Декарбонизатор

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для декарбонизации цементной сырьевой смеси в процессе получения клинкера по сухому способу производства, извести и других карбонатов в химической и металлургической отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности процесса декарбонизации. Для этого по оси рабочей камеры 1 установлена аэродинамическая вставка 6, выполненная со стороны патрубка 5 для отвода пылегазовой смеси в виде цилиндра 7 с плоским верхом 8 и расположенного под ним свободно обтекаемого тела 9. Диаметр цилиндрической части вставки составляет 0,70-0,98 диаметра рабочей камеры 1, высота цилиндрической части вставки - 0,2-0,5 ее диаметра, высота всей вставки составляет 0,5-1,5 ее диаметра. Топливные форсунки 3 установлены на цилиндрическом участке 10 рабочей камеры над вставкой на расстоянии 1,5-2,0 ее диаметра, а сопла 2 для ввода горячего воздуха смонтированы тангенциально на коническом участке камеры на расстоянии 0,05-0,15 диаметра вставки от вершины конуса. Разгрузочные окна 12 сырьевых течек 4 расположены над уровнем ввода горячего воздуха на расстоянии 0,1-0,2 диаметра вставки ниже центрально-осевой вершины вставки, вставка 6 расположена с соответствием сечения перехода цилиндрической части в свободно обтекаемое тело сечению перехода цилиндрического участка камеры в конический. Возникновение высокоскоростного вихревого газового потока в зоне расположения аэродинамической вставки позволяет интенсифицировать процессы декарбонизации сырьевой цементной муки до полного их завершения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1502938 А 1 (51)4 F 27 В 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П<НТ СССР (21) 4368195/23-73 (22) 17. 11.87 (46) 23.08.89. Бюл. У 31 (71) Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промышленности (72) В.И. Тараканов, Т.П. Чеснокова, В.А. Кулабухов, В.В, Смазнов и В.Г. Губарев (53) 666.94.041 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 855364, кл. F 27 В 15/00, 1979.

Обзорная информация ВНИИЭМ.

Сер. 1 "Новое в цементной промышпенности СССР и зарубежных стран". М., 1986, вып. 3, группа IV, с. 38, рис. 329.

2 (54 ) ДЕ КАР БОНИЗАТОР (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для декарбонизации цементной сырьевой смеси в процессе получения клинкера по сухому способу производства, извести и других карбонатов в химической и металлургической отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение эффективности процесса декарбониэации. Для этого по оси рабочей камеры 1 установлена аэродинамическая вставка 6, выполненная со стороны патрубка 5 для отвода пылегаэовой смеси в виде цилиндра 7 с плоским верхом 8 и расположенного под ним

3 1 502938 свободно обтекаемого тела 9. Диаметр цилиндрической части вставки составляет О, 70-0,98 диаметра рабочей камеры 1, высота цилиндрической части вставки 0,2-0,5 ее диаметра, высота всей нстанки составляет 0,5-1,5 ее диаметра. Топливные форсунки 3 установлены на цилиндрическом участке 10 рабочей камеры над вставкой на расстоянии 1,5-2,0 ее диаметра, а сопла 2 для ввода горячего воздуха смонтированы тангенциально на коническом участке камеры на расстоянии

0,05-0, 15 диаметра вставки от вершины конуса. Разгрузочные окна 12 сырьевых точек 4 расположены над уровнем ввода горячего воздуха на расстоянии О, 1-0,2 диаметра вставки ниже центрально-осевой вершины вставки, вставка 6 расположена с соответствием сечения перехода цилиндрической части н снободно обтекаемое тело сечению перехода цилиндрического участка камеры в конический.

Возникновение высокоскоростного вихреного газового потока в зоне расположения аэродинамической вставки ,позволяет интенсифицировать процессы декарбонизации сырьевой цементной муки до полного их завершения.3 з.п. ф-лы, 1 ил, Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использонано для декарбонизации цементной сырьевой смеси в процессе получения клинкера по сухому способу производства, извести и других карбонатон в химической и металлургической отраслях промыш- 30 ленности.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса декарбонизации.

На чертеже представлен декарбонизатор, вертикальный разрез.

Декарбонизатор содержит цилиндроконическую рабочую камеру 1 с соплами 2 для ввода горячего воздуха, топливными форсунками 3, сырьевыми 4р течками 4 и патрубками 5 для отвода пылегазовой смеси.

По оси рабочей камеры 1 установлена аэродинамическая вставка 6, выполненная со стороны патрубка 5 для 45 отвода пылегазовой смеси в виде цилиндра 7 с плоским верхом 8 и распо° ложенного под ним снободно обтекаемого тела 9. Диаметр цилиндрической части вставки (цилиндра 7) составляет 0,70-0,98 диаметра рабочей камеры 1, высота цилиндрической части вставки составляет 0,2-0,5 ее диаметра, высота всей вставки равна 0,51,5 ее диаметра. При этом нижний предел высоты вставки обусловлен высотой цилиндрической части, а верхг ний предел — предельным углом конуса ности (40 1 с нободно обтекаемой части вставки, высота этой части вставки равна ее диаметру при указанной конусности, что соответствует требованиям компактности вставки, не увеличивающей общую высоту аппарата в целом.

Топливные форсунки 3 установлены на цилиндрическом участке 10 рабочей камеры над вставкой на расстоянии

1,0-2,0 ее диаметра. Сопла 2 для ввода горячего воздуха смонтированы танФ генциально на коническом участке 11 камеры на расстоянии 0,05-0,15 диаметра вставки от вершины конуса камеры. При монтаже сопла на расстоянии менее 0,5 диаметра вставки по отношению к вершине конуса декарбонизатора эффект закручивания газового потока исчезает, поток формируется по о оси корпуса. При монтаже сопла на расстоянии более О, 15 диаметра вставки воздушный поток попадает в более широкое сечение декарбонизатора, скорость его снижается, падает и инерционная центробежность потока.

Разгрузочные окна 12 сырьевых течек 4 расположены над уровнем ввода горячего воздуха на расстоянии 0,1—

0,2 диаметра вставки ниже центральноосевой вершины 13 вставки.

При подаче сырья на участке,высота которого превышает 0,2 диаметра вставки над уровнем ввода горячего воздуха, наблюдается снижение геплообмена между горячим воздухом и обрабатываемым материалом ввиду снижения скорости воздуха и степени era

1 502938

30 тываемым сырьем и горячими газами с последующей декарбонизацией сырья осуществляется эа счет соосно закрепленной в рабочей камере 1 аэродинамической вставки, обеспечивающей прижатие газосырьевой смеси к стенкам конического 11 (на уровне расположения свободно об.екаемого тела 9 вставки 6) и цилиндрического 10 (на уровне расположения цилиндрической

1части вставки 6) участков рабочей камеры, повышение скорости гаэосырьезавихрения н Ьопее широкой части конуса. A при расп ложении разгрузочных окон на ра-стоянии менее О, 1 диаметра вс ганки над уровнем ввода горячего воздуха, т. е в наиболее узком сечении конуса, резк» возрастает аэродинамическое сопротивление декарбонизатора из- à черезмерной перегрузки сырьем воздушного потока, что не- 10 приемлемо лля нормальной эксплуатации декарбонизатора.

Вставка Ь расположена с соответствием сечения перехода цилиндричес.кой части в свободно обтекаемое 15 тело сечению перехода цилиндрического участка камеры и конический.

При выполнении цилиндрической части вставки высотгй более О, 5 диаметра встав,п увеличиваютгя габаритные 20 размеры декарбонпзатора, выполнение цилиндрической части вставки высотой менее 0,2 диаметра вставки приводит к истиранин поверхности вставки плотным сырьевым потоком на стыке при 25 п. реходе в цилиндрическую часть корпуса декарбонизатора, при этом не обесп..чпвается достаточного запаса инерционности высокоскоростному обрабатываемому потоку материала.

Топливные форсунки 3 монтируются г зоне интенсивного завихрения потока над плоской поверхностью вставки на расстоянии, равном 1-2 диаметрам вставки от указанной поверхности, 35 и устанавливаются под различными углами к оси декарбонизатора. Угол расположения форсунок определяется свойствами обрабатываемого материала, производительностью, теплотехническим режимом и аппаратурным оформлением всей установки для обжига: при расположении форсунок на расстоянии одного диаметра вставки над нею они о устанавливаются под углом 30-60 к

45 вертикагьной оси (или стенке) рабочей камеры, а на расстоянии, равном двум диаметрам вставки над нею, под углом о

10-30 . Установка форсунок под углом более 60 (на расстоянии менее одного ,диаметра вставки) и менее 10 (на о 50 расстоянии большем, чем два диаметра вставки над нею) уменьшает экономичность расхода топлива. В первом случае дэа факела направлены друг

55 на друга и как бы гасятся в одной плоскости, не распространяя зону горения на весь объем цилиндрической рабочей камеры декарбонизатора, а во втором случае резко увеличивается строительная высота последнего, что ограничивает его применимость.

Декарбонизатор представляет собой технологический аппарат, в котором сжигается часть топлива от общего его количества, расходуемого, например, в цементном производстве на обжиг клинкера и осушествчяется лекарбониэация термообрабатываемых сырьевых смесей.

Декарбониэатор работает следующим образом.

Горячий воздух иэ клинкерного холодильника (не показан) и часть горячих отходящих печных газов подаются через сопла 2 в конический участок 11 рабочей камеры 1 тангенциально на высоте от вершины конуса, равной 0,05-0,15 диаметра плоской поверхности вставки 6, где создается высокоскоростной вихревой газовый поток, в который по загрузочным сырьевым течкам 4 постоянно подается в количестве, соответствующем производительности декарбонизатора, подлежащее процессу декарбониэации термообрабатываемое сырье. Разгрузочные окна 12 сырьевых течек 4 расположены ниже центральна-осевой вершины

13 свободно обтекаемого тела 9 аэродинамической вставки 6 на расстоянии, равном О, 1-0,2 диаметра вставки над уровнем ввода горячего воздуха в конический участок 11 рабочей камеры

1, на участке с ее небольшим поперечньм сечением и, соответственно, наиболее высокой скоростью горячего взвихренного газового потока. Это обеспечивает интенсивное смешение порошкообраэного сырьевого материала с первичным горячим газовым потоком (температура его находится в пределах 150-400 С).

Интенсификация процессов более глубокого теплообмена между обраба1502938 вой смеси в кольцевом пространстве между корпусом рабочей камеры 1 декарбонизатора и корпусом аэродинамической вставки 6 до 20-28 м/с — наи5 более эффективной центрббежной скорости, обуславливающей интенсивное турбулентное смешение материала на этом участке рабочей камеры 1 с обеспечением равномерной степени 10 теплообмена и высокой степени последующей декарбониэации всего полидисперсного порошкообразного материала в декарбонизаторе. Необходимая скорость газосырьевой смеси (20- 15

28 м/с) в кольцевом пространстве между корпусом рабочей камеры 1 и корпусом аэродинамической вставки 6 обеснечивается выполнением соотношения диаметра плоской поверхности 20 вставки 6 к диаметру рабочей камеры 1 на уровне ее цилиндрического участка 1Р в пределах 0,70-0,98.

При увеличении диаметра плоской поверхности вставки более 0,98 диа- 25 метра камеры резко возрастают аэродинамическое сопротивление декарбонизатора и, соответственно, эксплуатационные затраты.

При уменьшении диаметра плоской 30 поверхности вставки менее 0,70 диаметра вставки резко снижается скорость газопылевого потока в щелевом участке (ниже 20,0 м/с) и, соответственно, интенсивность турбулизации и теплообмен, что отрицательно сказывается на эффективности декарбонизатора в целом.

Свободно обтекаемая часть аэродинамической вставки, т.е. свободно обтекаемое тело 9, может быть выполнено в виде конуса, овала, полушара, капли, пирамиды, у которых аэродинамическое сопротивление минимально.

Аэродинамическая вставка 6 располагается по оси рабочей камеры 1 таким образом, что свободно обтекаемая ее часть с центрально-осевой вершиной 13 расположена на коническом участке 11 камеры 1, а цилиндрическая часть с плоским верхом 8 вставки 6 — в начале цилиндрического участка 10 камеры 1, обеспечивая сбой скорости и направления газосырьевого потока, перехода его из упорядоченного центробежного (на коническом участке 11 и в кольцевом пространстве между корпусами рабочей камеры 1 и вставки 6) в беспорядочно-вихревой поток на цилиндрическом участке 10 камеры 1 выше плоской поверхности вставки 6, способствующей этому. За этой плоскостью образуется область вихревого тече-! ния, в котором поток тормозится, энергия его настолько снижается,что направление его движения может изменяться »а противоположное. Иэ-эа различия в энергетических уровнях набегающего и заторможенного лотоков на границе аэродинамического следа постоянно происходит возникновение новых и новых вихрей. Для интенсификации и полного завершения процессов декарбонизации карбонатного компонента в сырьевых обрабатываемых материалах в это пространство интенсивно вихрящегося потока эа плоской поверхностью в зону, расположенную на расстоянии, равном 1-2 диаметрам вставки, выше от нее вводятся форсунки для подачи и сжигания топлива. Топливо сгорает, выделяя в этой зоне цилиндрического участка 10 рабочей камеры 1 тепло в необходимом количестве для завершения процессов декарбонизации сырья.

В верхней части цилиндрической рабочей камеры 1 газовые вихри ослабевают, газовый поток вместе с декарбонизированным сырьем удаляется иэ декарбонизатора через патрубок 5 для отвода пылегаэовой смеси. Декарбонизированные частицы материала,к lê более легкие, удаляются вместе с отходящими газами через патрубок 5, а остальные частицы, выпадая из потока, опять возвращаются в нижний участок цилиндрического участка 10 рабочей камеры 1 для завершения их декарбониэации.

Топливные форсунки 3 в вихревую зону декарбонизатора устанавливаются под различными углами к оси декарбониэатора и на различном расстоянии в пространстве, равном 1-2 диаметрам поверхности, расположенном над нею, определяемом свойствами обрабатываемого материала в соответствии с теплотехническим режимом,производительностью и аппаратурным оформлением установки: при расположении форсунок на расстоянии 1 диаметра поверхности они устанавливаются под о углом 30-60 к вертикальной стенке рабочей камерь, 1, а на расстоянии, равном 2,0 диаметром поверхности, 9 15029 под углом 10-30 к вертикальной стенке рабочей камеры l. Таким образом, в предлагаемом декарбониэаторе создаются условия для достижения высокой

1 степени декарбонизации сырьевой муки. Этому способствует создание вихревых потоков, которые обеспечивают тесный контакт между горячими газами и сырьевыми частицами обрабатывае- lp мого материала на коническом участке

11 и кольцевом пространстве между корпусами вставки 6 и рабочей камеры

1, а с другой — создание высокотемпературной (1200-1300 t) и активной вихревой газовой среды на цилиндрическом участке 10 рабочей камеры 1 над плоской поверхностью аэродинамической вставки 6, образующейся в этой зоне за счет сжигания в ней 20 топлива и углового его подвода в зону максимально взвихренного газа.

Составитель С. Прямкова

Техред Л.Олийнык Корректор С. Пекмар

Редактор Н. Бобкова

Заказ 5074/51 Тираж 531 Подписное ее

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Гаушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г ужгород, ул. Гагарина,101

При этом особенности конструкции и соответствующий режим раббты декарбонизатора позволяют обрабатывать материалы с высоким показателем полидисперсности n $ 50-60 (10-15) (при обработке сырья в известных декарбониэаторах), что объясняется вы- 30 сокими скоростями и активными вихрями газового потока в высокотемпературной зоне (выше аэродинамической вставки) на коническом участке и кольцевом пространстве между корпу- 35 сами вставки 6 и рабочей камеры 1..Таким образом, предлагаемая конструкция декарбонизатора позволяет интенсифицировать процессы декарбо- 40 ниэации сырьевой цементной муки до полного их завершения и снизить расход топлива на 9 †!2Х при этом повышается производительность печной установки. 45

38

1,О

Ф о р м у л ° а и з о б р е т е н и

1. Декарбонизатор, содержаший цилиндрическую рабочую камеру с сснлами для ввода горячего воздуха, т< нливные форсунки, сырьевые течки н патрубок для отвода пылегазовой смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса декарбонизацни, он снабжен установленной по оси рабочей камеры аэродинамической вставкой>выполненной со стороны патрубка для отвода пылегаэовой смеси в виде цилиндра с плоским верхом и расположенного под ним свободно обтекаемого тела, диаметр цилиндрической части вставки составляет 0,70-0,98 диаметра рабочей камеры, высота цилиндрической части составляет 0,2-0,5 ее диаметра, высота всей вставки равна 0,5-1,5 ее диаметра, а топливные форсунки установлены на цилиндрическом участке рабочей камеры на расстоянии 1,0-2,0 ее диаметра.

2. Декарбонизатор по п.l, о т л нч а ю шийся тем,что сопла для ввода горячего воздуха смонтированы тангенциально на коническом участке камеры на расстоянии 0,05-0,15 диаметра вставки от вершины конуса камеры.

3. Декарбонизатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что разгрузочные окна сырьевых течек расположены над уровнем ввода горячего воздуха на расстоянии 0,1-0,2 диаметра вставки ниже центрально-осевой вершины вставки.

4. Декарбонизатор по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что вставка расположена с соответствием сечения перехода цилиндрической части в свободно обтекаемое тело сечению перехода цилиндрического участка камеры в конический.