Аппарат для термообработки гранулированных и кусковых материалов с низкой теплопроводностью

 

Полезная модель относится к аппаратам для термообработки (сушки, прокалки, химических реакций в системе газ-твердое) гранулированных и кусковых материалов в химической, строительной, пищевой, горнодобывающей отраслях промышленности. Предлагаемый аппарат относится к типу аппаратов с неподвижным слоем материала и комбинированным подводом тепла. Технической задачей полученной модели является снижение градиента температур внутри рабочего пространства рабочей зоны камеры с целью повышения качества материала по показателю отклонения конечных характеристик от средних при низких удельных затратах тепла на единицу массы обрабатываемого материала. Задача решается тем, что используется аппарат для термообработки гранулированных и кусковых материалов с низкой теплопроводностью с комбинированным подводом тепла, содержащий вертикальную камеру с боковыми стенками для кондуктивной теплопередачи, вертикальные кожухи для обеспечения циркуляции теплоносителя, концентрично расположенные по отношению к камере, корпус с крышкой и патрубки для прохождения теплоносителя. При этом днище камеры является перфорированным для конвективной подачи тепла внутрь. При этом живое сечение перфорированного днища составляет не менее 65%. Отношение диаметра камеры (Д) к высоте ее рабочей зоны (Н) меняется в диапазоне от 1:0,4÷1,8. Вертикальная камера может быть выполнена многоярусной. Высота рабочей камеры составляет не более 80 средних диаметров частиц обрабатываемого материала (dcp). Аппарат содержит вертикальную камеру для конвективной подачи тепла, окруженную концентрично расположенными кожухами разных диаметров и для кондуктивного обогрева материала в камере. При этом камера закреплена верхней частью на кожухе и имеет перфорированное днище с живым сечением более 65%. Вся эта конструкция помещена в корпус с крышкой, в который подводится и отводится через патрубок теплоноситель. Внутри камеры расположены в разных местах по высоте и диаметру камеры не менее трех термопар. - 1 незав. пункт, 1 табл., 1 фиг.

Полезная модель относится к аппаратам для термообработки (сушки, прокалки, химических реакций в системе газ-твердое) гранулированных и кусковых материалов в химической, строительной, пищевой, горнодобывающей отраслях промышленности. Предлагаемый аппарат относится к типу аппаратов с неподвижным слоем материала и комбинированным подводом тепла.

Известны аппараты для термообработки гранулированных и кусковых материалов, в том числе и с низкой теплопроводностью, находящихся в неподвижном состоянии - шахтного типа. В них используется как конвективный, так и кондуктивный подвод тепла (М.В.Лыков. Сушка в химической промышленности. М.: "Химия" 1970, с.161-163). Недостатком их является, как правило, наличие существенного градиента температур, как по диаметру, так и по высоте рабочей зоны аппарата. Это негативно сказывается на качестве продукта из-за неоднородности конечной характеристики материала, для получения которой проводится термообработка. Особенно эта тенденция проявляется, когда обрабатываемые материалы имеют низкую теплопроводность из-за сведения к минимуму теплопередачи между гранулами материала. Для устранения этого недостатка приходится увеличивать время пребывания материала в аппарате, а следовательно, энергозатраты на термообработку.

Известен аппарат для термообработки аналогичных материалов [Патент РФ №2186306, пр. 13.04.2000, F27В 1/00] с комбинированным подводом тепла как конвективным внутрь вертикальной шахты (камеры), так и кондуктивным - через ее боковые стенки. Камеры для циркуляции теплоносителя, используемого для кондуктивного подвода тепла расположены концентрично вертикальной шахте.

Аппарат является экономичным с точки зрения затрат тепла на термообработку единицы массы материала. Он является прототипом предлагаемой полезной модели.

Недостатком прототипа является истирание материала при термообработке вследствие его движения, что приводит к наличию пыли и, следовательно, пожаро- и взрывоопасности для целого ряда материалов. Кроме того, показатель отклонения от среднего конечных характеристик термообработки при выполнении габаритов аппарата аналогичными чертежу превышает 10% при равном времени термообработки. В основном это связано с ухудшением конвекции внизу вертикальной шахты.

Технической задачей полученной модели является снижение градиента температур внутри рабочего пространства рабочей зоны камеры с целью повышения качества материала по показателю отклонения конечных характеристик от средних при низких удельных затратах тепла на единицу массы обрабатываемого материала.

Задача решается тем, что используется аппарат для термообработки гранулированных и кусковых материалов с низкой теплопроводностью с комбинированным подводом тепла, содержащий вертикальную камеру с боковыми стенками для кондуктивной теплопередачи, вертикальные кожухи для обеспечения циркуляции теплоносителя, концентрично расположенные по отношению к камере, корпус с крышкой и патрубки для прохождения теплоносителя. При этом днище камеры является перфорированным для конвективной подачи тепла внутрь. При этом живое сечение перфорированного днища составляет не менее 65%. Отношение диаметра камеры (Д) к высоте ее рабочей зоны (Н) меняется в диапазоне от 1:0,4÷1,8. Вертикальная камера может быть выполнена многоярусной. Высота рабочей камеры составляет не более 80 средних диаметров частиц обрабатываемого материала (dcp).

Снижение соотношения Д:Н менее 1:0,4 и повышение этого соотношения выше 1:1,8 приводит к уменьшению кондуктивной (в первом случае) и конвективной (во втором случае) составляющей теплообменного процесса и не позволяет иметь отклонение конечного показателя термообработки от среднего менее 10%.

При величине живого сечения днища вертикальной камеры меньше 65%, а также при превышении заданного соотношения высоты рабочей зоны к среднему диаметру частиц обрабатываемого материала этот показатель также не достигается.

В таблице 1 приведены данные по характеристикам аппарата и конечному влагосодержанию гранул никелевого концентрата при времени термообработки 40 минут.

Таблица 1
 Характеристики работы аппаратаРезультаты термообработки
№ п/пД/Н Величина живого сечения, %H/dcp Среднее влагосодержание гранул, кг/кгОтклонение в пробах от среднего, %
1 1:0,38070 0,1711
21:0,480 700,149
31:1 65800,12 7
41:1,56070 0,1711
51:1,865 800,169
61:2 80700,18 12
71:1,56590 0,1612

Аппарат содержит вертикальную камеру для конвективной подачи тепла (1), окруженную концентрично расположенными кожухами разных диаметров (2) и (3) для кондуктивного обогрева материала в камере (1). При этом камера (1) закреплена верхней частью на кожухе (3) и имеет перфорированное днище (4) с живым сечением более 65%. Вся эта конструкция помещена в корпус (5) с крышкой (6), в который подводится и отводится через патрубок (7) теплоноситель. Внутри камеры (1) расположены в разных местах по высоте и диаметру камеры не менее трех термопар (8).

Аппарат работает следующим образом. Материал загружается на высоту рабочей зоны в камеру (1). Крышка (6) корпуса (5) герметично закрывается. В патрубок (7) подается теплоноситель, который поступает в камеру (1) через перфорированное днище (4) для конвективной теплоотдачи, параллельно он циркулирует между боковыми стенками кожухов (2), (3) и камеры (1), обеспечивая кондуктивнывный теплоподвод. Температура материала в камере (1) и теплоносителя в аппарате регистрируется термопарами (8). После завершения термообработки подача теплоносителя прекращается, по достижении заданной температуры материала крышка (6) корпуса (5) открывается, и материал выгружается из камеры (1).

1. Аппарат для термообработки гранулированных и кусковых материалов с низкой теплопроводностью с комбинированным подводом тепла, содержащий вертикальную камеру с боковыми стенками для кондуктивной теплопередачи, вертикальные кожухи для обеспечения циркуляции теплоносителя, концентрично расположенные по отношению к камере, корпус с крышкой и патрубки для прохождения теплоносителя, отличающийся тем, что днище камеры является перфорированным, для конвективной подачи тепла внутрь, при этом живое сечение перфорированного днища составляет не менее 65%, а отношение диаметра камеры к высоте ее рабочей зоны меняется в диапазоне от 1:0,4÷1,8.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что вертикальная камера выполнена многоярусной.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что высота рабочей камеры составляет не более 80 средних диаметров частиц обрабатываемого материала.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к лесной промышленности и предназначена для пиролиза древесных отходов, древесины и может быть использована для производства древесного угля.
Наверх