Циклонная печь для термической обработки мелкоизмельченного материала

 

ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕЛКОИЗМЕЛЬЧЕННОГО МАТЕРИАЛА, содержащая рабочую камеру с расположенной в ней по всей высоте на вертикальной оси вставкой, тангенциальные дутьевые сопла и загрузочное устройство, отличающаяся тем, что, с целью увеличения времени пребывания материала в зоне обжига ;Путем увеличения тангенциальной и снижения аксиальной составляющей скоростей газового потока, а также предотвращения уменьшения величины тангенциальной составляющей скорости газового потока по длине рабочей камеры , вставка выполнена с расположенными на ее наружной поверхности кольцевыми выступами с щагом, уменьшающимся в направлении движения газового потока от 0,20-0,25 до 0,10-0,12 выг; соты рабочей камеры, и высотой, увеличивающейся от 0,06-0,08 до 0,18-0,2 М/) диаметра вставки, при этом диаметр if вставки составляет О,12-0,22 диамет- l pa рабочей камеры.ег

СООЗ СОВЕТСНИХ

ИЧ

РЕСПУБЛИК.1

4(51) Р 27 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТН 1ИЙ И ОТКРЬ1ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н CBTBPCR(NNV CBHRRTBIIVCTBV (21) 3654819/29-33 (22) 24.10.83 (46) t5.01.85. Бюл. Ф 2 (72) О.Г. Федоров, С.Т. Плискановский, В.П. Иартыненко, Н.И. Ианчошньй, Е.Я. Стольберг, А.E. Гробов, В.П. Бегишев, В.Н. Бойко, А,В. Петровский и 10.П. Ляшенко (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И. Брежнева (53) 66.041.548(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 767489, кл. F 27 В 15/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 416545, кл. Р 27 В 15/00,, 1972 (прототип). (54)(57) ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМНЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ ИЕЛКОИЗМЕЛЬЧЕННОГО

МАТЕРИАЛА, содержащая рабочую камеру ,с расположенной в ней по всей высоте.Л1)„„134870 А на вертикальной оси вставкой, тангенциальные дутьевые сопла,и загрузочное устройство, отличающаяся тем, что, с целью увеличения времени пребывания материала в зоне обжига путем увеличения тангенциальной и снижения аксиальной составляющей скоростей газового потока, а также предотвращения уменьшения величины тангенциальной составляющей скорости газового потока по длине рабочей камеры, вставка выполнена с расположенными на ее наружной поверхности кольцевыми выступами с шагом, уменьшающимся в направлении движения газового потока от 0,20-0,25 до О, 10-0, 12 вы : ф соты рабочей камеры, и высотой, увеличивающейся от 0,06-0,08 до 0,18-0,2 диаметра вставки, при этом диаметр . вставки составляет О,!2-0,22 диамет- ® ра рабочей камеры. D

О

М 4 вива

1134870

Изобретение относится к области термической обработки мелкодисперсных материалов, например для обжига известняка, и может быть использовано в металлургической, строительной и других отраслях промышленности.

Для термообработки мелкоиэмельченных материалов применяются циклонные . печи различных конструкций, в рабочих камерах которых установлены встав- 10

KHi

Известна печь для термической обработки сыпучих материалов, содержащая цилиндрический футерованный кор óñ, центральную перфорированную тру-15 бу, поперечные перегородки с перепускными отверстиями, расположенные по высоте корпуса, тангенциальный ввод о теплоносителя, разделительную стенку, расположенную рациально между трубой 20 и футеровкой корпуса, а перфорация на центральной трубе выполнена со стораны, противоположной разделительной стенке 11 ).

Однако наличие горизонтальных по-25 перечных перегородок приводит к отложению на них материала, вследствие чего зарастает внутренний объем рабочей камеры. Уменьшение объема рабо.чей камеры за счет отложения в ней З0 материала приводит к снижению лучи-. стого теплообмена, который составляет значительную долю для высокотемпературных процессов, например при обжиге известняка. Кроме того, сни-. жение тангенциальной составляющей скорости газового потока и увеличение его аксиальной составляющей скорости в нерепускных отверстиях приводит к снижению общего времени пре- 4 . бывания ылевидного материала в реакционной зоне — в зоне высоких температур рабочей камеры. Все это (снижение доли лучистого теплообмена и уменьшение времени пребывания материала в реакционной зоне) влечет за собой снижение качественных показате" лей получаемого продукта, а отложение материала на поперечных перегородках ухудшает эксплуатационные показатели печи.

Наиболее близкой к изобретению является кольцевая циклонная печь, содержащая рабочую камеру с верхним выводом пылегаэового потока через соосно расположенную с камерой полую вставку, имеющую профиль внутренней поверхности камеры, тангенциально установленные дутьевые сопла н загрузочную течку, при этом камера выполнена по высоте из чередующихся между собой прямых и обратных усеченных конусов, а сопла расположены в каждом прямом конусе (2g.

Известная циклонная печь характеризуется недостаточной обработкой материала в области,. прилегающей непосредственно к вставке, в которой материал транспортируется вдоль печи эа счет резкого снижения тангенциальной составляющей скорости га,зового потока и увеличения его аксиальной составляющей, снижением общего времени пребывания материала в рабочей камере и, как следствие, недостаточной степенью его термообработки, вызванные повышением аксиальной и понижением тангенциальной составляющих скорости газового .потока за счет наличия сужений в профиле печи и за счет наличия дутьевых сопел в каждом прямом конусе без увеличения площади поперечного сечения каждой пары прямого и обратного конусов печи.

Целью изобретения является увеличение времени пребывания материала в зоне обжига путем увеличения тангенциальной и "íèæåíèÿ аксиальной составляющих скоростей газового потока, а также предотвращение уменьшения величины тангенциальной составляющей скорости газового потока по длине рабочей камеры.

Указанная цель достигается тем, что в циклонной печи для термической обработки мелкоизмельченного материала, содержащей рабочую камеру с расположенной в ней по всей высоте на вертикальной оси вставкой, тангенциальные. дутьевые сопла и загрузочное устройство, вставка выполнена с расположенными на ее наружной поверхности кольцевыми выступами с шагом, уменьшающимся в направлении движения газового потока от 0,20-0,25 до

0,10-0, 12 высоты рабочей камеры, и высотой, увеличивающейся от 0,060,08 до О, 18-0 2 диаметра вставки, при этом диаметр вставки составляет

О, 12-0,22 диаметра рабочей камеры.

Наружный диаметр с вставки, равный 0,12-0,22 внутреннего диаметра

3 рабочей камеры, соответствует наибольшему уровню тангенциальной составляющей газового потока в печи, Изменение диаметра d вставки ниже О, 12

3 1134870 или выше 0,22 диаметра D рабочей ка- Н ф а фиг. 1 изображена циклонная меры приводит к резкому снижению печь для термической обработки мелкотангенциальной составляющей и увели- измельченного материала, вертикальчению аксиальной составляющей скоро- ный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А сти газового потока что снижает вре- на фи 1 °

Ф мя обработки материала и ухудшает Циклонная печь содержит рабочую его качественные показатели. камеру. 1, расположенную в цилнндриУменьшение тангенциальной составля- ческо ческом корпусе 2> тангенциальные дующей скорости газового потока по дли- тьевые сопла 3 для ввода теплоносине рабочей камеры за счет уменьше- 1р теля течку 4 еля, течку для подачи материала. ния крутки газового потока предот- В каме 1 камере 1 по всей ее высоте соосна вращается кольцевыми выступами с установлена цилинд н цилиндрическая вставка 5. между соседними кольцевыми выступами) нолитной и выполнена из жаропрочного и увеличивающейся высотой 1 в на- материала. На наружной поверхности правлении движения газового потока. вставки 5

° вставки 5 установлены кольцевые выВ верхней части рабочей камеры где сту ь 6 ступы, расстояние между которыми h крутка потока высокая, расстояние h (шаг) умен ша шаг уменьшается в направлении двимежду кольцевыми выступами велихов

О 20-0 25 высоты жения газового потока, а вь>с .га и KaMePbi a,>0 yaeIIHwiisae cs. Kopiiyc 2 II «i и ч высота 1 выступов мала — 0,06-0 08 ди.

У сти снабжен патрубком ? для a: вода аметра д вставки. Уменьшение шага b из рабочей ка очей камеры газового потока кольцевых выступов ниже 0,20 высоты вместе с материалом. Наружный диаметр

Н рабочей камеры, так же как и увели-,у вставки 5 составляет О,!2-0.22 диачение высоты выступов выше О 08

У о выше О.Об диа- 2 метра 9 рабочей камеры 1. Шаг ; кольметра d вставки, влекут за собой цевых выступов 6 уменьшается от 0,20повышение расхода энергии газового по- О 25 0 10-0, 12 до, -, высоты Н рабочей тока на трение и падение тангенциаль- камеры 1, а высота f кольцевых выной составляющей скорости. Увеличение ступов 6 увеличивается от 0,06 -0,08 шага Ъ кольцевых выступов выше 0,25 зО до, -, диаметра d вставки 5 в

О, 18-0,20 высоты Д рабочей камеры и уменьшение направлении . движения газового потока. их высоты 0 ниже 0,06 диаметра af встав- Циклонная печь для термической обки ликвидируют их эффективное дейст- . работки мелкоизмельченного материала .вие, что выражается в снижении тан- работает следующим образом. генциальной составляющей газового потока.

35опливовоздушнуюсмесьчерездуевые сопла 3, установленные в верхней части корпуса 2, подают в рабочую каВ нижней части рабочей камеры меру 1. Мелкоизмельченный -материал пошаг Ъ кольцевых выступов составляет дают в рабочую камеру 1 через течку

0,10-0 12 высоты Н камеры, а их вы- 4р 4 ° Термическую обработку материала сота (— О, 18-0,20 диаметра d встав- осуществляют во взвешенном состоянии ки. Уменьшение шага Ь кольцевых вы- закрученного потока в Рабочей камере ступов ниже О, 10 высоты Н рабочей 1. Создаваемый дутьевыми соплами 3 камеры и увеличение их высоты р бо- закРученный поток имеет большую танлее 0,20 диаметра d вставки оказыва- 45 генциальную составляющую скорости, .ют тормозящее действие на газовый которая обусловлена наличием в камепоток, т.е. Уменьшают тангенциальную ре 1 вставки 5 диаметром d =0,12составляющую скорости газового пото- 0 22 В ° Большая тангенциальная сока. В этом случае вставка с кольцевы- ставляющая скорости газового потока ми выступами действуют как одно це- б обеспечивает и большее время прибылое — вставка большого диаметра. уве- вания материала в зоне обработки— личение шага b кольцевых выступов в камере 1. выше О 12 высоты H

Ф рабочей камеры и По .мере аксиального передвижения уменьшение их высоты 1 ниже О 18 диУ от места ввода через сопла 3 до места. аметра Ы вставки снижают и сводят на у вывода через патрубок 7 пылегазовый нет эффективное действ ie выступов, теряет крутящип момент, т.е. из-за чего происходит частичное спрям- уменьшается еньшается тангенциальная скорость. ление закрученного потока. Для поддержания крутящего момента

1134870 п

ыпегазового потока на одном уровне на вставке 5 установлены кольцевые выступы 6 с переменным шагом Ь и высотой g, создающими подпор движущемуся закрученному потоку. 5

Термическая обработка материала, осуществляемая в камере 1, происходит за счет конвективяого теплообмена между газовым потоком и материалом и лучистого теплообмеяа между внутренней поверхностью корпуса 2 и наружной поверхностью вставки 5 и материалом. При этом наличие в рабочей камере 1 вставки 5 повышает до" лю тепловосприятия материалом за счет лучистого тепла, что улучшает термическую обработку материала.

Проведены испытания описанной конструкции циклонной печи. Испытания проводились в два этапа. Первый этап 20

:проводился на холодной модели и заключался в определении оптимальных размеров вставки и кольцевых выступов на ней (результаты представлеяы в .абл. 1). Второй этап (результаты приведены в табл. 2) проводился.на обжиговой печи производительностью

1 0 т/ч по исходному известняку. В качестве обрабатываемого материала использовался известняк с содержа- зб нием,X: Са0 52,12; МдО 2,5; БхО 1,681

С0 43,7. Фракционный состав обжигаемого известняка составляет:

160 100 мкм 0,8

100, 71 мкм 2,2Х

71 50 мкм 2,8Х

50 25 мкм 6,4

25 мкм 87,8Х

Как видно из приведенных таблиц, установка в печи коаксиальной встав- 40 ки диаметром d=0 12-0,22 D диаметра рабочей камеры (табл. 1, опыты 1,21,4) обеспечивает д6стижение максимального уровня тангенциальной составляющей, при этом значения аксиаль-, 15 ной составляющей скорости минимальны.

Кроме того, установка на вставки кольцевых выступов с изменяющимися в направлении движения газового потока шагом Ъ от 0,20-0,25 Н до 0,10-0,12 Н о и высотой 0 от 0,06-0,08 d до 0,180,20 d обеспечивает повышение средней тангенциальяой составляющей скорости яа 1,75 . (х=0,25), 11,7Х (х=0,6), 22,6Х (x0,85) и уменьшение аксиальной составляющей яа 28,5 (x=0,25), 36,8Х (х=0,6), 42,8 (х 0„85) (табл.1, опыты 1,3, 2,3, 3,2, 4,2 и 5 2) а также выравнивание по длине печи тангенциальной и аксиальяой составляющих скоростей, при этом расхождение значений средней таягенциальной составляющей скорости снижается с 12,620,5Х (табл. 1, опыты 1,2-1,4) до

0,3-1,0Х (табл. 1, опыты 2,2-2,4, 3,2-3,3, 4,2-4,3, 5,2-5,3), а средней аксиальной с 28,5-33,9Х (табл. опыты 1,2-1,4) до 2,8-10,77 (табл, опыты 2,2-2,4, 3,2-2,3, 4,2-4,3, 5,25,3).

Термическая обработка мелкоизмельченного материала в печи, снабженной вставкой с кольцевыми выступами, обеспечивает получение высококачественясго продукта sa счет увеличеяия времени пребывания материала в рабочей камере, необходимого для его полной обработки, что достигается увеличением тангенциальной составляющей скорости и уменьшением аксиальной составляющей. Наличие вставки оптимального размера повышает степень обжига с 89,6-90,1 до 93,4Х,при этом время гашения извести уменьшается с

220"-2 35" до 2 05" (табл. 2, опыты

1,3 и 2) . Установка кольцевых выступов оптимальных размеров позволяет повысить степень обжига получаемого материала на 2,2Х (абсолютных) и уменьшить время гашения яа 10 с (табл. 2, опыты 2 и 4).

Экономический эффект от использования и шихте окомкования извести с высокими качественными показателями достигается за счет повьппенного содержания в ней (СаО+И80) „ (при этом расход извести уменьшается) и за счет лучшей коллоидизации высокоактивной извести в шихте, что также снижает ее расход.!

134870

1 о

04 х сЧ

1 »-3

)х х о

0l Е

z o

Й х

v,"л х3» охх

3 е ф v w

I „"33 ф !

I 1

1 . о л

О! О":

0О. с л ° Ь о. о с 1

ЬО

° Ь

О сЧ л л о ь

Ch л

Ь Ъ с« ) ° Ь

Ch л ь

I

I о

I, ьO л ! о

С 3 сО л л о о 3

CCl л

3С

ЬО л ь сЧ

ЮО л о

ЬГ о л ь О с»1 л о

D сь ) о

ЬО с») л

4/ л о

an сЧ

«Ф

° \ о

ЬО

ЬГ\ л ь и ьс л о о л о

4С1 ь 00 с»1 " c»3

° Ь л о о О с»1 л о л л о

l I D

Ь вЂ” л з з

° Ь эх о х ь0

Я

Ц

С0

Cd н о

an

Ф л !

ЬО л л

Ch

° Ь

С»3

00 . ЬО сЧ с ) Ch л сЧ

Ch Ch л л

СЧ С«3 о

О\ л л

С»3 сЧ

an с»1 л сЧ с3 л с" 3 л сЧ о л л сЧ

О

Ch Ch л л о сч

» с»3

3««фЬ л л сЧ c4

3С

° Ь сЧ

0) 0Ь

° Ь сЧ о сЧ л сЧ О ЬО о. о л ° Ь о о

ЬО

° Ь о

ЬО

О л о

ЬР

О л

2 I

v c!! I

5K)

Р 3 I I

03 ф 1 1

Е 1 йР" 1

03 3C 03

61 2 1 И,х2 1

Pw ф 1 I

О сЧ л о сЧ сЧ

° Ь

О сЧ о

3 сЧ л

00 л ь

О л о

3 л

1 OJ ф

3 а

Д v & л

Т л ь л

° Ь

О 0

cd U <сь

Х

Ц 03 л ф 33» cd

O03g о о о

О ь о о о о о о о о

О

t( о

Х о

С4 л

Н

Оа

° сч с )

» л л л л г»

О \

° Ь

С«3 сч л сЧ

° Ь сЧ

l3l ах 1 «

k( сь3 Il о ф I3C

Ж »0 о z

1:4 03

О 30

С.3 03

33

Е з

««»

И л эх о х

l3

Ц, ь33 Р М 5

3 Е:01;Q g &

:з.оЬ х х о л 03 ь33 g4

Х 03 3» 3 О х03 cd!

303 х 03 ж v зо1 2Ф с ф 01 ф

5 х ж я сЧ -0 О сЧ с3 с ъ

A л л л л о о о о о

О О О О О О

Р О О О О О о о о о о о о фЙ йо ф 3 ф

0 30„ х о сО 03

ХО!И

03 Х л

3:,"О g ф о и

0Il 3. V р, О

ll34870

00 . C) 3 С Ъ л л о о @ а

С1 с kh а а л о о о л СЪ,р с ц, с Ъ 1О 1О с Ъ с Ъ И а л а а л л

О О О О О О с ъ о л сч сч щ л ссс ссЪ И с Ъ с Ъ л а л а л 4l л а

О О О О О О О О

Ч0 с Ъ

С Ъ Ф л л

О О

И с Ъ

О (ъЪ Ф л

И И 0 Ч0 ссЪ И 3

С Ъ 0Ъ < Ъ СсЪ С1 Ъ (Ъ С Ъ л а л ° \ л ° I а

О О О О О О О

Ф, С Ъ О 00 С Ъ СЧ

00 Ch Ch 00 Ch Ch O

O а а а л л л л

С4 С 4 СЧ СЧ СЧ СЧ CV СЧ

00 с 1 СЧ ф

Ch ОЪ О а а ° л

СЧ СЧ СЧ СЧ

СсЪ 00

Ch 00 л л

СЧ СЧ

С4 00

ОЪ Л л л

СЧ СЧ с ъ л

СЧ с ) Ch л

СЧ

С Ъ

00 л

СЧ с 4

Ch Ch л а

СЧ СЧ

ОЪ

Сб

° I

СЧ

00 с0 а

СЧ, О

Ch а

С 4

Ch л

СЧ сЧ с 4 а

О

СЧ л

О О л

00

00 л

00 а

00 О

О а а

О 0

00 а

О О

О

C) сЧ СЧ 00

j4 СЧ Q л а в

О .О О

О л

Ю л

Ю

О

О сс л

О л

О с Г л л

О О

Г в а л

О О О с с

О О О О О О О О Ю О О

О О О О О О Э О О О О

О C) О . О О О О О О О О

Т а а % М а

СЧ С Ъ 4 л- СЧ С Ъ .0 а- С4 С Ъ .Ф

A л л а л а 4i л л л л

С ) С Ъ С 3 СсЪ .с .Ф И И И И х

ИВ ОС00

СЪИОЕ х э 3 р х ххо6 д 0

ОМЭСОЕ

1и

4 Х Й.ОЖ

ОЭ СОЩ а 2э 3 и М и М С0

I о

С0 Х

Р Р U э 2 Ф ехиа о

f4 0е х л о х ьо

C о m х х ф >х и 0 с0 О

С0 с6 Ц

Х Х С0 .й

1134870

l 7.

I о

CV

СМ

an

С"1

СЧ

Щ ь

I е»

Ю о

Саа О О

Ф ° 1

О1 МЪ

00 Ch

Ю о

& о

Ф Вй о аС 1 и ао л се ф

В . В

ОО Л л со о

«If

3о

© ) оо о о о о о о а)и о)о о1о

t C3 о о

Ф о, I:

g а

4 о

Ц х

aaI

С4

1 6

4 оэ

4 а о э а

Ж ойдо ай и

М л

1 ам

g I 0 1 Ф 4 а I и 1 О) Ю ) ) I I

I aaf Q

) f.

). I g юФМ й(Ф и о

4 о а de) о а р à

Й & I

aaa V 4

Р Ф 6

CIa ° сЧ

A Ф ° ь Ф ф л сч

ОО CIa ОО 0%

Ь и Ь ь

3 о 3 3

Ф л о л;

М

° ь Ф ° о о of о о о

an an м

I л л л

I

I

1134870

Составитель И. Иноземцева

Техред Ж.Кастелевич Корректор В Гирняк

Редактор А. Гулько

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 100бб/38: Тираж о 69 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5