Циклонная шахтная печь

 

) ЦИКЛОННАЯ ШАХТНАЯ ПЕЧЬ для термообработки сыпучего материала , содержащая цилиндрическую рабочую камеру с центральным расширяющимся кверху дымоходом, соединенным с топочной камерой, окружающей рабочую камеру, отличающа яс я тем, что, с целью интенсификации конвективного теплообмена к стенкам рабочей и топочной хамер и одновременного снижения гидравлического сопротивления топочной камеры, последняя вьшолнена в -форме эллиптического циличдра с отношением малой и большой осей, равньм 0,5-0,7.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) F 27 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ (2 1) 3653233/29-33 (22) 17. 10 83 (46) 15. 01. 85. Бюл. И 2 (72) Э.Н.Сабуров, С.И.Осташев и А.Н.Орехов (7 1) Архангельский ордена Трудового

Красного Знамени лесотехнический институт им.В.В.Куйбышева (53) 66.041(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 346563, кл. F 27 В 15/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 381854, кл. F 27 В 15/00, 1971.

„„SU„„1134869 Я (54) (57) ЦИКЛОННАЯ ШАХТНАЯ ПЕЧЬ для термообработки сыпучего материала, содержащая цилиндрическую рабочую камеру с центральным расширяющимся кверху дымоходом, соединенным с топочной камерой, окружающей рабочую камеру, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью интенсификации конвективного теплообмена к стенкам рабочей и топочной хамер и одновременного снижения гидравлического сопротивления топочной камеры, последняя выполнена в форме эллиптического циличдра с отношением малой и большой осей, равным 0,5-0,7.

3 сыпучего материала, содержащей цилиндрическую рабочую камеру с центральным расширяющимся кверху дымоходом, соединенным с топочной камерой, окружающей рабочую камеру, топочная камера выполнена в форме эллиптического цилиндра с отношением малой и большой осей, равным 0 5-0,7.

На фиг.1 показана печь, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (тепловые и гидравлические ,характеристики печи иллюстрированы графиками) ; на фиг.3 — зависимость

tg Nu = K { fg Ре); на фиг.4 — коэффициент K гидравлического сопротивления f предлагаемой печи в зависнмости от отношения малой и большой осей эллипса; на фиг.5 — коэффициент тепловой эффективности печи

q (К), Печь содержит цилиндрическую рабочую камеру 1 с центральным расширяющимся кверху дымоходом 2. Рабочая камера расположена соосно с топочной камерой 3 с расположенными тангенциально к ее внутренней поверхности горелками 4. Топочная камера 3 каналами 5 соединяется с центральным дымоходом, но оси которого установпено дополнительное топливосжигающее устройство 6. Печь оборудована разгрузочным приспособлением 7. Сама топочная камера 3, выполнена в форме эллиптического цилиндра с отношением осей эллипса, равным

D,5-0,7.. Такое отношение выбрано иэ анализа экспериментальных графиков (фиг.3,4 и 5), позволяющих определить оптимальное значение К = 0,6.

Для этого значения отношения осей эллипса суммарный коэффициент сопротивления ниже в 2 раза, а теплоотдача конвекцией и коэффициент тепловой эффективности выще в 1,9 и 3 раза соответственно по сравнению с печьюпрототипом. При увеличении коэффициента сжатия К > 0,7 и при уменьшении К (0,5 наблюдается увеличение суммарного коэффициента сопротивления, снижение уровня конвективного теплообмена и, как следствие, падение коэффициента тепловой эффективности печи.

Печь работает с .едующим образом. .Сьп1учий материал поступает в зазор между цилиндрической поверхность 8 рабочей камеры и трубой 9 дымохода.

Поверхность 8 и поверхность трубы 9

1 1134869 2

Изобретение относится к устройст— вам термохимической обработки мелкоизмельченного сырья, например в производстве строительных материалов, а также может быть применено в металлургической промышленности, например в нагревательных печах, или в химической промышленности в качестве теплообменной установки.

Известна циклонная камера для 1О термообработки полидисперсного материала состоящая из цилиндрического корпуса с газогорелочными устройствами, центральной загрузкой обрабатываемого материала и нижним выводом из циклонной камеры дымовых газов и обрабатываемого материала(1 J, В этой печи интенсификация теплообмена осуществляется выступами на внутренней поверхности камеры, расположенными в несколько рядов по высоте корпуса под углом к обра- . зующей последнего в направлении крутки газового потока. Печь также требует установки дополнительного сепарационного оборудования, поскольку дымовые газы имеют не" посредственный контакт с сыпучим материалом.

Наиболее близкой к изобретению является кольцевая шахтная печь для термообработки сыпучего материала, содержащая коническую расширяющуюся книзу рабочую камеру с центральным расширяющимся кверху дымоходом, соединенным с топочной камерой, окружающей рабочую камеру. В печи с целью интенсификации теплообмена и снижения пылеуноса нижняя часть топочной камеры соединена с нижней частью дымохода каналом, оборудованф) ным тонливосжигакяцим устройством, а

/стенки рабочей камеры выполнены сплошными 2 1.

Однако в данной печи не используются все возможности интенсификации

45 рабочего процесса эа счет повьппения уровня конвективного теплообмена, открываемые применением закрученных циклонных потоков. Кроме того, печь обладает большим гидравлическим сопро-5О тивлением газового тракта.

Цель изобретения — интенсификация конвективного теплообмена к стенкам рабочей и топочной камер и одновременное снижение гидравлического сопротивления топочной камеры.

Цель достигается тем, что в циклонной шахтной печи для термообработки

1134 образуют рабочую камеру и изолируют обрабатываемый материал от греющих газов. Под действием сил тяжести материал опускается вниз со скоростью, определяемой разгрузочным приспособлением 7. При работе печи топливо и воздух в необходимых количествах и пропорциях подаются в горелки .4 и 6..

Образующиеся дымовые газы обогревают обрабатываемый материал через по- 10 верхность 8 снаружи и, перетекая по каналам 5, обогревают материал через стенку трубы 9 изнутри.

Благодаря эллиптической форме топочной камеры достигается существенное повышение конвективного коэффициента теплоотдачи к стенкам рабочей и топочной камер, а также снжкение гидравлического сопротивления топочной камеры. Данный факт установлен экспериментально на моделях печей с различной формой топочной камеры, имевшей коэффициент сжатия эллипса

1-0 5 с промежуточными значениями

К = 0 8, К 0,7 и К = 0 6. Кривиз- дна эллиптической поверхности в отли-чие от круглой (К=1) непрерывно меняется в направлении движения потока.

Это приводит к перестройке структуры вращающегося потока. Особенно заметны изменения в характере движения потока при К < 0,7, когда появляются интенсивные вторичные течения, определяющие особенности. движения потока в топочном объеме печи Ось вращения такого потока, несмотря

35 на наличие рабочей камеры в центре, начинает прецессировать, вызывая тем самым колебательные движения всего потока. Это приводит к резкому увели-4 чению коэффициента теплоотдачи как к рабочей камере, так и к поверхности топочной камеры.

Интенсификация конвективной теплоотдачи к поверхности рабочей камеры иллюстрирована экспериментальными

45 графиками на фиг.З, из которых видно, что теплоотдача конвекцией к рабочей камере достигает максимальных значений при отношении малой и большой осей эллипса, равном 0,5-0,7 и в

50 среднем на 70-90Х вьппе, чем в лечипрототипе. Экспериментально установлено также, что теплоотдача конвекцией

Nu„ 1. -"

1, где Но= с4(М

2ьР„

2 рЧ

Ф

/ 2

t 2 число Нусс . .ьта — суммарный,.<..зффициент сопротч11чения — коэффициеит теплоотдачи конвенцией, d — диаметр рабочей камеры;

Ч - скорость газов на выходе иэ горелок; — соответственно коэффициент теплопроводности и плотность газов при их температуре на выходе

:из горелок;

DP " перепад полного и. давления в топочной камере.

В выражении (1) индекс 1 соответствует печи предлагаемой конструкции, индекс 2 — печи-прототипу.

Значения чисел Нуссе ьта и сопротивления соответствуют одинаковой нагрузке по газу обоих типов печей.

Повышение тепловой .эффективности печи за счет значительной интенсификации конвективного теплообмена и снижения ее гидравлического сопротивления позволяет снизить удельный расход топлива и энергии на термообработку.

869 4 к боковой поверхности топочной камеры эллиптической формы возрастает в среднем на 70Х.

Опытные величины суммарного коэффицрента сопротивления печи с эллиптической формой топочной камеры приведены на фиг.4. По сравнению с печью-прототипом в предлагаемой печи с отношением осей эллипса, равным

0,5-0,7, коэффициент.. сопротивления оказался примерно в 2 раза ниже.

Таким:образом, предлагаемая печь в целом в 2,5"3 раза эффективнее печи, принятой в качестве прототипа (фиг.5). Коэффициент тепловой эффективности печи оценивается по вы ражению

1134869

A-A

10 04 gg gg

Фиг, Х

Составитель Т.Левитина

Техред Ж. Кастелевич

Корректор В ° Гирняк

Ф»

Редактор А.Гулько

Заказ 10066/38 Тираж 569

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

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

Подписное

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