Печь для термической обработки неспекающихся сыпучих материалов

 

Изобретение относится к термическому оборудованию и может быть использовано в металлургической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для термической обработки неспекающихся сыпучих материалов. Печь для термической обработки неспекающихся сыпучих материалов содержит барабан с приводом вращения, нагревательные устройства, термоизоляцию, узлы загрузки и выгрузки материала. При этом нагревательные устройства выполнены в виде нагревательных элементов, соосно установленных внутри барабана, внутренняя поверхность которого снабжена спиралевидной вставкой, а высота элемента спирали составляет на менее 1/3 внутреннего диаметра барабана. Изобретение позволяет повысить эффективность тепловой обработки сыпучего материала за счет интенсификации теплообмена и повысить производительность печи. 1 ил.

Изобретение относится к термическому оборудованию и может быть использовано в металлургической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для термической обработки неспекающихся сыпучих материалов.

Известна муфельная печь с вращающимся барабаном, предназначенная для термической обработки сыпучих материалов, содержащая барабан с приводом вращения, узлы загрузки и выгрузки материала, нагрев обрабатываемого материала в которой осуществляется путем теплопроводности через стенку барабана, футеровка которого выложена из фасонных кирпичей, образующих один центральный и ряд периферийных каналов, идущих вдоль всей печи. По центральному каналу перемещается обрабатываемый материал, по периферийным - продукты сгорания топлива, передающие тепло обрабатываемому материалу. /Исламов М.Ш. Печи химической промышленности, издательство "ХИМИЯ", Ленинградское отделение, 1969, с. 66-67/.

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность тепловой обработки сыпучего материала из-за неравномерности нагрева, вызванной тем, что при работе печи происходит смешивание уже нагретых или нагреваемых слоев с вновь нагруженными.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является печь для термической обработки неспекающихся сыпучих материалов, содержащая барабан с приводом вращения, нагревательные устройства, термоизоляцию, узлы загрузки и выгрузки материала. /Авт. свид. СССР N 769261, МПК F 27 B 7/00, опубл. БИ 47, 1980/.

Рабочий объем барабана известного устройства выполнен в виде соединенных между собой камер, нагрев которых производится с помощью электрических нагревателей сопротивления, размещенных в толще стенки барабана. С помощью приводного механизма производится периодический поворот барабана на 180 градусов и возврат в исходное положение, в течение которых обрабатываемый материал последовательно пересыпается из одной камеры в другую.

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность тепловой обработки сыпучего материала, вызываемая следующими обстоятельствами. Во-первых, не исключена возможность перегрева материала во время нахождения камеры в "мертвой точке" (при прохождении барабаном угла 0 градусов). Во-вторых, теплообмен осуществляется в основном за счет теплопроводности, практически отсутствует конвективная составляющая, так как материал поднимается в печи на небольшую высоту, а также лучистая составляющая теплообмена. К тому же конструкция известной печи является достаточно сложной для изготовления и металлоемкой.

Заявляемое изобретение направлено на повышение эффективности тепловой обработки сыпучего материала за счет интенсификации теплообмена, повышение производительности печи.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной печи для термической обработки неспекающихся сыпучих материалов, содержащей барабан с приводом вращения, нагревательные устройства, термоизоляцию, узлы загрузки и выгрузки материала, согласно заявляемому изобретению, нагревательные устройства выполнены в виде нагревательных элементов, соосно установленных внутри барабана, внутренняя поверхность которого снабжена спиралевидной вставкой, причем высота элемента спирали (h) составляет не менее 1/3 внутреннего диаметра барабана (D).

Сущность изобретения состоит в следующем. Проведенные исследования показали, что заявляемое конструктивное выполнение устройства (заявляемая совокупность признаков) позволяет значительно повысить эффективность тепловой обработки сыпучего материала, повысить производительность печи, улучшить качество термообработки.

Так, выполнение нагревательных устройств в виде нагревательных элементов, соосно установленных внутри барабана вращающейся печи, позволяет значительно интенсифицировать процесс теплообмена в печи, так как обеспечивает конвективный и лучистый нагрев обрабатываемого материала в дополнение к теплообмену за счет теплоотдачи от внутренней рабочей поверхности барабана, площадь которой существенно увеличена за счет снабжения последней спиралевидной вставкой.

Более того, снабжение внутренней поверхности барабана спиралевидной вставкой обеспечивает обрабатываемому материалу, перемещаемому витками спирали при вращении барабана вдоль его поверхности, равномерное перемешивание, а также постепенный температурный нагрев по нарастающей температуре. Это существенно улучшает качество продукта, повышает производительность печи.

В ходе проведенных экспериментов было установлено, что существенно важным для обеспечения оптимальной работы устройства является обеспечение заявляемого соотношения между толщиной элемента спиралевидной вставки и внутренним диаметром барабана.

Так, при значении указанного соотношения менее 1/3 ухудшаются условия теплообмена и качество продукта за счет ухудшения условий вывода выделяющихся паров воды.

Заявляемая печь (продольный разрез) изображена на фиг. 1.

Печь для термической обработки неспекающихся сыпучих материалов содержит барабан 1, внутренняя поверхность которого снабжена спиралевидной вставкой 2. В корпусе барабана выполнено отверстие 3 для выпуска выделяющихся водяных паров.

Нагрев рабочего пространства печи производится с помощью электрических нагревателей 4, соосно установленных внутри барабана 1. Барабан 1 приводится во вращение приводом 5.

Печь снабжена устройствами загрузки 6 и выгрузки 7.

Все рабочие элементы печи смонтированы на раме 8.

Печь работает следующим образом.

Обрабатываемый сыпучий материал через загрузочное устройство 6 подается в торцовую (приемную) часть вращающегося барабана 1 и попадает на начальный виток спиралевидной насадки 2. При вращении барабана 1 обрабатываемый материал оказывается между двумя соседними витками спиралевидного канала, образующими по всей длине барабана ряд полостей, представляющих собой миниатюрные термокамеры, в каждой из которых посредством нагревателей 4 поддерживается определенный температурный режим. Пересыпаясь из одной полости в другую, частицы обрабатываемого материала подвергаются постепенному температурному нагреву, обеспечивая тем самым высокое качество конечного продукта. Выделяющиеся в процессе термообработки материала водяные пары отводятся через отверстие 3.

Заявляемая конструкция печи полностью исключает пережог частиц обрабатываемого материала, обеспечивает интенсификацию теплообмена, что существенно повышает производительность установки, снижает энергозатраты. Конструкция отличается простотой, низкой металлоемкостью.

Формула изобретения

Печь для термической обработки неспекающихся сыпучих материалов, содержащая барабан с приводом вращения, нагревательные устройства, термоизоляцию, узлы загрузки и выгрузки материала, отличающаяся тем, что нагревательные устройства выполнены в виде нагревательных элементов, соосно установленных внутри барабана, внутренняя поверхность которого снабжена спиралевидной вставкой, причем высота элемента спирали составляет не менее 1/3 внутреннего диаметра барабана.

РИСУНКИ

Рисунок 1