Устройство для термообработки сыпучего тонкодисперсного материала

 

Изобретение относится к npohoan- ленности строительных материалов, а именно к установкам для обжига цементного сырья лри сухом способе производства цементного клинкера. Цель изобретения - интенсификация процессов теплообмена в запечной шахтной теплообмейной системе. fSfia этого по оси малой прямоточной шахты 2, расположенной над запечным противоточным теплообменником 1, установлена

СОЮЗ COBETCHHX, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Р 27 В 7/34

ОПИСАНИК ИЗОБРЕтКНИЯ

Н А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4247267/29-33 (22) 06.04 87 (46) 07. 11.88. Бюп. У 41 (71) Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промьпппенности ,(72) В.И.Тараканов, Т.П.Чеснокова и В.А.Кулабухов (53) 666.94.041(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 578543, кл. F 27 В 7/34, 1975.

Авторское свидетельство СССР

В 552489, кл . F 27 В 7/34, 1974.

„„SU„„1435909 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ

СЫПУЧЕГО ТОНКОДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к установкам для обжига цементного сырья лри сухом способе производства цементного клинкера. Цель изобретения — интенсификация процессов теплообмена в заиечной шахтной теплообмейной системе. Для зтогo IIo оси малой прямоточной шахты 2, рас положенной над запечным противоточным теплообменником 1, установлена

1435909 вставка 6 в виде обратного конуса с ппоским основанием, диаметр которого составляет 0,3-0,9 диаметра малой прямоточной шахты, высота конуса рав.на 1,5-2,5 диаметра его основания, а расстояние от верхнего обреза теплообменника до основания конуса составляет 1,0-2,0 его высоты. Форма поверхности вставки 6 определяется Формой внутренней поверхности шахты 2 на участке расположения вставки, которая может быть выполнена в виде полого открытого усеченного обратного конуса с перфорированной поверхностью. Сырьевые загрузочные течки 7 шахты 2 расположены над основанием обратного конуса на расстоянии от неИзобретение относится к промышленности строительных материалов, а

;:именно к установкам для обжига цементного сырья при сухом способе про5. изводства цементного кпинкера.

Целью изобретения является интенсификация процессов теплообмена в эапечной шахтной теплообменной системе.

На Фиг. 1 представлено устроиство.10 для термообработки сыпучего тонкодисперсного материала, общий вид; на

Фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1; на фиг .3 варианты выполнения вставок обратного конуса; на фиг. 4 — вставка в виде15 полого открытого обратного усеченного конуса с перфорированной боковой поверхностью с введенной в него сырьевой загрузочной течкой, стерео-. разрез. 20 . Устройство для термообработки сыпучего тонкодисперсного материала содержит запечный шахтный противоточный теплообменник 1 и размещенную над ним малую прямоточную шахту 2, циклонысгустители 3 и газоход 4, соединяющий тангенциально нижний участок шахты

2 с вращающейся печью 5. По оси малой прямоточной шахты 2 установлена вставка 6 в виде обратного конуса с 30 .плоским основанием, диаметр которого составляет 0,3-0,9 диаметра малой прямоточной шахты, высота конуса равго не более 7 диаметров основания хонуса. Вводы 8 течек 7 могут быть расположены по центру шахты 2, При поступлении в шахту 2 отходящих газов эа основанием обратного конуса по его оси создается зона глубокого разрежения, куда устремляются и потоки газов, и.потоки сырья, поступающего в шахту 2 по течкам 7. В центральной части зоны глубокого разрежения об.разуются стремительные обратные круговые потоки, способствующие высокой турбулиэации среды и эффективной интенсификации процессов смешения и теплообмена между горячими газами и сырьевыми частицами. 4 з,п, ф-лы, 4 ил, на 1, 5-2, 5 диаметра ег о основания, а расстояние от верхнего обреза теплообменника 1 до основания конуса (вставки 6) составляет 1,0-2,0 его высоты, Форма поверхности вставки б обратного конуса — соответствует форме внутренней поверхности малой прямоточной шахты 2 на участке расположения вставки. Вставка 6 может быть выполнена в виде полого открытого усеченного обратного конуса с перфорированной поверхностью. Сырьевые загрузочные течки 7 малой прямоточной шахты 2 расположены над основанием обратного конуса (вставки 6) на расстоянии от него не более 7 диаметров основания конуса. Вводы 8 течек 7 могут быть расположены по центру шахты

2, Течки 7 шахты 2 соединены с сушильно-помольным агрегатом 9 сырья.

При помощи течек 10 циклоны-сгустители 3 соединены с верхней частью теплообменника 1, где установлен рассеивающий листовой конус 11. Вращающаяся печь 5 связана с теплообменни- ком 1 через разгрузочную воронку 12 с трубопроводом 13.

Устройство для термообработки сыпучего тонкодисперсного материала работает следукнцим образом.

Приготовленная в сушильно-помольном агрегате 9 цементная сырьевая

3 14359 смесь по сырьевым загрузочным течкам

7 поступает в малую прямоточную шахту 2 на участок ее, расположенный выше основания обратного конуса (вставки 6). Тангенциально введенные снизу

5 в противоточный теплообменник 1 по гаэоходу 4 горячие (с температурой

1000-1100 С) отходящие газы, вращаясь, проходят по всей высоте теплообменника 1 навстречу. подаваемому по течкам 10 на термообработку сырьевому материалу. В верхней части теплообменника 1 вращение отходящих газов ослабевает, их температура снижается до 500-550 С и -они по оси шахты через прямой канал вводятся и малую прямоточную шахту 2. Назначением малой прямоточной шахты 2 является первичная термообработка поступающей в нее 2р по течкам 7 цементной сырьевой смеси: окончательная сушка ее, частичный подогрев, оптимальное распределение сырья по всему сечению шахты, формирование равномерно и эффективно пере- 25 мешанного газо-сырьевого потока с легко транспортируемым газами слоем взвешенных сырьевых частиц.

Вставка 6 в виде полого конуса, который является плохо обтекаемым те- 3О лом, создает в шахте эа вставкой высокую турбулизацию потока, что позволяет резко интенсифицировать процессы массо- и теплообмена газа с сырьем, значительно улучшить их смесеобраэо35 вание за счет перехода от ламинарного к турбулентному движению газового потока. Поступающие в шахту 2 из теплообменника 1 горячие отходящие печные газы оттесняются вставкой 6 к 40 стенкам малой прямоточной шахты 2, а за основанием вставки (обратного конуса) вокруг ее оси создается эона глубокого разрежения, распространяе.мая вверх по высоте шахты от основа- 45 ния обратного конуса на расстояние не более 7 диаметров его основания.

Максимальное разрежение газового потока наблюдается в сечениях шахты 2 ° расположенных на расстоянии, равном 50

3-4 диаметрам основания обратного конуса. В зоне глубокого разрежения, в центральной ее части, образуются стремительные обратные круговые потоки, способствующие высокой турбу- "; лиэации среды и эффективной интенсификации процессов смешения сырьевых частиц с горячим газом. В зону разрежения интенсивно устремляются и

1 горячие газы, и вводимые частицы сырья, и вследствие высокой турбулентности газового потока и завихрений сырьевых частиц здесь происходит наиболее быстрое и эффективное перемешивание и теплообмен между нагреваемьпч сырьем и горячими отходящими газами. Сырье полностью высушивается, нагревается до 360-400 С и транспортируется к циклонам-сгустителям 3.

Сырьевые частицы через вводы 8 течек 7 подаются к внешней границе

1 зоны обратных потоков, так,как вследствие высокой турбулентности газового потока именно здесь происхопит наиболее быстрое перемешивание частиц сырьевого материала с горячими отходящими газами„ Горячие газы полностью высушивают свежие порции сырья, испаряя содержащуюся в сырье влагу, интенсивно подогревают сырьевые частицы, способствуют их значительному облегчению, подвижности, равномерному смешиванию их с газами, что способствует увеличению скорости перемещения частиц в газах, увеличивает транспортные возможности газового потока и производительность теплообменного устройства. Увеличение количества сырьевых частиц (запыленности) газового потока способствует увеличению степени его очистки в циклонах-сгустителях 3, куда он направляется из малой прямоточной шахты 2. Содержание частиц в газах, выбрасываемых в пыле- .: очистную систему из циклоновсгустителей, не превышает 20-30 г/нм, После отделения в циклонах-сгустителях 3 термообработанная в малой: прямоточной шахте 2 цементная сырье-. вая смесь по течкам 10 поступает в верхнюю часть теплообменника 1 и рассеивается по его сечению конусом 11 навстречу движущемуся снизу горячему газовому потоку, приведенному во вращательное движение за счет тангенциального ввода его в нижнюю часть шахты газоходом 4 . Термообработанная в шахте 2 сырьевая смесь, поступившая из циклонов-сгустителей 3 в теплообменник .1, вначале возвращается обратно с газовым потоком в шахту 2 и циклоны-сгустители 3, иэ которых вновь поступает в теплообменник.1.

Эта рециркуляция термообрабатываемого сырьевого материала через короткое время настолько перегружает газовый поток, что сырьевые частицы с мест

5 143590 наименьшей взвешивающей способности газов в теплообменнике 1 начинают, совершая кругообразные движения, опускаться навстречу потоку вращаю5 щихся газов. По пути сырьевая смесь значительно нагревается до 780-860 С, дегидратируется и частично декарбонизируется (до 15-30X). Опускаясь в нижнюю часть шахты теплообменника, она накапливается в конусной разгрузочной воронке 12, откуда подается во вращающуюся печь 5, где и заканчивается обжиг и спекание сырьевой смеси. 15

В предлагаемой конструкции устройства теплопередача осуществляется противоточным и прямоточным способами.

При противоточном способе сырьевые gp частицы, размолотые до величины в пределах 10-500 мк, движутся. навстречу потоку все более и более горячих rasos. По мере же убывания по высоте шахты интенсивности вихревого вра- 26 щения газов, подаваемых в шахту снизу, уменьшается и интенсивность теплообмена и» с термообрабатываемым сырьем.

При прямоточном способе теплопе- э0 редачи сырьевая смесь увлекается газовым потоком, воспринимая. от него

его тепло.

Выполнение плохо обтекаемого тела-вставки s виде обратного конуса—

35 обеспечивает наименьшее аэродинами- ческое сопротивление в шахте 2 на участке . его расположения.

Размеры обратного конуса в зависимости от диаметра малой прямоточ- 4О ной шахты 2 определяют из условий необходимости обеспечения эффективной транспортирующей скорости газового потока (с учетом объемов продуктов сгорания топлива и допустимых под-45 сосов воздуха по тракту их движения, приемпемых для цементной промышленности) в кольцевом пространстве между обратным конусом и стенками шахты 2, равной 1,3-1,5 от скорости витания термообрабатываемых частиц, зависимой, главным образом,. от их размера и их плотности, Размеры же термообрабатываемых частиц находятся в пределах, в основном, от 1 до

500 мк (допустимо присутствие частиц величиной 1 мм в количестве не более

ЗХ). Плотность же сырья цементного производства находится в пределах от

9 6

2500 до 4000 кг/м, что соответствует скорости витания частиц в пределах от 2 до 10 м/с и соответственно скорости газового потока в кольцевом пространстве между стенками шахты и конусом в пределах от 2,5 до 15 м/с.

Расположение обратного конуса в начале малой прямоточной шахты на участке, равном 1,0-2,0 высотам обратного конуса от верхнего обреза теплообменника 1., обусловлено стремлением избежать черезмерно большой высоты малой прямоточной шахты, величина которой обоснована, кроме участка расположения обратного конуса, также н длиной участка обратных потоков — зоны стремительной их турбулентности, которая не превышает 7 диаметров основания обратного конуса и расположена сразу же выше его основания, причем наиболее эффективное (максимальное) смешение потоков газа и сырья и интенсивность их теплообмена происходит на участке, равном до 3-4 диаметров конуса от его основания. К концу участка, равного 7 диаметрам основания обратного конуса, интенсивность этих процессов снижается, здесь наблкдается стабилизация фронта турбулизации газо-сырьевой среды, н дальнейшее увеличение высоты шахты нецелесообразно.

Малая прямоточная шахта .может быть не только цилиндрической: ее внутреннее сечение может быть многогранным, зигзагообразным, в виде эллипса и пр.

Поэтому и наружная форма сечения обратного конуса должна быть выполнен.ной в соответствии с внутренней формой сечений шахты, в которой он расположен, что способствует расчетной организации движения газового потока по длине установки обратного конуса в шахте и обеспечению аэродинамического сопротивления на этом участке шахты.

Выполнение вставки в виде полого открытого усеченного обратного конуса с перфорированной поверхностью необходимо в случае использования его для непосредственного ввода через него сырьевых частиц на термообработку по оси шахты в центр на внешнюю границу зоны обратных стремительных потоков сразу же за обрезом обратного конуса.Вводы сырьевых течек могут быть расположены и на внешней боковой гра7

143590 нице зоны обратных потоков при введении сырьевых течек в шахту через боковую ее поверхность.

Именно при таких способах ввода

5 сырьевых частиц в шахту вследствие высокой турбулентности газового потока здесь происходит наиболее быстрое и эффективное перемешивание и ,теплообмен сырья с горячими газами.

Предлагаемая конструкция устройства для термообработки сыпучего тонкодисперсного материала позволяет снизить расход топлива на обжиг клинкера и сократить пыпеунос материала, при этом повышается производительность установки по производству цементного клинкера..

Ф o p м у л а и s o б p e T e H H H

1. Устройство для термообработки сыпучего тонкодисперсного материала, преимущественно цементной сырьевой смеси, содержащее запечный шахтный 25 противоточный теплообменник и размещенную над ним малую прямоточную шахту с сырьевыми загрузочными течками, циклоны-сгустители и газоход,,о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью 3Q интенсификации процессов теплообмена в запечной шахтной теплообменной системе, оно снабжено установленной по

8 оси малой прямоточной шахты вставкой в виде обратного конуса с плоским основанием, при этом диаметр основания обратного конуса составляет О,ЭО,g диаметра малой прямоточной шахты, высота конуса равна 1,5-2,5 диаметра его основания, а расстояние от верхнего обреза шахтного противоточного теплообменника до основания конуса составляет 1,0-2...0 его высоты.

2. Устройства по и. 1, о т л ич а ю щ е-е с я тем, что обратный конус выполнен с поверхностью, соответствующей внутренней поверхности малой прямоточной шахты на участке расположения конуса.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вставка выполнена в виде полого открытого усеченного обратного конуса с перфорированной поверхностью.

4, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что сырьевые загрузочные течки малой прямоточной шахты расположены над основанием обратного конуса на расстоянии от него не более 7 диаметров основания коI нуса.

5. Устройство по п. 3, о т л и— чающееся тем, чтовводысырьевых загрузочных течек расположены по центру малой лрямоточной шахты.

1I 435909

Составитель С.Прямкова

Редактор С,Пекарь ТехредМ.Дидык Корректор С,Шекмар

Тираж 561 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 5632/38

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4