ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРЯЧЕГО НАСЫПНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к охлаждающему устройству для горячего насыпного материала.

При охлаждении горячего насыпного материала, например спекшейся железной руды, стремятся максимально использовать возникающее при этом отходящее тепло. Уровень техники представляют охладительные башни с перекрестным движением потоков в виде кольцевых охладителей с опусканием или кольцевых охладителей с отклонением. Однако в кольцевых охладителях с опусканием использование отходящего тепла ограничено первой третью охладителя, поскольку непрерывно уменьшается температура отходящего воздуха. В кольцевых охладителях с отклонением возникает смесь из горячего и теплого воздуха, температура которой в принципе не так высока, как максимально возможно, так что эффективность использования отходящего тепла ухудшается. Охладители, согласно уровню техники, которые снабжены охлаждающими колодцами, известны из JP 58077537A и JP 10265858A.

Задачей данного изобретения является создание возможностей, с помощью которых обеспечивается более эффективное использование возникающего при охлаждении насыпного материала отходящего тепла.

Задача решена с помощью охлаждающего устройства для горячего насыпного материала с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения охлаждающего устройства согласно изобретению являются предметом зависимых пунктов 2-9 формулы изобретения.

Согласно изобретению предусмотрено такое выполнение охлаждающего устройства для горячего насыпного материала, что

- охлаждающее устройство имеет охладительную башню с вертикальной основной осью, в которой горячий насыпной материал охлаждается с помощью потока газа,

- охлаждающее устройство имеет подающее приспособление, с помощью которого горячий насыпной материал насыпается сверху в охладительную башню, так что горячий насыпной материал скапливается в охладительной башне,

- охлаждающее устройство имеет удаляющее приспособление, с помощью которого насыпной материал в холодном состоянии удаляется внизу из охладительной башни, так что остающийся в охладительной башне насыпной материал скользит вниз,

- охлаждающее устройство имеет приспособление для подачи газа, с помощью которого газовый поток пропускается через охладительную башню,

- охлаждающее устройство имеет отводящее приспособление, через которое газовый поток отводится из охладительной башни,

- в охладительной башне расположено несколько направляющих для газового потока, которые проходят, исходя из расположенных в наружной стенке башни входов, радиально внутрь к основной оси,

- направляющие для газового потока выполнены в виде удлиненных направляющих, которые по своей длине в соответствующем направлении прохождения имеют выходы для газового потока, так что газовый поток направляется в находящийся в охладительной башне горячий насыпной материал,

- направляющие для газового потока расположены, при рассматривании в направлении основной оси, в средней зоне охладительной башни, а отводящее приспособление расположено в верхней зоне охладительной башни, так что газовый поток проходит через находящийся в охладительной башне насыпной материал снизу вверх.

За счет такого выполнения газовый поток проходит через горячий насыпной материал не в виде перекрестного потока, а в виде противотока. Смешивание горячего и теплого отходящего тепла больше невозможно.

Предпочтительно предусмотрено, что направляющие для газового потока образуют с горизонталью угол наклона, так что направляющие газового потока поднимаются в направлении основной оси. За счет такого выполнения можно дополнительно оптимировать коэффициент полезного действия при использовании отходящего тепла. Это особенно справедливо, когда угол наклона выбран так, что он примерно соответствует углу насыпного материала, который насыпной материал образует с горизонталью. Поэтому угол наклона предпочтительно лежит между 20º и 45º, в большинстве случаев между 25º и 35º.

Предпочтительно предусмотрено, что выходы расположены исключительно на нижней стороне направляющих газового потока. За счет такого выполнения минимизируется или даже полностью предотвращается опасность закупоривания выходов.

Расположение выходов исключительно на нижней стороне направляющих газового потока может достигаться, например, тем, что направляющие газового потока имеют каждая две боковые зоны и перекрывающую боковые зоны крышевую зону, что боковые зоны проходят по существу вертикально и что крышевая зона имеет в поперечном сечении форму опрокинутой буквы V.

Предпочтительно направляющие газового потока проходят до основной оси или до расположенной на основной оси ступицы. За счет этого горячий насыпной материал по существу во всем поперечном сечении пронизывается газовым потоком и охлаждается.

Предпочтительно отводящее приспособление расположено в наружной стенке башни. За счет такого выполнения подводящее приспособление может быть выполнено независимо от выполнения отводящего приспособления.

В одном предпочтительном варианте выполнения данного изобретения подающее приспособление выполнено в виде поворотного самотечного лотка. За счет такого выполнения достигается улучшенное охлаждение горячего насыпного материала по площади поперечного сечения охладительной башни.

Предпочтительно предусмотрено:

- что охладительная башня расположена в здании, боковые стены которого проходят, исходя снизу, выше входов,

- что удаляющее приспособление расположено внутри здания, так что удаляемый из охладительной башни насыпной материал сначала находится внутри здания,

- охлаждающее устройство имеет бесконечное транспортировочное приспособление, с помощью которого извлеченный из охладительной башни насыпной материал отводится из здания,

- что бесконечное транспортировочное приспособление имеет ваннообразные резервуары, которые, при рассматривании поперек направления транспортировки, имеют поперечное сечение резервуара и, при рассматривании в направлении транспортировки, имеют длину резервуара,

- что резервуары выходят из здания и входят в здание через две выполненные в виде туннелей проходные зоны, и

- поперечное сечение туннелей согласовано с поперечным сечением резервуаров, и туннели, при рассматривании в направлении транспортировки, имеют каждый длину туннеля, которая больше длины резервуара.

Это выполнение особенно предпочтительно, когда приспособление для подачи газа выполнено в виде нагнетателя. С его помощью достигается минимизация потери утечки газового потока.

Другие преимущества и подробности следуют из приведенного ниже описания примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг.1 - охлаждающее устройство для горячего насыпного материала;

фиг.2 - поперечный разрез направляющей для газового потока;

фиг.3 - бесконечное транспортировочное приспособление, на виде сбоку; и

фиг.4 - поперечный разрез проходной зоны с ваннообразным резервуаром.

Как показано на фиг.1, охлаждающее устройство для охлаждения горячего насыпного материала 1 (например, небольших шариков спекшейся железной руды) имеет охладительную башню 2 с вертикальной основной осью 3. В охладительной башне 2 горячий насыпной материал 1 охлаждается с помощью газового потока 4.

Охлаждающее устройство имеет подающее приспособление 5. С помощью подающего приспособления 5 горячий насыпной материал 1 насыпается сверху в охладительную башню 2. За счет этого насыпной материал 1 скапливается в охладительной башне 2.

Подающее приспособление 5 может быть выполнено, как показано на фиг.1, например, в виде поворотного самотечного лотка, который вращается с заданной скоростью n вращения. Скорость n вращения, как правило, относительно мала. Например, скорость n вращения в случае выполнения подающего приспособления 5 в виде поворотного лотка может лежать в диапазоне между 0,25 об/мин и 1 об/мин.

За счет выполнения в виде поворотного лотка горячий насыпной материал 1 лучше распределяется по (горизонтальному) поперечному сечению. Эффективный радиус r действия, с которым подающее приспособление 5 распределяет горячий насыпной материал 1, как правило, значительно меньше радиуса R охладительной башни 2. В частности, радиус r действия, с которым подающее приспособление 5 распределяет горячий насыпной материал 1, составляет, как правило, максимально 30% радиуса R охладительной башни 2. В большинстве случаев достигаются даже значения, которые лежат между 10% и 25%. Поэтому вблизи наружной стенки 6 башни (т.е. вертикальной, соответственно, по существу вертикальной стенки охладительной башни 2) образуется конус насыпного материала. Конус насыпного материала имеет типичный угол α насыпного материала. Угол α насыпного материала лежит в зависимости от насыпного материала, как правило, между примерно 30º и примерно 38º.

Кроме того, охлаждающее устройство имеет удаляющее приспособление 7. С помощью удаляющего приспособления 7 насыпной материал 1 удаляется внизу из охладительной башни 2. За счет этого остающийся в охладительной башне 2 насыпной материал 1 соскальзывает вниз. Удаляющее приспособление 7 может быть выполнено, например, в виде сдвигающего стола, который совершает круговое движение.

Кроме того, охлаждающее устройство имеет подающее газ приспособление 8. С помощью подающего газ приспособления 8 через охладительную башню 2 пропускается газовый поток 4. Подающее газ приспособление 8 предпочтительно выполнено в виде нагнетателя. Однако в принципе возможно также всасывающее приспособление.

Кроме того, охлаждающее устройство имеет отводящее приспособление 9. С помощью отводящего приспособления 9 из охладительной башни 2 отводится газовый поток 4.

Когда насыпной материал 1 подается в охладительную башню 2, то он является горячим. Типичные температуры составляют до 900ºС. Когда насыпной материал 1 удаляется из охладительной башни 2, то он является (относительно) холодным. Типичные температуры лежат между 70ºС и 150ºС. Охлаждение горячего насыпного материала 1 осуществляется по существу с помощью пропускаемого через охладительную башню 2 газового потока 4. В соответствии с этим газовый поток 4 направляется в охладительную башню 2 в холодном состоянии (температура обычно равна окружающей температуре) и отводится из охладительной башни 2 в горячем состоянии (температура обычно лежит между 600ºС и 800ºС).

Охладительная башня 2 расположена, как правило, в здании 10. Здание 10 имеет боковые стены 11. Боковые стены 11 проходят, начиная снизу, до промежуточной высоты h охладительной башни 2. Промежуточная высота h составляет, относительно всей высоты Н охладительной башни 2, как правило, между 40% и 60% всей высоты Н охладительной башни 2.

Подающее газ приспособление 8 может быть расположено, в частности, когда оно выполнено в виде нагнетателя, внутри здания 10. Однако, как правило, подающее газ приспособление 8 расположено снаружи здания 10. Отводящее приспособление 9 расположено в верхней зоне охладительной башни 2 и тем самым снаружи здания 10.

Отводящее приспособление 9 может быть расположено на верхней стороне 12 охладительной башни 2 в наружной стенке 6 башни, т.е. сбоку.

В охладительной башне 2 расположено несколько направляющих 13 газового потока. В принципе минимальное количество направляющих 13 газового потока равно 2. Однако на практике имеется по меньшей мере 6 направляющих 13 газового потока. Максимальное количество направляющих 13 газового потока в принципе не ограничено. Однако, как правило, их число не превышает 40. В большинстве случаев количество направляющих 13 газового потока лежит между 8 и 16.

Как показано на фиг.3, направляющие 13 газового потока выполнены в виде удлиненных направляющих. Они имеют входы 14, которые расположены в наружной стенке 6 башни. Исходя от входов 14, направляющие 13 газового потока проходят радиально внутрь в направлении основной оси 3 охладительной башни 2. Направляющие 13 газового потока могут проходить, например, в виде спиц (как изображено), серпообразно и т.д. Возможны также другие прохождения. Важно то, что расстояние до основной оси 3 охладительной башни уменьшается вдоль длины направляющих газового потока.

Направляющие 13 газового потока имеют на своей длине в направлении прохождения выходы 15 для газового потока 4. Поэтому еще холодный в этот момент времени газовый поток 4 вводится через входы 14 в направляющие 13 газового потока и оттуда направляется через выходы 15 в находящийся в охладительной башне 2 насыпной материал.

Поперечное сечение направляющих 13 газового потока может быть постоянным по их длине. Однако поперечное сечение направляющих 13 газового потока предпочтительно уменьшается, как показано на фиг.1, в направлении основной оси 3 охладительной башни 2.

Направляющие 13 газового потока расположены, при рассматривании в направлении основной оси 3 охладительной башни 2, в средней зоне 16 охладительной башни 2. Средняя зона 16 проходит от примерно 30% общей высоты Н охладительной башни 2 до примерно 70% общей высоты Н охладительной башни 2. Однако независимо от точного расположения направляющих 13 газового потока направляющие 13 газового потока расположены ниже отводящего приспособления 9. Когда охладительная башня 2 расположена внутри здания 10, то входы 14 расположены также под крышей 17 здания 10.

Поэтому боковые стены 11 здания 10 проходят выше входов 14 направляющих 13 газового потока. На основании расположения направляющих 13 газового потока ниже отводящего приспособления 9 газовый поток 4 пронизывает находящийся в охладительной башне 2 горячий насыпной материал 1 снизу вверх (принцип противотока).

Направляющие 13 газового потока могут в принципе проходить горизонтально. Однако направляющие 13 газового потока образуют, как показано на фиг.1, с горизонталью угол β наклона, так что направляющие 13 газового потока поднимаются в направлении основной оси 3 охладительной башни 2. Угол β наклона может определяться по потребности. Предпочтительно угол β наклона выбран так, что он примерно соответствует углу α насыпного материала. В частности, угол β наклона должен лежать между 20º и 45º. Особенно предпочтительными являются значения между 28º и 40º.

В принципе возможно предусмотрение выходов 15 в направляющих 13 газового потока в любых места. Однако предпочтительно, что выходы 15 расположены, как показано на фиг.2, исключительно на нижней стороне направляющих 13 газового потока. В частности, направляющие 13 могут быть, как показано на фиг.2, открытыми на всей своей нижней стороне. В этом случае направляющие 13 газового потока имеют каждая две боковые зоны 18 и крышевую зону 19. Боковые зоны 18 проходят по существу вертикально. Крышевая зона 19 перекрывает боковые зоны 18. Она имеет форму поперечного сечения предпочтительно в виде перевернутой буквы V.

Возможно, что направляющие 13 газового потока заканчиваются перед основной осью 3 охладительной башни 2. Однако направляющие 13 газового потока предпочтительно проходят до основной оси 3 (соответственно до расположенной в зоне основной оси 3 охладительной башни 2 ступицы 20).

Когда охладительная башня 2 расположена внутри здания 10, то удаляющее приспособление 7 также, как правило, расположено внутри здания 10. Поэтому охлаждающее устройство имеет в этом случае приспособление, с помощью которого удаляемый из охладительной башни 2 насыпной материал 1 отводится из здания 10. Это приспособление выполнено предпочтительно, как показано на фиг.3, в виде бесконечного транспортировочного приспособления 21.

В частности, в случае выполнения подающего газ приспособления 8 в виде нагнетателя, т.е. когда газовый поток 4 сначала вдувается в здание 10 и лишь оттуда вводится через входы 14 в направляющие 13 газового потока, то проходные зоны 22, в которых бесконечное транспортировочное приспособление 21 выходит из здания 10 и снова входит в здание 10, должны быть относительно герметичными. Для этой цели, как показано на фиг.3, предусмотрено, что бесконечное транспортировочное приспособление 21 имеет ваннообразные резервуары 23. Резервуары 23 имеют, при рассматривании поперек направления х транспортировки на фиг.3, поперечное сечение резервуара. При рассматривании в направлении х транспортировки на фиг.3 они имеют длину l резервуара. Для этого бесконечное транспортировочное приспособление 21 может быть выполнено, например, в виде так называемой ленты с колодцами с поперечными штольнями.

Проходные зоны 22, через которые бесконечное транспортировочное приспособление 21 (точнее резервуары 23) выходит из здания 10 и входит в здание 10, предпочтительно выполнены в виде туннелей. Туннели 12 имеют поперечное сечение, которое, как показано на фиг.4, согласовано с поперечным сечением резервуаров. При необходимости на сторонах стенок туннелей могут быть расположены уплотнительные манжеты или т.п. Кроме того, туннели 12 имеют, при рассматривании в направлении х транспортировки, длину L туннеля, которая больше длины l резервуара. Предпочтительно длина L туннеля даже в два раза больше длины l резервуара, например, больше примерно в 2,5-3,5 раза.

Данное изобретение имеет много преимуществ. В частности, охлаждение горячего насыпного материала 1 в охладительной башне 2 возможно с повышенным коэффициентом полезного действия. Кроме того, охлаждающее устройство, согласно изобретению, имеет лишь немного механических конструктивных элементов. Поэтому оно более выгодно как в приобретении, так и в техническом обслуживании, чем системы, согласно уровню техники. Кроме того, в данном изобретении требуется меньшее количество охлаждающего воздуха, чем в уровне техники. Поэтому подающее газ приспособление 8 может иметь меньшие размеры, чем в сравнимых охлаждающих устройствах, согласно уровню техники. Также возможно расположенные за отводящим приспособлением 9 очистительные приспособления и приспособления для удаления пыли могут иметь меньшие размеры, чем в уровне техники.

Приведенное выше описание служит исключительно для пояснения данного изобретения. В противоположность этому объем защиты должен определяться исключительно прилагаемой формулой изобретения.