Шахтний теплообмінник кускового матеріалу

УКРАЇНА (19) U A«» 15615 (13) С1 (5і)5 F 27 В 1/00. 1/10 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) ШАХТНИЙ ТЕПЛООБМІННИК КУСКОВОГО МАТЕРІАЛУ 1 (20) 95320940, 24.09.93 (21)4814256/SU (22) 17.04.90 (24) 30.06.97 (46) 30.06.97. Бюл. N* З (56) 1. Патент США № 3601376, кл. F27B 1/10, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР N? 1359613, кл. F27 В 1/10, 1986. (72) Дідковський Віктор Кирилович, Зуєв Во лодимир Ілліч, Костенко Олексій Федорович, Лаптев Олександр Іванович (73) Зуєв Володимир Ілліч (UA) (57) Шахтный теплообменник кускового материала, преимущественно для нагрева известняка, содержащи й 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, и разгрузочную течку, отличающийся тем, что толкатели установлены на расстоянии 1 /4-1 /3 диаметра основания камеры, а стенки корпуса ниже толкателей наклонены в сторону течки под углом 51-60°. 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 ма териала, 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 размещенные под нижними торцами боковых 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 ел ел О 15615 разгрузить теплообменник и с помощью толкателей также не удается. На его основании остается значительный объем материала, который на практике удаляется вручную. Цель изобретения - повышение надеж- 5 ности работы и улучшение условий эксплуатации. Достигается это тем, что в известном теплообменнике кускового материала, со держащем корпус, газораспределительную 10 камеру круглого сечения, расположенную в корпусе с зазором к его стенкам, газоходы, толкатели с приводами возвратно-поступа тельного движения, размещенные под боко выми кромками основания камеры, 15 разгрузочную течку, толкатели установлены на расстоянии 1 /4-1 /3 диаметра основания камеры, а стенки корпуса ниже толкателей наклонены в сторону течки под углом 5160°. 20 На фиг.1 изображен теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 - графическое пояснение. Теплообменник содержит футерованный корпус 1 с расположенной в нем с за- 25 зором 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 рас- 30 ходный бункер известняка 3 с загрузочными течками 4, выполняющими одновременно роль затвора для уменьшения подсосов воздуха. Газоходы 5 и 6 служат соответственно для подвода и отвода газов. В окнах корпуса 35 под боковыми кромками основания газораспределительной камеры 2 расположены толкатели 7, связанные с приводами возвратно-поступательного движения 8. Снизу к корпусу 1 примыкает разгрузочная течка 9, 40 имеющая на конце разгрузочное устройство 10 в виде клапана. Боковые стенки 11 корпуса 1, расположенные ниже толкателей 7, наклонены под углом (5160)° в сторону течки 9. Расстояние между толкателями 7 и боко- 45 выми 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 50 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 55 лишь для регулирования схода материала по сечению теплообменника с целью обеспечения равномерности тепловой обработки. Поскольку большая часть материала сходит под собственным весом, то толкатели рабо тают (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. Угол наклона поверхности, на которой известняки крупностью (10-60) мм (обычно применяется в подогревателях известняка) не удерживаются и скатываются, составляет (43-51)°. Таким образом, при наклоне стенок корпуса на угол менее 51° возможно образование застойных зон при работе и отложении на стенках при опорожнени и теплообменника. При угле наклона стенок более 60° наблюдается так называемый гравитационный сход материала, характеризующийся относ ительно равномерным движением по всей ширине слоя в конусной части. При этом резко уменьшается возможность регулирования сходов материала по кольцевому сечению с помощью толкателей из-за быстрого заполнения (переполнения) перемещаемым ими материалом свободного пространства под газораспределительной камерой. Установка 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 основания, обеспечивает наибольшую массу перемещаемого толкателями материала при наименьшей частоте их включения (см. фиг.2, кривая 1). Кроме того, при расстоянии более 1/3D резко возрастают нагрузки 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 привода толкателя; а- относительная доля мелких фракций в выгружаемом материале по отношению к загружаемому; L - расстояние между боковыми кромками основания камеры и толкателями. Результаты, представленные на графике, были получены на модели теплообменника. Массу перемещаемого толкателями материала определяли по количеству подкрашенных кусков в выгружаемом материале, из которых формировали столб 15615 материала над одним из толкателей. В сравнительных экспериментах амплитуда и частота перемещения толкателей оставались постоянными. Теплообменник работает следующим 5 образом. Известняк по загрузочным течкам 4, выполняющим одновременно роль гидрозатвора, из бункера 3 самотеком попадает в кольцевую шахту, образованную боковыми 10 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 мате- 15 риала, по газоходу 6 направляются на очистку. Ниже толкателей, где практически отсутствует теплообмен между газами и материалом, происходит адиабатическая выдержка и выравнивание температуры по 20 сечению кусков материала, что в дальнейшем благоприятно влияет на теплообмен в печи. Скорость разгрузки (производительность) регулируется разгрузочным устройством 10. В случае нарушения равномерности 25 тепловой обработки материала, например, из-за неравномерности схода или газораспределения, о чем свидетельствует увеличение выше заданного значения разницы между температурами газов, измеряемых 30 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 выгружаемся 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. 15615 • 20 10 L.M Упорядник Замовлення 4192 Техред М.Моргентал Коректор А.Обручар Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраТни, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101