Результат интеллектуальной деятельности: ВРАЩАЮЩИЙСЯ ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КОКСА

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.