Способ охлаждения прокаленного кокса и вращающийся холодильник

Авторы патента:

C10B39/10 - в сочетании с перемешивающими устройствами, например вращающимися столами или барабанами

Владельцы патента RU 2489473:

Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") (RU)

Изобретение предназначено для охлаждения прокаленного кокса и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, коксохимической и электродной промышленности. Способ охлаждения прокаленного кокса во вращающемся холодильнике включает подачу охлаждающей воды в пространство между наружным полым корпусом 1 холодильника и теплообменным внутренним корпусом 2 с торца со стороны разгрузочного отверстия 7, ее продвижение вдоль теплообменного внутреннего корпуса 2 и ввод в выводную трубу 4 теплообменного внутреннего корпуса по оси корпуса холодильника с противоположной стороны с последующим выводом также со стороны разгрузочного отверстия 7 выше центральной части торца 5 вращающегося холодильника с помощью водоотводного устройства. Водоотводное устройство установлено на выходе из выводной трубы 4 и состоит из корпуса 8 с горловиной подъема воды 9, расположенной выше центральной части торца 5 вращающегося холодильника и сообщенной с водоотводной трубой 10, связанной с трубой отвода воды для охлаждения 12. Изобретение позволяет увеличить контакт охлаждающей жидкости с теплообменной поверхностью внутреннего корпуса холодильника, увеличить эффективность теплосъема прокаленного кокса, снизить термомеханические нагрузки и повысить срок эксплуатации в 5-7 раз. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Изобретения относятся к способам и устройствам для охлаждения прокаленного кокса и могут быть использованы в нефтеперерабатывающей, коксохимической и электродной промышленности.

Известен способ охлаждения прокаленного кокса во вращающемся холодильнике, согласно которому охлаждающая вода через шланг поступает в коллектор и далее в ребра охлаждения. Нагретая вода из ребер охлаждения перетекает в водосборное кольцо и выводится из холодильника. Устройство для охлаждения представляет собой барабанный холодильник, включающий цилиндрический корпус с ребрами и оросительную систему для охлаждения водой наружной поверхности горячего конца корпуса (А.С. №567741, МПК С10В 39/10, оп. 05.08.1977). Недостатком способа и устройства является низкая эффективность теплосъема и сложность системы охлаждения.

Наиболее близким является способ охлаждения прокаленного кокса во вращающемся холодильнике, который включает подачу охлаждающей воды в пространство между наружным полым корпусом холодильника и теплообменным внутренним корпусом с торца со стороны разгрузочного отверстия, ее продвижение вдоль теплообменного корпуса, ввод в выводную трубу теплообменного внутреннего корпуса по оси корпуса холодильника с противоположной стороны с последующим выводом и сливом также со стороны разгрузочного отверстия из центральной части торца холодильника.

Устройство для охлаждения - вращающийся холодильник включает цилиндрический теплообменный внутренний корпус, снабженный загрузочным и разгрузочным отверстиями, установленный внутри наружного полого корпуса и жестко закрепленный с ним. Между вышеупомянутыми корпусами имеется кольцевое пространство для циркуляции охлаждающей воды, связанное с вводной трубой для подвода охлаждающей воды, а теплообменный внутренний корпус снабжен выводной трубой, размещенной по оси корпуса для отвода охлаждающей воды со стороны разгрузочного отверстия (Пат. РФ №2209825, МПК С10В 39/10, оп. 10.08.2003).

Недостатками способа и устройства являются вывод охлаждающей воды в водоотводную трубу системы циркуляционного охлаждения из центральной части торца холодильника, что приводит к расположению уровня охлаждающей воды в пространстве между наружным полым корпусом холодильника и теплообменным внутренним корпусом холодильника на середине высоты корпуса, а это почти вдвое уменьшает поверхность контакта охлаждающей воды с теплообменной поверхностью стенки между охлаждаемым коксом и охлаждающей водой и снижает эффективность теплосъема. Еще одним недостатком является периодичность контактирования охлаждающей воды через теплообменную поверхность попеременно с раскаленным до 1400°С охлаждаемым коксом с одной стороны и паровоздушной или водной средой с другой стороны, что создает термические напряжения в теплообменном узле и снижает их эксплуатационный ресурс. Кроме того, в зоне входа раскаленного кокса в холодильник на детали холодильника и сварочные швы оказывается циклическое воздействие (через каждые 10-20 с) температур от 1400 до 40-60°С. Это приводит к разрушению наиболее напряженных узлов, которые приходится ремонтировать через 2-4 месяца с вынужденной остановкой установок прокаливания коксов.

Технический результат, на достижение которого направлены заявляемые изобретения, состоит в увеличении контакта охлаждающей жидкости с теплообменной поверхностью внутреннего корпуса холодильника, что способствует эффективности теплосъема во вращающемся холодильнике прокаленного кокса, снижению термомеханических нагрузок и к повышению эксплуатационного ресурса вращающегося холодильника.

Указанный технический результат достигается способом охлаждения прокаленного кокса во вращающемся холодильнике, включающем подачу охлаждающей воды в пространство между наружным полым корпусом холодильника и теплообменным внутренним корпусом с торца со стороны разгрузочного отверстия, ее продвижение вдоль теплообменного внутреннего корпуса и ввод в выводную трубу теплообменного внутреннего корпуса по оси корпуса холодильника с противоположной стороны с последующим выводом также с торца со стороны разгрузочного отверстия, в котором, согласно изобретению, вывод охлаждающей воды со стороны разгрузочного отверстия осуществляют выше центральной части торца вращающегося холодильника с помощью водоотводного устройства.

Также указанный технический результат достигается тем, что вращающийся холодильник, включающий наружный полый корпус, снабженный загрузочным и разгрузочным отверстиями, теплообменный внутренний корпус, установленный внутри наружного полого корпуса и жестко закрепленный с ним с образованием кольцевого пространства для циркуляции охлаждающей воды, связанного с вводной трубой для подвода охлаждающей воды, причем теплообменный внутренний корпус снабжен выводной трубой, размещенной по оси корпуса для отвода охлаждающей воды со стороны разгрузочного отверстия, согласно изобретению снабжен водоотводным устройством, установленным на выходе из выводной трубы и состоящим из корпуса с горловиной подъема воды, расположенной выше центральной части торца вращающегося холодильника и сообщенной с водоотводной трубой, связанной с трубой отвода воды для охлаждения.

Вводная труба для подвода охлаждающей воды может быть встроена в корпус водоотводного устройства.

Выводная труба может быть сообщена с полостью корпуса водоотводного устройства.

На прилагаемом чертеже показано устройство, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ, где 1 - наружный полый корпус холодильника, 2 - внутренний теплообменный корпус, 3 - загрузочное отверстие для кокса, 4 - выводная труба, 5 - торец холодильника, 6 - вводная труба для воды, 7 - разгрузочное отверстие для кокса, 8 - корпус водоотводного устройства, 9 - горловина подъема воды, 10 - водоотводная труба, 11 - дренажная труба, 12 - труба отвода воды для охлаждения, 13 - узлы уплотнения.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1 (прототип).

В горизонтально расположенном вращающемся холодильнике для охлаждения кокса длиной корпуса 30 м, диаметром 3 м при использовании известного способа охлаждения уровень воды в корпусе составляет 1,4-1,5 м в соответствии с уровнем слива воды через водоотводную трубу, расположенную в центральной части торца холодильника. При этом половина теплообменной поверхности-стенки и охлаждающей водой периодически оказывается в паровоздушной среде и теплосъем уменьшается. Это объясняется тем, что в соответствии с механизмом теплосъема тепло от охлаждаемого кокса к охлаждающей воде отводится по схеме: от горячего кокса к теплообменной стенке - через стенку и от стенки - к охлаждающему агенту-воде. В этой схеме коэффициент теплопроводности от металлической поверхности к воде в десятки раз превышает коэффициент теплопроводности от металлической поверхности к воздушной среде. Если учесть, что почти половину времени теплообменная поверхность холодильника кокса остается без контакта с водой, то эффективность теплосъема снижается почти вдвое. Кроме этого, циклические изменения условий теплосъема и температур элементов конструкции холодильника вызывают существенные термомеханические воздействия на эти элементы с их разрушением. В связи с этим гарантийный срок эксплуатации вращающегося холодильника известным способом и устройством для охлаждения составляет всего 2 года.

Пример 2 (предлагаемый).

В горизонтально расположенном вращающемся холодильнике длиной 31,5 м, диаметром 2,8 м для охлаждения прокаленного кокса охлаждающую воду подают в вводную трубу 6 со стороны торца 5, через которую она попадает в кольцевое пространство между наружным полым корпусом 1 и теплообменным внутренним корпусом 2. После охлаждения теплообменного внутреннего корпуса 2 вода со стороны загрузочного отверстия 3 проходит в выводную трубу 4, а затем попадает в корпус водоотводного устройства 8 и в горловину подъема воды 9, из которой по водоотводной трубе 10 проходит в трубу для отвода воды для охлаждения 12 и далее - в систему циркуляционного охлаждения (не показана). Дренажная труба 11 необходима для проведения ремонтных работ. Подъем воды в горловину 9 выше центральной части торца 5 осуществляется под давлением гидростатического столба воды в кольцевом пространстве. При этом уровень воды в корпусе составляет 2,75 м, вследствие чего достигается непрерывный контакт воды с теплообменной стенкой - теплообменным внутренним корпусом холодильника по всей его длине и высоте. Это повышает теплосъем в холодильнике от кокса за счет увеличения поверхности контакта теплообменной стенки с охлаждающей водой при повышенном коэффициенте теплопередачи от теплообменной стенки к охлаждающей воде. Важным является исключение при этом воздействия на сварные швы и стенки холодильника циклических термомеханических воздействий вследствие разогрева теплообменной стенки и других элементов конструкции в верхней части цикла при контакте с паровоздушной средой и охлаждение при погружении в водную среду в нижней части цикла. Гарантийный срок эксплуатации вращающегося холодильника с предлагаемым способом охлаждения составит 10-15 лет.

Таким образом, предлагаемый способ и вращающийся холодильник для охлаждения прокаленного кокса позволяют за счет увеличения контакта теплообменной поверхности внутреннего корпуса вращающегося холодильника с охлаждающей водой увеличить эффективность теплосъема прокаленного кокса, снизить термомеханические нагрузки и в 5-7 раз повысить срок эксплуатации.

1. Способ охлаждения прокаленного кокса во вращающемся холодильнике, включающий подачу охлаждающей воды в пространство между наружным полым корпусом холодильника и теплообменным внутренним корпусом с торца со стороны разгрузочного отверстия, ее продвижение вдоль теплообменного внутреннего корпуса и ввод в выводную трубу теплообменного внутреннего корпуса по оси корпуса холодильника с противоположной стороны с последующим выводом также с торца со стороны разгрузочного отверстия, отличающийся тем, что вывод охлаждающей воды со стороны разгрузочного отверстия осуществляют выше центральной части торца вращающегося холодильника с помощью водоотводного устройства.

2. Вращающийся холодильник, включающий наружный полый корпус, снабженный загрузочным и разгрузочным отверстиями, теплообменный внутренний корпус, установленный внутри наружного полого корпуса и жестко закрепленный с ним с образованием кольцевого пространства для циркуляции охлаждающей воды, связанного с вводной трубой для подвода охлаждающей воды, причем теплообменный внутренний корпус снабжен выводной трубой, размещенной по оси корпуса для отвода охлаждающей воды со стороны разгрузочного отверстия, отличающийся тем, что он снабжен водоотводным устройством, установленным на выходе из выводной трубы и состоящим из корпуса с горловиной подъема воды, расположенной выше центральной части торца вращающегося холодильника и сообщенной с водоотводной трубой, связанной с трубой отвода воды для охлаждения.

3. Вращающийся холодильник по п.2, отличающийся тем, что вводная труба для подвода охлаждающей воды встроена в корпус водоотводного устройства.

4. Вращающийся холодильник по п.2, отличающийся тем, что выводная труба сообщена с полостью корпуса водоотводного устройства.

Изобретение относится к цементной, коксохимической, металлургической промышленности, а именно к устройствам для охлаждения сыпучих материалов, например клинкера при производстве цемента, кокса и переработки руд.

Охладитель клинкера // 2459169

Изобретение относится к охладителю клинкера. .

Устройство для охлаждения клинкера // 2447130

Способ регулирования процесса охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике // 2446120

Изобретение относится к области управления процессами при обжиге материалов во вращающихся печах с колосниковыми холодильниками и может найти применение в промышленности строительных материалов.

Устройство для охлаждения сыпучих материалов // 2418033

Изобретение относится к коксохимической, цементной, металлургической промышленности, а именно к устройствам для охлаждения сыпучих материалов, например кокса, клинкера при производстве кокса, цемента, цинка, свинца, олова и переработки руд.

Холодильник для сыпучего материала для охлаждения горячего охлаждаемого материала // 2397419

Изобретение относится к холодильникам для сыпучего материала, в частности охлаждаемого цементного клинкера, работающего по принципу транспортировки "подвижный пол".

Устройство для получения гранулированного пеносиликата // 2296927

Изобретение относится к барабанным проходным печам для производства насыпных, легковесных строительных материалов, а именно к печам для производства гранулированного пеносиликата.

Теплообменное устройство холодильных барабанов // 2269732

Изобретение относится к устройствам для охлаждения сыпучих материалов после их термической обработки в обжиговых печах в области металлургии и строительной индустрии, в частности к теплообменным устройствам холодильных барабанов.

Вращающаяся печь для термообработки материалов // 2238497

Изобретение относится к конструкциям вращающихся печей для обжига. .

Охладитель для зернистого материала // 2175746

Изобретение относится к конструкции охладителей для охлаждения зернистого материала, который был подвергнут тепловой обработке в промышленной обжиговой печи, например во вращающейся печи для производства цементного клинкера.

Вращающийся холодильник для охлаждения кокса (варианты) // 2453578

Изобретение относится к вращающимся холодильникам, предназначенным для охлаждения прокаленного кокса, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, коксохимической и электродной отраслях промышленности.

Вращающийся холодильник для охлаждения кокса // 2209825

Изобретение относится к вращающимся холодильникам для охлаждения кокса и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, коксохимической и электродной промышленности.

Вращающийся холодильник для охлаждения кокса // 2198198

Барабанный холодильник для охлаждения кокса // 2064483

Изобретение относится к вращающимся барабанным холодильникам, предназначенным для охлаждения прокаленного кокса и может быть использовано в коксохимической, нефтеперерабатывающей и электродной промышленности.

Барабанный холодильник для охлаждения прокаленного кокса // 567741

Вращающийся холодильник для охлаждения сыпучих материалов // 2508389

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей, коксохимической и электродной промышленности, в цветной и черной металлургии. Холодильник включает наружный (1) и внутренний (2) корпуса с межкорпусным пространством между ними (5), загрузочное (3) и разгрузочное (4) отверстия для сыпучих материалов и центральную водоотводную трубу (10), связанную с межкорпусным пространством (5) узлом отвода воды (9). Межкорпусное пространство (5) сообщено с вводной трубой (6) для охлаждающей воды, размещенной в зоне выгрузки кокса. Холодильник со стороны загрузочного отверстия (3) снабжен приемной камерой (8), коаксиально размещенной во внутреннем корпусе (2) холодильника с кольцевым пространством (12) между ними. Узел отвода воды (9) установлен на выходе из приемной камеры (8). Изобретение позволяет уменьшить термомеханическую нагрузку на узел отвода воды, снизить вероятность его разрушения и увеличить срок эксплуатации холодильника в 3-5 раз. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Вращающийся холодильник для охлаждения кокса // 2576293

Изобретение относится к вращающимся холодильникам для охлаждения кокса и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности в установках прокаливания нефтяного кокса. Вращающийся холодильник для охлаждения кокса представляет собой теплообменное устройство типа «труба в трубе» и включает загрузочную 15 и разгрузочную 18 воронки, опирающийся на роликовые станции 23 барабан 8, привод 29 и штуцеры входа 5 и выхода 6 охлаждающей воды. Трубное пространство 1 выполнено в виде цилиндрического наклонного неподвижно закрепленного двухопорного котла 2, заполненного находящейся под давлением охлаждающей оборотной водой. Заполненное коксом межтрубное пространство 7 образовано наружной поверхностью 2 этого котла и внутренней поверхностью смонтированного вокруг него барабана 8 с открытыми торцами с закрепленными, например приваренными внутри него, винтовыми (шнековыми) лопатками 13 и плоскими радиально-направленными лопатками-полками 14. Барабан 8 выполнен с возможностью вращения и транспортировки контактирующего с наружной поверхностью котла 2 охлаждаемого кокса. Изобретение позволяет повысить эффективность работы холодильника, упростить конструкцию и обеспечить использование оборотной воды в технологических и хозяйственных целях. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Установка для охлаждения клинкера // 2613505

Изобретение относится к устройствам для охлаждения сыпучих материалов и может быть использовано в цементной, коксохимической и металлургической промышленности. Установка для охлаждения клинкера включает водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан, средства для загрузки и выгрузки клинкера. Вращающийся барабан изготовлен из секций, смонтированных из двух подсекций, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонам равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех и более ломанных правых и левых винтовых линий, а также внутренних трех и более винтовых канавок с одинаковым шагом, при этом по всей длине барабана смонтирована цилиндрическая пружина с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения и упростить сборку конструкции. 4 ил.

Машина для охлаждения кокса // 2613506

Изобретение относится к устройствам для охлаждения сыпучих материалов и может быть использовано в коксохимической, металлургической и цементной промышленности. Машина для охлаждения кокса включает водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан, средства для загрузки и выгрузки клинкера. Барабан смонтирован из секций, поочередно соединенных друг с другом по длине барабана своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников. Каждая из секций собрана из двух подсекций, первая подсекция по периметру смонтирована из четного числа не менее четырех одинаковых первых равнобедренных треугольников, поочередно соединенных своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых вторых равнобедренных треугольников, основания которых больше основания первых четырех равнобедренных треугольников, с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, а вторая подсекция смонтирована из поочередно соединенных по периметру не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников с боковыми сторонами, равными основаниям вторых равнобедренных треугольников первой подсекции, с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников с углом при вершине 90° с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, причем большое торцевое отверстие в виде многоугольника первой подсекции равно малому торцевому отверстию в виде многоугольника второй подсекции, при этом подсекции соединены друг с другом в секции своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников. По всей длине барабана смонтирована коническая пружина с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, причем направление ее витков противоположно направлению вращения барабана, а ее конусность совпадает с конусностью барабана. 8 ил.

Охладитель кокса // 2614008

Изобретение относится к коксохимической, металлургической и цементной промышленности. Охладитель кокса включает водяную ванну (1), установленный в ней вращающийся барабан (2), средства для загрузки (3) и выгрузки (4) кокса. Барабан (2) изготовлен из трех или более полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине. На полосах попеременно с противоположных сторон под углом 60° к оси полос выполнены зоны ослабленного сечения в виде надрезов со скошенными стенками с образованием по периметру барабана (2) кольцевых многогранных поверхностей из поочередно расположенных равносторонних и равнобедренных треугольников. Полосы скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке с образованием по периметру барабана трех и более винтовых линий и винтовых поверхностей. По всей длине барабана (2) смонтирована коническая пружина с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия. Направление ее витков противоположно направлению вращения барабана, а ее конусность не совпадает с конусностью барабана. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения. 6 ил.

Станок для охлаждения кокса // 2614011

Изобретение относится к устройствам для охлаждения сыпучих материалов, например, кокса и может быть использовано в коксохимической, металлургической цементной промышленности. Станок для охлаждения кокса включает водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан, средства для загрузки и выгрузки кокса. Барабан изготовлен из секций, собранных из двух одинаковых подсекций, смонтированных из четного числа, не менее 4-х, одинаковых равнобедренных треугольников, поочередно соединенных по периметру подсекции с 4-мя одинаковыми равносторонними треугольниками с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников. В секции две подсекции соединяют друг с другом сторонами больших торцевых отверстий, а секции присоединены друг к другу по длине барабана своими сторонами малых торцевых отверстий с образованием многозаходного винтового барабана с направленными навстречу друг другу ломаными винтовыми линиями. По всей длине барабана смонтирована пружина волнообразной формы с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, причем направление витков пружины волнообразной формы совпадает с направлением вращения барабана. Технический результат – повышение эффективности охлаждения. 7 ил.