Циклонная печь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬГЕтЕНИЯ ""

К АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0Х0779 (21) 2790745/29-33 t51)M

F 27 В 15/00 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150981 Бюллетень йо 34

Дата опубликования описания 150981 (53) 4К 628.54 (088.8) (72) Автор изобретения з р г ;

fl

В.A. Куханов

1

Е,".",,;:::", -;,, Приморское ордена "Знак Почета" производственное объединение "Бор" нм.50-летия СССР (7! ) Заявитель (54} ЦИКЛОННЛЯ ПКЧЬ

Изобретение относится к обжигу рудного и нерудного сырья, в частно сти к конструкции печей для обжига дисперсных термочувствительных материалов, н может быть использовано при обжиге и плавлении материалов чувствительных к загрязнению продуктами неполного сгорания топлива.

Известна циклонная печь, содержащая бункер шихты с питателем, вертикальную циклонную камеру для тепловой обработки материала, снабженную горелками, и бассейн для гомогенизации, осветления и охлаждения стекломассы. Шихта в виде аэровзвеси вдувается в камеру, подхватывается нисходящим высокотемпературным вихрем газов и в виде расплава посту» пает в бассейн. Отходящие из циклона дымовые газы удаляются через дымоход fl).

Известная циклонная печь не обеспечивает полноты сгорания топлива, не предотвращает зашлаковывания поверхностей топочной камеры и наснщение продукта несгоревшими частицами топлива, что приводит к снижению качества готового продукта, понижает коэффициент использования сырья, топлива, уменьшает межремонтный пробег печи.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является циклонная печь, содержащая камеру горения и камеру обработки материала, разделительный

-и выходной аэромеханические пережимь1 воздухоохлаждаемый кожух, соединенный каналами с пережимами, горелку, тангенциальные сопла для подачи воздуха и тангенциальные фурмы для . обрабатываемого материала f2 3.

Недостатком конструкции печи является возможность контакта частичек материала с футеровкой печи, что приводит к образованию на ней настылей и быстрому износу футеровки как вследствие контакта ее с обрабатываемым материалом, так и вследствие перегрева. Кроме того, качество обработки материала снижается, так как часть материала обрабатывается на поверхности футеровки.

Цель изобретения — повьваениа эффективности работы печи.

Цель достигается тем, что в циклонной печи, содержащей камеру горения и камеру обработки материала, зп разделительный и выходной аэромехани863978 ческие пережимы, воэдухоохлаждаемый кожух, соединенный каналами с пережимами, горелку, тангенциальные сопла для подачи первичного воздуха и тангенциальные фурмы для ввода обрабатываемого материала, последние снабжены соплами для подачи возцуха, выполненными с углом одностороннего о раскрытия 5-15

На фиг.1 изображена циклонная печь общий вид; на фиг.2 - сечение A-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — фурма для подачи материала и воздуха в камеру обработ" ки материала, на фиг.5 — вид В на фиг.4.

Циклонная печь содержит корпус 1, заключенный в металлическую обечайку 2, между которыми имеется зазор 3 для прохождения воздуха, камеру горения .4, камеру обжига 5, разделительный б и выходной 7 пережимы. Камера горения 4 оборудована форсункой 8 для пода и топлива, тангенциальными соплами первичного воздуха 9, соединенными с зазором 3. Камера обжига 5 оборудована фигурными фурмами 10, которые содержат сопло подачи воздуха 11 и сопло подачи продукта 12, разделенные между собой перегородкой

13, и которые имеют боковые грани 14, верхнюю грань 15, нижнюю грань 16.

Разделительный пережим б выполнен в виде полого кольца, имеющего наружную стенку 17, внутреннюю стенку 18, между которыми находится полость 19.

Наружная стенка 17 оборудована входными окнами 20 с регулирующими клапанами 21. Внутренняя стенка 18 оборудована выходными окнами 22, сообщающимися с отверстием 23 для прохода газов. Выходной пережим 7 так же оборудован полостью 24 и его стенки и..еют входные окна 25 и выходные окна 26. Б одные окна 25 выполнены в стенке 27, соединяют полость 24 с зазором 3 и оборудованы регулирующими клапанами 28. Выходные окна соединяют полость 24 с центральным отверстием 29 для выхода продуктов термообработки из камеры обжига 5 в дальнейший технологический процесс. Площадь живого сечения входных окон больше площади живого сечения полости, а площадь живого сечения выходных окон 26 меньше площади живого сечения полости 24. Площадь живого сечения центрального отверстия 29 составляет 30-85% площади живого сечения камеры обжига 5.

Циклонная печь работает следующим образом.

В камеру горения 4 через форсунку

8 поступает топливо, а через тангенциальные сопла 9 — воздух иэ воздушного зазора 3. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами.

Топливо сжигают с коэффициентом избытка воздуха gL =1,03 - 1,05, что обеспечивает высокую экономичность процесса горения и высокую температуру факела. Образовавшиеся продукты сгорания из камеры горения 4 поступают в камеру обжига 5 через разделительный пережим, который выполнен аэромеханическим и регулирует время пребывания топлива в камере горения 4.

Процесс регулирования протекает следующим образом.

Воздух из зазора 3 через входные окна 20 в стенке 17 поступает в полость 19 и его количество регулируется клапанами 21. Площадь живого сечения окон 20 больше площади живого 5 сечения полости 19, что обеспечивает равномерное распределение воздуха по всей полости 19 необходимое для того„ чтобы обеспечить стабильный выход воздуха по всему перимет20 ру отверстия 23. Выход воздуха в отверстие 23 происходит через выходные окна 22. Площадь живого сечения окон 22 меньше площади жирого сечения полости 19 для того, чтобы

25 обеспечить постоянное давление воздуха по всей полости 19. Постоянное давление и равномерный выход воздуха иэ окон 22 в отверстие 23 необходим для регулирования времени на3О хождения топлива в камере горения 4 и ликвидации проскока несгоревшего топлива в камеру обжига 5. Если давление воздуха в полости 19 является переменным, то в отверстии 23 возникают области, которые воздух, выходящий иэ окон 22 перекрйвает сильнее

1 и области, в которых воздействие воздуха ослабляется. Там, täå воздействие воздуха ослаблено, продукты сгорания начинают проходить более

40 интенсивно и гидродинамический режим работы печи нарушается. В отверстии 23 возникают зоны завихрений, регулирование времени пребывания топлива в печи затрудняется. При равномерном давлении в полости 19 воздух равномерно вытекает в отверстие

23. Регулируя клапанами 21 количество воздуха поступающего в полость 19

V и выходящего через окна 22 в отверстие 23, тем самым регулируетя сила препятствия, которую необходимо преодолеть продуктам сгорания при движении иэ камеры горения 4 в камеру обжига 5 через отверстие 23 °

С увеличением силы препятствия увеличивается время нахождения продуктов сгорания в камере горения 4 и наоборот. Таким образом, силой воздушного потока регулируется время нахождения топлива в камере горения 4

®Q и полнота его сгорания. Площадь живого сечения отверстия 23 составляет 30-85Ъ площади живого сечения камеры горения 4, если его сделать . меньше 30%, то резко возрастает аэроЯ динамическое сопротивление газового

863978 тракта, требуется большая мощность тяговых машин, а при увеличении живого сечения более 85% ухудшается качество регулирования процесса горения в камере 4, так как диаметр отверстия 23 возрастает и для полного перекрытия сечения отверстия 23 воздушной завесой потребуется увеличение мощности воздушного потока выходящего из выходных окон 22. Увеличенный расход воздуха снижает температуру факела, а вместе с ней и тепловую эффективность устройства. Выполнение разделительного пережима б в виде полого кольца, стенкИ которого оборудованы входными 20 и выходными окнами 22, а входные окна 20 оборудованы регулирующими клапанами 21, позволяет качественно регули ровать время нахождения топлива в камере горения 4, предотвратить его проскок в камеру обжига 5. При полном сгорании топлива в камере горения 4 оно не попадает в камеру обжига 5 и продукты его неполного сгорания не оседают на поверхности обрабатываемого материала и не внедряются в его структуру. Качество обработки материала в камере обжига улучшается, расход топлива снижается.

Продукты сгорания топлива иэ камеры горения 4 поступают через отверстие 23 в камеру обжига 5.

В камеру обжига 5 тангенциально вводятся материал, подвергаемый тепловой обработке, и воздух. Ввод их осуществляется через сопла 11 и 12 фигурных фурм 10. Воздух защищает футеровку печи от абразивного износа, охлаждает и оттесняет от нее агрессивные газы, защищает футеровку печи от образования на ней настыли

Воздух вводят между слоем материала и футеровкой печи с большой скоростью и относительно низкой температурой. Воздух должен растекаться по всей поверхности футеровки печи, поэтому сопло 11 выполняется специальной фигурной формы. Форма сопла выбрана такой, чтобы можно было больше охватывать потоком воздуха футеровку камеры обжига. Сопло 11 выполнено с односторонним расширением относительно горизонтали. Верхняя грань сопла 15 устанавливается горизонтально к оси движения потока воздуха, а нижняя грань 16 образует с ней угол 5 - 15О . Увеличение угла раскрытия сопла более 15 приводит к о отрыву воздушной струи от стенки соила, способствует образованию местных завихрений, при этом качество обдува футеровки воздухом ухудшается.

Уменьшение угла раскрытия сопла меньше 5 приводит к попаданию обрабатываемого материала на футеровку печи и образованию настылей.

Выполнять двухстороннее раскрытие сопла, т.е. расположить грань 16 под каким-либо углом к оси движения воздуха, нецелесообразно, так как обдувается футеровка, не соприкасающаяся с обрабатывае ым материалом. Для того чтобы скорость воздуха по мере движения по соплу 11 не падала, сопло 11 по ходу движения воздуха сужается. Подача воздуха между материалом и футеровкой печи с большой скоростью и относительно низкой температурой способствует охлажден;;ю футеровки печи, а выполнение фурмы фигурной обусловлено тем, что в месте выхода иэ сопла воздушный поток .обладает максимальной кинетической энергией и, соответственно, для предотвращения соприкосновения продукта со стенкой требуется меньшая энергия воздушного потока, чем при вводе его не в одном месте с продуктом.

15 чения полости 24. Такое отношение живых сечений между окнами и полостью способствует созданию равномерного давления в полости 24 и равномерному истечению воздуха через окна 26 в отверстие 29, что позволяет качественно .регулировать процесс обжига

d0

20 При тепловой обработке термочувствительных материалов, т.е. материалов температура обжига которых и температура начала плавления близки друг к другу, например боросодержащих руд, наблюдается оплавление по верхностных слоев частицы. Соприкасаясь с пористой поверхностью раскаленной футеровки легкоплавкие частицы продукта прилипают к ней своей оплавленной поверхностью и образуют на футеровке печи настыли. Эти настыли заполняют рабочее пространство камеры обжига 5, нарушают тепловой и гидродинамический режимы печи и выводят ее из строя.

Кроме того, воздух, выходя из сопла 11 обладает большой кинетической энергией и отталкивает частицы материала и пары агрессивных газов от стенки и предотвращает ее разруше40 ние. После термообработки в камере обжига 5 продукты термообработки (продукты разложения материала, обожженный материал, продукты сгорания топлива) через центральное отверстие

29 выходного пережима 7 направляются в дальнейший технологический процесс.

Выходной пережим 7 выполнен также азромеханическим с полостью 24, вход ными и выходными окнами 25, 26. Иэ зазора 3 в полость 24 через входные окна 25 поступает воздух, расход которого регулируется клапанами 28.

В отверстие 29 воздух псступает через выходные окна 26, расположенные по диаметру отверстия 29 равномерно. Площадь живого сечения входных окон 25 больше площ ди живого сечения полости 24, а живое сечение выходных окон 26 меньше живого се863978

s камере 5 и время пребывания в ней материала.

Конструкция циклонной печи позволяет регулировать время горения топлива и ликвидировать его механический и химический недожег в камере горения, что снижает расход топлива на 1-5%у ликвидировать проскок топлива из камеры горения в камеру обжига, вследствие чего отсутствует контакт несгоревших частиц топлива с обрабатываемым продуктом и исклю.чается загрязнения его топливом, повышается качество готового продукта> увеличить межремонтный пробег футеровки печи, предохранив ее от абразивного износа, раэьедания агрессив- ными газами.

Формула изобретения

Циклонная печь, содержащая камеру горения и камеру обработки материаI ла, разделительный и выходной аэромеханические пережимы, воэдухоохлаждаемый кожух, соединенный каналами с пережимами, горелку, тангенциальные сопла для подачи первичного воздуха и тангенциальные фурмы для ввода обрабатываемого материала, о т л ив ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения эффективности работы печи, фурмы снабжены соплами для подачи воздуха, выполненными с углом одностороннего раскрытия 5-15О.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 330114, кл. С 03 В 5/04, 1970, 2. Дорман Е.И. и др. Раэработка, исследования и опыт эксплуатации циклонных энерготехнологических агрегатов для сжигания серы. — Сб."Знерготехнологические циклонные процессы и установки, М., Цветметинформация, 1970, с ° 181-192 °

863978

4 ур 4 г

Вио д

15 12 ф„. о

Составитель T. Лепахина

Редактор A. Долинич Техред T. Маточка Корректор М. Коста

Заказ 7753/56 Тираж 661 .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