно противоположных направлениях, и по полкам, расположенным на внутренней поверхности лопастей в зигзагообразном порядке.

При перетекании материала по полкам происходит его дополнительное перемешивание, в том числе и по высоте слоя материала в печи, Изменяя зигзагообразный порядок размещения полок и величину их наклона к основанию элемента в смежных лопастях, обеспечивается интенсивный процесс теплообмена за счет комплексного перемешивания и увеличения средней температуры материала в слое, при этом резко

уменьшается неравномерность нагрева лопасти по ее высоте, что благоприятно сказывается на ускорении теплопередачи от элементов к материалу.

При этом возникают пульсирующие раз- новысотныеи перекрестные потоки, влияющие на движение материала.

При движении материала теплообменные элементы с полками, располохсенными в зигзагообразном порядке, которые придают конструкции элемента высокую аэродинамическую обтекаемость газовым потоком, обеспечивают высоэффективное использование тепла отходящих газов и повыщение осаждения пыли,

Угол наклона полки относительно оси лопасти составляет . При угле наклона менее 15° интенсивность перемешивания незначительна, что выражается в небольшом росте средней температуры материала в слое. При угле наклона более 30° полки способствуют быстрому ссыпанию материала, а результат перемешивания остается низким и,

следовательно, температура материала не увеличивается. В таблице приведены результаты замеров средней температуры слоя материала при различных углах наклона полок относительно оси лопасти.

Как видно из таблицы, при углах наклона полок в пределах 15-30° средний рост температуры слоя материала превышает рост температуры за указанными пределами 6oj лее чем. в 1,5 раза. В случае параллельного

расположения полок в смежных лопастях величина угла наклона составляет 15-45°.

Дополнительное размещение полок вдоль лопасти на внутренней ее поверхности приводит к повышению жесткости конструкции лопасти, за счет чего увеличивается долговечность элементов теплообменного устройства на 40-60 %.

Расчеты использования теплообменного устройства показывают, что производительность вращающейся цементной печи 5 х 185 м увеличивается на 4-8 %, расход топлива уменьшается на 6-8 %, а пылевынос снижается на 20-30 % по сравнению с аналогичными показателями при

использовании известных аналогов и прототипа.

Использование: тепловая обработка цементной сырьевой смеси. Сущность изобретения: теплообменные элементы вращающейся печи прикреплены основаниями к ее внутренней поверхности и выполнены в виде сочлененных у основания лопастей корытообразного профиля с выпуклой поверхностью, обращенной к газовому потоку. На внутренней поверхности каждой лопасти расположены полки в зигзагообразном порядке с наклоном к основанию элементов, а по окружности печи теплообменные элементы размещены во взаимно противоположных направлениях. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения 1. Теплообменное устройство вращающейся, печи, содержащее расположенные по длине печи теплообменные элементы, прикрепленные основаниями к ее внутренней поверхности и выполненные в виде сочлененных у основания лопастей корытообразного профиля с выпуклой поверхностью.

обращенной к газовому потоку, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса теплообмена, увеличения долговечности устройства и производительности печи, оно снабжено полками, расположенными зигзагообразно на внутренней поверхности вдоль каждой лопасти с наклоном к

основанию элементов, при этом теплооб- менные элементы по окружности печи расположены во взаимно противоположных направлениях,

Фиг. 3.