Теплообменное устройство вращающейся печи

 

Использование: в теплообменных устройствах вращающихся печей, например, для тепловой обработки сырьевой смеси и получения цементного клинкера. Сущность изобретения: элементы теплообменного устройства имеют ребра вдоль желобов и перпендикулярно им с обеих боковых сторон. Ребра взаимно расположены под углом относительно вершины элементов. Смежные теплообменные элементы размещены по кольцу печи веерообразными параллельными рядами навстречу друг другу. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к теплообменным устройствам вращающихся печей, например, для тепловой обработки сырьевой смеси и получения цементного клинкера.

Известно теплообменное устройство, состоящее из отдельных элементов, прикрепленных основаниями к ее внутренней поверхности и выполнены в виде сочлененных у основания лопастей корытообразного профиля [1] Наиболее близким к данному изобретению по своей технической сущности и достигаемому техническому результату является теплообменное устройство вращающейся печи, содержащее отдельные теплообменные элементы, закрепленные своими основаниями на внутренней поверхности корпуса печи и выполненные в виде симметрично расположенных замкнутых овальных желобов, образованных швеллерообразным профилем [2] Недостаток известного технического решения состоит в низких технологических параметрах, которые не способствуют активному перемешиванию материала и изменению гранулометрического состава по высоте слоя, что отрицательно сказывается не только на качестве готового продукта, но и приводит к снижению производительности. Кроме того, в известном устройстве невысокие технологические показатели, низкие характеристики теплообмена из-за малой поверхности теплообмена и нерациональной конструкции по жесткости, при этом имеет место уменьшение срока службы конструкции.

Технический результат данного изобретения состоит в интенсификации процесса перемешивания материала, его теплообмена и в повышении надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном теплообменном устройстве вращающейся печи, содержащем отдельные теплообменные элементы, закрепленные своими основаниями на внутренней поверхности корпуса печи и выполненные в виде симметрично расположенных замкнутых овальных желобов, образованных швеллерообразным профилем, на каждом теплообменном элементе установлены ребра вдоль желобов и перпендикулярно им с обеих боковых сторон, причем они взаимно расположены под углом относительно вершины элементов, а смежные теплообменные элементы размещены по кольцу печи веерообразными параллельными рядами навстречу друг другу.

На фиг. 1 показана развертка печи с размещенными в ней теплообменными элементами с веерообразными параллельными рядами; на фиг.2 элемент теплообменного устройства; на фиг.3 сечение А-А на фиг.2.

Теплообменное устройство вращающейся печи 1 состоит из отдельных теплообменных элементов 2, закрепленных своими основаниями на внутренней поверхности корпуса печи и выполненных в виде симметрично расположенных замкнутых овальных желобов, образованных швеллерообразным профилем.

На каждом теплообменном элементе вдоль желобов и перпендикулярно им с обеих боковых сторон 3 установлены ребра 4. Они взаимно расположены под углом α относительно вершины элементов. Смежные теплообменные элементы размещены по кольцу печи веерообразными параллельными рядами навстречу друг другу.

При работе вращающейся печи 1 теплообменные элементы 2 погружаются в слой материала и перемещаются в нем по мере вращения корпуса печи. Одновременно происходит перемещение материала между веерообразно параллельными рядами, которые поочередно расширяющимися боковыми поверхностями элементов обращены навстречу друг другу, что способствует импульсно-подпорному перемешиванию материала и интенсивному теплообмену при такой функции работы теплообменного устройства.

Объясняется это тем, что при движении материала теплообменные элементы, выполненные с ребрами с обеих сторон и взаимно расположенные под углом α сужающимися от основания элемента к вершине боковых сторон, обеспечивают высокую аэродинамическую обтекаемость как газовым потоком, так и при сложном импульсно-подпорном перемешивании материала, т.е. имеет место максимальная теплопередача от элемента к материалу за счет рационального увеличения площади теплообменника, а также такое конструктивное сочетание позволяет резко интенсифицировать технологию перемешивания материала в замкнутом контуре при расположении элементов веерообразно параллельными рядами.

В предложенном теплообменном устройстве теплообменные элементы обеспечивают резкое уменьшение теплового сопротивления слоя материала, следовательно, поэтому увеличивается интенсивность его перемешивания и тепловой обработки, что положительно сказывается на повышении производительности печи и качестве готового продукта.

Так, исследования показали, что угол α между взаиморасположенными ребрами наиболее оптимальным для получения высоких теплотехнических и технологических параметров является в пределах 22-30^о. При угле наклона ребер менее 22^о интенсивность перемешивания незначительна, что выражается в небольшом росте средней температуры материала в слое. При угле наклона ребер более 30^о ребра способствуют быстрому ссыпанию материала, а результат перемешивания остается низким и, следовательно, температура материала не увеличивается. В таблице приведены результаты замеров средней температуры слоя материала при различных углах наклона взаиморасположенных ребер.

Как видно из таблицы, при углах наклона ребер в пределах 22-30^о средний рост температуры слоя материала превышает рост температуры за указанными пределами.

Кроме того, размещением теплообменных элементов по кольцу печи веерообразно параллельными рядами, когда они поочередно расширяющимися боковыми поверхностями обращены друг другу, достигается стабильно высокий эффект по увеличению хорды сегмента площади слоя материала, а переменная форма слоя способствует интенсификации процесса перемешивания, выравнивает температуру материала в слое, чем обеспечивается улучшение теплообмена, способствует стабильно высокому гранулообразованию и, как следствие, увеличению производительности печи и снижению пылевыноса.

Дополнительное размещение ребер с обеих сторон теплообменного элемента резко повышает жесткость конструкции лопастей, за счет чего увеличивается надежность элементов на 50-60% по сравнению с прототипом.

Расчеты использования предлагаемого теплообменного устройства показывают, что производительность вращающейся печи диаметром 5 x 185 м увеличивается на 5-7% а расход топлива снижаеся на 7-10% по сравнению с аналогичными показателями известных устройств.

Формула изобретения

ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ, содержащее отдельные теплообменные элементы, закрепленные своими основаниями на внутренней поверхности корпуса печи и выполненные в виде симметрично расположенных замкнутых овальных желобов, образованных швеллерообразным профилем, отличающееся тем, что на каждом теплообменном элементе установлены ребра вдоль желобов и перпендикулярно им с обеих боковых сторон, причем они взаимно расположены под углом относительно вершины элементов, а смежные теплообменные элементы размещены по кольцу печи веерообразными параллельными рядами навстречу друг другу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4