Циклонная печь для термохимической переработки минерального сырья

 

Союз Советккик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

<н792055

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 06. 04. 79 (21) 2748335/29-33 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 301280. Бюллетень ¹ 48

Дата опубликования описания 30 ° 12. 80 (51)М. Кл.З

F 27 В 15/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 628.54 (088.8) (72) Авторы изобретения

E П. Золотько, Б. И. Якобсон, В. П. Третьяков, .

С. В. Поляков н A. В. Есаян

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (71) Заявитель (54 ) ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЯ ПЕРЕРАБОТКИ

МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Изобретение относится к плавильному оборудованию в технологических цехах и может быть использовано в химической и металлургической отраслях промышленности. 5

Известна циклонная плавильная печь, содержащая рабочую камеру и сборник расплава, соединенные ци линдрическим пережимом, имеющим круглое поперечное сечение, постоян- 10 ное по всей высоте пережима (1) .

Недостатком этой печи является то, что цилиндрический пережим не позволяет газовому потоку, истекающему с большой скоростью иэ рабочей 15 камеры, создать в сборнике расплава мощное центробежное силовое поле. Таким образом, энергия высототемпературного газового потока .не используется для эффективного пере- 2О мешивания расплава в сборнике с целью интенсификации тепломассообмена между раеплавом и газовым потоком, гомогенизации и усреднения расплава по химическому составу. 25

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является циклонная печь для термохимической перерабстки минерального сырья, содержашая 30 рабочую камеру с пережимом, тангенционально соединенным с цилиндричес ким сборником расплава «21. Пережим выполнен щелевидным с постоянным сечением по высоте.

Недостатком известной печи является низкое качество расплава, вследствие того, что закрученный газовый поток в нижней части рабочей камеры, попадая с большой скоростью в щелевидный пережим, не успевает переформироваться в плоский однородный поток иэ-эа ограниченной длины пережима с постоянным поперечным сечением по высоте. В результате этого газовый поток входит в сборник расплава с крайне, неравномерными по сечению полями скоростей, температур и газовой концентрации. В двухсекционной печи наибольшая плотность потока будет наблюдаться на периферийных участках пережима, а в односекционном— в центральной части. Такой неравномерный поток не позволяет эффективно перемешивать расплав в сборнике, а главное — ухудшает тепломассообмен, снижает скорость протекания термохимических процессов, приводит к неоднородности расплава по химическому составу. Щелевидный пережим, установлен792055 ный в односекционном циклоне, сильно искажает аэродинамику процессов,протекающих в нижней части рабочей камеры.

Цель изобретения — улучшение качества расплава путем его эффективного перемешивания однородным газовым потоком в сборнике расплава.

Достигается это тем, что в циклонной печи для термохимической переработки минерального сырья, содержащей рабочую камеру с пережимом, тангенционально соединенным с цилиндрическим сборником расплава, пережим выполнен с переменным по высоте поперечным сечением, переходящим от круглого на входе к щелевидному на выходе 15

Высота пережима составляет 0,8-1 диаметра рабочей камеры, а отношение выходной площади сечения пережима к входной составляет 0,8-0,9.

Такая конструкция пережима позво- щ ляет закрученному высокоскоростному газовому потоку вписаться с минимальными гидравлическими потерями в цилиндрическую часть пережима, находящуюся в нижней части рабочей камеры.

Плавный переход пережима от цилиндрического к щелевидному при высоте пережима не менее 0,8-1 диаметра циклонной камеры позволяет в газовом потоке выравнить поля скоростей, температур и газовой концентрации и од- ЗО новременно переформировать поток из закрученного в плоско-параллельный.

При высоте пережима менее 0,8 диаметра рабочей камеры ухудшаются условия переформирования потока и могут 35 возникать его завихрения в месте перехода цилиндрической части в щелевидную, увеличивающие гидравлическое сопротивление пережима.

Высота пережима более 1,0 диамет- 4р ра рабочей камеры приводит к увеличению потерь тепла и необходимости подогрева пережима, при этом гидравлическое сопротивление пережима не уменьшается. Незначительное уменьшение площади поперечного сечения пережима к выходу из него в указанных пределах позволяет несколько увеличить скорость потока, не изменив существенно гидравлическое сопротивление пережима. Таким образом, в цилиндрический сборник расплава будет входить тангенциально-высокоскоростной однородный газовый поток, создающий в сборнике мощное центробежное силовое поле. Уменьшение площади выходного 55 сечения пережима менее 0,8 приводит к резкому увеличению сопротивления пережима.

На фиг.1 показана печь, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на d0 фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1. ,Циклонная печь содержит пережим

1, который тангенционально соединяет цилиндрическую рабочую камеру 2,снабженную вводами 3 и 4 для шихты и топ- 65 лива со сборником 5 расплава. Верхняя часть пережима, находящаяся в рабочей камере, имеет цилиндрическую часть. Круглое входное отверстие имеет скос. Высота пережима составляет 0,8-1,0 диаметра рабочей камеры.

Нижняя часть пережима, находящаяся в сборнике расплава, имеет в сечении овальную щель, образованную двумя полуокружностями и прямоугольником. Отношение размеров круга к овальной щели- - = 0,4-0,6; - = 2. 0

В цилиндрическом сборнике 5 расплава установлена летка б, через которую расплав выводится из установки.

Циклонная печь работает следующим образом.

Воздух и топливо поступает в верхнюю часть рабочей камеры 2 через сопла (вводы) 4 так,что в камере образуется циклонный поток. Обрабатываемая шихта подается через вводы 3 в область развитого горения топлива. Шихта проходит обработку в объеме камеры 2 и улавливается на ее стенках в виде расялава, который стекает в нижнюю часть камеры и, достигнув уровня скоса порога входного отверстия пережима 1, стекает через него в сборник 5 расплава. Высокотемпературный закрученный газовый поток с большой скоростью входит в цилиндрическую часть пережима, не искажая аэродинамику процесса в нижней части камеры, и по мере продвижения его к выходу из пережима, переформировывается в плоскопараллельный поток с равномерным полем скоростей, температур и газовой концентрации на выходе из пережима. Благодаря тангенциальному вводу такой одгородной поток с большой энергией входит в сборник расплава, осуществляя эффективное перемешиванием и гомогенизацию расплава, а также интенсификацию процессов тепло- и массообмена. Через летку б расплав вытекает из сборника, а газовый поток поступает в за-печную теплоиспользующую установку.

Конструкция печи позволяет повысить качество расплава за счет использования однородного высокотемпературного газового потока для эффективного перемешивания расплава, приводящего к интенсификации процессов тепло-и массообмена в сборнике, гомогенизации расплава и его усреднению по химическому составу.

Формула изобретения

1. Циклонная печь для термохимической переработки минерального сырья, содержащая рабочую камеру с пе.

792055

Фиг. 1

Рог Г

Составитель T. Лепахина

Редактор Т. Кузьмина Техред M.Ãoä HKä Корректор Ю. Макаренко

Заказ 9451/39 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 режимом, тангенциально соединенным с цилиндрическим сборником расплава, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества расплава путем его эффективного перемешивания однородным газовым потоком в сборнике расплава, пережим выполнен с переменным по высоте поперечным сечением, переходящим от круглого на входе к щелевидному на выходе.

2. Печь по п.1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что высота пережима составляет 0,8-1,0 диаметра рабочей камеры, а отношение выходной плоШади сечения пережима к входной составляет 0,8-0,9.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Циклонные энерготехнологические процессы и установки. М., ЦНИИ и

ТЭИ ЦМ, 1967, с. 14-15.

2. Авторское свидетельство СССР

М 479989, кл. F 27 B 15/00, 1973.