Шахтная печь для термической обработки дисперсного материала

 

Сущность изобретения: шахтная печь снабжена встроенными треугольными элементами с волнистой поверхностью, создающей эффект вибрации дисперсного материала. Подача топочных газов может распределяться по секциям и частично возвращаться в камеру смешения топочного устройства. Теплообменные элементы расположены в шахматном порядке и с противоположно чередующимся уклоном по рядам. В нижней секции печи имеется шнековое устройство, соединенное с загрузочным элеватором через таймер для обеспечения подачи исходного продукта в печь пропорционально выгрузке. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к химическим и аналогичным (фармацевтическим, пищевым и др.) установкам и может быть использовано для сушки и термообработки без доступа воздуха порошкообразных материалов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению относятся шахтная печь для термической обработки кускового сырья с зонами сушки, обжига и охлаждения, а также изобретение, где для интенсификации процесса прокалки в цилиндрическую нагревательную камеру установлен виброзонд.

В известных устройствах для повышения эффективности процесса используются такие методы, как вибрация, пульсация, повышение температуры и др. Это усложняет конструкцию и обслуживание, увеличивает энергозатраты производства.

В изобретении повышение эффективности достигается без применения внешних воздействий, а созданием эффективной поверхности теплообменных элементов, соприкасающихся с дисперсным материалом. Предлагается конструкция, использующая для создания эффекта псевдовибрации при движении дисперсного материала поверхность, представляющая собой стоячие волны. Теплообменная поверхность выполнена волнистой с убывающей амплитудой и шагом волн по направлению движения материала. Такая поверхность может быть изготовлена на стенде с числовым программным управлением, при этом в качестве примера рекомендуется использовать уравнение интегральной функции Френеля. Угол наклона волнистой грани треугольного элемента обязательно должен быть меньше угла естественного откоса дисперсного материала, чтобы создать наиболее благоприятные условия для движения дисперсного порошка, т.е. интенсифицировать теплообмен за счет турбулизации движущегося дисперсного потока. Треугольные элементы размещаются в секциях в шахматном порядке. Для создания активного газодинамического режима элементы могут быть установлены различными способами, например закреплены под углом, меньшим угла естественного откоса, с противоположно чередующимся уклоном по рядам.

Установка блочно-модульного типа. Блоки по высоте имеют разный наклон плоскостей треугольного элемента, причем угол увеличивается по мере движения порошка вниз.

На фиг.1 представлена предлагаемая печь, общий вид; на фиг.2 теплообменный элемент, разрез.

Шахтная печь состоит из последовательно расположенных блоков-секций 1-3, снабженных поперечно закрепленными треугольными элементами 4. Секции помещены в общий корпус 5, нижняя секция 6, предназначенная для охлаждения готовой продукции, имеет встроенное выгружное шнековое устройство 7, отводящее обожженную продукцию. Шнековое устройство соединено с загрузочным элеватором 8 через таймер 9 таким образом, что подача исходного продукта в печь осуществляется пропорционально выгрузке из нижней блок-секции с учетом времени пребывания продукта в аппарате.

Печь имеет дополнительные патрубки 10 для попеременного подвода горячих газов из топочного устройства 11, кроме основного нижнего ввода, подсоединенные непосредственно к вышерасположенным блок-секциям таким образом, что распределители отходящих высокотемпературных газов установлены с учетом частичного возвращения их в камеру смешения топочного устройства.

Печь работает следующим образом.

Порошкообразный материал элеватором подается в верхнюю часть шахтной печи на распределительное устройство и опускается под воздействием собственной массы по шахте печи, касаясь теплообменных элементов, по организованной траектории. Встроенные элементы создают эффект псевдовибрации за счет волнообразной их поверхности. Материал, многократно соприкасаясь с выступами волнообразной поверхности, подвергается термообработке в активном газодинамическом режиме. Создание установки блочно-секционного типа позволяет осуществлять комбинированные режимы распределения тепла по блокам-секциям в зависимости от физико-химических и структурно-механических свойств подаваемого материала.

Обогрев треугольных элементов осуществляется подачей нагретых газов, поднимающихся по внутреннему пространству этих теплообменных элементов противотоком дисперсному материалу по шахте запрограммированным путем с учетом возможности возврата части использованных газов в топочное устройство для повторной утилизации без дополнительного их подогрева. Необходимо отметить отсутствие контакта дисперсного материала с проходящими газами подогрева, а в результате исключение вероятности окисления и загрязнения получаемого продукта.

Выгрузка производится из нижней блок-секции, расположенной ниже ввода нагретого газа, являющейся холодильником для готового продукта, в которую встроен отводящий продукт шнек. Число оборотов шнека находится в определенном соотношении с работой загрузочного элеватора с учетом времени прохождения материала через шахту, что осуществляется введением в систему таймера 9.

Шахтная печь может быть использована и как химический реактор. При этом исходный продукт может подаваться, кроме дисперсного, в виде суспензии или раствора, а применение каталитически активных материалов для создания волнистой поверхности треугольных элементов облегчит или ускорит проведение химической реакции с целью получения веществ с заданными свойствами.

Формула изобретения

1. ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, содержащая корпус, выполненный из последовательно расположенных по высоте секций с поперечно закрепленными теплообменными элементами, отличающаяся тем, что теплообменные элементы имеют в сечении треугольную форму, а их рабочая поверхность, контактирующая с дисперсным материалом, для создания эффекта вибрации выполнена волнистой с убывающими амплитудой и шагом волн по направлению движения материала, при этом угол наклона волнистой грани треугольного элемента меньше угла естественного откоса дисперсного материала.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена топочным устройством с камерой смешения, дополнительными патрубками для подвода горячих газов из топочного устройства, подсоединенными к вышележащим секциям, и распределителями отходящих горячих газов, установленными с учетом частичного возвращения их в камеру смешения топочного устройства.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что теплообменные элементы расположены в шахматном порядке и с противоположно чередующимся уклоном по рядам.

4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что нижняя секция выполнена с встроенным выгружным шнековым устройством, соединенным с загрузочным элеватором через таймер для обеспечения подачи исходного материала в печь пропорционально выгрузке из нижней секции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2