Охлаждение или нагревание сыпучих материалов; высокая производительность и температура подаваемого продукта, которая может достигать 1 200°C, — все это обеспечивает внешне компактное устройство.

Принцип действия

Теплообменник шахтного типа — это теплообменник с пучком труб с обратным водяным охлаждением для мелкозернистых сыпучих материалов (см. график Поз. 1, 2 и 3).
Теплообменник работает по принципу подвижного слоя: из охлаждаемого продукта формируется столб (график Поз. 2), закрывающий всю трубу (график Поз. 4). В этом столбе отдельные частицы непрерывно опускаются вниз между охлаждающими трубками.
Столб поддерживается разгрузочным основанием (график Поз. 5). Проходное сечение отверстия разгрузочного основания изменяется таким образом, что через него проходит ровно столько же твердого материала, сколько подается со стороны головки. Этот режим работы регулируется за счет измерения уровня наполнения над трубой, которое влияет на величину проходного сечения отверстия разгрузочного основания.
Трубы расположены горизонтально, несколькими рядами, так что основное направление потока продукта проходит поперек оси трубы. Это обеспечивает многократное перемещение продукта.
Трубы имеют запатентованное квадратное поперченное сечение с диагональным выравниванием по вертикали. При использовании продуктов с углом естественного откоса менее 45° поток продукта касается нижней стороны охлаждающей трубы (в отличие от круглых труб).
В результате комбинации названных эффектов достигается особо высокая передача тепла, позволяющая иметь компактные размеры.
Подвод охлаждающей жидкости и пара (график Поз. 6) происходит по трубам, в зависимости от перемещения продукта, в перекрестном противотоке.

Конструктивные особенности

Теплообменник шахтного типа состоит из модульной конструкции (один или несколько расположенных друг за другом пакетов теплообменника; график Поз. 7).
Вывод продукта обеспечивается разгрузочным основанием (график Поз. 5) и разгрузочной воронкой (график Поз. 8). При необходимости разгрузочную воронку можно оснастить сборочным шнеком (график Поз. 9) без затрагивания подвижного слоя.
Над пакетом теплообменника при необходимости устанавливается защитная сетка. В нее попадают агломераты или загрязнения, которые не всегда надежно могут удержать пакеты труб. Для предотвращения износа защитной сетки используются амортизаторы.
Со стороны подачи воды концы пакетов теплообменника (концы труб) оснащены поворотными камерами (график Поз. 6) и закрыты съемными крестовинами (график Поз. 10).
Со стороны подачи продукта внешние трубы пакетов теплообменника закрыты листовым металлом (график Поз. 11). Он удерживает продукт в теплообменнике запатентованным способом, не влияя на проходимость боковых стенок и перемещение продукта (влияние закрепления кромок).
Дополнительно со стороны подачи продукта можно установить двери — для защиты окружающей среды и качества продукта.

Преимущества

Теплообменник шахтного типа может работать до температуры продукта 1 200°C. Обработка продукта — предельно щадящая. Истирание продукта и износ самого аппарата отсутствуют.
Запатентованный дизайн поверхности обуславливает высокий теплообмен, а также использование всей поверхности. Поэтому теплообменник шахтного типа, по сравнению с другими контактными теплообменниками, имеет компактную конструкцию.
Доступность к аппарату превосходная — конструкция корпуса позволяет производить быструю очистку оборудования как со стороны подачи воды и пара, так и продукта.
Специальная запатентованная конструкция стенок допускает эксплуатацию без дверей, при открытом аппарате.
Благодаря модульной конструкции теплообменник шахтного типа можно расширить, при необходимости добавив дополнительный пакет.
По сравнению с вихревым и вращающимся охладителями теплообменник шахтного типа потребляет существенно меньше электроэнергии.

Типичные случаи применения

Теплообменник шахтного типа используется для сыпучих материалов, в основном без агломератов, среднего и особенно высокого температурного диапазона. Устанавливается после печей и сушилок, когда необходимо отвести большое количество тепла, подается большая масса материала или требуется компактность.
Типичные случаи применения: охлаждение минеральных веществ (кварцевый песок , ильменит) и химикатов (азотные, фосфатные и калийные удобрения, сода, катализатор для крекинга, трифосфат натрия STPP).
Благодаря новой технологии, имеющей потенциальные преимущества как для новых, так и для существующих процессов, разрабатываются новые области применения.

Ограничения использования

Теплообменник шахтного типа используется для сыпучих материалов с углом естественного откоса менее 45° (к горизонтали) и размером фракций менее 6 мм.
Максимальная температура подаваемого продукта составляет 1 200°C.
Экономически реализуемый объемный расход — 0,5–250 м³/ч.
Для продуктов, содержащих остаточную влажность, необходимо устройство для продувки воздухом.