СССР ао делам. нзобратеннй н отхрытнй (53)УЙК 666 1.031.6 (088.8) Ю. А. Нефедов, В. Ф. Мазов, В. A. Одинцов, М. П. Данилов, В. М. Федоринчик, B. г. Тыкулов, В. М. Черногрпцкий, К. И. Котов, В. Я. Орман и Е. И. Евстафьев (72) Авторы изобретения

Днепропетровский ордена Трудовсго Красного Знамени металлургический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ МЕЛКО

ДИСПЕР(НОИ Ш.,Х1 Ы

Изобретение относится к пр омышле нности строительных материалов, в частности к оборудованию, где применяется плавка мелкоизмельченных материалов.

Известна циклонная стекловаоенная

5 печь, в которой сонно для подачи шихты соединено с инжектором и расположено в нижней части выход ого сечения горелки на расстоянии от свода 0,7-1,0.диаметра горелки. ), У этой печи процессы подачи шихты и топливо-воздушной смеси не разделены, что затрудняет управление плавкой, а разнородность частиц в предварительно не термообработанной шихте уменьшает производительность циклона.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сушности и достигаемому результату является устройство, которое содержит циклонную камеру с тангенциально расположенными горелками, В верхней части циклонной камеры, над тангенциальными горелками, диаметрально расположены сопла форсунок, газоход и патрубки для подвода шихты вместе с ггазо-воздушной горяшей смесью. Смесь шихты с газом и воздухом подают под давлением через диаметрально расположенные сопла форсунок встре п ыми струями. Полурасплавленные во встречных струях частицы шпхты, опускаясь, подхватываются струями горяшего газа тангенпиальных горелок и окончательно плавятся с дополнительньw перемешивацием 2).

Известно что введение дополнительной обработки шихты во встречных струях увеличивает производительно ть, однако данное устройство все же имеет следуюшие недостатки:

1. Эффективность теплообмена в циклонной камере и ее тепловой коэффициент полезного действия в случае верхней подачи шихты бутет ниже, чем, например, ее псцаче через диаметрально расположенные сопла форсунок так как известно, что интенсификация тепло- и массооб л1.нных процессов достигается при упеличе708 1.29

30 где: ) д "п

0 24

ЯС 18 нии относительных скоростей газового потока и твердой фазы.

2 К . Кек следует из описания работы устройства, после обработки шихтьг во встречных струях ее частицы опускаются в приосевой зоне циклонной камеры и подхватываются тангенциальными газовыми струями. Однако частицы будут попадать в зону минимальных тангенциальных скоростей, и часть их будет опускаться в его нижнюю часть, не захватываясь вращающимся газовым потоком. Это не позволит достичь значительного увеличения производительности установки, так как часть шихты буд т выносится иэ камеры непро- 1 плавленной.

Бель изобретения» увеличение производительности и повьгшение теплового

КПД устройства.

Она достигается тем, что в известном 20 устройстве для плавления мелко-дисперсной шихты, содержащем циклонную камеру с тангенциально установленными горелками и форсунки, каждая иэ которых снабжена газоходом и патрубками подвода шихты, установлены на каждой форсунке расположенные перпендикулярно к r"àçîxîду и патрубкам подачи шихты пневмотрубы с форкамерными горелками на торцах, причем каждая форсунка установлена тангенциал но к циклонной камере.

Устройство позволяет достичь поставленную цель по следующим причинам.

В установке термообработенная в реакторах на встречных струях-шихта с газом носителем подается тангенциально к циклонной камере, в результате чего увеличивается центробежная сила и скорость вращения частиц. Вследствие этого будет увеличиваться эффективность теплообмена 40 в циклонной камере и ее тепловой коэффициент полезного действия по сравнению с радиальной подачей шихты или подачей ее сверху. Для интенсификации тепло- и массообменных процессов необходимо уве- 4> личить относительную скорость rазового потока и твердой фазы (увеличение силы .межфазного трения). Этого можно достичь, например, наложением на частицы твердой фазы дополнительных сил (инерционных, центробежных и т.п.).

Критерий эффективности теплообмена выражается следующей формулой: (4.) скорость честиггьг ) - кинеметическея вязкость, Д - диаметр честицьг, вЂ” коэффициент аэродинамического сопротивления частиц, В реакторах на встречных струях и в циклонных «грегатах для увеличения отчоситегц ной скорости движения фаэ на частицы твердой фазы накледьгвают дополнительные инерционные и центробежЪ ные силы соответственно, Центробежный эффект реализуется в циклоннЬгх аппаратах этих устройств является то, что величина центробежной силы, действующей на частицу твердой фазы, обратно пропорциональна радиусу аппарата и для существенного увеличения этой силы приходится уменьшать радиус циклоне, что в свою очередь, сокращает путь, проходимый частицами твердой фазы в реакционном объеме аппарате. В результате этого частицы твердой фазы быстро вьгводятся из процесса. При этом также существенно увеличивается, гидравлическое сопротивление аппарата. Нижеприведенная формула показывает, каким образом производительность циклонного агрегата растет с увеличением его ди а метра. гле вЂ” Q-производительность по шихте, т/чес;

Я - коэффициент, зависящий от осуществляемого процессе;

З гг- диаметр циклонной камеры.

Таким образом, наблюдается техническое противоречие между КПД и производительностью циклонного агрегате, связанное с тем, что КПД завися1ций от сксрости частиц, обратно пропорционален, а производительность вЂ” прямо пропорциональна диаметру аппарата.

Для циклонов с большой производительностью диаметр форкемеры для подогрева шихты на встречных струях будет всегда меньше диаметра циклона. В этом случае честь шихты будет попадать в приосевую часть циклона и выходить через летку, не сепарируясь на его стенках. В результате этого не может быть достигнута вьгсская производительность циклона.

Устройство по изобретению благодаря тангенциальному вводу шихты позволяет неограниченно увеличивать диаметр и тем самым производительность циклонной ка-, меры с одновременным повышением теплг вого КПД устройства, что обеспечивается

708129 го

Подаваемые под давлением топливо н

25 воздух предварительно сжигают в форкамера,х 7, из которых газовые струи выходят встречными потоками и движутся по пневмотрубам 5. После выхода»газовых зо

Чтруй из форкамер в них вводят шихту через патрубки 6. Несущиеся навстречу друг другу с большой скоростью струи своеобразной аэрозоли встречаются в начале газохода 4, где за счет горючей смеси большой энергии струй образуеч ся зона с высокой температурой и давлением. Благсдар я взаимному яроникнс вению встречных потоков друг в друга, происходит интенсивное смешивание. раз» (. породных частиц шихты, находящихся в различных фазовых состояниях, причем легкоплавкие компоненты в виде капель

Устройство для плавления мелко-дис.персной шпхты, содержащее циклонную как:epy с тангенциально установленными горелками и форсункн, каждая из которых снаб...ена газоходом и патрубками подвода шихты, о т л и ч а ю щ е е с я том, что, с целью увеличения производительности и повышения теплового КПД „ оно снабжено пневмотрубками с форкамерными горелками на торцах, установ- ленными на каждой форсунке, расположенными перпендикулярно к -.à; >ходу и патрубком подачи шихты, причем каждая форсунка установлена тангенциально к циклонной камере

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 330114, С 03 В 5/14, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

% 357 158 С 03 В 5/00, 1972 увеличением относительных скоростей фаз при тангенциальной подаче горячей шихты, термообработанной во встреччых струях в пневмотрубах форсунки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен вид сверху устройства в разрезе.

Устройство для плавления мелко-дисперсной шихты содержит вертикальную цик-" лонную камеру 1 с двумя тангенциальными горелочными устройствами 2 и две форсунки 3 для подачи аэрозоли шихты, подведенные к циклонной камере 1 тангенциально. Каждая форсунка имеет газоход 4 и снабжена двумя пневмотрубами

5 с патрубками 6 подвода шихты. Пневмотрубы установлены соосно и перпендикулярно к газоходу 4. На торцах пневмотруб установлены форкамерные горелки

7 для предварительного сжигания топлива.

Устройство работает следующим образом. сливаются с тугоплавкими част:щами, находящимися в размягченном состоянии.

Образуется раскаленное облако дополнительно измельченной полурасплавленной однородной шихты, которое движется по газоходу 4 и тангенциально вводится в циклонную камеру. В циклонной камере нолурасплавленные частицы шихты подхватываются струями горящего газа тангенциальных горелок 2 и,закручиваясь вдоль цилиндрической части циклона, окончательно плавятся. Стекающий по стенкам расплав гомогенизируется и через пережим стекает в копильник (на чертеже не показал), Установка двух пневмотруб для тапгенциальной подачи шихты приведет к увеличению относительной скорости газового потока и твердой фазы по сравнению с прототипом в 1,3-1,5 раза, В результате критерий эффективности теплообмена и соответственно тепловой КПД увеличатсяя. Согласно формулы критерия эффективности теплообмена, имеем

К4 ОВЪ

=(3,я =1 2+..

Таким образом, КПД увеличивается на 24%.

Производительность устройства увеличится за счет

1) увеличения интенсивности теплообмена;

2) уМеньщения количества непроплавленной шихты, попавшей в приосевую часть циклона»

В случае тангенциальной подачи термообраб *пиная во встречных струях шцхта практ;чески вся проплавится па стенках ииклона. В реэ льтате этого производительность заявляемого агрегата будет вь.ше на 5-7%, что позволит снизить эксплуатационные затраты при производстве ";÷åñêîãî шлака на 4-5 руб. на

1 -,. шлака. При годовом выпуске

360000 - îíí шлака ожидаемый годовой эконом :ческий эффект составляет 14401800 -.ûñ. руб.

Формул, а изобретения.708129

Составитель Т. Буклей

Редактор М. Конторский ТехредЛ. Алферова Корректор E. Лука »

Заказ 8466/32 Тираж 671 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП Патент . r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для плавления мелкодисперсной шихты

Похожие патенты: