Охолоджувальний пристрій для гарячого насипного матеріалу

Реферат: Винахід належить до охолодження гарячого насипного матеріалу (1). В охолоджувальній вертикальній башті (2) гарячий насипний матеріал (1) рухається зверху донизу і охолоджується зустрічним потоком (4) газу. Охолоджений насипний матеріал (1) видаляється внизу через пристосування (7). В охолоджувальній башті (2) розташовані напрямні (13) для газового потоку, які проходять від зовнішньої стінки (6) до основної осі (3). Напрямні (13) мають виходи (15) для газового потоку (4), так що газовий потік (4) рівномірно розподіляється в гарячому насипному матеріалі. Це, поруч з протитечійним рухом газового потоку (4) і насипного матеріалу (1), сприяє більш рівномірному і повному охолодженню останнього. UA 106666 C2 (12) UA 106666 C2 UA 106666 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується охолоджувального пристрою для гарячого насипного матеріалу. При охолоджуванні гарячого насипного матеріалу, наприклад, спеченого залізняку, намагаються максимально використовувати відхідне тепло, що виникає при цьому. Рівень техніки представляють охолоджувальні башти з перехресним рухом потоків у вигляді кільцевих охолоджувачів з опусканням або кільцевих охолоджувачів з відхиленням. Проте в кільцевих охолоджувачах з опусканням використання відхідного тепла обмежене першою третиною охолоджувача, оскільки безперервно зменшується температура відхідного повітря. В кільцевих охолоджувачах з відхиленням виникає суміш з гарячого і теплого повітря, температура якої в принципі не так висока, як максимально можливо, так що ефективність використання відхідного тепла погіршується. Охолоджувачі, згідно з рівнем техніки, які оснащені охолоджувальними колодязями, відомі з JP58077537А і JP10265858А. Задачею даного винаходу є створення можливостей, за допомогою яких забезпечується більш ефективне використання відхідного тепла, що виникає при охолоджуванні насипного матеріалу. Задача вирішена за допомогою охолоджувального пристрою для гарячого насипного матеріалу з ознаками пункту 1 формули винаходу. Переважні варіанти виконання охолоджувального пристрою згідно з винаходом є предметом залежних пунктів 2-9 формули винаходу. Згідно з винаходом передбачено таке виконання охолоджувального пристрою для гарячого насипного матеріалу, що - охолоджувальний пристрій має охолоджувальну башту з вертикальною основною віссю, в якій гарячий насипний матеріал охолоджується за допомогою потоку газу, - охолоджувальний пристрій має подавальне пристосування, за допомогою якого гарячий насипний матеріал насипається зверху в охолоджувальну башту, так що гарячий насипний матеріал накопичується в охолоджувальній башті, - охолоджувальний пристрій має видаляюче пристосування, за допомогою якого насипний матеріал в холодному стані видаляється внизу з охолоджувальної башти, так що насипний матеріал, що залишається в охолоджувальній башті, повзе вниз, - охолоджувальний пристрій має пристосування для подачі газу, за допомогою якого газовий потік пропускається через охолоджувальну башту, - охолоджувальний пристрій має відвідне пристосування, через яке газовий потік відводиться з охолоджувальної башти, - в охолоджувальній башті розташовано декілька напрямних для газового потоку, які проходять, виходячи з розташованих в зовнішній стінці башти входів, радіально всередину до основної осі, - напрямні для газового потоку виконані у вигляді подовжених напрямних, які по своїй довжині у відповідному напрямі проходження мають виходи для газового потоку, так що газовий потік направляється в гарячий насипний матеріал, який знаходиться в охолоджувальній башті, - напрямні для газового потоку розташовані, при розгляді у напрямі основної осі, в середній зоні охолоджувальної башти, а відвідне пристосування, розташоване у верхній зоні охолоджувальної башти, так що газовий потік проходить через насипний матеріал, що знаходиться в охолоджувальній башті, від низу до верху. За рахунок такого виконання досягається, що газовий потік проходить через гарячий насипний матеріал не у вигляді перехресного потоку, а у вигляді протитечії. Змішування гарячого і теплого відхідного тепла більше неможливе. Переважно передбачено, що напрямні для газового потоку утворюють з горизонталлю кут нахилу, так що напрямні газового потоку піднімаються у напрямі основної осі. За рахунок такого виконання можна додатково оптимізувати коефіцієнт корисної дії при використанні відхідного тепла. Це особливо справедливо, коли кут нахилу вибраний так, що він приблизно відповідає куту насипного матеріалу, який насипний матеріал утворює з горизонталлю. Тому кут нахилу переважно лежить між 20º і 45º, в більшості випадків між 25º і 35º. Переважно передбачено, що виходи розташовані виключно на нижній стороні напрямних газового потоку. За рахунок такого виконання досягається, що мінімізується або навіть повністю запобігається небезпека закупорювання виходів. Розташування виходів винятково на нижній стороні напрямних газового потоку може досягатися, наприклад, тим, що напрямні газового потоку мають кожна дві бічні зони і перекриваючу бічні зони дахову зону, що бічні зони проходять по суті вертикально, і що дахова зона має у поперечному перерізі форму переверненої букви V. 1 UA 106666 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Переважно напрямні газового потоку проходять до основної осі або до розташованої на основній осі маточини. За рахунок цього досягається, що гарячий насипний матеріал по суті в усьому поперечному перерізі пронизується газовим потоком і охолоджується. Переважно відвідне пристосування, розташоване в зовнішній стінці башти. За рахунок такого виконання досягається, що підвідне пристосування може бути виконане незалежно від виконання відвідного пристосування. В одному переважному варіанті виконання даного винаходу подавальне пристосування виконане у вигляді поворотного самопливного лотка. За рахунок такого виконання досягається покращуване охолодження гарячого насипного матеріалу за площею поперечного перерізу охолоджувальної башти. Переважно передбачено: - що охолоджувальна башта розташована в будівлі, бічні стіни якої проходять, виходячи знизу, вище за входи, - що відвідне пристосування розташоване всередині будівлі, так що насипний матеріал, що видаляється з охолоджувальної башти, спочатку знаходиться всередині будівлі, - охолоджувальний пристрій має нескінченне транспортувальне пристосування, за допомогою якого насипний матеріал, що одержується з охолоджувальної башти, відводиться з будівлі, - що нескінченне транспортувальне пристосування має ванноподібні резервуари, які при розгляді впоперек напряму транспортування мають поперечний переріз резервуару і при розгляді у напрямі транспортування мають довжину резервуару, - що резервуари виходять з будівлі і входять у будівлю через дві виконані у вигляді тунелів прохідні зони, і - поперечний переріз тунелів узгоджений з поперечним перерізом резервуарів, і тунелі при розгляді у напрямі транспортування мають кожен довжину тунелю, яка більше довжини резервуару. Це виконання особливо переважне, коли пристосування для подачі газу виконане у вигляді нагнітача. З його допомогою досягається мінімізація втрати витоку газового потоку. Інші переваги і подробиці виходять з приведеного нижче опису прикладу виконання із посиланнями на креслення, що додаються, на яких схемно змальовано: фіг.1 - охолоджувальний пристрій для гарячого насипного матеріалу; фіг.2 - поперечний розріз напрямної для газового потоку; фіг.3 - нескінченне транспортувальне пристосування, на виді збоку; і фіг.4 - поперечний розріз прохідної зони з ванноподібним резервуаром. Як показано на фіг.1, охолоджувальний пристрій для охолодження гарячого насипного матеріалу 1 (наприклад, невеликих кульок спеченого залізняку) має охолоджувальну башту 2 з вертикальною основною віссю 3. В охолоджувальній башті 2 гарячий насипний матеріал 1 охолоджується за допомогою газового потоку 4. Охолоджувальний пристрій має подавальне пристосування 5. За допомогою подавального пристосування 5 гарячий насипний матеріал 1 насипається зверху в охолоджувальну башту 2. За рахунок цього насипний матеріал 1 накопичується в охолоджувальній башті 2. Подавальне пристосування 5 може бути виконане, як показане на фіг.1, наприклад, у вигляді поворотного самопливного лотка, який обертається із заданою швидкістю n обертання. Швидкість n обертання, як правило, відносно мала. Наприклад, швидкість n обертання в разі виконання подавального пристосування 5 у вигляді поворотного лотка може лежати в діапазоні між 0,25 об/хв. і 1 об/хв. За рахунок виконання у вигляді поворотного лотка гарячий насипний матеріал 1 краще розподіляється по (горизонтальному) поперечному перерізу. Ефективний радіус r дії, з якою подавальне пристосування 5 розподіляє гарячий насипний матеріал 1, як правило, значно менше радіусу R охолоджувальної башти 2. Зокрема, радіус r дії, з якою подавальне пристосування 5 розподіляє гарячий насипний матеріал 1, складає, як правило, максимально 30 % радіусу R охолоджувальної башти 2. В більшості випадків досягаються навіть значення, які лежать між 10 % і 25 %. Тому поблизу зовнішньої стінки 6 башти (тобто вертикальної, відповідно, по суті вертикальної стінки охолоджувальної башти 2) утворюється конус насипного матеріалу. Конус насипного матеріалу має типовий кут α насипного матеріалу. Кут α насипного матеріалу лежить залежно від насипного матеріалу, як правило, між приблизно 30º і приблизно 38º. Крім того, охолоджувальний пристрій має видаляюче пристосування 7. За допомогою видаляючого пристосування 7 насипний матеріал 1 видаляється внизу з охолоджувальної башти 2. За рахунок цього насипний матеріал 1, що залишається в охолоджувальній башті 2, 2 UA 106666 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зісковзує вниз. Видаляюче пристосування 7 може бути виконане, наприклад, у вигляді зрушувального столу, який здійснює круговий рух. Крім того, охолоджувальний пристрій має пристосування 8, що подає газ. За допомогою пристосування 8, що подає газ, через охолоджувальну башту 2 пропускається газовий потік 4. Пристосування 8, що подає газ, переважно виконане у вигляді нагнітача. Проте в принципі можливе також всмоктувальне пристосування. Крім того, охолоджувальний пристрій має відвідне пристосування 9. За допомогою відвідного пристосування 9 з охолоджувальної башти 2 відводиться газовий потік 4. Коли насипний матеріал 1 подається в охолоджувальну башту 2, то він є гарячим. Типові температури складають до 900ºС. Коли насипний матеріал 1 видаляється з охолоджувальної башти 2, то він є (відносно) холодним. Типові температури лежать між 70ºС і 150ºС. Охолоджування гарячого насипного матеріалу 1 здійснюється по суті за допомогою газового потоку 4, що пропускається через охолоджувальну башту 2. Відповідно до цього газовий потік 4 направляється в охолоджувальну башту 2 в холодному стані (температура зазвичай дорівнює навколишній температурі) і відводиться з охолоджувальної башти 2 в гарячому стані (температура зазвичай лежить між 600ºС і 800ºС). Охолоджувальна башта 2 розташована, як правило, в будівлі 10. Будівля 10 має бічні стіни 11. Бічні стіни 11 проходять, починаючи знизу, до проміжної висоти h охолоджувальної башти 2. Проміжна висота h складає, відносно всієї висоти Н охолоджувальної башти 2, як правило, між 40 % і 60 % всієї висоти Н охолоджувальної башти 2. Пристосування 8, що подає газ, може бути розташовано, зокрема, коли воно виконане у вигляді нагнітача, всередині будівлі 10. Проте, як правило, пристосування 8, що подає газ, розташоване зовні будівлі 10. Відвідне пристосування 9 розташоване у верхній зоні охолоджувальної башти 2 і тим самим зовні будівлі 10. Відвідне пристосування 9 може бути розташоване на верхній стороні 12 охолоджувальної башти 2 в зовнішній стінці 6 башти, тобто збоку. В охолоджувальній башті 2 розташовано декілька напрямних 13 газового потоку. В принципі мінімальна кількість напрямних 13 газового потоку дорівнює 2. Проте на практиці є щонайменше 6 напрямних 13 газового потоку. Максимальна кількість напрямних 13 газового потоку в принципі не обмежена. Проте, як правило, їх число не перевищує 40. В більшості випадків кількість напрямних 13 газового потоку лежить між 8 і 16. Як показано на фіг.3, напрямні 13 газового потоку виконані у вигляді подовжених напрямних. Вони мають входи 14, які розташовані в зовнішній стінці 6 башти. Виходячи від входів 14, напрямні 13 газового потоку проходять радіально всередину у напрямі основної осі 3 охолоджувальної башти 2. Напрямні 13 газового потоку можуть проходити, наприклад, у вигляді спиць (як змальовано), серпоподібно і так далі. Можливі також інші проходження. Важливо те, що відстань до основної осі 3 охолоджувальнї башти зменшується вздовж довжини напрямних газового потоку. Напрямні 13 газового потоку мають на своїй довжині у напрямі проходження виходи 15 для газового потоку 4. Тому ще холодний у цей момент часу газовий потік 4 уводиться через входи 14 у напрямні 13 газового потоку і звідти направляється через виходи 15 у насипний матеріал, що знаходиться в охолоджувальній башті 2. Поперечний переріз напрямних 13 газового потоку може бути постійним по їх довжині. Проте поперечний переріз напрямних 13 газового потоку переважно зменшується, як показано на фіг.1, у напрямі основної осі 3 охолоджувальної башти 2. Напрямні 13 газового потоку розташовані, при розгляді у напрямі основної осі 3 охолоджувальної башти 2, в середній зоні 16 охолоджувальної башти 2. Середня зона 16 проходить від приблизно 30 % загальної висоти Н охолоджувальної башти 2 до приблизно 70 % загальної висоти Н охолоджувальної башти 2. Проте незалежно від точного розташування напрямних 13 газового потоку напрямні 13 газового потоку розташовані нижче відвідного пристосування 9. Коли охолоджувальна башта 2 розташована всередині будівлі 10, то входи 14 розташовані також під дахом 17 будівлі 10. Тому бічні стіни 11 будівлі 10 проходять вище входів 14 напрямних 13 газового потоку. На підставі розташування напрямних 13 газового потоку нижче відвідного пристосування 9 газовий потік 4 пронизує гарячий насипний матеріал 1, що знаходиться в охолоджувальній башті 2, від низу до верху (принцип протитечії). Напрямні 13 газового потоку можуть в принципі проходити горизонтально. Проте напрямні 13 газового потоку утворюють, як показано на фіг.1, з горизонталлю кут β нахилу, так що напрямні 13 газового потоку піднімаються у напрямі основної осі 3 охолоджувальної башти 2. Кут β нахилу може визначатися за необхідністю. Переважно кут β нахилу вибраний так, що він 3 UA 106666 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 приблизно відповідає куту α насипного матеріалу. Зокрема, кут β нахилу повинен лежати між 20º і 45º. Особливо переважними є значення між 28º і 40º. В принципі можливе передбачення виходів 15 у напрямних 13 газового потоку в будь-якому місці. Проте переважно, що виходи 15 розташовані, як показано на фіг.2, виключно на нижній стороні напрямних 13 газового потоку. Зокрема, напрямні 13 можуть бути, як показано на фіг.2, відкритими на всій своїй нижній стороні. В цьому випадку напрямні 13 газового потоку мають кожна дві бічні зони 18 і дахову зону 19. Бічні зони 18 проходять по суті вертикально. Дахова зона 19 перекриває бічні зони 18. Вона має форму поперечного перерізу переважно у вигляді перевернутої букви V. Можливо, що напрямні 13 газового потоку закінчуються перед основною віссю 3 охолоджувальної башти 2. Проте напрямні 13 газового потоку переважно проходять до основної осі 3 (відповідно до розташованої в зоні основної осі 3 охолоджувальної башти 2 маточини 20). Коли охолоджувальна башта 2 розташована всередині будівлі 10, то видаляюче пристосування 7 також, як правило, розташоване всередині будівлі 10. Тому охолоджувальний пристрій має в цьому випадку пристосування, за допомогою якого насипний матеріал 1, що видаляється з охолоджувальної башти 2, відводиться з будівлі 10. Це пристосування виконане переважно, як показано на фіг.3, у вигляді нескінченного транспортувального пристосування 21. Зокрема, в разі виконання пристосування 8, що подає газ, у вигляді нагнітача, тобто коли газовий потік 4 спочатку вдувається в будівлю 10 і лише звідти вводиться через входи 14 у напрямні 13 газового потоку, то прохідні зони 22, в яких нескінченне транспортувальне пристосування 21 виходить з будівлі 10 і знову входить у будівлю 10, мають бути відносно герметичними. Для цієї цілі, як показано на фіг.3, передбачено, що нескінченне транспортувальне пристосування 21 має ванноподібні резервуари 23. Резервуари 23 мають, при розгляді впоперек напряму х транспортування на фіг.3, поперечний переріз резервуару. При розгляді у напрямі х транспортування на фіг.3 вони мають довжину l резервуару. Для цього нескінченне транспортувальне пристосування 21 може бути виконане, наприклад, у вигляді так званої стрічки з колодязями з поперечними штольнями. Прохідні зони 22, через які нескінченне транспортувальне пристосування 21 (точніше резервуари 23) виходить з будівлі 10 і входять у будівлю 10, переважно виконані у вигляді тунелів. Тунелі 12 мають поперечний переріз, який, як показано на фіг.4, узгоджений з поперечним перерізом резервуарів. При необхідності на сторонах стінок тунелів можуть бути розташовані манжети ущільнювачів або т.п. Крім того, тунелі 12 мають, при розгляді у напрямі х транспортування, довжину L тунелю, яка більше довжини l резервуару. Переважно довжина L тунелю навіть в два рази більше довжини l резервуару, наприклад, більше приблизно в 2,5-3,5 разу. Даний винахід має багато переваг. Зокрема, охолодження гарячого насипного матеріалу 1 в охолоджувальній башті 2 можливо з підвищеним коефіцієнтом корисної дії. Крім того, охолоджувальний пристрій, згідно з винаходом, має лише невелику кількість механічних конструктивних елементів. Тому він вигідніший як в придбанні, так і в технічному обслуговуванні, ніж системи, згідно з рівнем техніки. Крім того, в даному винаході потрібна менша кількість охолоджувального повітря, ніж в рівні техніки. Тому пристосування 8, що подає газ, може мати менші розміри, ніж у порівнянних охолоджувальних пристроях, згідно з рівнем техніки. Також можливо розташовані за відвідними пристосуваннями 9 очисні пристосування і пристосування для видалення пилу можуть мати менші розміри, ніж в рівні техніки. Приведений вище опис служить виключно для пояснення даного винаходу. В протилежність цьому об'єм захисту повинен визначатися виключно формулою винаходу, що додається. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Охолоджувальний пристрій для гарячого насипного матеріалу (1), при цьому: - охолоджувальний пристрій має охолоджувальну башту (2) з вертикальною основною віссю (3), в якій гарячий насипний матеріал (1) охолоджується за допомогою потоку (4) газу, - охолоджувальний пристрій має подавальне пристосування (5), за допомогою якого гарячий насипний матеріал (1) насипається зверху в охолоджувальну башту (2), так що гарячий насипний матеріал (1) накопичується в охолоджувальній башті (2), - охолоджувальний пристрій має видаляюче пристосування (7), за допомогою якого насипний матеріал (1) в холодному стані видаляється внизу з охолоджувальної башти (2), так що насипний матеріал (1), що залишається в охолоджувальній башті (2), ковзає вниз, - охолоджувальний пристрій має пристосування (8) для подачі газу, за допомогою якого газовий потік (4) пропускається через охолоджувальну башту (2), 4 UA 106666 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - охолоджувальний пристрій має відвідне пристосування (9), через яке газовий потік (4) відводиться з охолоджувальної башти (2), - в охолоджувальній башті (2) розташовано декілька напрямних (13) для газового потоку, які проходять, виходячи з розташованих в зовнішній стінці (6) башти входів (14), радіально всередину до основної осі (3), - напрямні (13) газового потоку виконані у вигляді подовжених напрямних, які по своїй довжині у відповідному напрямі проходження мають виходи (15) для газового потоку (4), так що газовий потік (4) направляється в гарячий насипний матеріал (1), що знаходиться в охолоджувальній башті (2), - напрямні (13) газового потоку розташовані, при розгляді у напрямі основної осі (3), в середній зоні (16) охолоджувальної башти (2), а відвідне пристосування (9) розташоване у верхній зоні охолоджувальної башти (2), так що газовий потік (4) проходить через насипний матеріал (1), що знаходиться в охолоджувальній башті (2), від низу до верху. 2. Охолоджувальний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що напрямні (13) газового потоку утворюють з горизонталлю кут () нахилу, так що напрямні (13) газового потоку піднімаються у напрямі основної осі (3). 3. Охолоджувальний пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що кут () нахилу вибраний так, що він приблизно відповідає куту (α) насипного матеріалу, який насипний матеріал (1) утворює з горизонталлю. 4. Охолоджувальний пристрій за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що виходи (15) розташовані виключно на нижній стороні напрямних (13) газового потоку. 5. Охолоджувальний пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що напрямні (13) газового потоку мають кожна дві бічні зони (18) і дахову зону (19), яка перекриває бічні зони (18), що бічні зони проходять по суті вертикально, і що дахова зона (19) має в поперечному перерізі форму переверненої букви V. 6. Охолоджувальний пристрій за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що напрямні (13) газового потоку проходять до основної осі (3) або до розташованої на основній осі маточини (20). 7. Охолоджувальний пристрій за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що відвідне пристосування (9) розташоване в зовнішній стінці (6) башти. 8. Охолоджувальний пристрій за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що подавальне пристосування (5) виконане у вигляді поворотного самопливного лотка. 9. Охолоджувальний пристрій за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що: - охолоджувальна башта (2) розташована в будівлі (10), бічні стіни (11) якої проходять, виходячи знизу, вище входів (14), - видаляюче пристосування (7) розташоване всередині будівлі (10), так що насипний матеріал (1), що видаляється з охолоджувальної башти (2), спочатку знаходиться всередині будівлі (10), - охолоджувальний пристрій має нескінченне транспортувальне пристосування (21), за допомогою якого насипний матеріал (1), що витягується з охолоджувальної башти (2), відводиться з будівлі (10), - нескінченне транспортувальне пристосування (21) має ванноподібні резервуари (23), які, при розгляді впоперек напряму (х) транспортування, мають поперечний переріз резервуара і, при розгляді у напрямі (х) транспортування, мають довжину (l) резервуара, - резервуари виходять з будівлі (10) і входять у будівлю (10) через дві виконані у вигляді тунелів прохідні зони (22), і - поперечний переріз тунелів (22) узгоджений з поперечним перерізом резервуарів, і тунелі (22), при розгляді у напрямі (х) транспортування, мають кожен довжину (L) тунелю, яка більше довжини (l) резервуара. 10.Охолоджувальний пристрій за будь-яким з пп. 1-9, який відрізняється тим, що пристосування (8) для подачі газу виконане у вигляді нагнітача. 5 UA 106666 C2 6 UA 106666 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7