CS240575B1

CS240575B1 - Manhole shaft preheater

Info

Publication number: CS240575B1
Application number: CS84377A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Zacpal
Original assignee: Zdenek Zacpal
Priority date: 1984-01-16
Filing date: 1984-01-16
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS37784A1

Abstract

Účelem je zvýšit účinnost tepelné výměny v šachtovém předehřívači práškovitých materiálů a to nejjednoduššími prostředky. Tohoto účelu se dosáhne tím, že válcová šachta je v horní části uzavřena stropem ve tvaru kruhového mezikruží, na nějž navazuje axiálně krátký válcový nástavec, přecházející v potrubí, jež je v horní části rozvedeno do cyklónů, přičemž potrubí je čtvercového profilu nebo profilu rovnoramenného trojúhelníka.The purpose is to increase the efficiency of heat exchange in a shaft preheater for powder materials by the simplest means. This purpose is achieved by closing the cylindrical shaft at the top with a ceiling in the shape of a circular annulus, which is connected to an axially short cylindrical extension, passing into a pipe, which is divided into cyclones at the top, the pipe having a square profile or an isosceles triangle profile.

Description

Vynález se týká šachtového předehřívače práškovitých materiálů, zejména cementářské surovinové moučky při suchém způsobu výpalu, a to zvláště úpravy propojení jeho válcové šachty s cyklónovým systémem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a shaft preheater for pulverulent materials, in particular cement raw meal, in a dry firing process, and in particular to a modification of its cylindrical shaft connection to a cyclone system.

Již řadu let je v průmyslové praxi běžně zaveden šachtový předehřívač práškovitých materiálů, zejména pro předehřev a částečnou kalcinaci cementářské surovinové moučky před jejím vstupem do krátké rotační pece, kde se tepelný proces kalcinace dokončuje a provádí slinování. V posledních létech se projevila nutnost lépe využívat energie paliv. Jsou proto zkoumány všechny možnosti zlepšit tepelnou ekonomii jednotlivých zařízení, tedy i šachtového předehřívače práškovitých materiálů.A shaft preheater of pulverulent materials has been routinely used in industrial practice for many years, particularly for preheating and partial calcination of cement raw meal before it enters the short rotary kiln where the thermal calcination process is completed and sintered. In recent years there has been a need to make better use of fuel energy. Therefore, all possibilities to improve the thermal economy of individual devices, including also the shaft preheater of powdered materials, are investigated.

Přesto·, že šachtový předehřívač během vývoje dosáhl vel mi značné úrovně, při bližším studiu jeho fukce v provozní praxi je možno pozorovat jeden závažný nedostatek.Despite the fact that the shaft preheater has reached a very high level during its development, one serious shortcoming can be observed in closer study of its operation in operational practice.

Válcová šachta ve své horní části navazuje axiálně kruhovým mezikružím a kuželovým přechodem na válcové potrubí zaústěné do cyklónovébo systému. Do tohoto potrubí je zaváděna surovina, určená k předehřevu. Horkými plyny z válcové šachty je unášena do cyklónového systému, kde je odlučována. Horké plyny unášející surovinu jí předávají svoje teplo, čímž probíhá první fáze předehřevu za souproudu. Částečně předehřátá surovina je zaváděna do horní části válcové šachty, kde probíhají další fáze předehřevu v protiproudu.In its upper part, the cylindrical shaft connects axially with an annular ring and a conical transition to a cylindrical conduit leading to a cyclone or system. Raw material for preheating is introduced into this pipeline. The hot gases from the cylindrical shaft are carried to the cyclone system where it is separated. The hot gases carrying the feedstock transfer their heat to it, thereby conducting the first preheating phase under co-current. The partially preheated feedstock is fed into the upper part of the cylindrical shaft where further preheating phases take place in countercurrent.

Protože horké plyny ve válcové šachtě intenzívně rotují, projevuje se jejich rotace i za postupu zmíněným válcovým potrubím nad válcovou šachtou, což je nevýhodné.Since the hot gases are intensely rotating in the cylindrical shaft, their rotation also manifests itself in the course of the above-mentioned cylindrical pipe above the cylindrical shaft, which is disadvantageous.

Surovina určená k předehřevu, se vlivem rotace plynů nemísí dokonale s celým jejich množstvím, je z proudu plynů vlivem odstředivé síly naopak vypuzována ke stěně kruhového potrubí, kde postupuje převážně ve formě shluků a praménků až do cyklónovéiho systému. Má to za následek, že vedle sebe postupují relativně horké plyny a relativně studená surovina, jejich teploty se vzájemně nevyrovnávají podle směšovací rovnice, jak se předpokládalo.The raw material to be preheated, does not mix perfectly with all of them due to the rotation of the gases, it is forced out of the gas stream by centrifugal force to the wall of the circular pipeline, where it proceeds mainly in the form of clusters and strands up to the cyclone system. As a result, relatively hot gases and relatively cold feedstock flow side by side, their temperatures do not equal each other according to the mixing equation as expected.

V praxi se tento moment projevuje nepřiměřeně vysokým teplotním rozdílem mezi předehřívanou surovinou a ochlazovanými plyny.In practice, this moment results in an unreasonably high temperature difference between the preheated feedstock and the cooled gases.

Popsaný problém se prohlubuje, je-li v cyklónovém systému zapojeno paralelně více cyklónů než jeden. V tom případě se zpravidla predehřívaná surovina, postupující ve šroubovici ve shlucích a praméncích v blízkosti stěny válcového potrubí, nedělí mezi jednotlivé cyklóny úměrně s rozdělením proudu plynů, takže ani v cyklónech dodatečnou částečnou výměnou tepla nelze nedostatek napravit. V praxi se tento· moment projevuje jednotlivými paralelně zapojenými cyklóny.The problem described is exacerbated when more than one cyclone is connected in parallel in a cyclone system. In this case, as a rule, the preheated feedstock advancing in the clusters and strands near the wall of the cylindrical pipe does not divide between the cyclones in proportion to the gas flow distribution, so that even in cyclones by additional partial heat exchange the deficiency cannot be remedied. In practice, this moment is manifested by individual cyclones connected in parallel.

Praktickými následky popsaných problémů je to, že první fáze tepelné výměny v šachtovém předehřívací probíhá se spíšenou efektivitou, což snižuje tepelnou účinnost celého předehřívače a ve svých důsledcích zvyšuje spotřebu tepla pro výpal, což je nežádoucí.The practical consequences of the described problems are that the first phase of heat exchange in the shaft preheater proceeds with a reduced efficiency, which reduces the thermal efficiency of the entire preheater and consequently increases the heat consumption for firing, which is undesirable.

Vynález si klade za cíl odstranit popsané nedostatky a zvýšit účinnost tepelné výměny v šachtovém předehřívači práškovitých materiálů, a to nejjednoduššími prostředky.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the disadvantages described and to increase the heat exchange efficiency in the shaft preheater of powdered materials by the simplest means.

Podstata šachtového předehřívače práškovitých materiálů podle vynálezu spočívá v tom, že válcová šachta je v horní části uzavrena stropem ve tvaru kruhového mezikruží, na nějž navazuje axiálně krátký válcový nástavec, přecházející v potrubí, jež je v horní části rozvedeno do cyklónů, přičemž potrubí je čtvercového profilu nebo profilu rovnoramenného trojúhelníka.The essence of the shaft preheater of the pulverulent materials according to the invention consists in that the cylindrical shaft is closed at the top by a ceiling in the form of a circular annulus, followed by an axially short cylindrical extension passing into the piping. profile or isosceles triangle profile.

Zavedením vynálezu se dosáhne zvýšení teploty předehřáté suroviny a'zvýšení jejího stupně kalcinace cestou vyššího využití tepla horkých plynů v šachtovém předehřívači práškovitých materiálů, což umožní snížit spotřebu tepla pro výpal.The introduction of the invention achieves an increase in the temperature of the preheated feedstock and an increase in its degree of calcination by increasing the utilization of the heat of the hot gases in the shaft preheater of pulverulent materials, which makes it possible to reduce the heat consumption for firing.

Zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na výkresu v pohledu s částečným řezem.The device according to the invention is schematically shown in the drawing in a partial sectional view.

Zařízení se skládá z šachtového předehřívače 1, tvořeného válcovou šachtou 2 ukončenou ve spodní části kuželovou výsypkou 3. Válcová šachta 2 v horní části je uzavřena stropem 4 ve tvaru kruhového mezikruží, na které navazuje axiálně krátký válcový nástavec 5, přecházející bezprostředně skokovitě v potrubí 6, jež je čtvercového profilu rovnostranného trojúhelníka. Potrubí 6 je rozvedeno do cyklónů 7, které jsou výdechy připojeny na odvodní potrubí 8 plynů, pokračující k odtahovému ventilátoru, který není znázorněn. Cyklóny 7 jsou spodní částí propojeny potrubími 9 suroviny s klapkovými uzávěry 10 s horní částí válcové šachty 2, kde je pod výpady potrubí 9 suroviny umístěn tříštící kužel 11.The device consists of a shaft preheater 1 formed by a cylindrical shaft 2 terminated at the bottom by a conical hopper 3. The cylindrical shaft 2 in the upper part is closed by a ceiling 4 in the form of a circular annulus, followed by an axially short cylindrical extension 5 , which is a square profile of an equilateral triangle. The duct 6 is distributed to cyclones 7, which are exhaled connected to the exhaust gas duct 8, continuing to the exhaust fan (not shown). The cyclones 7 are connected by the lower part of the raw material piping 9 with the flap valves 10 with the upper part of the cylindrical shaft 2, where a splinter cone 11 is located under the outlets of the raw material piping 9.

Potrubí 12 pro přívod suroviny určené k předehřevu je zaústěno do spodní části potrubí 6 a je v místě svého zaústění opatřeno tříštícím prvkem 13 z plechu nebo vyzdívky.The feed pipe 12 for preheating is connected to the bottom of the pipe 6 and is provided with a shattering element 13 made of sheet metal or lining at its inlet.

Šachtový předehřívač 1 je s rotační pecí 14 spojen přívodním kanálem 15 plynů, který je do válcové šachty 2 zaústěn tangenciálně v její spodní části.The shaft preheater 1 is connected to the rotary kiln 14 by a gas supply channel 15, which flows into the cylindrical shaft 2 tangentially in its lower part.

Kuželová výsypka 3 je propojena s rotační pecí 14 potrubím 16 suroviny.The conical hopper 3 is connected to the rotary kiln 14 via the raw material line 16.

Zařízení pracuje následovně:The device works as follows:

Horké kouřové plyny z rotační pece 14 jsou neznázorněným odtahovým ventilátorem protahovány šachtovým předehřívačem 1. Vlivem tangenciálního zaústění přívodního kanálu 15 plynů do válcové šachty 2 plyny po celé výšce válcové šachty 2 rotují. Postupují dále krátkým válcovým nástavcem 5 a potrubím 6 čtvercového profilu nebo profilu rovnostranného trojúhelníku do cyklónů 7, odvodním potrubím 8 plynů k nežnázorněnému odtahovému ventilátoru.The hot flue gases from the rotary kiln 14 are drawn through a shaft preheater 1 (not shown) by a shaft preheater 1. Due to the tangential opening of the gas inlet duct 15 into the cylinder shaft 2, the gases rotate over the entire height of the cylinder shaft 2. They proceed further through a short cylindrical extension 5 and a duct 6 of a square profile or an equilateral triangle profile to cyclones 7, through a gas outlet line 8 to a exhaust fan (not shown).

Surovina určená k předehřevu, je dopravována potrubím 12 do spodní části potrubí 6, kde se tříští na tříštícím prvku 13, rozptyluje se v plynech, je jimi vysušena a částečně předehřátá a unesena do cyklónů 7, kde se odlučuje. Vysušením a provzdušněním získává schopnost vytvářet v plynech mrak částic. Je zaváděna potrubími 9 s klapkovými uzávěry 10 do horní části válcové šachty 2, kde se tříští na tříštícím kuželi 11 a rozptyluje se do proudu rotujících plynů. Vlivem odstředivé sily rotuje v blízkosti vnitřních stěn válcové šachty 2, avšak není z válcové Šachty ve velké míře vynášena, nebot tomu brání strop 4 ve tvaru kruhového mezikruží. Vlivem postupného přetížení plynů surovinou tato začne postupovat válcovou šachtou 2 za rotace proti proudu rotujících plynů směrem dolů, čímž se protiproudým způsobem předehřívá.The feedstock to be preheated is conveyed via the line 12 to the bottom of the line 6 where it is shattered on the shattering element 13, dispersed in the gases, dried and partially preheated and carried to the cyclones 7 where it is separated. By drying and aerating it acquires the ability to form a cloud of particles in gases. It is fed through ducts 9 with flap valves 10 to the upper part of the cylindrical shaft 2, where it splits on the shattering cone 11 and dissipates into a stream of rotating gases. Due to the centrifugal force, it rotates near the inner walls of the cylindrical shaft 2, but is not discharged to a large extent from the cylindrical shaft, since the ceiling 4 in the form of a circular annulus prevents this. Due to the gradual overloading of the gases with the raw material, the latter starts to advance through the cylindrical shaft 2 while rotating upstream of the rotating gases, thereby preheating in a countercurrent manner.

Předehřátá surovina se shromažďuje v kuželové výsypce 3 a potrubím 16 postupuje do rotační pece 14 k dalšímu zpracování. Popsaná funkce protiproude výměny tepla ve válcové šachtě 2 je založena na protiproudem postupu suroviny proti rotujícím plynům. Rotace plynů ve válcové šachtě 2 proto nesmí být narušena. Odtah plynů z válcové šachty 2 se z toho důvodu děje krátkým válcovým nástavcem 5, navazujícím na strop 4 ve tvaru kruhového mezikruží, který umožňuje nerušenou rotaci plynů až do jejich výstupu z válcová šachty 2.The preheated feedstock is collected in the conical hopper 3 and passes through line 16 to the rotary kiln 14 for further processing. The described function of countercurrent heat exchange in the cylindrical shaft 2 is based on the countercurrent flow of the feedstock against the rotating gases. The rotation of the gases in the cylinder shaft 2 must therefore not be impaired. The exhaust of the gases from the cylindrical shaft 2 is therefore carried out by a short cylindrical extension 5, connected to the ceiling 4 in the form of a circular annulus, which allows undisturbed rotation of the gases until they exit the cylindrical shaft 2.

Rotace plynů v potrubí 6, navazujícím na krátký válcový nástavec 5, je naopak nežádoucí, jak bylo v úvodu vysvětleno. Je zde zapotřebí rotaci plynů utlumit a příslušnou pohybovou energii rotujících plynů využít na výrazné zvýšení turbulence proudu v celém průřezu potrubí 6.' Děje se tak tím, že rotující plyny z krátkého válcového nástavce 5 vstupují do potrubí 6 čtvercového průřezu, nebo průřezu rovnostranného trojúhelníka, narážejí na stěny, jejich rotační složka rychlosti se tlumí a vzrůstá intenzita promíchávání se v příčném směru. To má za následek intenzívní vyrovnávání se teplot suroviny a plynů, podstatné snížení zbytkového teplotního spádu mezi plyny a predehřívanou surovinou, tedy i zvýšení tepelné účinnosti celého předehřívače.On the other hand, the rotation of the gases in the line 6 following the short cylindrical extension 5 is undesirable, as explained in the introduction. It is necessary to attenuate the rotation of the gases and to use the corresponding movement energy of the rotating gases to significantly increase the turbulence of the current in the entire cross-section of the pipe 6. ' This is due to the fact that the rotating gases from the short cylindrical extension 5 enter the piping 6 of a square cross-section or an equilateral triangle cross-section, strike the walls, their rotational velocity component dampens and the transverse mixing intensity increases. This results in an intensive equalization of the feedstock and gas temperatures, a substantial reduction in the residual temperature gradient between the gases and the preheated feedstock, and thus an increase in the thermal efficiency of the entire preheater.

Claims

Subject

A shaft preheater for pulverulent materials consisting of a cylindrical shaft, cyclones at the top thereof, a conical hopper at its bottom, a gas supply channel from a rotary kiln to the bottom of the shaft tangentially, of a conduit for conveying raw materials and gases, that the cylindrical shaft (2) is closed in the upper part by a ceiling (4) in the form of a circular annulus, the invention being followed by an axially short cylindrical extension (5) passing into the pipeline (6), which is distributed at the top into cyclones [7J, wherein the conduit (6J is a square profile or isosceles triangle profile).

2. A powder preheater according to claim 1, characterized in that the duct (6 J) immediately jumps to the short cylindrical extension (5).