RS63366B1 - Hladnjak - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na hladnjak za hlađenje materijala u obliku granula koji je bio podvrgnut termičkoj obradi u industrijskoj peći, kao što je na primer rotaciona peć za proizvodnju cementnog klinkera. Navedeni hladnjak se sastoji od ulaza, izlaza, krajnjeg zida, bočnih zidova, dna i plafona, najmanje tri noseće trake sa povratnim kretanjem za prihvatanje, nošenje i transport materijala koji se hladi. Trake se kreću prateći principe pokretnog poda kao i sredstva za ubrizgavanje rashladnog gasa u materijal kroz rešetkaste ploče postavljene u trakama.

[0002] U DK 199901403 L je opisan hladnjak prethodno navedenog tipa. Dalje je opisano da, nažalost, zbog fizičkih zakona prilikom hlađenja može doći do nastanka takozvanog efekta „hladnog kanala“. Pretpostavlja se da sloj klinkera lokalno pruža manji otpor strujanju vazduha. Ovo može biti posledica sledećih razloga: veći slobodan prostor između klinkera, manja visina klinkera ili niža temperatura klinkera. Sva tri razloga će olakšati put vazduhu. Shodno tome, ovde će proći više vazduha, a manje vazduha kroz okolna područja bez ovog lokalnog fenomena smanjenog otpora strujanju vazduha. Ovo zapravo predstavlja loš ciklus, jer će se sada temperatura klinkera u lokalno uspostavljenom hladnom kanalu hladiti dalje i više od okolnih područja. Kada klinker postane hladniji u odnosu na okolinu, postaće još pogodniji za dalji prolaz vazduha. Time nastaje loš ciklus neravnomernog hlađenja koji će se dalje samo ubrzavati. Drugim rečima: fizički zakoni i matematika opisuju nestabilnost pri hlađenju stišljivim medijumom – npr. vazduhom - kroz rasuti materijal.

[0003] Nestabilnost smanjuje rekuperaciju toplote koja se vrši kroz temperaturu vazduha koji se vraća nazad u peć, a koji je sada razblažen hladnijim vazduhom koji prolazi kroz hladne kanale. Glavna namena hladnjaka je da izvrši rekuperaciju što je moguće veće količine toplote iz vrućeg klinkera predajući je vazduhu koji se vraća u peć, tako da se može uštedeti gorivo koje se troši u gorioniku. Rekuperisani vazduh predstavlja količinu vazduha koja prolazi kroz sloj klinkera i vraća se u peć. Rekuperisani vazduh se može videti kao količina vazduha levo od isprekidane linije na Slici 2.

[0004] U hladnjacima za klinker sa povratnim kretanjem, kao što je na primer DE19542013(A1), gde je svaki drugi ili treći red rešetke orijentisan horizontalno i ortogonalno u odnosu na smer transporta klinkera, sloj klinkera će imati automatsko vertikalno pomeranje (vertikalno smicanje) u sloju kada padne preko vrha jedne ploče rešetke na sledeću ploču rešetke prilikom pomeranja klinkera prema izlazu iz hladnjaka. Vertikalno smicanje (vertikalno pomeranje) NIJE mešanje klinkera sa vrha sa klinkerom u donjem položaju i obrnuto. Naprotiv, klinker ostaje u istom vertikalnom položaju nakon što je izložen vertikalnom pomeranju (vertikalnom smicanju), samo što ima malo pozitivno i negativno vertikalno rastojanje u odnosu na susedni klinker tokom vertikalnog smicanja.

[0005] U hladnjacima sa potisnim šipkama, kao što je na primer WO9848231(A1), pojedine šipke se pomeraju napred-nazad kroz sloj klinkera čime se klinker transportuje ka izlazu. U ovom tipu hladnjaka sloj klinkera će automatski imati vertikalno pomeranje (vertikalno smicanje) u sloju kada se potisna šipka pomera kroz klinker prema ulazu i time potiskuje klinker preko oblika poprečnog preseka potisne šipke.

[0006] U DK199901403 L je takođe navedeno i detaljno opisano prethodno zahtevano vertikalno pomeranje (vertikalno smicanje). Ovde su između ploča rešetke kroz koje struji vazduh postavljeni pojedini vertikalni elementi, pri čemu se vrh vertikalnih elemenata nalazi na višoj poziciji u odnosu na vrh ploče rešetke. Vertikalni element je ortogonalan na pravac transporta klinkera duž trake. Rastojanje između dva vertikalna elementa će u odnosu na traku ostaviti džep od stacionarnog klinkera. Princip pokretnog poda će pomeriti klinker napred kada se sve trake kreću zajedno prema izlazu hladnjaka. Ipak, kada se jedna traka povlači nazad a dve susedne trake se ne pomeraju, sila trenja koja potiče od stacionarnog klinkera iznad dve stacionarne susedne trake će obezbediti da se klinker iznad pokretne trake pomeri unazad samo duž malog dela rastojanja duž kojeg se traka kreće. Ovim se uspostavlja transport klinkera. Klinker iznad pokretne trake će biti potisnut preko vertikalnog elementa. Ipak, pomeraj između pokretnog klinkera i stacionarnog klinkera će biti veći između dva vertikalna elementa što je klinker na nižoj poziciji u odnosu na vrh vertikalnih elemenata. U DK199901403 L se pominje različita visina vertikalnih elemenata. Razlog za to je kako bi se osiguralo da u sredini ploče rešetke postoji još stacionarnog klinkera, čime se obezbeđuje da ploča rešetke nije izložena habanju usled pokretnog klinkera i kako bi se proizvelo dovoljno vertikalno pomeranje (vertikalno smicanje).

PREDMET PRONALASKA

[0007] Rekuperacija toplote se teoretski poboljšava sa povećanjem visine sloja klinkera, pošto će princip rada izmenjivača toplote u zoni rekuperacije toplote delovati više kao izmenjivač toplote sa suprotnim strujanjem vazduha nego kao manje efikasan izmenjivač toplote sa poprečnim protokom. Ipak u nekom trenutku se vertikalno smicanje - kako je objašnjeno uvedeno samo sa donje strane - više ne može realizovati. Zbog toga će problem hladnog kanala ponovo početi da nanosi štetu pri rekuperaciji toplote u hladnjaku.

[0008] Predmetni pronalazak se odnosi na povećanje visine vertikalnog smicanja i da i dalje zadržavanje stacionarnog klinkera na vrhu ploča rešetke, videti Sliku 5.

[0009] Ovo se postiže pomoću hladnjaka za hlađenje materijala (2) u obliku granula koji se izlaže termičkoj obradi unutar industrijske peći (3), kao što je na primer rotaciona peć za proizvodnju cementnog klinkera, gde hladnjak (1) sadrži ulaz (4), izlaz (5), krajnje zidove (6), bočne zidove (7), dno (8) i plafon (9), najmanje tri noseće trake (10) sa povratnim kretanjem namenjene za prihvatanje, nošenje i transport materijala koji se hladi, gde se trake (10) kreću po principu pokretnog poda, gde se rashladni gas ubrizgava nagore između dna (8) i traka (10), gde rashladni gas prolazi kroz ploče rešetke (12) izvedene u trakama (10), gde rashladni gas tada prolazi kroz materijal (2) i gde je na rastojanju od ulaza uspostavljen graničnik za rekuperaciju toplote tako da će se vazduh na ulaznoj strani graničnika (11) vratiti u peć (3), pri čemu se elementi (16) pružaju prema gore sa gornje površine nosećih traka, pri čemu su elementi (16) na nosećoj traci izvedeni razmaknuto stvarajući zonu ploče rešetke G (13), gde element ima gornji deo L koji je nagnut prema izlaznom kraju (5) hladnjaka, gde gornji deo ima dužinu L (17) koja je veća od 1/40 od G (13) i gde gornji deo L ima ugao alfa (18) između gornjeg dela L i horizontalne ravni koji je veći od 5 stepeni i manji od 80 stepeni,.

[0010] Koeficijent trenja između klinkera i klinkera je značajno veći od koeficijenta trenja između klinkera i obične ploče, npr. izrađene od čelika ili keramike.

[0011] Prethodno navedeni vertikalni element biće zamenjen uređajem koji se može montirati a koji je bilo kog oblika pogodnog da služi za nošenje ravnog dela koji je nagnut prema izlaznom kraju hladnjaka i koji sa horizontalom zaklapa ugao alfa. Dužina nagnutog dela je L, a rastojanje između dva uređaja je G. Visina H uređaja koji se može montirati treba da bude dovoljna da samo obezbedi da se ploče rešetke ne habaju.

[0012] Pošto se vazduh ravnomerno distribuira preko cele površine ploče rešetke, očigledno je i razumljivo da L × cos(alfa) postaje siva oblast gde će sav vazduh iz oblasti u ploči rešetke proći kroz stacionarni klinker i otići kroz vrh L samo u ovoj jednoj tački. Opet, za rekuperaciju toplote nije dobro da ima preveliku površinu sive oblasti jer to, opet, proizvodi neravnomerno strujanje vazduha kroz sloj klinkera, šteteći rekuperaciji toplote.

[0013] Vertikalno smicanje je sa druge strane L × sin(alfa). Ali ako ugao alfa postane prevelik (otprilike veći od 60 stepeni), ponašaće se kao i ranije pomenuti vertikalni element, jer sada klinker neće biti prisiljen da se kreće preko L-dela ploče tako da se ne postiže željeno veće vertikalno smicanje.

[0014] Na ovaj način je uspostavljen kompromis da se postigne određeno vertikalno smicanje: L × sin(alfa) uz ne veliki L × cos(alfa) površine sive oblasti, ali uz zadržavanje niskog ugla alfa koji omogućava da će klinker kliziti na L – videti Sliku 5.

[0015] Dalja povoljna izvođenja su opisana u zavisnim Zahtevima.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

[0016]

Slika 1 ilustruje pogled u ravni na rashladni uređaj prema pronalasku;

Slika 2 ilustruje vertikalni poprečni presek kroz isti rashladni uređaj koji je ilustrovan na Slici 1;

Slika 3 ilustruje da je rashladni pod izveden sa pet nosećih traka sa povratnim kretanjem;

Slika 4 ilustruje uvećani pogled na noseće trake sa povratnim kretanjem; Slika 5 ilustruje prema napred nagnut deo kojim se postiže povećana visina sloja klinkera uz obezbeđivanje vertikalnog smicanja bez nastanka problema hladnog kanala.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0017] Na Slici 1 je ilustrovan pogled u ravni na rashladni uređaj 1 koji je povezan sa rotirajućom peći 3. Na Slici 2 je prikazan vertikalni poprečni presek kroz isti uređaj gde se može videti da je rotirajuća peć postavljena iznad rashladnog uređaja. Rotirajuća peć 3 se zagreva plamenom koji je naznačen šrafiranim delom i kada se cementni klinker termički obrađuje unutar peći, on će se, na primer, usled nagiba peći dovesti na ulazni kraj 4 rashladnog sklopa.

[0018] Sloj klinkera je naznačen svetlo sivom linijom 2 koja na taj način označava materijal u obliku granula. Naspram ulaznog kraja se nalazi izlazni kraj 5 gde je rashladni pod kao takav smešten u kućište koje se sastoji od zidova 6, bočnih zidova 7, dna 8 i plafona 9. U cilju pojašnjenja, predmetni pronalazak će biti opisan u odnosu na sklop hladnjaka koji se sastoji od tri noseće trake 10 sa povratnim kretanjem. U ovom kontekstu molimo pogledajte Sliku 3 na kojoj je ilustrovano da rashladni pod poseduje pet nosećih traka 10 sa povratnim kretanjem.

[0019] Materijal 2 u obliku granula će se transportovati po nosećim trakama sa povratnim kretanjem prema principu pokretnog poda. Princip pokretnog poda je dobro poznat kod ovih tipova rashladnih podova i transportuje materijal u obliku granula od ulaznog kraja do izlaznog kraja istovremenim guranjem istom brzinom napred najmanje tri noseće trake sa povratnim kretanjem. Nakon toga dve klizne trake ostaju u svom položaju dok se klizna traka koja se nalazi između ove dve klizne trake povlači nazad.

[0020] Usled trenja koje postoji između materijala u obliku granula tokom ovog kretanja neće doći do povlačenja ukupne količine materijala u obliku čestica nazad, tako da će neto efekat ovog povratnog kretanja biti taj da se materijal 2 pomera od ulaza 4 ka izlazu 5.

[0021] Klizne noseće trake sa povratnim kretanjem poseduju rešetkaste ploče tako da rashladni gas koji se uduvava u prostor između dna 8 rashladnog uređaja i rešetki u kliznom podu može da prolazi kroz noseće trake. Usled pritiska u gasu koji se potiskuje u prostor između dna i nosećih traka, gas će biti prisiljen da prolazi kroz sloj materijala u obliku granula. Na taj način rashladni gas razmenjuje toplotu sa veoma vrućim materijalom koji je upravo napustio peć i odvodi toplotu iz materijala koji se na taj način hladi.

[0022] Nakon što je gas prošao kroz materijal u obliku granula, deo gasa će biti odveden nazad u peć kako bi pomogao zagrevanju materijala odnosno klinkera koji se nalazi unutar peći, čime se štedi energija. Tradicionalno, postojaće granica 11 rekuperacije toplote koja ograničava rastojanje od peći gde se gas koji prolazi kroz materijal u obliku granula vraća nazad kroz peć. Gas iza ove tačke će biti odveden do dimnjaka, kao što je prikazano strelicama.

[0023] Prelazeći na Sliku 4, na njoj je prikazan uvećani pogled na noseće trake sa povratnim kretanjem. Rešetke 12 su izvedene u rashladnim nosećim trakama kako bi se omogućilo da rashladni gas prolazi kroz noseće trake 10.

[0024] Sa površine nosećih traka se uzdižu elementi 16 koji se pružaju nagore. Ovi elementi 16 su pozicionirani na određenom prostoru stvarajući na taj način zone rešetkaste ploče 13. Materijal u obliku granula koji se nalazi između ovih uspravnih elemenata će biti nepomičan i kao takav, kako se noseće trake sa povratnim kretanjem pomeraju napred-nazad, materijal neće vršiti habanje kliznih nosećih traka, već će se kotrljati samo preko materijala u obliku granula koji su već zahvaćen u zoni rešetkaste ploče.

[0025] Elementi 16 imaju gornji deo L koji je nagnut prema izlazu 5. Na ovaj način će se postići prethodno opisani efekti koji se odnose na kretanje materijala u obliku granula. Jasno je da će nagnuti deo dužine L stvoriti sivu oblast za gas koji prolazi kroz rešetkaste ploče, tako da će hlađenje iznad nagnutog dela 17 biti manje efikasno.

[0026] Kao što je objašnjeno iznad u vezi sa rekuperacijom toplote i visinom sloja klinkera, poželjno je imati relativno debeo sloj klinkera/materijala u obliku granula, ali u isto vreme i postići njegovo vertikalno smicanje kako bi se stvorio određeni otpor gasu koji prolazi kroz materijal, čime se poboljšava rekuperacija toplote. Ovo se postiže pomoću prema napred nagnutog dela koji je ilustrovan na Slici 5, čime se može postići povećana visina sloja materijala uz obezbeđivanje vertikalnog smicanja bez nastanka problema hladnog kanala koji predstavlja kanal kroz materijal u granulama koji omogućava vazduhu da manje ili više nesmetano prolazi kroz materijal u obliku granula zbog čega je rekuperacija toplote u značajnoj meri smanjena. Stoga, kada se uspostavi hladni kanal, rekuperacija toplote je smanjena i efekat hlađenja čitavog sloja klinkera je značajno smanjen. Ovo dovodi do ukupnih loših performansi i nedostatka rekuperacije toplote koja bi se inače mogla ponovo koristiti u peći.

Claims (8)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Hladnjak (1) za hlađenje materijala (2) u obliku granula koji se termički obrađuje u industrijskoj peći (3), kao što je na primer rotirajuća peć za proizvodnju cementnog klinkera, gde hladnjak (1) sadrži ulaz (4), izlaz (5), krajnje zidove (6), bočne zidove (7), dno (8) i plafon (9), najmanje tri noseće trake (10) sa povratnim kretanjem namenjene za prihvatanje, nošenje i transport materijala koji se hladi, gde se trake (10) kreću po principu pokretnog poda, gde se rashladni gas ubrizgava nagore između dna (8) i traka (10), gde rashladni gas prolazi kroz rešetke (12) izvedene u trakama (10), gde rashladni gas tada prolazi kroz materijal (2) i gde je na rastojanju od ulaza uspostavljena granica rekuperacije toplote tako da se vazduh sa ulazne strane granice (11) rekuperacije toplote vraća u peć (3), naznačen time, što se elementi (16) pružaju naviše sa gornje površine nosećih traka, pri čemu su elementi (16) na nosećoj traci razmaknuti obrazujući tako zonu G (13) rešetkaste ploče, gde element ima gornji deo L koji je nagnut prema izlaznom kraju (5) hladnjaka, gde gornji deo ima dužinu L (17) koja je veća od 1/40 G (13) i gde gornji deo L ima ugao alfa (18) između gornjeg dela L i horizontalne ravni koji je veći od 5 stepeni i manji od 80 stepeni.

2. Hladnjak prema Zahtevu 1, naznačen time, što je dužina L (17) veća od 1/20 G (13) i što je ugao alfa (18) veći od 5 stepeni i manji od 80 stepeni.

3. Hladnjak prema Zahtevu 1, naznačen time, što je dužina L (17) veća od 1/10 G (13) i što je ugao alfa (18) veći od 5 stepeni i manji od 80 stepeni.

4. Hladnjak prema Zahtevu 1, naznačen time, što je dužina L (17) veća od 1/5 G (13) i što je ugao alfa (18) veći od 5 stepeni i manji od 80 stepeni.

5. Hladnjak prema Zahtevu 1, naznačen time, što je dužina L (17) veća od 1/40 G (13) i što je ugao alfa (18) veći od 15 stepeni i manji od 80 stepeni.

6. Hladnjak prema Zahtevu 1, naznačen time, što je dužina L (17) veća od 1/20 G (13) i što je ugao alfa (18) veći od 15 stepeni i manji od 80 stepeni.

7. Hladnjak prema Zahtevu 1, naznačen time, što je dužina L (17) veća od 1/10 G (13) i što je ugao alfa (18) veći od 15 stepeni i manji od 80 stepeni.

8. Hladnjak prema Zahtevu 1, naznačen time, što je dužina L (17) veća od 1/5 G (13) i što je ugao alfa (18) veći od 15 stepeni i manji od 80 stepeni.

1