Теплообменник вращающейся печи Советский патент 1980 года по МПК F27B7/16 

(54) ТЕПЛООБМЕННИК ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

1

Изобретение относится к технике теплообмена во вращающихся печах и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известны звеньевые, циклоидные и другие типа теплообменников, служащих для интенсификации теплообмена между горячими газами и сырьевой смесью 1.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является теплообменник вращающейся печи, содержащий закрепленные на корпусе печи вдоль его оси посредством кронштейнов параллельные продольные перегородки, в которых выполнены отверстия для пересыпания материала 2.

Недостатком известных теплообменников является невысокая эффективность теплообмена вследствие повыщенного пылеобргзования и неравномерного расположения перегородок по сечению печи.

Цель изобретения - повышение эффективности теплообмена.

Цель достигается тем, что в теплообменнике вращающейся печи, содержащей закрепленные на корпусе печи вдоль его оси посредством кронштейнов параллельные

продольные перегородки, последние размещены равномерно по сечению печи и выполнены из отдельных секций, смещенных вдоль печи одна относительно другой по окружности.

Перегородки могут быть закреплены с зазором между ними и корпусом печи.

Теплообменник может быть снабжен шарнирно закрепленными на корпусе печи против каждой перегородки лопастями.

Вторые по ходу вращения печи кромки 10 продольных перегородок могут быть загнуты в сторону вращения печи в виде ковща.

Каждая секция может быть снабжена размещенной перпендикулярно продольным перегородкам дополнительной диаметральной перегородкой.

15

Каждая диаметральная перегородка может быть выполнена выступающей относительно секции продольных перегородок в сторону разгрузочного конца печи.

Каждая продольная перегородка со сто20 РОНЫ разгрузочного конца может быть выполнена с вырезом в центре или с осевыми прорезями по центру вдоль оси печи.

Теплообменник может быть снабжен шарнирно закрепленными на диаметральной перегородке против осевых разрезов продольных перегородок лопастями, а продольные перегородки целесообразно снабдить упорами. Каждая перегородка со стороны разгрузочного конца может быть выполнена с вырезом на ее внешней стороне, при этом вырезы в перегородках целесообразно выполнить в виде косого среза к внешней ее стороне Кромки вырезов со стороны загрузочного конца печи могут быть выполнены со скосом к внешней стороне перегородки, а теплообменник снабжен шарнирно закрепленными на корпусе печи против вырезов перегородок лопастями, а каждая перегородка снабжена закрепленными на ней у выреза упором. Лопасти против каждой перегородки могут быть выполнены с уширением против каждого выреза либо выполнены винтовыми с направлением винта, противоположным направлению вращения печи. На фиг. 1 показан теплообменник вращающейся печи, продольный разрез; на фиг. 2разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1; на фиг. 4 - вариант исполнения теплообменника с закреплением перегородок с зазором между ними и корпусом печи; на фиг. 5 - разрез В-В фиг. 4; на фиг. 6 - разрез Г-Г фиг. 4; на фиг. 7 - разрез Д-Д фиг. 4; на фиг. 8 - вариант выполнения теплообменника с диаметральной перегородкой, перпендикулярной продольной перегородке; на фиг. 9 - разрез Е-Е фиг. 8; на фиг. 10 - разрез Ж-Ж фиг. 8; на фиг. 11 - разрез 3-3 фиг. 8; на фиг. 12 - теплообменник с различными вариантами выполнения вырезов в перегородках;на фиг. 13 - разрез И-И фиг. 12. Внутри вращающейся печи 1 расположены перегородки 2, которые параллельны оси печи 1 и между собой. Протяженность их вдоль оси определяется тепловым расчетом, а расстояние между ними - из условия свободного прохождения материала без заклинивания. Каждую перегородку 2 крепят к печи 1 кронштейнами 3, которые обеспечивают свободу теплового расширения перегородок 2 как вдоль оси, так и в перпендикулярном направлении. Со стороны горячего конца печи 1 на расстоянии (0,05-1)0 перегорбдки 2 вырезаны на (0,05-0,25)D, где D - внутренний диаметр печи 1. На участке выреза перегородок 2 против каждого на шарнирах 4 на корпусе печи 1 закреплена лопасть 5, которая перекры вает вырез в перегородке 2 при соприкосновении с упорами 6 на перегородках 2. Лопасти 5 могут быть выполнены с направлением винта, противоположным направлению вращения печи, а кромки вырезов в перегородках 2 со стороны загрузочного конца печи 1 выполнены со скосом к внешней стороне перегородки 2. В случае установки перегородок 2 на корпусе печи 1 с зазором между ними и корпусом против каждой перегородки 2 на шарнирах 4 расположены лопасти 5, которые перекрывают пространство между печью 1 и перегородками 2. Для ликвидации ссыпания материала с горячего конца перегородок 2 они со стороны горячего конца на длине равной (0,05-0,5) D, имеют косые срезы 7, которые перекрывают уширенными участками лопастей 5. Для обеспечения забора и подъема материала вторыми по ходу вращения печи 1 кромками перегородки 2 имеют загнутые в сторону вращения печи 1 в виде ковщей вторые по ходу вращения кромки 8, параллельные оси печи 1. В другом варианте выполнения каждая секция теплообменника снабжена размещенной перпендикулярно продольным перегородкам 2 дополнительной диаметральной перегородкой 9, которая может выступать в сторону разгрузочного конца печи 1 относительно перегородок 2 на (0,06-1)D, где D - диаметр печи 1. Диаметральная перегородка 9 со стороны разгрузочного конца может быть выполнена с вырезом, величина которого равна (0,03-0,5)D. На этом участке против диаметральной перегородки 9 на корпусе печи 1 на шарнирах 4 закреплены лопасти 5, а на перегородке 9 закреплены упоры 6. Косые срезы на перегородках 2 выполнены по длине вдоль оси печи 1, равной (0,03-0,5) D. Каждая перегородка 2 может быть выполнена со стороны разгрузочного конца на длине равной (0,06-1) D, с вырезом равным (0,03-0,25) D от диаметральной перегородки 9. Кроме того, перегородки 2 могут быть выполнены с осевым разрезом по центру вдоль оси печи 1, при этом на диаметральной перегородке 9 против осевых разрезов перегородок 2 на шарнирах 10 закреплены лопасти 11, а на перегородках 2 - упоры 12. Теплообменник работает следующим образом. Материал вследствие вращения и наклона печи 1 поступает в полости, образованные перегородками 2 и печью 1 и перемещается Б них с пересыпанием. Причем забор материала в каждую полость происходит два раза за каждый оборот. Поперечное сечение печи 1 равномерно заполнено перегородками 2. В случае выполнения вырезов в перегородках 2 материал на длине (0,05-1)D со стороны горячего конца печи 2 не поднимается перегородками 2, следовательно и ссыпания его со стороны горячего конца перегородок 2 не будет. Величину выреза (0,05-1)D выбирают в зависимости от уклона печи 1 и свойств текучести материала. Чем больше уклон печи 1 и текучесть материала, тем больше величина перемещения материала вдоль оси печи 1 за каждые полоборота, тем больше берут величину выреза. Вырез в момент поступления к нему материала перекрывают лопастью 5, которая при нахождении в нижнем положении материалом отбрасывается к корпусу печи 1, а после перехода через верхнее положение упирается в упоры 6 и препятствует ссыпанию материала в поток газов. В другом варианте размер выреза в перегородке 2 в направлении, перпендикулярн.ом оси печи 1 больше, чем толщина h слоя материала. Материал, который забрался кромкой выреза со стороны холодного конца, выще оси печи 1 начинает подниматься и перемещаться с пересыпанием по траектории, обозначенной штрихпунктирной линией, без ссыпания в поток газов. При достижении выреза ниже оси печи 1 он ссыпается на корпус печи 1, но потоком газов не подхватывается , так как винтовые лопасти 5 перекрывают сечение для прохо да газов и затем способствуют выталкиванию материала из пределов секций перегородок 2. При закреплении перегородок 2 с зазором между ними и корпусом печи 1 перегородки 2 захватывают часть материала, так как слой материала имеет большую величину, чем расстояние от кромок перегородок 2, параллельных оси печи 1, до внутренней поверхности печи 1. При дальнейшем вращении захваченный материал поднимается вверх и соприкасается с горящими газами, затем он начинает пересыпаться вниз по перегородкам 2. Через 180° эта же перегородка 2, но уже другим своим концом, захватывает новую порцию материала, и все повторяется. При этом ссыпание материала с перегородок 2 происходит в поток газов как через кромки, параллельные оси печи 1, так и через кромку, перпендикулярную оси печи 1 со стороны горячего конца, так как материал вследствие наклона оси печи 1 перемещается и вдоль оси печи 1. При наличии лопасти 5 ссыпания материала в поток газов по кромкам, параллельным оси печи 1, не будет, так как лопасти 5 уперлись в кронштейны 3 и образуют в положении ниже и слева от оси печи 1 мостики, по которым он пересыпается до корпуса печи 1. При да 1ьнейщем вращении лопасти 5 ложатся на корпусе печи 1, обеспечивая свободный проход через материал по корпусу печи 1 (проходит та часть материала, которая не захвачена перегородками 2). Наличие косых срезов в перегородках 2, которые перекрывают уширенными участками лопастей 5, ликвидирует ссыпание материала в поток газов с перегородок 2 и с горячего конца, так как перегородка 2 с вырезом отстоит на этом участке дальше, чем высота слоя материала. Следовательно, материал забирается и поднимается лопастью 5 только на участке до выреза, а далее не забирается. Материал, забранный лопастью 5 рядом с вырезом, начинает при врашении печи 1 пересыпаться вниз и вдоль оси, но так как дальше выреза нет, то ссыпания в поток газов не происходит. Вторые по ходу вращения печи 1 кромки 8 перегородок 2 для обеспечения захватывания материала всеми кромками перегородок 2 (в том числе и самыми близко расположенными к корпусу печи 1, а следовательно и самыми узкими) загнуты в сторону вращения печи 1 в виде ковшей. При наличии диаметральной перегородки 9 часть материала лежит на ней, что обеспечивает большую поверхность контакта материала с горячими газами и одновременно защищает детали теплообменника от перегрева. При дальнейшем перемещении материал начинает ссыпаться с перегородок 2 и 9 в поток газов с пылеобразованием. Для уменьшения пылеобразования перегородку 9 выполняют выступающей относительно перегородок 2 на (0,06-1)D, что уменьшает путь падения материала с перегородок 2 (материал задерживается на перегородке 9, а не падает в нижнюю часть печи 1). Однако при этом с са.мой перегородки 9 материал тоже частично ссыпается в поток газов. Для исключения этого на всем участке выступания перегородки 9 относительно перегородок 2 равном (0,06-1)D она не доходит до корпуса печи 1 на величину, равную (0,03-0,5)Ъ. Величину (0,03-0,5) D выбирают из тех соображений, чтобы она была больше толщин слоя материала на данном участке «h печи 1, т. е. при этом обеспечивается отсутствие подъема материала и перегородки 9 на длине (0,06-1)D, где перегородка 9 не доходит до корпуса печи 1. Тогда материал, поднятый перегородкой 9 около выреза в ней, с учетом уклона печи 1 перемешается по щтрихпунктирной линии. Размер (0,06-1)D выбирают в зависимости от уклона печи 1 итекучести материала (чем больше уклон печи и текучесть материала, тем больше величина этого размера) . Однако и в этой конструкции материал с перегородки засыпается в поток газов по кромке выреза на длине (0,06-1)D. На корпусе печи 1 установлены на шарнирах 4 лопасти 5, которые, упираясь в упоры 6 в нижнем положении, сначала образуют мостик, по которому материал ссыпается на корпус печи 1, а при дальнейшем вращении ложатся на корпус печи 1, пропуская материал и исключая его подъем перегородкой 9 на длине (0,06-1)D. Перегородки 2 имеют скошенную на длине (0,03-0,5) D кромку и на длине (0,06- -1)D - вырез в центре до перегородки 9 на величину (0,03-0,25)D. В этом случае забранный перегородкой 2 материал перемещается по траектории, обозначенной выше оси нечи 1 штрихпунктирной линией, без ссыпания со стороны горячего конца. При достижении кромки косого среза перегородки 2 материал ссыпается в поток газов. При дальнейшем врашении печи 1 материал, находящийся на перегородке 9, забирается только примыкающей к ней частью перегородки 2, а где перегородка 2 не доходит до перегородки 9 забора не происходит, так как величина (0,03-0,25)0 больще толщины слоя материала на перегородке 9. В случае выполнения перегородок 2 с осевым разрезом по центру вдоль оси печи 1 для исключения ссыпания материала с перегородок 2 в поток газов через промежуток (0,03-0,25) D, на который они не доходят до перегородки 9, на последней посредством шарниров 10 закреплены лопасти 11, которые в момент ссыпания материала ложатся на упоры 12 и образуют мостик, по которому материал ссыпается на корпус печи I. Применение данного теплообменника обеспечит повышение эффективности теплообмена вследствие более равномерного распределения теплообменных элементов по сечению печи и уменьшения пылеобразования. Формула изобретения 1.Теплообменник вращающейся печи, содержащий закрепленные на корпусе печи вдоль его оси посредством кронштейнов параллельные продольные перегородки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности теплообмена, продольные перегородки размещены равномерно по сечению печи и выполнены из отдельных секций, смещенных вдоль печи одна относительно другой по окружности. 2.Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что перегородки закреплены с зазором между ними и корпусом печи. 3.Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен шарнирно закрепленными на корпусе печи против каждой перегородки лопастями. 4.Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что вторые по ходу вращения печи кромки продольных перегородок загнуты в сторону вращения печи в виде ковшей. 5.Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что каждая секция снабжена размещенной перпендикулярно продольным перегородкам дополнительной диаметральной перегородкой. 6.Теплообменник по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что каждая диаметральная перегородка выполнена выступающей относительно секции продольных перегородок в сторону разгрузочного конца печи. 7.Теплообменник по пп. 1, 5 и 6, отличающийся тем, что каждая продольная перегородка со стороны разгрузочного конца выполнена с вырезом в центре. 8.Теплообменник по пп. 1, 5 и 6, отличающийся тем, что продольные перегородки выполнены с осевыми прорезями по центру вдоль оси печи. 9.Теплообменник по пп. 1, 5, 6 и 8, отличающийся тем, что он снабжен шарнирно закрепленными на диаметральной перегородке против осевых разрезов продольных перегородок лопастями, а продольные перегородки снабжены упорами. 10.Теплообменник по пп. 1, 2, 3, 5 и 6, отличающийся тем, что каждая перегородка со стороны разгрузочного конца выполнена с вырезом на ее внешней стороне. 11.Теплообменник по пп. 1, 2, 3, 5, б и 10, отличающийся тем, что вырезы в перегородках выполнены в виде косого среза к внешней ее стороне. 12.Теплообменник по пп. 1, 2, 3, 5, 6 и 10, отличающийся тем, что кромки вырезов со стороны загрузочного конца печи выполнены со скосом к внешней стороне перегородки. 13.Теплообменник по пп. 1, 2, 5, 6, 10 и 12, отличающийся тем, что он снабжен шарнирно закрепленными на корпусе печи против вырезов перегородок лопастями, а каждая перегородка снабжена закрепленным на ней у выреза упором. 14.Теплообменник по пп. I, 2, 3, 5, 6, 10, 11 и 15, отличающийся тем, что лопасти против каждой перегородки выполнены с ущирением против каждого выреза. 15.Теплообменник по пп. I, 2, 5, 6, 10, 12 и 13, отличающийся тем, что лопасти выполнены винтовыми с направлением винта, противоположным направлению вращения печи. Приоритет по пп. 5, 6, 7, 8, 9, 12, 15 24.07.78. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Краткий справочник технолога цементного завода. Под ред. И. В. Кравченко. М., Стройиздат, 1974, с. 165. 2.Патент СССР № 19996, кл. F 27 В 7/16, 1930 (прототип).

К

t

IX

X

X

4

Mamepua/i

в-в Фиг. Д - noSepHi mo

фиг. 7

г-г Фиг.6 Mcamepi ff/t Ходмаmeflua

Фиг. 11

Трс1е/(гпо/}ия перемеи ен я Mffmepua/fa ло ле/зегород е

фиг. W J ,(0, элементаму ГорЯ ии конец Фиг,. 8

Хо/1одныи. коней, печи

ход матёриаТа

Фи. 72