ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ГОРЯЧЕГО ОХЛАЖДАЕМОГО МАТЕРИАЛА
COOLER FOR BULK MATERIAL FOR COOLING HOT MATERIAL BEING COOLED

Изобретение относится к холодильнику для сыпучего материала с несущей охлаждаемый материал, например горячий цементный клинкер, охлаждающей колосниковой решеткой, которая продуваемый охлаждающим газом охлаждаемый материал транспортирует от загрузочного конца для охлаждаемого материала до разгрузочного конца для охлаждаемого материала.
Колосниковые холодильники используются в промышленности нерудных полезных ископаемых для того, чтобы предварительно подвергнутый обжигу в печи материал, например цементный клинкер или другие минеральные материалы, непосредственно сразу сильно охладить на охлаждающей колосниковой решетке. Для транспортировки горячего охлаждаемого материала по участку охлаждения особенно распространены переталкивающие механические колосниковые холодильники, в которых колосниковая система состоит из множества поочередно неподвижных и подвижных колосников, на каждом из которых закреплено по множеству плит решетки, снабженных отверстиями для прохождения охлаждающего воздуха и продуваемых по существу снизу вверх охлаждающим воздухом. При этом если смотреть в направлении транспортировки, неподвижные ряды плит колосниковой решетки поочередно сменяются движущимися возвратно-поступательно рядами плит решетки, которые при помощи своих движущихся возвратно-поступательно колосников закреплены на одной или нескольких установленных с возможностью продольного перемещения приводных переталкивающих рамах. Благодаря колебательному движению в целом всех подвижных рядов плит решетки охлаждаемый горячий материал перемещается переталкиванием и при этом охлаждается.
Как альтернативный вариант вышеуказанному распространенному переталкивающему колосниковому холодильнику из ЕР-1 021 692 В1 известен тип колосникового холодильника, в котором охлаждающая продуваемая охлаждающим воздухом колосниковая решетка не движется, а остается неподвижной, при этом над неподвижным полотном решетки, в поперечном направлении относительно движения охлаждаемого материала, расположено несколько смежных рядов движущихся возвратно-поступательно балкообразных переталкивающих элементов, которые перемещаются между положением прямого хода в направлении транспортировки охлаждаемого материала и положением обратного хода, так что в результате возвратно-поступательного движения этих переталкивающих элементов в охлаждаемом слое материала сыпучий материал шаг за шагом перемещается от начала холодильника в конец холодильника и при этом охлаждается. Кроме того, из DE 100 18 142 А1 также известен аналогичный тип колосникового холодильника, в котором движущиеся над неподвижным полотном охлаждающей решетки переталкивающие элементы разделены по меньшей мере на две группы, при этом переталкивающие элементы перемещаются вместе вперед в направлении транспортировки, но назад перемещаются не вместе, а отдельно друг от друга.
На производительность колосниковых холодильников этих известных типов решительным образом влияет разность между перемещаемым объемом цементного клинкера при каждом прямом ходе в направлении транспортировки и объемом цементного клинкера, перемещаемым невольно в направлении, противоположном направлению транспортировки, при обратном ходе. Кроме того, у колосниковых холодильников этих известных типов поперечные балкообразные переталкивающие элементы закреплены на верхней стороне вертикально ориентированных в продольном направлении холодильника приводных плит, которые проходят сквозь соответствующие продольные щели охлаждающей колосниковой решетки и приводятся снизу охлаждающей колосниковой решетки, при этом представляется относительно трудоемким обеспечить уплотнение нагруженной охлаждаемым материалом охлаждающей колосниковой решетки в местах прохода приводных плит от просыпания материала и при этом удерживать в соответствующих пределах имеющий место материальный износ. Перемещающиеся в горячей массе цементного клинкера переталкивающие элементы подвержены высокой нагрузке на термомеханический износ, в связи с чем сокращается срок службы колосникового холодильника. Наконец, вследствие перемещающихся в слое материала переталкивающих элементов горячий слой сыпучего материала перемешивается ими, что неблагоприятно сказывается на термическом кпд колосниковых холодильников этих типов.
Кроме того, из DE 196 51 741 А1 известен холодильный туннель для охлаждения и/или замораживания охлаждаемого материала при помощи охлаждающего воздуха с применением принципа транспортировки, известного как “Walking floor”, который предусматривает, что многочисленные расположенные рядом друг с другом донные элементы холодильного туннеля перемещаются вперед в направлении транспортировки вместе, но возвращаются не вместе, а раздельно один относительно другого. На донных элементах формируется высокая насыпь сыпучего материала, которая заполняет все поперечное сечение холодильного туннеля, так что охлаждающий газ противотоком продувает движущийся шаг за шагом сыпучий материал. Сами донные элементы охлаждающий газ не охлаждает, так что известный холодильный туннель оказался бы непригодным для того, чтобы охладить падающий из разгрузочного конца вращающейся трубчатой печи раскаленный цементный клинкер. Прямой контакт горячего цементного клинкера с поверхностью донных элементов привел бы к высокой термомеханической, вызывающей износ нагрузке и, следовательно, к недостаточному сроку службы такого холодильного туннеля в случае с горячим цементным клинкером. Кроме того, расположенные рядом друг с другом донные элементы такого холодильника не могли бы использоваться при такой длине как, например, 40-50 м, какую должны иметь высокотехничные колосниковые холодильники для охлаждения горячего цементного клинкера, учитывая их производительность и длину участка охлаждения.
Задача изобретения состоит в разработке такого действующего по принципу транспортировки “Walking floor” холодильника для сыпучего материала, в частности для горячих цементных клинкеров, что его охлаждающая решетка для обеспечения большой длины и ширины холодильника состоит из множества просто и разнообразно монтируемых обдуваемых модулей, при перемещении которых между положением прямого хода и положением обратного хода обеспечивается кинематическая компенсация даже сдвига в сторону и/или по высоте направляющих элементов.
Эта задача согласно изобретению решается за счет холодильника для сыпучего материала с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения приводятся в зависимых пунктах формулы изобретения.
В холодильнике для сыпучего материала согласно изобретению охлаждающая колосниковая решетка по длине и по ширине холодильника состоит из множества модулей, при этом модули, расположенные друг за другом в каждом ряду в направлении транспортировки охлаждаемого материала, шарнирно связаны друг с другом. Кроме того, расположенные один возле другого продольные ряды модулей охлаждающей решетки движутся управляемые независимо друг от друга между положением прямого хода в направлении транспортировки охлаждаемого материала и положением обратного хода, так что охлаждаемый материал шаг за шагом перемещается по принципу “Walking floor” по охлаждающей колосниковой решетке. Составленная таким образом охлаждающая колосниковая решетка продувается охлаждающим воздухом, который в поперечном токе снизу вверх продувает охлаждающую решетку, а также уложенный на ней слой сыпучего материала, то есть несущие поверхности модулей охлаждающей решетки служат одновременно транспортными элементами для сыпучего материала и обдуваемыми элементами охлаждающей решетки. Движущиеся над охлаждающей колосниковой решеткой в слое сыпучего материала переталкивающие элементы, которые подвергались бы значительному износу и перемешивали бы слой сыпучего материала, отсутствуют. В виде примера приводится, что модули при прямом ходе перемещаются вместе, но при обратном ходе перемещаются не вместе, а по меньшей мере движутся двумя группами по меньшей мере в два следующих друг за другом шага, при каждом из которых назад движется всегда лишь часть модулей, например каждый раз лишь каждый второй ряд модулей охлаждающей решетки, если смотреть по ширине холодильника. При обратном ходе модули одного ряда под лежащим слоем сыпучего материала отводятся управляемые таким образом, что слой сыпучего материала остается неподвижным и не перемещается вместе с ними назад.
Модули каждого продольного ряда охлаждающей колосниковой решетки, подобно железнодорожным вагонам, могут быть шарнирно соединены между собой, при этом каждый модуль-вагон на собственных опорных колесах опирается на соответствующие направляющие.
Согласно особому признаку изобретения каждый продольный ряд модулей охлаждающей колосниковой решетки с соединенными между собой расположенными друг за другом в направлении транспортировки охлаждаемого материала модулями состоит поочередно из опирающихся на опорные ролики несущих модулей и соединительных модулей, последние без собственных опорных роликов сцеплены с несущими модулями. Это значит, что при таком решении в каждом продольном ряду модулей охлаждающей колосниковой решетки комбинируются друг с другом два типа модулей, причем общим для всех типов модулей является то, что на своей поверхности они имеют воздухопроницаемую решетку, на которой располагается горячий охлаждаемый материал.
Соединение между несущими модулями и сцепленными с обеих сторон соединительными модулями осуществляется соответственно посредством шарнира, в частности шарового шарнира или карданного шарнира. Сцепленные соединительные модули вследствие их шарнирного соединения могут компенсировать сдвиг в сторону и/или по высоте несущих модулей. Помимо экономии опорных роликов и осей в соединительных модулях, это позволяет также снизить точность ориентирования при монтаже холодильника для сыпучего материала согласно изобретению, в результате чего в целом получается сравнительно небольшой объем монтажных работ. Наконец, конструкция холодильника для сыпучего материала обеспечивает небольшую величину результирующих, нежелательных боковых направляющих усилий подвижных несущих модулей, которая может быть уменьшена дополнительно благодаря большому расстоянию между осями опорных роликов несущих модулей.
Монтаж холодильника для сыпучего материала согласно изобретению упрощается также за счет того, что как несущие модули соответственно вместе со служащей им опорой продольно перемещающейся тележкой, так и соединительные модули выполнены соответственно в виде предварительно смонтированного в цеху блока, причем эти блоки просто устанавливают в колосниковую решетку или в качестве колосниковой решетки на месте монтажа колосникового холодильника.
Опорные ролики, на которые опирается тележка несущих модулей, перемещаются по рельсам. Опорные ролики несущих модулей могут быть выполнены также как комбинированные ролики, которые радиально и в осевом направлении опираются и перемещаются в направляющих рельсах U-образного профиля, то есть оборудованы осевой направляющей на подшипниках качения. Несущие модули, вместо того чтобы опираться на опорные ролики или комбинированные ролики, могут опираться также на линейные подшипники качения или рольганги, а также на подшипники скольжения или качающиеся рычаги.
Соединительные шарниры несущих модулей для сцепленных соединительных модулей, если смотреть в направлении транспортировки охлаждаемого материала, установлены предпочтительно в зоне между передними и задними опорными роликами несущих модулей. За счет этого несущие модули под тяжестью присоединенных сцепленных соединительных модулей не могут опрокинуться, так как опорные усилия из соединительных модулей постоянно действуют между опорными роликами несущих модулей.
Привод несущих модулей для их возвратно-поступательного перемещения осуществляется предпочтительно так, что движущиеся продольные ряды модулей и их шарнирные соединения по возможности испытывают лишь тяговую нагрузку.
За счет своих небольших боковых направляющих усилий холодильник для сыпучего материала согласно изобретению может успешно применяться также при сжимающей нагрузке продольного ряда модулей. Другое преимущество изобретения состоит в симметричной конструкции модуля. Благодаря этому обеспечивается однородность кинематики при прямом и обратном ходе. Боковые направляющие усилия пропорционально равны тяговым и/или сжимающим усилиям. Сказанное в отношении боковых направляющих усилий также может быть отнесено и к вертикальным опорным усилиям. Разгрузка модулей, вплоть до подъема опорного места за счет неравномерной вертикальной нагрузки модулей, которая была бы возможна при модульной конструкции по типу железнодорожных вагонов, исключается при комбинации несущих модулей со сцепленными соединительными модулями. На нагрузку на колесо влияет также силовое воздействие примерно горизонтального напорного усилия в приведенном в движение модуле. Для защиты приводных элементов от загрязнения и износа считается целесообразной установка приводных элементов под транспортными лентами модулей. Таким образом, точка приложения силы находится значительно ниже плоскости трения по отношению к перемещаемому сыпучему материалу. Это расстояние генерирует момент, приводящий к неравномерной нагрузке на оси модуля-тележки или несущего модуля. Этот эффект снижается за счет большого расстояния между осями. Дальнейшее снижение этого эффекта возможно за счет наклона направления приложения силы. За счет этого наклона направления приложения силы возникает силовая составляющая в вертикальном направлении, которая обеспечивает частичную и даже полную компенсацию уменьшения осевой нагрузки.
Изобретение, а также его другие признаки и преимущества поясняются более детально с привлечением схематично представленных на чертеже примеров реализации. Показаны:
фиг.1 - схематический вид сбоку предпочтительного примера выполнения холодильника для сыпучего материала согласно изобретению для охлаждения горячего цементного клинкера,
фиг.2 - вид сверху и/или сбоку схематического изображения кинематики холодильника для сыпучего материала по фиг.1 при сдвиге в сторону и/или по высоте ряда модулей охлаждающей колосниковой решетки,
фиг.3 - схематическое увеличение сечения по линии А-А с фиг.1 в месте шарнирного сочленения состоящей из модулей охлаждающей колосниковой решетки,
фиг.4 и фиг.5 - варианты к фиг.1, холодильник для сыпучего материала со специально выполненными концевыми модулями в начале и в конце колосникового холодильника,
фиг.6 - другой вариант, холодильник для сыпучего материала, в котором ведомые несущими модулями соединительные модули выполнены особенно короткими и без собственной охлаждающей колосниковой решетки,
фиг.7 - увеличенное изображение комбинированного ролика для опоры и перемещения несущих модулей охлаждающей колосниковой решетки.
Сначала на примере выполнения по фиг.1 в холодильнике для сыпучего материала согласно изобретению поясняется охлаждающая колосниковая решетка, которая, если смотреть по длине и ширине холодильника, составлена из множества модулей, при этом расположенные друг за другом в каждом ряду в направлении 10 транспортировки охлаждаемого материала модули соединены между собой. Каждый продольный ряд модулей охлаждающей колосниковой решетки, один из которых виден на фиг.1, составлен поочередно из опирающихся с двух сторон на опорные ролики 11, 12 несущих модулей 13 и из соединительных модулей 14, последние из которых без собственных опорных роликов сцеплены с несущими модулями 13.
Проходящие по довольно длинному холодильнику для сыпучего материала продольные ряды модулей охлаждающей решетки движутся управляемые независимо друг от друга между положением 15 прямого хода в направлении транспортировки охлаждаемого материала и положением 16 обратного хода, так что охлаждаемый материал 17, например горячий цементный клинкер, шаг за шагом перемещается по принципу транспортировки “Walking floor” по охлаждающей колосниковой решетке от начала холодильника в конец холодильника. Все модули выполнены примерно корытообразными и имеют, если смотреть в поперечном сечении, несущую охлаждаемый материал 17 и проницаемую для продуваемого снизу вверх охлаждающего воздуха 18 верхнюю сторону, которая может быть снабжена какой-нибудь проницаемой для охлаждающего воздуха 18 перфорацией. Особым преимуществом является то, что верхние стороны всех модулей 13, 14 могут состоять из расположенных зеркально на расстоянии друг против друга, но смещенных один относительно другого V-образных профилей в форме двухскатной крыши, плечи которых с промежутком входят в зацепление друг с другом, образуя таким образом лабиринт для охлаждаемого материала, а также для охлаждающего воздуха 18. В результате обеспечивается то, что холодильник для сыпучего материала согласно изобретению предохраняется от просыпания материала через колосниковую решетку. Для еще более надежного предотвращения опасности просыпания охлаждаемого материала через колосниковую решетку имеется возможность оборудовать на расстоянии под полотном колосниковой решетки всех модулей 13, 14 закрытое, предотвращающее просыпание дно. В этом случае модули охлаждающей колосниковой решетки продуваются не по камерам, а по рядам.
Опорные ролики 11, 12 несущих модулей 13 опираются на направляющие рельсы 19, 20 в нижней части колосникового холодильника. Однако при кинематической инверсии нижние стороны несущих модулей 13 также могут прокатываться по неподвижным опорным роликам. Соединение между несущими модулями 13 и сцепленными с обеих сторон соединительными модулями 14 осуществляется соответственно посредством шарнира 21, 22, предпочтительно шарового шарнира или карданного шарнира. При монтаже холодильника для сыпучего материала согласно изобретению требуемая точность ориентирования направляющих рельсов 19, 20 и опорных роликов 11, 12 не особенно высока, так как при сдвиге в сторону и/или по высоте этих конструктивных элементов ряд модулей охлаждающей колосниковой решетки по фиг.1 может принимать конфигурацию или кинематику, показанную на фиг.2.
Представленное в увеличенном масштабе на фиг.3 сечение по линии А-А с фиг.1 изображает тележку несущего модуля 13, опирающуюся четырьмя опорными роликами, из которых видны два опорных ролика 12, на направляющие рельсы 20 или соответственно 19. На своей верхней стороне несущие модули 13 имеют с обеих сторон карданный шарнир 22 или 21, при помощи которого соединительный модуль 14 сцеплен с несущим модулем. При этом боковые направляющие 23 в плоскости шарнира предотвращают поперечный наклон сцепленных соединительных модулей 14. Это означает, что боковые направляющие 23 выполнены таким образом, что исключается лишь степень свободы, которая могла бы привести к опрокидыванию модулей. Это может быть достигнуто, например, за счет сферической формы направляющих и поверхности с незначительной величиной трения. Эти направляющие служат далее для опоры веса сцепленных модулей. Благодаря этим двум функциям достигается статическая определенность конструкции.
Несущие модули 13 соответственно вместе со служащей им опорой продольно перемещающейся тележкой, равно как и соединительные модули 14, могут быть выполнены соответственно в виде предварительного смонтированного в цеху блока, причем эти блоки устанавливают в колосниковую решетку или в качестве колосниковой решетки в месте монтажа колосникового холодильника при сравнительно небольшом объеме монтажных работ.
Вместо показанных на фиг.3 опорных роликов 12 могут быть использованы также комбинированные ролики, которые радиально и в осевом направлении опираются и перемещаются в повернутых на 90° по сравнению с фиг.3 направляющих рельсах U-образного профиля, то есть комбинированные ролики имеют в осевой зоне собственное тело качения для осевого перемещения роликов. На фиг.7 представлен в увеличенном масштабе такой комбинированный ролик, опорный ролик 12 которого для радиального опирания и тело качения 12а которого на конце оси для осевого опирания перемещаются в U-образном профиле 20а.
Соединительные шарниры 21, 22 несущих модулей 13 для сцепленных соединительных модулей 14, если смотреть в направлении транспортировки охлаждаемого материала, установлены соответственно в зоне между передними и задними опорными роликами 11 и 12 несущих модулей 13, так что опорные усилия из соединительных модулей 14 постоянно действуют между опорными роликами несущих модулей 13.
Возвратно-поступательное движение соответствующих расположенных друг возле друга рядов модулей охлаждающей колосниковой решетки может осуществляться снизу охлаждающей колосниковой решетки посредством рабочих цилиндров, воздействующих целесообразно на один или несколько несущих модулей 13. Если смотреть по ширине колосникового холодильника, на каждый модуль охлаждающей колосниковой решетки для создания предварительно смонтированного блока могут быть установлены вместе несколько расположенных одна возле другой продольных полотен охлаждающей колосниковой решетки, при этом отдельные полотна охлаждающей колосниковой решетки перемещаются независимо друг от друга между положением прямого хода и положением обратного хода.
На фиг.1 также видно, что горячий охлаждаемый цементный клинкер 17, падающий из разгрузочного конца вращающейся трубчатой печи, вначале через статическую неподвижную предрешетку 24 соскальзывает на совершающий возвратно-поступательное движение концевой элемент 25, который посредством шарнира сцеплен с передней стороной первого несущего модуля 13. К последнему несущему модулю 13 может быть присоединен концевой модуль 26, через который охлажденный цементный клинкер передается на валковую дробилку 27.
В примере выполнения на фиг.4 ряд модулей охлаждающей колосниковой решетки включает удлиненный, сцепленный с одной стороны концевой модуль 26. Из примера выполнения на фиг.5 первый концевой модуль 25а не сцеплен, а так же, как и несущий модуль, опирается опорными роликами на направляющую.
В примере выполнения на фиг.6 несущие модули 13а, 13b и т.д. выполнены сравнительно короткими и без собственной охлаждающей решетки. Шарниры 21, 22 этих несущих элементов расположены сравнительно близко друг от друга. Сцепленные с несущими модулями 13а, 13b и т.д. соединительные модули 14а, 14b практически вплотную смыкаются друг с другом, то есть на виде сверху охлаждающая колосниковая решетка колосникового холодильника на фиг.6 состоит лишь из несущих охлаждаемый материал 17 соединительных модулей 14а, 14b и т.д.
Представленные на фиг.1, 4, 5 и 6 варианты могут по усмотрению комбинироваться друг с другом.
Несущие охлаждаемый материал 17 верхние стороны всех модулей выполнены корытообразными, так что они удерживают самый нижний слой сыпучего материала от перемещения этого самого нижнего слоя сыпучего материала относительно соответствующей верхней стороны модуля, что способствует автоматической защите от износа всех модулей 13, 14 охлаждающей колосниковой решетки.