Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОКАЛЕННОГО КОКСА И ВРАЩАЮЩИЙСЯ ХОЛОДИЛЬНИК

Изобретения относятся к способам и устройствам для охлаждения прокаленного кокса и могут быть использованы в нефтеперерабатывающей, коксохимической и электродной промышленности.

Известен способ охлаждения прокаленного кокса во вращающемся холодильнике, согласно которому охлаждающая вода через шланг поступает в коллектор и далее в ребра охлаждения. Нагретая вода из ребер охлаждения перетекает в водосборное кольцо и выводится из холодильника. Устройство для охлаждения представляет собой барабанный холодильник, включающий цилиндрический корпус с ребрами и оросительную систему для охлаждения водой наружной поверхности горячего конца корпуса (А.С. №567741, МПК С10В 39/10, оп. 05.08.1977). Недостатком способа и устройства является низкая эффективность теплосъема и сложность системы охлаждения.

Наиболее близким является способ охлаждения прокаленного кокса во вращающемся холодильнике, который включает подачу охлаждающей воды в пространство между наружным полым корпусом холодильника и теплообменным внутренним корпусом с торца со стороны разгрузочного отверстия, ее продвижение вдоль теплообменного корпуса, ввод в выводную трубу теплообменного внутреннего корпуса по оси корпуса холодильника с противоположной стороны с последующим выводом и сливом также со стороны разгрузочного отверстия из центральной части торца холодильника.

Устройство для охлаждения - вращающийся холодильник включает цилиндрический теплообменный внутренний корпус, снабженный загрузочным и разгрузочным отверстиями, установленный внутри наружного полого корпуса и жестко закрепленный с ним. Между вышеупомянутыми корпусами имеется кольцевое пространство для циркуляции охлаждающей воды, связанное с вводной трубой для подвода охлаждающей воды, а теплообменный внутренний корпус снабжен выводной трубой, размещенной по оси корпуса для отвода охлаждающей воды со стороны разгрузочного отверстия (Пат. РФ №2209825, МПК С10В 39/10, оп. 10.08.2003).

Недостатками способа и устройства являются вывод охлаждающей воды в водоотводную трубу системы циркуляционного охлаждения из центральной части торца холодильника, что приводит к расположению уровня охлаждающей воды в пространстве между наружным полым корпусом холодильника и теплообменным внутренним корпусом холодильника на середине высоты корпуса, а это почти вдвое уменьшает поверхность контакта охлаждающей воды с теплообменной поверхностью стенки между охлаждаемым коксом и охлаждающей водой и снижает эффективность теплосъема. Еще одним недостатком является периодичность контактирования охлаждающей воды через теплообменную поверхность попеременно с раскаленным до 1400°С охлаждаемым коксом с одной стороны и паровоздушной или водной средой с другой стороны, что создает термические напряжения в теплообменном узле и снижает их эксплуатационный ресурс. Кроме того, в зоне входа раскаленного кокса в холодильник на детали холодильника и сварочные швы оказывается циклическое воздействие (через каждые 10-20 с) температур от 1400 до 40-60°С. Это приводит к разрушению наиболее напряженных узлов, которые приходится ремонтировать через 2-4 месяца с вынужденной остановкой установок прокаливания коксов.

Технический результат, на достижение которого направлены заявляемые изобретения, состоит в увеличении контакта охлаждающей жидкости с теплообменной поверхностью внутреннего корпуса холодильника, что способствует эффективности теплосъема во вращающемся холодильнике прокаленного кокса, снижению термомеханических нагрузок и к повышению эксплуатационного ресурса вращающегося холодильника.

Указанный технический результат достигается способом охлаждения прокаленного кокса во вращающемся холодильнике, включающем подачу охлаждающей воды в пространство между наружным полым корпусом холодильника и теплообменным внутренним корпусом с торца со стороны разгрузочного отверстия, ее продвижение вдоль теплообменного внутреннего корпуса и ввод в выводную трубу теплообменного внутреннего корпуса по оси корпуса холодильника с противоположной стороны с последующим выводом также с торца со стороны разгрузочного отверстия, в котором, согласно изобретению, вывод охлаждающей воды со стороны разгрузочного отверстия осуществляют выше центральной части торца вращающегося холодильника с помощью водоотводного устройства.

Также указанный технический результат достигается тем, что вращающийся холодильник, включающий наружный полый корпус, снабженный загрузочным и разгрузочным отверстиями, теплообменный внутренний корпус, установленный внутри наружного полого корпуса и жестко закрепленный с ним с образованием кольцевого пространства для циркуляции охлаждающей воды, связанного с вводной трубой для подвода охлаждающей воды, причем теплообменный внутренний корпус снабжен выводной трубой, размещенной по оси корпуса для отвода охлаждающей воды со стороны разгрузочного отверстия, согласно изобретению снабжен водоотводным устройством, установленным на выходе из выводной трубы и состоящим из корпуса с горловиной подъема воды, расположенной выше центральной части торца вращающегося холодильника и сообщенной с водоотводной трубой, связанной с трубой отвода воды для охлаждения.

Вводная труба для подвода охлаждающей воды может быть встроена в корпус водоотводного устройства.

Выводная труба может быть сообщена с полостью корпуса водоотводного устройства.

На прилагаемом чертеже показано устройство, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ, где 1 - наружный полый корпус холодильника, 2 - внутренний теплообменный корпус, 3 - загрузочное отверстие для кокса, 4 - выводная труба, 5 - торец холодильника, 6 - вводная труба для воды, 7 - разгрузочное отверстие для кокса, 8 - корпус водоотводного устройства, 9 - горловина подъема воды, 10 - водоотводная труба, 11 - дренажная труба, 12 - труба отвода воды для охлаждения, 13 - узлы уплотнения.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1 (прототип).

В горизонтально расположенном вращающемся холодильнике для охлаждения кокса длиной корпуса 30 м, диаметром 3 м при использовании известного способа охлаждения уровень воды в корпусе составляет 1,4-1,5 м в соответствии с уровнем слива воды через водоотводную трубу, расположенную в центральной части торца холодильника. При этом половина теплообменной поверхности-стенки и охлаждающей водой периодически оказывается в паровоздушной среде и теплосъем уменьшается. Это объясняется тем, что в соответствии с механизмом теплосъема тепло от охлаждаемого кокса к охлаждающей воде отводится по схеме: от горячего кокса к теплообменной стенке - через стенку и от стенки - к охлаждающему агенту-воде. В этой схеме коэффициент теплопроводности от металлической поверхности к воде в десятки раз превышает коэффициент теплопроводности от металлической поверхности к воздушной среде. Если учесть, что почти половину времени теплообменная поверхность холодильника кокса остается без контакта с водой, то эффективность теплосъема снижается почти вдвое. Кроме этого, циклические изменения условий теплосъема и температур элементов конструкции холодильника вызывают существенные термомеханические воздействия на эти элементы с их разрушением. В связи с этим гарантийный срок эксплуатации вращающегося холодильника известным способом и устройством для охлаждения составляет всего 2 года.

Пример 2 (предлагаемый).

В горизонтально расположенном вращающемся холодильнике длиной 31,5 м, диаметром 2,8 м для охлаждения прокаленного кокса охлаждающую воду подают в вводную трубу 6 со стороны торца 5, через которую она попадает в кольцевое пространство между наружным полым корпусом 1 и теплообменным внутренним корпусом 2. После охлаждения теплообменного внутреннего корпуса 2 вода со стороны загрузочного отверстия 3 проходит в выводную трубу 4, а затем попадает в корпус водоотводного устройства 8 и в горловину подъема воды 9, из которой по водоотводной трубе 10 проходит в трубу для отвода воды для охлаждения 12 и далее - в систему циркуляционного охлаждения (не показана). Дренажная труба 11 необходима для проведения ремонтных работ. Подъем воды в горловину 9 выше центральной части торца 5 осуществляется под давлением гидростатического столба воды в кольцевом пространстве. При этом уровень воды в корпусе составляет 2,75 м, вследствие чего достигается непрерывный контакт воды с теплообменной стенкой - теплообменным внутренним корпусом холодильника по всей его длине и высоте. Это повышает теплосъем в холодильнике от кокса за счет увеличения поверхности контакта теплообменной стенки с охлаждающей водой при повышенном коэффициенте теплопередачи от теплообменной стенки к охлаждающей воде. Важным является исключение при этом воздействия на сварные швы и стенки холодильника циклических термомеханических воздействий вследствие разогрева теплообменной стенки и других элементов конструкции в верхней части цикла при контакте с паровоздушной средой и охлаждение при погружении в водную среду в нижней части цикла. Гарантийный срок эксплуатации вращающегося холодильника с предлагаемым способом охлаждения составит 10-15 лет.

Таким образом, предлагаемый способ и вращающийся холодильник для охлаждения прокаленного кокса позволяют за счет увеличения контакта теплообменной поверхности внутреннего корпуса вращающегося холодильника с охлаждающей водой увеличить эффективность теплосъема прокаленного кокса, снизить термомеханические нагрузки и в 5-7 раз повысить срок эксплуатации.