Вращающийся холодильник для охлаждения кокса
Владельцы патента RU 2576293:
Тартаковский Константин Эдуардович (RU)
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.
Вращающийся холодильник относится к теплообменным устройствам непрерывного действия. Он предназначен для транспортирования и охлаждения прокаленного нефтяного кокса, с утилизацией тепла для технологических и хозяйственных нужд. Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности в установках прокаливания нефтяного кокса.
Известен барабанный холодильник для охлаждения кокса (пат. RU 2064483 C1, С10В 39/10, опубл. 27.07.96. Бюл. №21). Он представляет собой вращающийся вокруг наклонной оси цилиндрический корпус, снабженный средствами для бесконтактного охлаждения кокса, например гребенками для распыливания хладагента на наружную поверхность корпуса. На внутренней стенке корпуса укреплены с наклоном к образующей стенки поперечные пластины, выполненные прерывистыми или непрерывными.
Недостатки этого холодильника - малая эффективность теплообмена при наружном поливе барабана и безвозвратная потеря хладагента в процессе работы устройства, что недопустимо с точки зрения экологии.
Наиболее близким к заявляемому объекту является вращающийся холодильник для охлаждения кокса (пат. RU 2209825 C1, С10В 39/10, опубл. 10.08.2003. Бюл. №21. ПРОТОТИП), включающий загрузочную и разгрузочную воронки, опирающийся на роликовые станции барабан, привод и штуцеры входа и выхода охлаждающей воды. Холодильник содержит вращающийся вокруг горизонтальной оси корпус, состоящий из трубного пространства, транспортирующего охлаждаемый кокс, и межтрубного пространства - водяной рубашки. Охлаждение осуществляется по принципу противотока: холодная вода подается напорной трубой со стороны разгрузочного конца барабана, а нагретая в процессе теплообмена - отводится из рубашки через внутреннюю стенку загрузочного конца барабана с помощью центральной выпускной трубы. В разгрузочной части барабана обе трубы смонтированы коаксиально по отношению к барабану.
Недостатком прототипа является, во-первых, малая эффективность теплообмена методом противотока - в связи с подачей холодной воды в рубашку у «холодного» конца трубного пространства и сливом у «горячего» конца. Во-вторых, коаксиальный монтаж центральной сливной и напорной труб внутри трубного пространства требует радиальных разводок трубопроводов между ними и водяной рубашкой. Эти разводки являются препятствием для передвижения кокса и подвергаются усиленному износу. И, наконец, в-третьих, вывод коаксиальных вращающихся напорного и сливного трубопроводов через разгрузочную воронку из зоны работы холодильника требует для подсоединения к ним сложных по конструкции уплотнительных головок неподвижных напорной и сливной магистралей оборотной воды.
Изобретение вращающегося холодильника для охлаждения кокса устраняет указанные недостатки.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении бесперебойного перемещения массива кокса и его эффективного охлаждения в межтрубном пространстве прямоточного теплообменного устройства типа «труба в трубе». Охлаждающая оборотная вода нагревается в процессе теплообмена и используется для технологических и хозяйственных целей.
Чтобы достичь указанного результата в изобретении вращающегося холодильника для охлаждения кокса трубное пространство выполнено в виде цилиндрического наклонного неподвижно закрепленного двухопорного котла, заполненного находящейся под давлением охлаждающей оборотной водой, а заполненное коксом межтрубное пространство образовано наружной поверхностью этого котла и внутренней поверхностью смонтированного вокруг него барабана с открытыми торцами с закрепленными, например приваренными внутри него, винтовыми (шнековыми) лопатками и плоскими радиально-направленными лопатками-полками, который способен вращаться и транспортировать контактирующий с наружной поверхностью котла охлаждаемый кокс.
В связи с высокой (1400°C и выше) температурой загружаемого массива кокса внутренняя поверхность барабана полностью или частично покрыта огнеупорной обмазкой - в целях предохранения ее от перегрева и преждевременного износа. Для бесперебойного перемещения кокса применены винтовые (шнековые) лопатки, проталкивающие охлаждаемый кокс, а также плоские радиально-направленные лопатки-полки, перемещающие его гравитационно.
С целью повышения эффективности охлаждения в изобретении вращающегося холодильника для охлаждения кокса применен метод прямотока, для чего штуцер входа воды смонтирован на котле у «горячего» (загрузочного) конца барабана, а штуцер выхода воды - у «холодного» (разгрузочного).
Вращающийся холодильник для охлаждения кокса - крупногабаритное изделие (диаметр порядка двух метров, длина - несколько десятков метров, большая металлоемкость). Было бы весьма проблематично осуществить его монтаж (с «продеванием» котла через барабан и дальнейшим закреплением его на опорах), будь барабан неразборным, например цельносварным. Поэтому предлагается составной вариант, а именно: барабан выполнен разборным и состоит из нескольких скрепленных между собой с помощью фланцев цилиндрических обечаек, каждая обечайка может иметь разъем еще и по диаметральной плоскости барабана, а составляющие ее полуобечайки скреплены между собой продольными фланцевыми полками. Благодаря такому конструктивному исполнению барабана улучшаются условия монтажа и ремонта вращающегося холодильника для охлаждения кокса.
Транспортируемый вращающимся холодильником высокотемпературный кокс может сильно нагревать его наружную поверхность. Поэтому в целях безопасности и уменьшения теплоотдачи окружающему пространству наружная поверхность барабана должна быть теплоизолирована (кроме опирающихся на ролики бандажей и зацепляющегося с подвенцовой шестерней зубчатого венца). Для теплоизоляции применена закрепленная снаружи барабана минеральная вата, которая должна быть закрыта тонкостенным металлическим кожухом.
На фиг. 1 представлен боковой вид вращающегося холодильника для охлаждения кокса, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - местный вид Б на фиг. 1 (вариант), на фиг. 4 - местный вид В на фиг. 1.
Трубное пространство 1 выполнено в виде цилиндрического наклонного неподвижно закрепленного двухопорного котла 2, который заполнен находящейся под давлением охлаждающей оборотной водой. Котел 2 закреплен на бетонном основании или металлоконструкции с помощью приваренных к нему стандартных «неподвижной» 3 и «подвижной» 4 опор, снабжен штуцерами входа 5 и выхода 6 охлаждающей воды, которые размещены соответственно у «горячего» (загрузочного) и «холодного» (разгрузочного) концов барабана 8.
Межтрубное пространство 7 образовано наружной поверхностью котла 2 и внутренней поверхностью смонтированного вокруг него вдоль его оси пустотелого цилиндрического барабана 8. Барабан разборный и состоит из обечаек 9 и 10. Обечайки скреплены с помощью фланцев 11. Количество обечаек 9 и 10 может быть не две (как показано на фиг. 1), а три и более - в зависимости от длины холодильника. Для уменьшения износа внутренняя поверхность барабана 8 полностью или частично покрыта огнеупорной обмазкой 12. На внутренней поверхности барабана 8 закреплены, например приварены, винтовые (шнековые) лопатки 13 и плоские радиально-направленные лопатки-полки 14. К «горячему» торцу барабана 8 подведена разъемная по диаметральной плоскости загрузочная воронка 15 с верхним 16 и нижним 17 полукорпусами, а к «холодному» торцу - разъемная разгрузочная воронка 18 с верхним 19 и нижним 20 полукорпусами. Воронки 15 и 18 неподвижно закреплены на опорных поясах 21 и 22 котла 2. Для обеспечения вращения барабана 8 в нижней его части установлены роликовые станции 23 с роликами 24, закрепленные снаружи барабана 8, на которые опираются цилиндрические бандажи 25 и роликовая станция 26 с роликами 27, в которую упирается бандаж 28, закрепленный, например приваренный, на наружной поверхности барабана 8. Вращение холодильника осуществляется приводом 29, установленным на бетонном основании или металлоконструкции в нижней части устройства. Привод 29 содержит кинематически связанные электродвигатель 30, редуктор 31, тормоз 32 и подвенцовую шестерню 33, зацепляющуюся с зубчатым венцом 34 барабана 8. Для облегчения монтажа и разборки при ремонте в обечайках 9 и 10 могут быть выполнены в диаметральной плоскости разъемы 35. Образовавшиеся при этом полуобечайки скреплены продольными фланцевыми полками 36. Наружная поверхность барабана 8 теплоизолирована минеральной ватой 37, которая закреплена на обечайках 9 и 10 проволочными крючьями и закрыта тонкостенным металлическим кожухом 38.
Работа вращающегося холодильника для охлаждения кокса осуществляется следующим образом. Котел 2, образующий внутри своей оболочки трубное пространство 1, под давлением заполняется через штуцер входа 5 холодной оборотной водой, которая, нагреваясь в процессе теплообмена, отводится через оппозитный штуцер выхода 6. Котел 2 закреплен на бетонном основании или металлоконструкции с помощью стандартных принадлежащих ему «неподвижной» 3 и «подвижной» 4 опор. Горячий нефтяной кокс подается через загрузочную воронку 15 в межтрубное пространство 7 вращающегося барабана 8 и высыпается на огнеупорную обмазку 12 внутренней поверхности обечайки 9. Обечайки 9 и 10 скреплены между собой фланцами 11 с помощью стандартных крепежных соединений. Перемещение охлаждаемого кокса в межтрубном пространстве 7 происходит, во-первых, за счет наклона вращающегося барабана 8, во-вторых, за счет проталкивания подаваемого через загрузочную воронку 15 кокса винтовыми (шнековыми) лопатками 13 и, в-третьих, - гравитационно за счет подъема и сбрасывания кокса плоскими радиальными лопатками-полками 14 на внутреннюю поверхность обечайки 10. Барабан 8 своими бандажами 25 и 28 опирается соответственно на вращающиеся ролики 24 и 27 соответственно роликовых станций 23 и 26. Вращение холодильника осуществляется при включенном электродвигателе 30 приводом 29 с помощью редуктора 31, подвенцовой шестерни 33 и зубчатого венца 34. В процессе работы с «холодного» конца межтрубного пространства 7 охлажденный кокс самовыгружается в разгрузочную воронку 18. Остановка работы холодильника может быть произведена выключением питания электродвигателя 30 и включением электромагнитного тормоза 32. Для осуществления монтажа в загрузочной 15 и разгрузочной 18 воронках по диаметральной плоскости холодильника выполнен разъем с креплением продольными фланцевыми полками их верхних 16 и 19 и соответственно нижних 17 и 20 полукорпусов. В качестве варианта (для облегчения монтажа и ремонта барабана 8) в обечайках 9 и 10 также могут быть выполнены разъемы 35 по диаметральной плоскости холодильника. Образовавшиеся при этом полуобечайки скреплены продольными фланцевыми полками 36. В целях безопасности и для уменьшения теплоотдачи в окружающее пространство должна быть применена теплоизоляция наружной поверхности барабана 8 (кроме бандажей 25 и 28 и венца 34). Для этого используются минеральная вата 37 и кожух 38 с набором крепежных деталей.
Вращающийся холодильник для охлаждения кокса предназначен для работы в составе установки прокаливания нефтяного кокса. В процессе теплообмена охлаждающая оборотная вода нагревается и используется для производственных и хозяйственных нужд, что в большой степени окупает себестоимость устройства.
1. Вращающийся холодильник для охлаждения кокса, представляющий собой теплообменное устройство типа «труба в трубе», включающий загрузочную и разгрузочную воронки, опирающийся на роликовые станции барабан, привод и штуцеры входа и выхода охлаждающей воды, отличающийся тем, что трубное пространство выполнено в виде цилиндрического наклонного неподвижно закрепленного двухопорного котла, заполненного находящейся под давлением охлаждающей оборотной водой, а заполненное коксом межтрубное пространство образовано наружной поверхностью этого котла и внутренней поверхностью смонтированного вокруг него барабана с открытыми торцами с закрепленными, например приваренными внутри него, винтовыми (шнековыми) лопатками и плоскими радиально-направленными лопатками-полками, который способен вращаться и транспортировать контактирующий с наружной поверхностью котла охлаждаемый кокс.
2. Вращающийся холодильник по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность барабана полностью или частично покрыта огнеупорной обмазкой.
3. Вращающийся холодильник по п. 1, отличающийся тем, что штуцер входа воды смонтирован на котле у «горячего» (загрузочного) конца барабана, а штуцер выхода воды - у «холодного» (разгрузочного).
4. Вращающийся холодильник по п. 1, отличающийся тем, что барабан выполнен разборным и состоит из нескольких скрепленных между собой с помощью фланцев цилиндрических обечаек, каждая обечайка может иметь разъем еще и по диаметральной плоскости барабана, а составляющие ее полуобечайки скреплены между собой продольными фланцевыми полками.
5. Вращающийся холодильник по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность барабана теплоизолирована.
