DK172537B1 - Indretning til varmeveksling - Google Patents

Description

i DK PR 172537 B1

Den foreliggende opfindelse angår en indretning til varmeveksling mellem en gas og finkornet materiale, så som ce-mentråmel, omfattende en i det væsentlige lodret, rotations-symmetrisk skakt, der er tilvejebragt med mindst et gas-5 Indløb ved sin nedre ende, et centralt gasudløb ved sin øvre ende, et materialeindløb ligeledes ved sin øvre ende, samt et centralt materialeudløb ved sin nedre ende, hvilken skakt gassen gennemstrømmer nedefra og op følgende en skruelinle-formet bane, mens det fra oven tilførte og fra neden udledte 10 materiale ved sin bevægelse gennem skakten gentagne gange hvirvles ud mod skaktens væg og ved hjælp af ledeflader genindføres i gasstrømmen.

Opfindelsen angår særligt en varmevekslingsindretning, hvori 15 varm gas og koldt, finkornet materiale kan varmeveksle efter modstrømsprincippet og på en sådan måde, at den varme gas under dens strømning op gennem indretningen nedkøles fra en høj indgangstemperatur, typisk på mellem 1000 og 1200°C, til en lav udgangstemperatur på mellem 100 og 200°C over omgiv-20 elsestemperaturen samtidig med, at materialet under dets strømning ned gennem indretningen opvarmes fra en lav indgangstemperatur, typisk svarende til omgivelsestemperaturen, til en høj udgangstemperatur på mellem 0 og 200°C under gassens indgangstemperatur.

25

Indretninger af ovennævnte art kendes blandt andet fra DE-B-1178001 og DE-B-1813519.

I DE-B-1178001 beskrives en varmevekslingsindretning, der 30 omfatter en cylindrisk skakt opbygget af flere over hinanden liggende afsnit, hvori materialet indføres foroven og udtages forneden, mens gassen indføres aksielt forneden og udledes aksielt foroven. For at opnå, at gassen bevæger sig i en skruelinieformet bane op gennem skakten og dermed opnå en 35 cyklonlignende effekt, hvor materialet tvinges ud mod skaktens væg og falder ned 1 det underliggende skaktafsnit, foreslås ifølge skriftet, at en delstrøm af afgangsgassen udskilles fra hovedstrømmen og efterfølgende med høj hastighed indblæses tangentielt i skakten. Virkningsgraden af DK PR 172537 B1 2 en sådan indretning kan ikke være optimal, fordi den benytter den forholdsvis kolde afgangsgas som indblæsningsgas og dermed sænker temperaturen i skaktens nedre del.

5 I DE-B-1813519 beskrives en anden varmevekslingsindretning, der omfatter en cylindrisk skakt med ens diameter over hele sin længde. Gassen indføres tangentielt ved bunden af skakten og følger som følge heraf en skruelinieformet bane op gennem skakten. Skakten omfatter nogle udbukninger, som gør 10 det ud for ledeflader til genindføring af materialet i gasstrømmen. For at denne indretning kan virke optimalt, er det nødvendigt, at gassen bibringer materialet en forholdsvis høj tangentiel hastighed, således at materialet forlader udbukningerne med en høj radiel hastighed og ikke 15 blot falder ned langs skaktvæggen. 1 tilfælde hvor der ønskes en varmeveksling, som ovenfor beskrevet, vil gassens temperatur falde væsentligt op gennem skakten. Fordi gassens massefylde herved øges væsentligt, vil gassens hastighed ligeledes falde, således at den tangentielle hastighedskompo-20 nent i skaktens øvre del ikke er tilstrækkelig til at bibringe materialet den tilsigtede radielle hastighed ved udbukningerne. Varmevekslingen mellem gassen og materialet vil derfor være begrænset i skakten øvre del.

25 En yderligere ulempe ved begge de kendte indretninger er, at deres udskillegrad ikke synes god, og at det derfor er nød-vendigt at anbringe en udskillecyklon umiddelbart over indretningen. Dette øger Indretningens samlede byggehøjde.

30 Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en varmevekslingsindretning, hvormed ovennævnte ulemper undgåes.

Dette opnåes med en indretning af den i indledningen angivne 35 art, og som er kendetegnet ved, at skakten er opbygget af flere over hinanden anbragte, i det væsentlige cylindriske skaktafsnit, hvis diameter aftager nedefra og op, og at gas-indløbene er udformet tangentielt i det nederste skaktafsnit.

DK PR 172537 B1 3

Herved opnåes en kompakt varmevekslingsindretning, der sikrer både en god varmeveksling mellem gassen og materialet og en så høj materialeudskillelsegrad, at en efterfølgende ud-skillecyklon ikke er nødvendig. Dette skyldes, at den tan-5 gentielt tilførte gas hele vejen op gennem skakten opretholder en tilstrækkelig høj tangentiel hastighed til, at materialet i hvert skaktafsnit slynges ud mod skaktvæggen og udskilles fra gassen, og at materialet gentagne gange ned gennem skakten ledes tilbage i gasstrømmen. Ved netop at op-10 bygge skakten af flere over hinanden anbragte skaktafsnit, hvis diameter og dermed tværsnitsareal aftager nedefra og op, vil det for gassens gennemstrømning tilrådighed værende skaktvolumen falde proportionalt med gassens volumen. Herved kan gassens tangentielle hastighed opretholdes hele vejen op 15 gennem skakten ved passende valg af skaktens dimensioner i forhold til gassens temperaturfald.

For yderligere at sikre at gashastigheden kan opretholdes hele vejen op gennem skakten, kan det 1 nogle tilfælde være 20 ønsketligt, at skakten indvendigt er tilvejebragt med et fyldlegeme. Fyldlegemet kan fordelagtigt være udformet som en kegle eller keglestub, der er anbragt koaksielt med skakten.

25 Fyldlegemet kan endvidere på sin yderside være forsynet med ledeorganer, særligt i form af plader, der er anbragt vandret eller svagt stigende set i forhold til gassens tangentielle hastighedskomponent, således at gassen vil følge en skruelinieformet bane med meget lille stigning og med den 30 størst mulige tangentielle hastighed. Ledeorganerne kan fordelagtigt udgøres af en spiralformet ledeplade med en stigningsvinkel på omkring 5°.

35 Den nedre del af hvert skaktafsnit kan være udformet som en omvendt keglestub for derved at opnå, at materialet, der falder ned fra et skaktafsnit til det næste, får en længere opholdstid i gassen og dermed en højere temperatur.

DK PR 172537 B1 4

Det kan endvidere være en fordel, at den nedre del af hvert skaktafsnit rager en smule ind i det underliggende skaktafsnit.

5 I en særlig udførelsesform for opfindelsen foretrækkes det, at forholdet mellem hvert skaktafsnits diameter og højde er på mellem 2 og 10, fortrinsvis på mellem 3 og 6.

Endvidere foretrækkes det, at forholdet mellem to hoslig-10 gende skaktafsnits diametre er på mellem 8:7 og 3:2, fortrinsvis på mellem 6:5 og 4:3.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, der er skematisk og hvis eneste figur 15 viser en varroevekslingsindretnlng ifølge opfindelsen set fra siden delvist i snit.

I figuren ses en varme vekslings indretning 1, der omfatter en lodret, rotationssymmetrisk skakt 11, der er tilvejebragt 20 med tangentielt gasindløb 3 ved sin nedre ende, et centralt gasudløb 5 ved sin øvre ende, et materialeindløb 7 ligeledes ved sin øvre ende, samt et centralt materialeudløb 9 ved sin nedre ende.

25 Skakten 11 er ifølge opfindelsen opdelt i et antal cylindriske skaktafsnit 11a, 11b, 11c, lid. Ile, hvis diameter D aftager nedefra og op. Det tangentielle gasindløb 3 er udformet i det nederste skaktafsnit 11a.

30 Den viste varmevekslingsindretning omfatter endvidere et fyldlegeme i form af en kegle 13, der er fastgjort koaksielt inden i skakten 11 på en ikke nærmere angiven måde. Keglen 13 er på sin yderside forsynet med en spiralformet ledeplade 15 med en stigningsvinkel på 5°. Det primære formål med le-35 depladen 15 er at tvinge gassen til at følge en skruelinle-formet bane op gennem skakten 11 med mindst mulig stignings-vinkel, således at gassen får størst mulig tangentiel hastighed. Ledepladen 15 har fortrinsvis en bredde, så den rager mellem 1/5 og 1/3 ind i skaktrummet, der af grænses af 40 skaktvæggen og keglen.

DK PR 172537 B1 5

Som antydet ved stiplede linier ved skaktafsnit 11c kan den nedre del af hvert skaktafsnit være udformet som en omvendt keglestub 17, der rager en smule ind i det underliggende 5 skaktafsnit.

Under drift af varmevekslingsindretningen ifølge opfindelsen ledes materiale i en jævn strøm ind 1 det øverste skaktafsnit Ile via åbningen 7. Materialet bliver her medslæbt af 10 den med høj hastighed cirkulerende gas og efter en vis opholdstid i gassen, hvor materialet opvarmes til en temperatur nær gassens temperatur, slynges materialet ud mod skakt-afsnitets væg, hvorfra det falder ned i det underliggende skaktafsnit lid, hvor processen gentager sig.

15 På denne måde bliver materialet trinvis opvarmet efterhånden, som det bevæger sig ned gennem skakten samtidig med, at gassen under sin strømning op gennem skakten nedkøles tilsvarende. Det opvarmede materiale ledes ud af skakten via 20 udløbet 9 mens den afkølede gas ledes ud via udløbet 5.

Claims (9)

1. Indretning (1) til varmeveksling mellem en gas og finkornet materiale, så som cementråmel, omfattende en i det 5 væsentlige lodret, rotationssymmetrisk skakt (11), der er tilvejebragt med mindst et gasindløb (3) ved sin nedre ende, et centralt gasudløb (5) ved sin øvre ende, et materiale-indløb (7) ligeledes ved sin øvre ende, samt et centralt materialeudløb (9) ved sin nedre ende, hvilken skakt gassen 10 gennemstrømmer nedefra og op følgende en skruelinieformet bane, mens det fra oven tilførte og fra neden udledte materiale ved sin bevægelse gennem skakten gentagne gange hvirvles ud mod skaktens væg og ved hjælp af ledeflader genindføres i gasstrømmen, kendetegnet ved, at skakten er opbygget 15 af flere over hinanden anbragte, i det væsentlige cylindriske skaktafsnit (11a, 11b, 11c, lid, Ile), hvis diameter aftager nedefra og op, og at gasindløbene (3) er udformet tangentielt i det nederste skaktafsnit (11a).

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skakten indvendigt er tilvejebragt med et fyldlegeme (13).

3. Indretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, fyldlegemet (13) er udformet som en kegle eller keglestub, der er an- 25 bragt koaksielt med skakten.

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fyldlegemet (13) på sin yderside er forsynet med ledeorganer (15), særligt i form af plader, der er anbragt vandret eller svagt 30 stigende set i forhold til gassens tangentielle hastighedskomponent .

5. Indretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, ledeorganerne (15) udgøres af en spiralformet ledeplade med en stignings- 35 vinkel på omkring 5°.

6. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den nedre del af hvert skaktafsnit er udformet som en omvendt keglestub (17). DK PR 172537 B1

7. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, den nedre del af hvert skaktsfsnit rager en smule ind i det underliggende skaktafsnit.

8. indretning ifølge ethvert af kravene 1 til 7, kendetegnet ved, at forholdet mellem hvert skaktafsnits diameter D og højde H er på mellem 2 og 10, fortrinsvis på mellem 3 og 6.

9. Indretning ifølge ethvert af kravene 1 til 7, kendetegnet 10 ved, at forholdet mellem to hosliggende skaktafsnits diametre er på mellem 8:7 og 3:2, fortrinsvis på mellem 6:5 og 4:3.