КОЛОСНИК КОЛОСНИКОВОГО ОХЛАДИТЕЛЯ ПЕРЕТАЛКИВАЮЩЕГО ТИПА
GRATE OF GRATE COOLER OF SHEARING TYPE

Изобретение относится к оборудованию для производства цемента, в частности к устройствам для охлаждения и транспортирования сыпучих материалов в колосниковых холодильниках переталкивающего типа, и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
В России наиболее распространенным конструктивным решением, применяемыми при изготовлении колосников колосниковых холодильников, является конструкция колосника отечественного колосникового холодильника типа «Волга», разработанная УЗТМ и научно-исследовательским институтом НИИЦЕММАШ. (А.И.Боганов. Механическое оборудование цементных заводов. - Москва-Свердловск: Машгиз, 1961 г., стр.241-246). Известный колосник имеет наклонную или горизонтальную прямолинейную рабочую поверхность со щелями для прохода охлаждающего воздуха. При работе колосника такой конструкции происходит снижение прочности рабочей плиты на участках, где не выполняются сквозные проходы для охлаждающего воздуха, в связи с ускорением процесса химической коррозии из-за сильного нагрева этих участков. Чтобы продлить срок работы колосника при данной конструкции необходимо, не рассматривая подбор сплава, прибегать к утолщению рабочей плиты. Увеличение металлоемкости колосника приводит к его удорожанию, к перегрузке подколосниковых балок.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является колосник, известный по заявке на изобретение 94030089/33, 10.08.1994 «Колосник переталкивающего колосникового холодильника», содержащий горизонтальное основание, наклонную криволинейную рабочую поверхность со щелями для охлаждения воздуха и пороги, отличающийся тем, что рабочая наклонная поверхность снабжена волнообразными выступами и впадинами, размещенными в поперечном направлении параллельными симметричными с двух сторон рядами относительно продольной оси колосника и образующими между собой угол, равный 120°, при этом во впадинах щели выполнены трапециевидного профиля с поочередным и взаимообратным направлением в каждой смежной впадине.
Недостатками известного колосника переталкивающего колосникового холодильника являются:
- сложность конструкции вследствие сложной формы рабочей поверхности, приводящей к удорожанию изготовления оснастки для производства колосника;
- относительно высокая скорость абразивного износа поверхности рабочей плиты колосника из-за отсутствия износостойкой защиты;
- высокая рабочая температура колосника;
- относительно высокая скорость коррозионного износа поверхности рабочей плиты колосника из-за разрушения на поверхности металла защитных пленок в процессе скольжения;
- низкая прочность рабочей плиты колосника на участках, где не выполняются сквозные проходы для охлаждающего воздуха и теплоизоляционная защита, вследствие ускорения процессов химической коррозии металла при сильном нагреве этих участков.
Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно:
- упрощение конструкции, поскольку в заявляемом устройстве допустимо использовать в качестве основы простую в изготовлении прямолинейную рабочую плиту со сквозными проходами для охлаждающего воздуха, например, известного и распространенного в России колосника колосникового холодильника типа «Волга», что позволит производителю изготавливать заявляемый колосник с помощью части уже имеющейся у него оснастки;
- снижение металлоемкости и стоимости колосника;
- снижение рабочей температуры колосника путем уменьшения теплопередачи вследствие использования теплоизоляционной защиты;
- снижение абразивного износа;
- снижение коррозионного износа;
- увеличение прочности и срока работы колосника, а следовательно, повышение коэффициента использования холодильника.
Согласно заявляемому изобретению, технический результат достигается тем, что колосник колосникового охладителя переталкивающего типа содержит горизонтальное основание и наклонную к нему рабочую плиту прямолинейной формы со сквозными проходами для охлаждающего воздуха, при этом в рабочей плите выполнены углубления, которые в вертикально-продольном разрезе колосника имеют форму треугольников, примыкающих друг к другу с образованием чередующихся впадин и выступов.
Во всех углублениях в рабочей плите колосника выполняется теплоизоляционная и износостойкая футеровка.
Углубления в рабочей плите колосника выполнены на всех участках между сквозными проходами для охлаждающего воздуха.
Углубления в рабочей плите колосника выполнены на участках над ребрами жесткости.
Согласно заявляемому изобретению, выполнение рабочей плиты колосника колосникового охладителя переталкивающего типа прямолинейной формы со сквозными проходами для охлаждающего воздуха позволяет использовать рабочую плиту колосника колосникового холодильника типа «Волга» с минимальными изменениями в уже имеющейся у производителя оснастки. При этом сквозные проходы для охлаждающего воздуха могут выполняться как в виде щелей, так и виде круглых отверстий.
Согласно заявляемому изобретению, выполнение углублений в рабочей плите колосника позволяет заполнить эти углубления каким-либо теплостойким и износостойким материалом, что в процессе работы колосникового охладителя снижает передачу тепла от горячего рабочего материала (клинкера) к колоснику и создает защиту поверхности рабочей плиты колосника от абразивного износа. Этот заполняющий углубления материал представляет собой теплоизолирующую и износостойкую футеровку, например, из того же самого рабочего материала, т.е. клинкера мелкой фракции. Выполнения углублений в рабочей плите колосника уменьшает толщину рабочей плиты в местах углублений, а значит, уменьшает металлоемкость колосника и снижает его стоимость.
Согласно заявляемому изобретению, выполнение углублений в рабочей плите, имеющих в вертикально-продольном разрезе колосника форму треугольника или нескольких треугольников, примыкающих друг к другу с образованием чередующихся впадин и выступов, позволяет наиболее полно и равномерно заполнить эти углубления даже сухим сыпучим материалом, а также позволяет попавшему в эти углубления сыпучему материалу мелкой фракции, уплотнившись под действием постоянной нагрузки, оставаться там длительное время в процессе эксплуатации колосника и служить теплоизолятором, препятствуя нагреву поверхности рабочей плиты колосника и защищая ее от абразивного износа. Чем больше число треугольников, тем равномернее получается футеровочный слой. Чем меньше угол, образующий впадину, тем лучше заполнение этой впадины сухим сыпучим материалом. Чем больше угол, образующий выступ, тем ниже интенсивность изнашивания этого выступа.
Согласно заявляемому изобретению, выполнение во всех углублениях в рабочей плите колосника теплоизоляционной и износостойкой футеровки позволяет отделить поверхность рабочей плиты колосника от горячего клинкера слоем теплоизоляционного и износостойкого материала, что обуславливает более низкую рабочую температуру колосника, снижает износ и сохраняет образующиеся на поверхности металла пленки, сдерживающие распространение коррозии вглубь металла.
В процессе эксплуатации колосника возникает потребность в защите рабочей плиты колосника от термического воздействия для того, чтобы замедлить процесс химической коррозии металла, заключающейся во взаимодействии металла при высоких температурах с кислородом и другими активными средами. Механизм химической коррозии сводится к реактивной диффузии атомов или ионов металла сквозь постепенно утолщающуюся пленку продуктов коррозии и встречной диффузии атомов или ионов кислорода. При одновременном воздействии на металл агрессивной среды и механических напряжений возникает коррозионное растрескивание. В металле появляются трещины транскристаллитного характера, которые приводят к разрушению рабочей плиты колосника.
В результате воздействия относительно быстро сменяющихся нагревов и охлаждений поверхность рабочей плиты колосника претерпевает переменные расширения и сокращения. Следствием их являются распространяющиеся по поверхности трещины. Наличие таких трещин также снижает прочность рабочей плиты колосника. При защите поверхности рабочей плиты колосника от термического воздействия снижается рабочая температура колосника, а значит, снижается и вероятность появления подобных трещин.
В качестве теплоизолятора могут выступать различные теплостойкие материалы с низкой теплопроводностью и высокой стойкостью к износу. Оптимальным можно считать вариант заполнения углублений рабочим материалом, т.е. клинкером. Лучше всего заполнять углубления в рабочей плите холодным клинкером мелкой фракции перед началом работы колосникового охладителя. Но и горячий клинкер мелкой фракции, попав в эти углубления при работающем колосниковом охладителе, достаточно быстро охладится вследствие ограниченного времени на теплообмен из-за постоянного перемещения рабочего материала. При этом дальнейшая передача тепла будет осуществляться следующим образом: от горячего материала к холодному материалу, а затем уже от него к поверхности рабочей плиты колосника. Так как материал постоянно перемещается, то время теплообмена между горячим и холодным материалом ограничено. Клинкер имеет в десятки раз меньше теплопроводность в сравнении со сталью, поэтому при регенеративном способе передачи тепла от горячего рабочего материала к колоснику поверхность рабочей плиты колосника значительно меньше нагревается. В данном случае естественным образом, в процессе работы колосникового охладителя, получаем защиту рабочей плиты колосника в виде теплоизоляционной футеровки. При необходимости углубления в рабочей плите колосника можно принудительно футеровать и другими теплостойкими материалами с низкой теплопроводностью и высокой стойкостью к абразивному износу, например жаростойкими бетонами. Толщина футеровки регулируется величиной теплопроводности ее материала.
Выбирая в качестве теплоизолятора материал с твердостью, аналогичной или превышающей твердость рабочего материала, т.е. клинкера, получаем еще и защиту поверхности рабочей плиты колосника от абразивного износа, что, в свою очередь, снизит интенсивность коррозионного износа. Коррозионный износ имеет место, когда контакт поверхностей происходит в коррозионных средах. В процессе скольжения образующиеся на поверхности металла пленки разрушаются, и коррозионное воздействие распространяется вглубь металла.
Заявляемая конструкция колосника колосникового охладителя переталкивающего типа позволяет естественным образом, в процессе его работы, получать или принудительно выполнять теплоизоляционную и износостойкую футеровку рабочей плиты колосника для снижения теплопередачи и защиты от абразивного износа, что приводит к увеличению срока работы колосника, следовательно, повышает и коэффициент использования холодильника.
Согласно заявляемому изобретению, выполнение углублений в рабочей плите на всех участках между сквозными проходами для охлаждающего воздуха позволяет защитить от нагрева и износа наибольшую площадь поверхности рабочей плиты.
Согласно заявляемому изобретению, выполнение углублений в рабочей плите на участках над ребрами жесткости позволяет при отсутствии возможности и необходимости защиты всех участков между сквозными проходами для охлаждающего воздуха защитить от нагрева и износа поверхность рабочей плиты на тех участках, где нет воздушного охлаждения.
Участки рабочей плиты колосника, где выполнение сквозных проходов для охлаждающего воздуха затруднительно, больше подвержены одновременно и термическим, и механическим воздействиям, чем участки с воздушным охлаждением. Такими участками являются все участки рабочей плиты колосника вокруг сквозных проходов для охлаждающего воздуха. Но не всегда есть возможность и необходимость выполнять углубления между всеми сквозными проходами для охлаждающего воздуха. Например, при рабочей плите колосника в исполнении со сквозными проходами для охлаждающего воздуха в виде круглых отверстий нет необходимости выполнять углубления между отверстиями из-за малых расстояний между ними. А участки рабочей плиты колосника над ребрами жесткости или какими-либо другими выступами на нижней поверхности рабочей плиты требуют защиты в виде теплоизоляционной и износостойкой футеровки.
Сущность заявленного изобретения поясняется рисунками:
На фиг.1 показан общий вид колосника колосникового охладителя переталкивающего типа, имеющего рабочую плиту со сквозными проходами для охлаждающего воздуха в виде щелей, где углубления выполнены на всех участках рабочей плиты между сквозными проходами для охлаждающего воздуха.
На фиг.2 показан общий вид колосника колосникового охладителя переталкивающего типа, имеющего рабочую плиту со сквозными проходами для охлаждающего воздуха в виде круглых отверстий, где углубления выполнены на участках рабочей плиты над ребрами жесткости.
На фиг.3 показан вертикально-продольный разрез колосника колосникового охладителя переталкивающего типа без футеровки.
На фиг.4 показан фрагмент вертикально-продольного разреза колосника колосникового охладителя переталкивающего типа с принудительной футеровкой.
Колосник колосникового охладителя переталкивающего типа содержит горизонтальное основание 1 и наклонную к нему рабочую плиту прямолинейной формы 2 с ребрами жесткости 3 и со сквозными проходами 4 для охлаждающего воздуха. Сквозные проходы 4 для охлаждающего воздуха могут выполняться как в виде щелей, так и в виде отверстий.
В рабочей плите 2 на всех участках между сквозными проходами 4 для охлаждающего воздуха выполнены углубления 5 (см. фиг.1).
В рабочей плите 2 на участках над ребрами жесткости 3 выполнены углубления 5 (см. фиг.2).
В вертикально-продольном разрезе колосника углубления 5 в рабочей плите 2 имеют вид одного или нескольких треугольников 6, примыкающих друг к другу с образованием чередующихся впадин и выступов. При необходимости углубления 5 в рабочей плите 2 принудительно футеруются теплоизоляционным и износостойким материалом 7, например жаростойким бетоном.
В состав колосникового охладителя переталкивающего типа входят колосниковая решетка, основание, кожух, скребковые конвейеры для уборки просыпи, приводы колосниковой решетки, разгрузочное устройство с молотковой дробилкой, вентиляторы для подачи охлаждающего воздуха, установка для охлаждения и увлажнения избыточного воздуха, сбрасываемого через аспирационную установку в окружающую среду, аспирационная установка, футеровка.
Все детали охладителя, подвергающиеся действию высоких температур (колосники и другие детали колосниковой решетки), выполняют из жаропрочной высоколегированной стали.
На колосниковой решетке клинкер охлаждается и транспортируется от вращающейся печи на клинкерные конвейеры. Решетка состоит из нескольких секций, расположенных с уступом друг относительно друга. Подвижные колосники каждой секции оснащены отдельным кривошипношатунно-рычажным приводом. Подвижные и неподвижные колосники закреплены соответственно на подвижных и неподвижных поперечных подколосниковых балках. Каждый поперечный ряд подвижных колосников перекрывается последующим рядом неподвижных колосников. Между колосниками предусмотрены зазоры для компенсации их температурных расширений.
Охлаждение клинкера, поступающего из печи в охладитель при температуре 1150-1350°С, осуществляется потоком воздуха, продуваемого через клинкер, находящийся на решетке, вентиляторами. При этом температура клинкера на выходе из охладителя составляет 60-100°С.
Колосник колосникового охладителя переталкивающего типа используется следующим образом.
Обожженный клинкер из печи поступает через приемную шахту охладителя непосредственно на загрузочный участок колосниковой решетки.
Перемещение клинкера на колосниковой решетке с одновременным перемешиванием его слоя осуществляется за счет наклонного возвратно-поступательного движения подвижных колосников под некоторым углом к горизонтали. Колосники имеют щели для прохода охлаждающего воздуха, поэтому при транспортировании клинкера по колосниковой решетке мелкие куски просыпаются через эти щели в подколосниковое пространство и убираются с помощью двух скребковых конвейеров.
Подколосниковое пространство разделено перегородками на отдельные камеры, в которые от вентиляторов подается охлаждающий воздух. Охлаждение производится воздухом, продуваемым вентиляторами через колосниковую решетку и находящийся за ней слой клинкера. Воздух при этом нагревается и поступает частично во вращающуюся печь, частично по специальному воздуховоду в декарбонизатор, где используется для поддержания горения топлива. Избыточный воздух из охладителя сбрасывается в окружающую среду через патрубок и аспирационную установку.