Встроенный теплообменник вращающейся печи

 

Изобретение относится к технике обжига материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат - повышение эффективности теплообмена, производительности и работоспособности. Встроенный теплообменник вращающейся печи содержит цепную завесу и расположенные в горячем конце полые замкнутые элементы, подвешенные на спаренных кольцевых элементах, выступающих над футеровкой при помощи кронштейнов с осями. Кронштейны выполнены из полых цилиндров, заглушенных с обеих сторон стенками с сегментным вырезом, направленным к футеровке печи, причем по внутренней поверхности печи параллельно ее оси по ширине полых цилиндров шарнирно закреплены плоские клапаны, входящие внутрь сегментного выреза. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

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

Известны встроенные теплообменники вращающихся печей из подвешенных за один или оба конца цепей. В горячем конце, где высокая температура газов, цепи выполняются не из стали 3, а из жаростойких сталей. Несмотря на это они тоже постепенно сгорают, что ухудшает эффективность теплообмена. Рекомендуется цепную завесу проектировать так, чтобы шлам на выходе из нее имел влажность 8-10% для исключения разбивания гранул, которые в последующих зонах печи обеспечивают хороший теплообмен. (В. Дуда. Цемент.- М.: Стройиздат, 1981, с. 341-342 - аналог).

Наиболее близким является встроенный теплообменник вращающейся печи, содержащий цепную завесу и расположенные после нее в горячем конце полые замкнутые элементы, подвешенные на спаренных кольцах, выступающих над футеровкой при помощи кронштейнов с осями (Патент N 2100724 по заявке N 94024426 - прототип).

В таком теплообменнике предварительно подогретый в цепной завесе материал с гранулами влажностью 8-10% в нижнем положении, частично заменяясь, поступает внутрь полых элементов, которые перекатываются по кольцам, выступающим над футеровкой, что практически исключает разрушение гранул. Затем полые элементы с материалом поднимаются в поток горячих газов, где происходит их подогрев, но так как подогреваемый материал имеет температуру в зависимости от местоположения элемента в печи на 300-1000^oC ниже, чем температура горячих газов, то он очень хорошо защищает элементы от сгорания. Это уже подтверждено практикой работы таких элементов из стали 3 в течение более двух лет на печи Себряковского цементного завода размерами 4,5 х 5,0 х 170 м, которые расположены на тех местах, где ранее цепи из стали 3 быстро сгорали. Недостатком известного теплообменника является все еще малый участок печи, на котором могут устанавливаться элементы теплообменника из-за сгорания кронштейнов и осей, которые не защищаются в верхнем положении материалом от сгорания, что одновременно сжижает эффективность теплообмена.

Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена и повышение его работоспособности.

Указанная цель достигается тем, что известный встроенный теплообменник вращающейся печи, содержащей цепную завесу и расположенные после нее в горячем конце полые замкнутые элементы, подвешенные на спаренных кольцевых элементах, выступающих над футеровкой при помощи кронштейнов с осями, отличается тем, что кронштейны выполнены из полых цилиндров, заглушенных с обоих сторон стенками с сегментным вырезом, направленным к футеровке печи, причем по внутренней поверхности печи параллельно ее оси по ширине полых цилиндров шарнирно закреплены плоские клапаны, входящие внутрь сегментного выреза, а внутри полых цилиндров могут быть закреплены очистные элементы, например цепи.

В таком теплообменнике при вращении печи в нижнем положении в полые цилиндры поступает материал, который защищает их и оси, на которых подвешены полые замкнутые элементы, от сгорания.

На приведенном чертеже показан общий вид теплообменника, где на фиг. 1 дан продольный разрез печи, а на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1.

Внутри вращающейся печи 1 с футеровкой 2 на спаренных кольцах 3, выступающих из футеровки 2 при помощи кронштейнов 4 с осями 5, подвешены цилиндрические полые замкнутые элементы 6. Кронштейны 4 состоят из цилиндра 7 и двух стенок 8 с сегментным вырезом 9.

По внутренней поверхности футеровки печи 2 посредине сегментных вырезов 9 параллельно оси печи на шарнирах 10 установлены клапаны 11, входящие внутрь вырезов 9. Внутри кронштейнов 4 по их оси установлена ось 12, на которую свободно надеты цепи 13. Размеры полых замкнутых элементов 6, как и в прототипе, определяются тепловым расчетом с учетом жаростойкости материала, из которого они сделаны с учетом температуры газов на месте их установки. Размеры оси 5 (ее сечение) определяются на прочность от воздействия веса элемента 6 с материалом. Причем ось 5 к одному кронштейну 4 крепится неподвижно, а в другой входит свободно для компенсации температурных удлинений. Диаметр элемента 4 и его длина вдоль оси печи определяются тепловым расчетом из условия обеспечения защиты от сгорания "холодным" материалом как самого элемента 4, так и оси 5.

Размер сегментного выреза 9 определяется из условия хорошего заполнения и опорожнения элемента 4.

Из этого же соображения определяется и величина выступания колец 3 относительно футеровки 2.

Размеры клапана 11 определяются конструктивно из условия опирания его на кромки выреза 9.

Размеры оси 12 определяются конструктивно. Длина цепей 13 выполняется приблизительно равной радиусу цилиндра элемента 4, а число цепей определяется конструктивно по возможности их свободной установки внутри элемента 4 на оси 12. Остальные размеры проверяются на прочность и работоспособность. Работает теплообменник следующим образом.

В нижнем положении, как и в прототипе, элементы 6 входят в слой материала и заполняются им, а из элемента 4 высыпается по клапану 11 поднятый материал. При дальнейшем вращении элементы 6 перекатываются по кольцам 3. выступающим из футеровки 2, что исключает разрушение гранул. Клапан 11 за счет давления материала перебрасывается в противоположное положение и по нему материал поступает внутрь элемента 4. Если клапана 11 нет, то заполнение-разгрузка осуществляется через кромки выреза 9 элемента 4. В верхнем положении элементы 4 хорошо защищаются "холодным" материалом от воздействия горячих газов и защищают ось 5. При этом под действием веса клапан 11 занимает вертикальное положение. При дальнейшем вращении клапан 11 ложится на кромку выреза 9 и по нему материал высыпается из элемента 4 на футеровку печи 2 между кольцами 3. Из элемента 6 тоже начинает ссыпаться материал прямо на футеровку печи 2. В нижнем положении элементы 4 и 6 входят в слой материала и процесс повторяется. Цепи 13 на оси 12 все время висят вертикально и служат для очистки внутренней полости вращающихся с печью элементов 4.

Применение теплообменника повысит работоспособность элементов, что снизит затраты на ремонты. Возможность удлинить участок с теплообменниками и применения кронштейнов с циркуляцией материала повысят эффективность теплообмена, что снизит расход топлива и повысит производительность печи.

Формула изобретения

1. Встроенный теплообменник вращающейся печи, содержащий цепную завесу и расположенные после нее в горячем конце полые замкнутые элементы, подвешенные на спаренных кольцевых элементах выступающих над футеровкой при помощи кронштейнов с осями, отличающийся тем, что кронштейны выполнены из полых цилиндров, заглушенных с обеих сторон стенками с сегментным вырезом, направленным к футеровке печи.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что по внутренней поверхности печи параллельно ее оси по ширине полых цилиндров шарнирно закреплены плоские клапаны, входящие внутрь сегментного выреза, а внутри полых цилиндров могут быть закреплены очистные элементы, например цепи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2