Устройство для предварительной термообработки дисперсного материала

 

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЭаЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪБЛИН

Ai (191 (111 (50 4 F 27 D 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИЫ li; ЙЫ (21) 3845281/29-33 (22) 23.01.85 (46) 23.06.86. Бюп. 1(23 (71) Государственный всесоюзный институт по проектированию и научно-исследовательским работам "Вкгипроцемент" (72) Е.Д.Верич и А.Н.Баранов (53) 666.94.041(088.8) (56) Патент Франции Р. 2063730, кл. F 27 D 13/00, 1980.

Заявка ЕПВ (EP) У 0038314, кл. С 04 В 7/44, опублик, 1981. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ ДИСПЕРСНОГО

МАТЕРИАЛА, содержащее циклоны-осадители, газоход переменного сечения с вертикальным и горизонтальным участками с конфузором, смесительной камерой, диффузором и течкой для ввода в газоход материала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена и уменьшения расхода топлива, конфуэор и диффузор выполнены с углом наклона образующей к основанию 8-12, течка ввода материа-. ла снабжена установленным.под углом

30-60 на линии перехода конфузора в смесительную камеру коробом трапецеидального сечения с направляющими внутри, ширина выходного сечения которого равна 0,6-0,8 диаметра смеси- . тельной камеры, а длина - 2,0-2,5 диаметра течки.

2. Устройство по п. 1, о т л иI ч а ю щ е е с я тем, что газоход снабжен направляющими плоскостями иэ жаропрочных стержней, установленными на участке, соединяющем вертикальный и горизонтальный участки гаэохода.

5 I0

50

1 12

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для тепловой обработки тонкодисперсных материалов в потоке горячих газов при производстве цементного клинкера по сухому способу, а также в металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — интенсификация теплаобмена и уменьшение расхода топлива.

На фиг. 1 представлен газоход, продольный разрез, на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б"Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение В-В иа фиг.. 1. . Циклон 1 нижней ступени с циклоO ном 2 верхней ступени соединен газоходом 3, имеющим переменное сечение, вызванное сочетанием конфузора 4 со смесительной камерой 5, примыкающей к диффузору 6.

Течка 7 сырьевой смеси входит в газоход 3 на переходе конфузора 4 в смесительную камеру 5 и в месте входа имеет короб 8 с плоскопараллельными основаниями трапецеидальной формы, оснащенный направляющими 9.

На переходе газохода 3 из вертикального (наклонного) участка в ropu.soíTàëüHûé установлены направляющие плоскости 10, набранные иэ жаропрочных прутьев.

Для фиксации плоскостей 10 в футеровке перехода предусмотрены пазы, повторякшще конФигурацию места перехода, в которые устанавливаются жаропрочные прутья. На одной из.поверхностей гаэохода предусмотрена крышка, через которую осуществляют монтаж и демонтаж прутьев.

Устройство работает. следуюпдм образом.

Отходящий иэ циклона 1 газовый поток поступает в конфузор 4, в котором происходит перераспределение его скоростей (зпюра скоростей поступающего в смеситепьную камеру газового потока представляет собой резко вытянутую по центру параболу) с более резким увеличением их к центру конфузора. На входе в смесительную камеру 5 скорости газового потока гасятся частицами сырьевой смеси, которые через короб 8 выходят в смесительную камеру 5 на месте перехода в нее конфузора 4. Благодаря наличию короба 8 и

39498 2 направляющих 9, установленных внутри него, частицы сырьевого материала равномерно распределяются по сечению смесительной камеры 5, в объеме которой достигается высокая степень однородности материально-газового потока, начинаются теплообменкые реакции между частицами сырьевого материала игазовым потоком.

В диффузор 6 материально-газовый поток поступает с высоким значением скоростей. В диффуэоре 6 происходит выравнивание поля скоростей с одновременным снижением их значения.

Протекание теплообменных реакций идет на всем тракте газохода. К направляющим плоскостям 10, установлен.ным внутри газохода 3 на переходе вертикального (наклонного) участка

20 в горизонтальньп1, материально-газовый поток подходит, характеризуясь равномерным распределением частиц по сечению газохода 3, имеющих скорость газового потока, с плавной эпюрой распределения скоростей.

Благодаря наличию направляющих плоскостей 10 переходный участок не оказывает значительного (отрицательного) воздействия на материально-газовый поток, сегрегация материала от газа отсутствует, зона турбулиэации за переходом резко сокращается, снижается аэродинамическое.сопротивление. К циклону 2 высшей ступени материально-газовый поток подходит однородным, усредненным по своим температурным характеристикам (газовый поток отдал свое тепло, частицы сырьевой смеси восприняли его) .

Более полный, эффективный теплообмен в объеме всего газохода, высо- кая степень утилизации тепла газового потока, т.е. увеличение степени декарбониэации сырьевой .смеси в.газоходе 3, снижение температуры отходя-, щих из циклона 2 высшей ступени газов ведет к снижению удельного расхода топлива на окончательный обжиг, способствует повышению КПД как теплообменного устройства, так и всего печного агрегата в целом.

Сочетание конфузора со смесительной камерой цилиндрической формы позволяет перераспределить скорости га-. зового потока таким образом, чтобы при поступлении в смесительную камеру он характеризовался увеличением скоростей в центре газохода. ч98 з 1239 . Выполнение течки сырьевой смеси в виде короба с плоскопараллельными основаниями транецеидальной формы с направляющими внутри позволяет на выходе материала из течки снизить вертикальную составляющую скорости сырьевых частиц и равномерно распределить их по всему сечению смесительной камеры.

В смесительной камере происходит to перераспределение скоростей газового потока и материала таким образом, чтобы.на входе. в диффузор материальногазовый поток характеризовался нырав- ненной эпюрой скоростей, высокой од. нородностью смеси.

Диффузор служит для дальнейшего выравнивания скоростей, и при выходе из диффузора материально-газовый поток приобретает ламинарное течение, что создает оптимальные условия для протекания теплообиенных реакций.

Направляющие плоскости, йабранные из огнеупорных стержней, установленные на переходе вертикального участ- 25 ка в горизонтальный участок газохода, не дают возможности материалу переместиться в верхнюю часть газохода, т,.е. отделиться от газа. Это позволяет увеличить теплообмен на этом участ-З ке, равномерность пылегазового пото- . ка, уменьшить общее аэродинамическое сопротивление.

Таким образом, в циклон высшей ступени поступает поток сырьевой сме- си., равномерно распределенный в газо- З5 вом потоке. Предлагаемый теплообменник имеет высокий тепловой КПД благодаря большой степени однородности материально-газового потока на всей

его длине, что позволяет прохождениюв его объеме глубоких теплообменных реакций между сырьевой смесью и газовым потоком.

Предлагаемое устройство существен-45 .но отличается от известных геометрическими параиетраии газохода, формой течки ввода сырьевой смеси у газохода, определенным углом наклона ее, местом входа не в газоход, наличием . в ней направляющих, оснащением перехода газохода из вертикального участка в горизонтальный направляющими плоскостями, набранными иэ жаропрочных стержней, повторяющими конфигура- 5 цию газохода в месте перехода.

Впервые определены закономерности взаимодействия газового и материаль-, ного потоков при их продвижении по газоходу и,на этом основании выявлены: геометрия газохода, в том числе конструкция криволинейных участков, оптимальное, с точки зрения равномерного распределения, место ввода материала в газоход, форма течки и угол наклона ее в месте ввода материала..

Геометрические параметры газохода установлены теоретическими и экспериментальными исследованиями. Угол наклона образующей к основанию конфуэора и диффузора 8-12 определен из условия неотрывности потока и соответствующих эффектов перераспределения скоростей, что приводит к выравниванию поля скоростей, лучшему перераспределению материала, в газовом потоке, прохождению более полных реакций теплообмена между сырьевой смесью и газовым потоком.

Выход за указанные пределы снижа-. ет описанные выше эффекты.

Так, при снижении угла наклона 8 происходит значительное уменьшение эффективности процесса выранивания скоростей.

При увеличении угла наклона 12 поток превращается в турбулентный, происходит его отрыв, растет аэродинамическое сопротивление, необходимый эффект перераспределения материала в газовои потоке сводится на нет.

Недостатком газоходов известных теплообменных устройств является струйное введение сырьевой смеси,.

Предлагаемое изобретение решает задачу введения сырьевой смеси по всему сечению газохода (смесительной камеры).

Увеличение площади сечения течки сырьевого материала на входе в газоход приводит к уменьшению отношения (F„ /FÄ), где Р,. - площадь поперечно-. го сечения газохода, F - площадь поперечного сечения течки на входе в газоход., что значительно облегчает задачу распределения материала по ce" чению трубопровода. С этой целью течка сырьевой иуки на входе в смесительную камеру выполнена в виде короткого короба с плоскопараллельныии основаниями трапецеидальной формы с развитой площадью выходного отверстия, имеющим ширину О,б-0,8 диаметра смесительной камеры и длину 2,0-2,5 диаметра течки.

1239498

При уменьшении выходного отверстия. короба выходящий из него сырьевой материал не распределится равномерно по всему сечению смесительной камеры, так как будут образовываться

"мертвые" (беэматериальные) зоны.

Увеличение выходного отверстия нецелесообразно.

Ограничения длины короба выбраны 10 из соотношений определенных значений скоростей частичек сырьевой смеси, выходящих иэ диффузора, Уменьшение значения длины короба (2,0 диаметра течки ликвидирует эффект снижения вертикальной составляющей скорости выходящих из короба частиц сырьевой смеси, что приведет к неравномерности перераспределения частиц в смесительной камере.

Увеличение длины короба + 2,5 диаметра течки настолько снизит значение скорости выходящих в смесительную камеру частиц сырьевой смеси, что они не будут доходить до противопо- 25 ложной стенки смесительной камеры, что также приведет к неоднородности материально-газового потока в газоходе. Количество направляющих, установленных внутри короба, определяется формулой

D1 1

1 ,где D — ширина основания короба, З5

d — диаметр течки сырьевой смеси, Указанная формула описывает короб, в котором площади выходных отверстий, образованных направляющими, соответствуют площади поперечного сечения 40 течки. Таким образом, назначение короба состоит в том, чтобы, гася вертикальную составляющую скорости частичек сырьевой смеси; он увеличивал ее горизонтальную составляющую. 45

С этой целью определен угол наклона короба, находящийся в пределах 3060 в зависимости от длины течки ввода сырьевой смеси и угла ее наклона, Чем длиннее течка сырьевой смеси 50 и больше угол ее наклона, тем большей, d энергией обладают частицы сырья, попадающие в короб, тем выше вертикальная составляющая их скорости, тем меньше должно быть значение угла наклона короба.

Однако при снижении угла наклона 30 будет происходить черезмерное снижение энергии частиц сырьевой смеси, при входе в газоход они будут растекаться у устья короба, вызЫвая резкую неравномерность распределения материала в газовом потоке.

Чем короче течка сырьевой муки и меньше угол ее наклона, тем больше должен быть угол наклона короба, за счет чего будет происходить увеличение энергии (скорости) выходящего иэ него материала.

Увеличение угла наклона короба о

> 60 нецелесообразно вследствие возможности "проскока" материала в газо" вом потоке .(будет наблюдаться преобладание энергии частиц сырья (их ско" рости) над энергией газового потока..

Таким образом, предлагаемое устройство обладает высокой степенью однородности материально-газового потока, характеризующегося равномерным распределением скоростей по сечению (объему) гаэохода полнотой проходящих в объеме газохода теплообменных реакций между частицами сырьевой смеси и газовым потоком. Кроме того, ц предлагаемом устройстве обеспечивается повышение подготовки температуры и степени декарбонизации сырьевой смеси, поступающей so вращающуюся печь, с одновременным снижением температуры отходящих из циклона газов, понижение аэродинамического.сопротивления газохода, всей системы циклонных теплообменников. При этом устройство характеризуется уравновешенным постоянным теплотехническим и аэродинамическим режимами, повышением КПД циклонного теплообменника и повышением КПД всего печного агрегата, снижением расхода топлива на окончательный обжиг сырьевой смеси. 1239498

Я-A

В-В

b-b

Составитель Т.Левитина

Техред О. Гортвай Корректор Е.Сирохман

Редактор Н.Тупица

Тирам 561 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3383/38 » Ф « Ю ЮЮ Производственно-полиграфическое предприятие, г.уигород, ул.Проектная, 4