Струйный секционный рекуператор для охлаждения вращающегося барабанного холодильника

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для охлаждения вращающихся барабанных холодильников, работающих, как правило, вместе с обжиговыми вращающимися печами. Струйный секционный рекуператор для охлаждения поверхности вращающегося барабанного холодильника содержит секционный корпус, в котором каждая секция содержит неподвижный кольцевой кожух, выполненный с возможностью внешнего расположения относительного внешней поверхности холодильника, и цилиндрическую обечайку с перфорированными отверстиями, при этом к неподвижному кольцевому кожуху прикреплен воздухонепроницаемый кольцевой козырек, к которому с зазором и с возможностью установки с зазором между кожухом и холодильником прикреплена цилиндрическая обечайка с перфорированными отверстиями, причем каждая секция на входе воздуха из предыдущей секции оснащена перфорированным кольцевым коллектором, представляющим собой аэродинамический шибер, выполненный с возможностью создания воздушной завесы и направления отраженного от внешней поверхности холодильника воздуха предыдущей секции в зазор между кожухом и перфорированной обечайкой следующей секции. Технический результат заключается в повышении эффективности утилизации теплоты обжигаемого материала и снижении расхода энергоносителя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для охлаждения вращающихся барабанных холодильников, работающих, как правило, вместе с обжиговыми вращающимися печами. Целью изобретения является повышение эффективности утилизации теплоты обжигаемого материала и снижение расхода энергоносителя.

Создание турбулентных потоков вблизи поверхности, через которую осуществляется теплоперенос, является наиболее перспективным и эффективным способом повышения интенсивности теплообмена в различных теплообменных устройствах, в том числе и в барабанных вращающихся холодильниках, применяемых, как правило, для охлаждения и теплоотбора от материалов, прошедших термическую обработку в барабанных печах [1, 2]. Обычно изменение направления потока охлаждающего воздуха, движущегося вдоль поверхности холодильника, достигается с помощью специальных лопаток, направленных под углом к поверхности. Отраженный от лопаток воздух направляется на охлаждаемую поверхность и разбивает общий характер ламинарного потока.

Известно устройство для охлаждения вращающейся цилиндрической печи [3], содержащее цилиндрический кожух вокруг корпуса печи с диаметрально противоположными входным и выходным отверстиями, обеспечивающими движение охлаждающего воздуха внутри кожуха по окружности вдоль поверхности печи. Внутри кожуха между кожухом и поверхностью печи расположена перфорированная обечайка с укрепленными возле отверстий перфорации специальными отражающими лопатками, разбивающими поток воздуха и направляющими часть его перпендикулярно к поверхности печи. В устройстве [4] эти лопатки имеют специальную выгнутую форму и соединены с механическим приводом, регулирующим угол наклона лопаток, и, таким образом, интенсивность теплообмена. Эти устройства металлоемки, сложны в изготовлении и не обеспечивают движения охлаждаемого материала внутри печи и охлаждающего воздуха снаружи в противотоке, что и обусловливает их низкую эффективность.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является устройство для утилизации тепла корпуса вращающегося холодильника [5], содержащего неподвижные кольцевые оболочки, установленные с зазором относительно корпуса и огибающие его. Оболочки имеют форму замкнутых цилиндрических обечаек и равномерно распределены вдоль корпуса, при этом упомянутые обечайки имеют равномерно расположенные по окружности отверстия, которые соединены с всасывающей трубой компрессора для подачи воздуха в горелку печи. Недостатком данного устройства является низкая энергоэффективность процесса теплосъёма в связи со способом организации движения воздуха параллельно наружной поверхности корпуса холодильника, при этом каждая оболочка охлаждает только небольшой участок печи, ограниченный шириной самой оболочки, что не позволяет достичь коэффициента теплоотдачи более 40 Вт/м²К. Применение большого числа оболочек приводит к многократному увеличению объема прокачиваемого воздуха, что снижает его температуру и, следовательно, эффективность утилизации тепла, в частности при использовании нагретого воздуха в горелках для повышения температуры пламени.

Задачей изобретения является создание энергоэффективного струйного многосекционного рекуператора для утилизации теплоты сыпучих материалов, нагретых во вращающейся печи, обеспечивающего локальный турбулентный поток воздуха перпендикулярно к охлаждаемой поверхности и противоточное движение охлаждаемого материала внутри печи по отношению к перемещению воздуха из секции в секцию рекуператора извне печи.

Поставленная задача решается тем, что струйный секционный рекуператор для охлаждения поверхности вращающегося барабанного холодильника содержит корпус, где каждая секция состоит из неподвижного кольцевого кожуха и цилиндрической обечайки с перфорированными отверстиями и всасывающими трубами с пониженным давлением внутри для сбора горячего воздуха и дальнейшей его утилизации, например, для повышения температура пламени горелки. В отличие от прототипа заявленное изобретение содержит цилиндрическую обечайку с перфорированными отверстиями, прикрепленную к неподвижному воздухонепроницаемому кольцевому козырьку, и посредством которой поток охлаждающего воздуха разбивается на множество струй, направленных перпендикулярно к охлаждаемой поверхности, от которой струи отражаются и создают турбулентное перемешивание воздуха, причем каждая секция на входе воздуха из предыдущей секции оснащена перфорированным кольцевым коллектором, представляющим собой аэродинамический шибер, создающим воздушную завесу, управляющую потоком воздуха.

Сборка секций рекуператора производится в последовательности, обеспечивающей перемещение охлаждающего воздуха из секции в секцию в направлении от холодного конца холодильника к горячему концу в противотоке с охлаждаемым материалом, что обеспечивает более высокую температуру снимаемого воздуха и, следовательно, более низкую температуру охлаждаемого материала, что повышает энергетическую эффективность рекуператора. Отдельные секции могут быть изготовлены в виде радиальных сегментов, собираемых в целое кольцо, охватывающее корпус холодильника.

Устройство работает следующим образом.

Воздушный поток из предыдущей секции, отраженный от охлаждаемой поверхности, попадает сначала в полость между кожухом рекуператора и перфорированной обечайкой, откуда он благодаря перепаду давлений между секциями вырывается сквозь отверстия перфорации перпендикулярно к охлаждаемой поверхности. Струи воздуха, разбиваясь о поверхность, обретают турбулентный характер движения с высоко эффективным теплосъемом с охлаждаемой поверхности. Дальнейшему движению воздуха вдоль поверхности холодильника препятствует воздушная завеса, создаваемая кольцевым коллектором, и воздух вынужденно засасывается в следующую аналогично устроенную секцию рекуператора и процесс повторяется. Выбирая последовательность расположения секций рекуператора, можно организовать движение воздуха в противотоке к движению охлаждаемого материала, достигнуть величины коэффициента теплоотдачи до 300 Вт/м2К и получить высокопотенциальный теплоноситель с температурой более 450°С.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой схематично показано заявляемое устройство для рекуперации теплоты нагретого материала, перемещающегося внутри вращающегося металлического холодильника.

Корпус охлаждаемого вращающегося холодильника 1 с внутренним пространством 2 охватывает струйный секционный рекуператор, содержащий неподвижный кольцевой кожух 3 с жестко приваренным к кожуху воздухонепроницаемым кольцевым козырьком 11, к которому прикреплена перфорированная обечайка 4 с регулярно расположенными отверстиями 5. Перфорированная обечайка расположена на некотором расстоянии от вращающегося корпуса 1, обеспечивая его свободное вращение. Каждая секция на входе воздуха из предыдущей секции или извне оснащена перфорированным кольцевым коллектором 6, создающим воздушную завесу, управляющую потоком воздуха (аэродинамический шибер). Воздушная завеса предотвращает перемещение воздуха вдоль поверхности печи, как это указано стрелками 7. Поток 8 из перфорированных отверстий разбивается об охлаждаемую поверхность, обеспечивая высокоэффективный теплосъем, и, ограниченный тепловой завесой 9 из коллектора 6, под действием перепада давления между секциями перемещается в пространство между кожухом 3 и перфорированной обечайкой 4 в следующей секции, охватывающей корпус 1 в зоне с более высокой температурой, чем в предыдущей секции. Секции прочно соединены между собой в узлах крепления 10. Секции могут быть выполнены в виде радиальных секторов, собираемых в целое кольцо.

Схема подключения рекуператора проиллюстрирована фиг. 2. Корпус вращающегося холодильника 1 находится внутри неподвижного многосекционного рекуператора 3. На фигуре в качестве примера рекуператор четырехсекционный. Рекуператор закреплен на отдельных опорах, холодильник опирается на опорные валки и приводится в движение этими валками или венцовой шестерней (на фигуре не указаны). Воздух засасывается в рекуператор с холодного конца холодильника и движется из секции в секцию к горячему концу холодильника в направлении стрелки a в коллектор нагретых газов 12, в котором поддерживается давление ниже атмосферного компрессором 13. При этом горячий воздух движется в направлении стрелки b. Из компрессора 13 воздух под давлением попадает на делитель потока 14. Большая часть горячего воздуха по воздуховоду 16 направляется на утилизацию в направлении стрелки c, в частности, непосредственно в печь или горелку с целью экономии энергоносителя. Незначительная часть горячего воздуха 10 – 20% направляется в распределительный воздуховод 15, где движется в направлении стрелок d и e к аэродинамическим шиберам, управляющим потоками воздуха внутри рекуператора.

Литература.

Dilip S Patel, Ravindrasinh R Parmar, Vipul M Prajapati “CFD Analysis of Shell and Tube Heat Exchangers –A review”. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET) e-ISSN: 2395 -0056 Volume: 02 Issue: 09 | Dec-2015: р.2231

K.G/Kulkarni, S.Y.Bhosale, “Experimental Investigation of Heat Transfer Enhancement by Using Clockwise and Counter -clockwise Corrugated Twisted Tape Inserts”. International Journal of Innovations in Engineering Research and Technology (IJIERT), v. 2, issue 5, May 2015.

В.Д.Петраш, Э.А.Гераскина, Л.К.Емельянов и М.М.Кочкин. Устройство для охлаждения вращающейся печи. Авторское свидетельство СССР №1394018, 1988 г.

В.Д.Петраш и М.М.Полунин. Устройство для охлаждения вращающейся печи. Авторское свидетедльство СССР №1733888 1992 г.

Ю.А.Цумарев, Е.А.Латыпова, Я.М.Сургунт и А.С.Грищенко. Устройство для утилизации тепла корпуса вращающейся печи. Патент BY 7024 U кл. F 27 D9/00 2011 г.

1. Струйный секционный рекуператор для охлаждения поверхности вращающегося барабанного холодильника, содержащий секционный корпус, в котором каждая секция содержит неподвижный кольцевой кожух, выполненный с возможностью внешнего расположения относительного внешней поверхности холодильника, и цилиндрическую обечайку с перфорированными отверстиями, отличающийся тем, что к неподвижному кольцевому кожуху прикреплен воздухонепроницаемый кольцевой козырек, к которому с зазором и с возможностью установки с зазором между кожухом и холодильником прикреплена цилиндрическая обечайка с перфорированными отверстиями, причем каждая секция на входе воздуха из предыдущей секции оснащена перфорированным кольцевым коллектором, представляющим собой аэродинамический шибер, выполненный с возможностью создания воздушной завесы и направления отраженного от внешней поверхности холодильника воздуха предыдущей секции в зазор между кожухом и перфорированной обечайкой следующей секции.

2. Струйный секционный рекуператор по п.1, отличающийся тем, что секции рекуператора собраны в последовательности, обеспечивающей перемещение охлаждающего воздуха из секции в секцию в направлении от холодного конца холодильника к горячему концу в противотоке с материалом, охлаждаемым во вращающемся барабанном холодильнике.

3. Струйный секционный рекуператор по п.1, отличающийся тем, что отдельные секции изготовлены в виде радиальных сегментов, выполненных с возможностью сборки в целое кольцо, охватывающее корпус холодильника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для утилизации низкопотенциальной теплоты вытяжного воздуха системы вентиляции метрополитена и способу его использования. Устройство содержит вытяжной канал, вентилятор, тепловой насос с теплообменником-утилизатором, компрессором, конденсатором и дроссельным устройством и размещенную рядом с упомянутым вытяжным каналом камеру, в которой расположен воздуховод, соединенный входом и выходом с упомянутым вытяжным каналом и содержащий дополнительный вентилятор и расположенный после него теплообменник-утилизатор, включенный в парокомпрессионный контур теплового насоса с компрессором, конденсатором и дроссельным устройством.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к охлаждающему устройству для охлаждения сыпучего материала. Устройство содержит охлаждающую шахту и по меньшей мере один загрузочный лоток для загрузки сыпучего материала в охлаждающую шахту.

Техническое решение относится к вакуумным печам и способам охлаждения в их вакуумных камерах нагрева заготовок после нагревания и может быть использовано в различных технологических процессах для охлаждения заготовок изделий или материалов после их высокотемпературного нагревания в условиях вакуума. Способ охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, включает регулируемую подачу охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева, при этом охлаждающий газ подают в вакуумную камеру нагрева до давления в последней от 1 Па до менее 100 Па.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использована для охлаждения футеровки металлургической печи. Система охлаждения включает блок подачи охлаждающей жидкости, блок охлаждения охлаждаемого объекта, сообщающийся с блоком подачи охлаждающей жидкости посредством патрубка подачи охлаждающей жидкости, блок возврата охлаждающей жидкости, включающий группу трубопровода возврата охлаждающей жидкости и бак возврата охлаждающей жидкости, причем группа трубопровода возврата охлаждающей жидкости включает патрубок возврата охлаждающей жидкости и трубопровод всасывания.

Изобретение относится к металлургии, а именно к переработке твердых промышленных и бытовых отходов. В нижней части полого корпуса плавильного агрегата, отделенной от его верхней части с первичной системой охлаждения горизонтальной перегородкой, сформировано устройство очистки жидкого натрия, расположенное между наружной и внутренней стенками корпуса, донной частью корпуса и горизонтальной перегородкой, установленной по периметру корпуса с зазорами относительно его стенок, при этом зазор между упомянутой перегородкой и внутренней стенкой корпуса превышает по величине зазор между упомянутой перегородкой и наружной стенкой полого корпуса, зона охлаждения устройства очистки жидкого натрия расположена со стороны наружной стенки корпуса, охлаждаемой холодным газом теплообменника, расположенного поверх полого корпуса, причем теплообменный канал, охватывающий наружную стенку полого корпуса, на участке, примыкающем к упомянутому устройству очистки, отделен от общего теплообменного канала, охватывающего остальную часть наружной стенки полого корпуса, посредством упомянутой перегородки.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для плавления металлосодержащей шихты. Плавильная емкость содержит горн с огнеупорной футеровкой и приспособления для слива расплавленного шлака и слива расплавленного металла, при этом верхняя часть горна контактирует с расплавленным шлаком в шлаковой зоне емкости, а нижняя часть горна контактирует с расплавленным металлом в металлической зоне емкости, и охладитель огнеупорной футеровки верхней части горна, который расположен полностью вокруг верхней части горна.

Изобретение относится к устройствам для индивидуальной закалки компонентов технического оборудования в виде шестерен, зубчатых колес или опорных колец. Устройство содержит вакуумную печь с закалочной камерой (1), которая имеет плотно закрывающиеся люки для загрузки и выгрузки обрабатываемого изделия (14).

Изобретение относится к сменному вкладному охлаждающему элементу для плитового холодильника кожуха доменной печи. Сменный вкладной охлаждающий элемент содержит два или больше компонентов, которые могут быть введены снаружи печи в сквозные отверстия и в первичный охлаждающий элемент так, чтобы охлаждающие элементы выступали за внутреннюю поверхность первичного охлаждающего элемента.

Изобретение относится к металлургии, а именно к области непрерывной очистки жидкого натрия, применяемого в качестве теплоносителя в первичной системе охлаждения полого корпуса плавильного агрегата. В способе осуществляют очистку жидкого натрия в нижней части полого корпуса плавильного агрегата, где между наружной и внутренней его стенками сформировано устройство очистки, отделенное горизонтальной перегородкой от верхней части полого корпуса с возможностью перемещения жидкого натрия в устройство и из него за счет конвекции натрия в замкнутом пространстве полого корпуса, устанавливают объем поступления в устройство неочищенного натрия в единицу времени подбором величины зазора между наружной стенкой корпуса и горизонтальной перегородкой, установленной по периметру корпуса, охлаждают поступивший в устройство очистки натрий до температуры осаждения и удержания в нем примесей посредством охлаждения наружной стенки корпуса холодным газом, пропускаемым через теплообменник, расположенный поверх полого корпуса.

Изобретения относятся к металлургии и к области переработки твердых промышленных и бытовых отходов. Способ охлаждения корпуса плавильного агрегата включает подачу жидкометаллического теплоносителя в корпус плавильной камеры.

Группа изобретений относится к способу обжига и охлаждения карбонатных горных пород в прямоточной регенеративной печи для обжига извести, оснащенной двумя шахтами, попеременно работающими как шахта для обжига и регенеративная шахта, а также к прямоточной регенеративной печи. Способ происходит в прямоточной регенеративной печи для обжига извести, оснащенной двумя шахтами, которые попеременно работают как шахта для обжига и регенеративная шахта.
Наверх