Устройство для тепловой обработки тонкодисперсного материала

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к устройствам для тепловой обработки тонкодисперсных материалов в закрученном потоке горячих газов (например, в теплообменнике циклонного типа), и может также найти применение в металлургической , химической и других отраслях промышленности , связанных с переработкой порошков и пылей в газовом потоке. Цель изобретения - интенсификация процесса Изобретение относится к устройствам для тепловой обработки тонкодисперсных материалов в закрученном потоке горячих газов (например, в теплообменнике циклонного типа) и может быть использовано в промышленности строительных материалов , в металлургической, химической и других отраслях промышленности, связанных с переработкой порошков и пылей в газовом потоке. тепломассообмена, повышение удельной производительности устройства, снижение удельных расходов тепла и электроэнергии на обжиг, а также повышение надежности работы циклонов. Устройство содержит установленные крестообразно в выходном патрубке циклонов раскручиватели, выполненные в виде расположенных с зазором по высоте пластин с углом разворота относительно друг друга 15-30° вокруг оси выхлопного патрубка навстречу врзщению газового потока. При этом отношение высота пластин к диаметру выходного патрубка составляет 0,10-0,25, отношение величины зазора между пластинами к их высоте составляет 0,25-0,50, а отношение суммарной высоты раскручивателя к диаметру выходного патрубка составляет 0,8-1,2. Кроме того , пластины сочленены между собой при помощи пазовых замков и закреплены в прорезях выходного патрубка циклона посредством фиксирующих пазов по концам пластин. Причем отношение ширины пазов к толщине пластины составляет 1,6-2,2. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл. Целью изобретения является интенсификация процесса тепломассообмена, повышение удельной производительности и снижение удельных расходов топлива и электроэнергии на обжиг, а также повышение надежности работы циклов. На фиг. 1 изображено устройство, вид спереди; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 (выходной патрубок с раскручивателем в разрезе), на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. о. XI ел о CJ ю «™ft.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 27 В 7/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

: Е

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4740119/ЗЗ (22) 25.09.89 (46) 07.09.91, Бюл. N. 33 (71) Государственный всесоюзный проектный и научно-исследовательский институт цементной промышленности (72) Я.Г. Добкин, А.Б. Рыжик, А.В. Александров и Л.Г. Милюц (53) 666,94.041(088.8) (56) Цемент. 1983, М 2, с. 12, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ТОНКОДИСПЕРСНОГО рлАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к устройствам для тепловой обработки тонкодисперсных материалов в закрученном потоке горячих газов (например, в теплообменнике циклонного типа), и может также найти применение в металлургической, химической и других отраслях промышленности, связанных с переработкой порошков и пылей в газовом потоке. Цель изобретения — интенсификация процесса

Изобретение относится к устройствам для тепловой обработки тонкодисперсных материалов в закрученном потоке горячих газов(например, втеплообменнике циклонного типа) и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в металлургической, химической и других отраслях промышленности, связанных с переработкой порошков и пылей в газовом потоке.

„„. Ж „„1675639 А1 тепломассообмена, повышение удельной производительности устройства, снижение удельных расходов тепла и электроэнергии на обжиг, а также повышение надежности работы циклонов. Устройство содержит установленные крестообразно в выходном патрубке циклонов раскручиватели, выполненные в виде расположенных с зазором по высоте пластин с углом разворота относительно друг друга 15 — 30 вокруг оси выхлопного пагрубка навстречу вращению газового потока. При этом отношение высота пластин к диаметру выходного патрубка составляет 0,10 — 0,25, отношение величины зазора между пластинами к их высоте составляет 0,25-0,50, а отношение суммарной высоты раскручивателя к диаметру выход- Б ного патрубка составляет 0,8-1,2. Кроме того, пластины сочленены между собой при помощи пазовых замков и закреплены в прорезях выходного патрубка циклона посредством фиксирующих пазов по концам пластин. Причем отношение ширины пазов к толщине пластины составляет 1,6-2,2. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл. о

Целью изобретения является интенсификация процесса тепломассообмена, повышение удельной производительности и снижение удельных расходов топлива и электроэнергии на обжиг, а также повышение надежности работы циклов.

На фиг. 1 изображено устройство, вид спереди; на фиг. 2 — узел! на фиг. 1 (выходной патрубок с раскручивателем в разрезе); на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 2.

1675639 машин из-за возникновения у каждой пластины присоединенных парных вихрей, приводящих к деформации и размыву структуры мелкомасштабной турбулентности, разрыву непрерывности поля тангенциальных скоростей, возрастанию газодинамического сопротивления самого раскручивателя.

Отношение высоты пластины раскручивателя к диаметру выходного патрубка составляет 0,10 — 0,25. Эта величина влияет на надежность работы циклона (долговечность пластин раскручивателя) и на сопротивление выходного патрубка циклона, т.е. способствует снижению расхода электроэнергии.

Минимальное отношение обусловлено понижением прочности и быстрым сгоранием тонких пластин в среде горячих газов, а максимальное — уменьшением числа ступеней, обуславливающим снижение эффекта раскручивания и возрастание гидравлического сопротивления теплообменника и расхода электроэнергии тягодутьевых машин, Отношение величины зазора между пластинами к высоте составляет 0,25 — 0,50.

Влияние этого параметра сводится к оптимизации структуры газавага потока с затухающей круткой при наличии разворота соседних пластин одна относительна другой. Эта способствует эффективному торможению вращательного движечия и дополнительно снижает сопротивление газахадав на выходе из циклонов, что позволяет уменьшить расход электроэнергии тягодутьевых машин При величине отношения осевого зазора между пластинами к высоте ступени менее 0,25 мепкотурбулентная структура потока разрушается, при этом наличие углового сдвига ступеней является причиной возникновения нестационарных крупномасштабных вихрей у кромок пластин, В результате повышается сопротивление выходного патрубка и следующего за ним газохода, возрастает ра=хад электроэнергии. При увеличении этого отношения аалее 0,50 уменьшается число ступеней раскручиватепя в пределах заданной конструк-. цией циклона высоты выхQp,нага патрубка, т.е. Сокращается виспа осевых пра;.1ежутков между ступенями, в .:атарых и происходит, главным образам, затухание вращения.

Кроме того, значительно снижается эффекти-Iчостьторможения крутки за счет образования у крамок присоединенных парных крупномасштабных вихрей, что в свою очередь увеличивает сопротивление газохода, следующего за циклоном, и расход электроэнергии.

Отношение суммарной высоты раскручивателя к диаметру выходного патрубка составляет 0,8-1,2. При этом эффективность торможения вращательного движения потока максимальна, а собственное сопротивление пластин минимально. Если высота раскручивателя превышает 1,2 диаметра патрубка, резко увеличиваются потери на трение при обтекании пластин, растет rопротивление теплоабменника и расход электроэнергии. Если эта величина менее

0,8, значительно снижается эффект торможения крутки, межфазный теплообмен в гаэоходе происходит в основном в пристенном слое, возрастает расход топлива, В предложенной конструкции устройства принципиальное назначение пазовых замковых соединений состоит не только в осушествпении крепления и фиксирования устройства, чта может быть выполнено и иными способами (сваркой, болтовым крепежам и др.), а в создании условий для по-, вышения долговечности пластин и надежности работы раскручивателя за счет исключения внутренних напряжений в пластинах рэскручивателя и патрубках циклона

flpL ::. àäàI ..1 величины зазора в пазовых заь ках, дастэтачных дпя компенсации темпервтуанага расширения состав .ых частей устралства, При отсутствии зазора в случае жест:ага соединения (сварного, баптавагс) выход. ай патрубак циклона деформируется и ра:круч:;;ватель быстра разрушается. Величина завара междусачпеняемыми деталями, устанавливаемая конструктив;:а и с уче;ам ксэффициентав тсрмическаа расширен:. .я материалов, недастатачт а дпп компенсации удлинения деталей, находящихся в пыпегазавам патоке,з-за забивки заза;338 p.. пазах налипшей пылью. Поэтому наи ечь"-гая ширина паз-. принята 1,6 толщи:- .ь! лl1ста саединяeмь<х,ieтаf!еl ., при ме шем зазоре пып:... налипшая в пазах,не аз=.а .ит сказпенсиравать егпавое расширение деталей, чта и сниэ!1т надежность раб".:ть; и? кпама в, г:риведя к деформации р а с к f j " I1 R а ге и Я . I I p I ш и р и н е Il а 3 - с в ы ш е 2 тапш !;: :, ста нарушаетс жес,кость pacYp< и s3, « " я, чта также приводит Y. ?га деc3<)pf .1 . и c:÷ижает н", ге-:.кнас -ь рабатьс

Р табл. 1 1риведеr.ü. характеристики, каса;сы.иеся 9! ия ния режимных паааметpGB iI e-,-!Qf0 агрегата. Данные табл. 1 пакззыва:-ат, чта Rblõoä значений параметров конструкции раскручиватепя за пределы, укззанные г: формуле изобретения, приво дит, увеличению расхода тепла {на 25-30 ккап/кг <и, и электроэнергии {на 3,0 — 3,4 кЬт ч/т Кп),:нижению температуры материала

ИП563О после циклонов J ступени на 20-30 С) и удельной производительности теплообменника (на 46-48 кг Кл/ч мз).

В табл. 2 приведены данные сравнительных испытаний предложенного и известного устройства.

Как следует из тагил, 2, интенсивно(:ть межфазного теплообмена во входном газоходе каждого циклона повышается за счет эффективного спрямления: пылегазового потока, поступающего после ступенчатого раскручивателя, установленного в выходном патрубке предыдущего циклона. Это приводит к снижению потерь тепла с отходящими из теплообменника газами на

21,6;4., a окружаюи,,ую среду теплообменни..Ком на 25,0 g, a Tv < <8 K повышению TenJIo вого ЩД теплообме. II III<8 на «» 7 0 8(о удельной производигельн< сти на 26.,7,4 и степени разложения I :8pf3ol" ата кальция в теплообменнике на 62,7 j . Рсзультирующий расход тепла на производство клинкера при этом снижается на 50 ккал/кг Кл.

Вследствие эффективного спрямления потока снижается газсдичамическое сопротивление входных Газоходов циклонов, блаГОдаря ступенчатой конструкции рас1<р"/" чивателя уменьша8тся ГазОдинамическое сопротивление выходных, патруб ов,. Bce "-то снижает газодинамиче<,,"

ОДИОГО циклона на 20 мм Вод,cT. и расход электроэнергии при обжиге Н; 23.6 Д (за

Счет уменьшения мощ!)ости тягодутьЗЗь|х машин).

3а c96Г снятия нч р-,нних напоя"<ений

В пластинах Оаскрl ßèe ñITßëÐ и патрубках циклонов при температурной самокомпенсации составных частей устроиства в пазовых замках повышается в 2 раза <".РО :. службы раскручиват(ля, При этом СООтв8т стВенно увеличивается надежность работь1 циклонов, а также появ ilBTcA возмОжность зкОномить ВысокОлеГиоованную жаростойкую сталь, идущую на изготовление элементов раскручивателей.

Экономический эффект от внедрения изобретения складывается из снижения

5 удельных расходов топлива и электроэнерГии на обжиг клинкера, а также увеличения производительности печного агрегата и составляет 63,3 тыс. руб.

10 Формула изобретения

1. Устройство длч тепловой обработки тонкодисперсного материала, содержащее соединенный с вращающейся печью запечный теплообменник с системой циклонов и

15 газоходов и установленные крестообразно внутри выходных патрубков циклонов раскручиватели -à..çîâîãî потока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса тепломассообмена, повышения

20 удельной производительности и снижения удельных расходов тепла и электроэнергии . на обжиг, раскручиватели выполнены в виде расположенных с зазором по высоте одна относительно другой пластин с чглом разво25 рота между ними по высоте 15-30 вокруг оси выходного патрубка во встречном направлении с направлением вращения газового потока, при этом отношение высоты г ластин кд,иаметру выходного патрубка со30 ставляет О, 1 0 — 0,25, отношение величины зазора между пластинами к.их высоте—

0,25--0,50, а отношение суммарной высоты раскручивателя к диаметру выходного патрубка — 0,8-1,2, 35 2. Устройство пс и, 1, о тли ч а ю ше8 -.. я тем, что, с целью повышения надеж.юсти в работе циклонов, пластины взаимно соединены посредством пазовых замков и закреплены в прорезях выходного патрубка

40 циклонов при помощи выполненных по концам пластин фиксирующих пазов, при этом отношение ширины паза к толщине пластины составляет 1,6-2,2.

1675639

13*вы ! !", о 5 j j с \

СЧ

Ч х (34ах эд

6 к ырра-3.

4I О Э 43 ф(3

43ЕКХК!

О (4 КК!

О

О

О

О к5 z v

4Х ХО(О

О (/1

КОIХVCCCК аыаооо43

О (а (4 4I О К и О

4(34 СЪ g О В 4

И с

О

r э 34roo(I

1 а 5 а Г!

1 О ю 43 Х н х

О сс 34 О

О Х ХС4 а(3- ХК

1О(4 х(ас к

О

43 О (4 о

1 1 и

О

3 -OК

О t v!

О Cl

l4 Д Я

31а о

О 3

d х к к,р

o h g

4l

О 3" (Х

О 4( ак

Х 4(О Х X

43 с Юл

» 0 Р х х A х о

О

И (Ч 595

l!3 43 4: R

V Х 3. 34

О

О а

И И С 1 М вЂ” О О Л (О СО

t t OI(О С\ О СЧ CO С Ъ

С/\ а И I/I (/I Irl I/(И 4 (/\

О((-1 (Ч / О СЧ О((Ъ

«ОО-а а«аО

О ИИОС ОО «О ми с моо аосо а ю а OOCh <сч сч сч сч сч сч./4 сч tv

И И И О О (/1 О (/1 О О О и I/1 и О ао л О r О

О\ ch OI ch Оъ ch cr Оъ О(ch

И (Ъ Л О (1 f И (Ч СО иъ л ча Ф о м л О а (с

С Ъ С Ъ С Ъ С Ъ (\ С Ъ М С Ъ ("Ъ М

ООИОИDООИО

Сч О О ОЪ 4 СЧ Сч там-4 т 4 4 а.О (О Фа (3 съ Ф (1(с

«Ю

О сЧ О О вЂ”.

° - (7I

ОООI/IИИОО .)О

ИО о;аими оиа лt лллr л

КФ (ОЧЪФ4(СЧЧЪ4 О

g а

l4 Л С"1 СЧ СЧ Сч (Ч

О О C OOOO COO

O Ch Ch CI О СО сч О О а

ООChОО с

ООИООООООС мъ мъ с с .а а ъ (О w а с"1 и а

ОООООООООО

О О МЪ И И И О О I/1 О (ч (с сч а . «а

ОООООООООО с/Ъ О О Р О О О О О О

СЧ СЧ СЧ СЧ (Ч (Ч tc СЧ М

1675639

Ю

Таблица2

Параметры

167

131

1000

950

150

130

19,1

25,0

7 5

12,2

9„12

83,0

85,2

Потери тепла с отходящими из циклонного теплообменника газами, ккал кг Кл

Потери тепла в окружающую среду теплоккзл обменником, ar Кл

Суммарный расход тепла на производство.ккал

1 кг клинкера, кг Кл

Гаэодинамическое сопротивление одного циклона, мм вод/ст.

Расход электрсэнергии на обжиг клинкера, кВт.ч т Кл

Степень разложения карбоната кальция в теплообменнике, . Е

Удельная производительность теплообменнит ка,-м » сут

Тепловой КПД теплообменника,, 7.

Срок службы раскручивателя, мес.. известного предлагаемого

1675639

Составитель С. Прямкова

Тех ред М;Моргентал Корректор А. Осауленко

Редактор A. Мотыль

Заказ 2991 Тираж " г Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101