Устройство для термической обработки во взвешенном состоянии мелкодисперсного материала

 

ОП ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<ц887900 и Е. Л. Холодова

114 АГ

Государственный ордена Трудового Красного Знамени всесоюзный, .Ъ проектный и научно-исследовательский институт цементной 1: промышленности (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВО ВЗВЕШЕННОМ

СОСТОЯНИИ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА

Устройство предназначено для термической

1обработки мелкодисперсного материала во взвешенном состоянии и может быть исполь- ., зовано в промышленности строительных материалов, алюминиевой, химической и металлур-. гической промышленности на заводах, где применяются для обжига вращающиеся печи с выносными теплообменниками, работающие по сухому способу производства.

Известно устройство для подогрева пылевидного или мелкодисперсного материала, например цементной сырьевой муки, выполненное в виде многоступенчатого циклонного теплообменника, первая ступень которого по ходу движения отходящих газов из вращаюlS щейся печи сообщается с печью посредством вертикального газохода, а канал газохода связан со второй ступенью циклонов посредством материалопроводов для перетока материала из циклонов в вертикальный газоход (1).

Недостатком такого устройства является. неудовлетворительный контакт между материа лом, .подаваемым в вертикальный газоход, и восходящим потоком газов из вращающейся печи. Это обусловлено тем, что мелкодисперсный материал, выходящий из материалопроводов циклонов в вертикальный газоход, движется в виде плотных струй, слабо диспергируемых восходящим потоком газов, движущихся из вращающейся печи в цнклоны и имеющих недостаточно высокую скорость для обеспечения рассеивания материала. Плотная масса материала имеет большое термическое сопротивление. В результате этого частицы материала, движущиеся в глубине плотной массы, слабо нагреваются перед подачей в последнюю ступень циклонов,из которых они направляются во вращающуюся печь. Из-за недостаточной тепловой подготовки материала снижается производительность печи, увеличивается температура отходящих газов из циклонного.теплообменника и, как. следствие, увеличивается удельный расход топлива на обжиг материала.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для термическом обработки во взвешенном состоянии мелкодмсаерсиого материала, например

8879

О0

4 цементной сырьевой смеси, содержащее последовательно установленные по ходу движения газов и материала циклоны, соединенные между собой газоходами, и вертикальный газоход, соединяющий вращающую печь с

f циклонами и снабженный распределителем материала, закрепленным под выходными отверстиями материалопроводов для перетока материала иэ циклонов в газоход (2).

Недостатками .устройства являются недо- О статочная диспергация материала и, как следствие, недостаточный теплообмен между

I 1 газами и материалом, и недостаточная долговечность распределителей материала, что приводит к простою печных агрегатов, следстви- 13 ем которого является снижение производительности.

Целью изобретения является интенсификация твплообмена и повышение надежности устроиства в работе.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для термической обработки во взвешенном состоянии мелкодисперсного материала, преимущественно цементной сырьевой смеси, содержащем последовательно установленные по ходу движения газов и материала и соединенные между собой газоходами циклоны, а также соединяющий вращающуюся печь с циклонами вертикальный газоход с распределителем материала, установленным под выходными отверстиями материалопроводов для перетока материала иэ циклонов в вертикальный газоход, распределитель материала выполнен в виде пережима-отражателя трапецидального сечения с площадью поперечного сечения в свету, равной 0,6-0,75 площади поперечного сечения вертикального газохода, причем угол наклона обращенной к материалопроводам грани пережима-отражателя к горизонтали составляет 15 — 75, а обрао 40 щенной к печи грани к горизонтали — 40—

75, Кроме того, целесообразно, чтобы расстояние от пережима-отражателя до выходных отверстий материалопроводов составляло 1,0 — 5,0 их диаметра.

На фиг. 1 изображены две ветви циклонного теплообменника, соединенного с вращающейся печью посредством вертикального газохода с пережимом-отражателем ; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 изображен пережим-отражатель при 4 = 15 — 30 и g=-40—

50 (при неналипающем материале); на фиг.4— вариант предпочтительного взаимного расположения материалопроводов и пережима-отража- Ы теля при ot 60 — 75 и = 50 — 75, где о угол наклона обращенной к материалопроводам грани пережима-отражателя к горизонтали, а — угол наклона обращенной к печи грани пережима-отражателя к горизонтали.

Устроиство содержит последовательно установленные по ходу движения газов и материала циклоны 1, lа; lб, lв, соединенные между собой газоходами 2. Вертикальный гаэоход

3, разветвляясь на два поворотных участка, соединяет вращающуюся лечь 4 с первой по ходу движения газов из печи ступенью двух ветвей циклонного теплообменника. Вертикальныи газоход 3 выполнен с пережимом-отражателем 5. Последний установлен под выходными отверстиями 6 материалопроводов 7 для перетока материала из вторых по ходу дви-, жения газов циклонов 1 а в вертикальный газоход 3. Футерованный огнеупором 8 пере.жим-отражатель 5 .выполнен трапецеидального сечения, причем угол наклона грани 9 пережима-отражателя 5, обращенной к материалопроводам 7, к горизонтали (K) составляет от

15 до 75, а грани 10, обращенной к печи

1 (3 ) 40 — 75 . Угол наклона (ф) материалопроводов 7 к вертикали составляет от

45 до 60, Кроме того, устройство содержит трубопроводы 11 для подачи сырьевого материала в циклонный теплообменник и шуровку 12 для чистки верхней грани 9 пережима. В зависимости от производительности агрегата теплообменник может быть одно- двух или многоветьевым. Площадь поперечного сечения пережимаотражателя 5 в свету равна 0,6 — 0,75 площади вертикального газохода в свету.

В зависимости от формы поперечного сечения газохода пережим-отражатель может иметь в поперечном сечении круглую, прямоугольную или многоугольную форму. Пережим-отражатель установлен преимущественно ниже выходного отверстия 6 материалопроводом 7 на

1 — 5,0 их диаметра.

Устройство работает следующим образом.

Цементная сырьевая смесь, подлежащая тепловой обработке, подается по трубопроводам

11 в газоходы 2, соединяющие циклоны lб и lв. подхватывается газами, нагревается и направляется в циклоны 1 в, где выделяется из газового потока. Из циклонов ia материал по материалопроводу передается в следующий газоход между циклонами lа и 16, где повторяется цикл подогрева материала в прямотоке. Иэ циклонов lа материал попадает в вертикальный газоход 3, соединяющий вра. щающуюся печь 4 с циклонами 1. При этом, проходя по материалопроводам 7, соединяющим циклоны lа с гаэоходом 3, и разогнавшись до скорости 8 — 12 м/сек, материал, не подверженный размягчению и эалипанию, ударяется в грань 9 пережима-отражателя 5, установленную под углом 15 — 30, и отражаBlHx из вращающейся печи через пережим 5.

Материал, подверженный размягчению и налипанию, вылетая из материалопровода, опускается вдоль наклонной (под утлом 60 — 75 ), постепенно и плавно отклоняя грани 9 к центру газохода, теряет скорость, останавливается и под действием газового потока изменяет направление движения на 180 . При этом как в первом (при отражении от грани 9), так и во втором случае материал хорошо диспергируется по сечению газохода над пережимом или в пережиме, подхватывается газами и, окончательно разогреваясь в прямоточном движении с последними, сбрасывается в циклон 1, из.которых, отделившись от газов, направляется непосредственно в загрузочную часть вращающейся печи 4.

Минимальные значения угла наклона грани

9 приняты исходя из значений угла трения материалов в покое, который для сырьевой шихты обычного состава составляет 19 — 28 .

При значениях угла оС близких к нижнему пределу степень распыла материала и теплообмен будут наилучшими. Но при малейшей склонности материала к налипанию или при использовании высокосернистых видов . топлива грань 9 будет систематически замазываться. Кроме того, нри этих значениях угла С гидравлическое сопротивление пережима будет максимальным. Поэтому установка грани 9 под углом 15 — 30 может быть принята без дополнительных проверок только при использовании абсолютно неразмягченных (слипающихся) материалов, природного газа и при наличии резерва и дымососа по создаваемому напору. Углы наклона грани 9, близкие к верх ней границе 70 — 75, позволяют использовать любые материалы и топливо при практически неизменном гидравлическом сопротивлении этого участка газохода. Однако при этом степень термической подготовки и распыла материала по сечению будут ухудшены. Кроме того, размеры (длина) пережима в этом случае будут неоправдано велики.

5 8 ется под соответствующим углом в поток газов с темйературой 1000 — 1100ЮС, поступаюКак правило, в действительности расстояние от материалопровода 7 (ввода материала) до загрузочной головки (или крьшпси циклона) исключает воэможность делать грань 9 с углом наклона 70 — 75 . В существующих в настоящее время конструктивных решениях газоходов это расстояние составляет 4-5 м, что определяет величину угла о равным

40 — 60 .

Угол у наклона грани 10 не решает самостоятельных задач интенсификации теплообмена и выбирается в зависимости от

87900 Ь конструктивного . размера (длины) участка газохода и наличия запаса дымососа по напору.

При углах 5 меньше 40 — 45 возможно

5 залипаиие грани 10 золой топлива (уголь, мазут). Конструкцию пережима с углами К и более 70 — 75 даже при наличии места весьма сложно осуществить на монтаже.

Приближение пе. ежима к материалопровоie ду 7 ближе, чем на 1 ll» при углах наклона грани 9 около 15 приводит в отдельные моменты к отскоку части материала обратно в течку. При этом при определенных условиях верхняя дуга течки, выходящая в . 15 газоход, будет забиваться материалом.

Нижняя граница (5Д,-) выбрана из конструктивных соображений (наличие строительных конструкций, опорных балок и т.д. на участках, равных 2 — ЗД) применительно к

50 существующим проектным решениям.

При увеличении расстояния более 4 — 5Д появится нежелательное явление — рециркуляци- . онный контур материала над .пережимом с возможностью "провала" части недостаточно

И термически обработанного материала.

В процессе перемещения над пережимомотражателя нри поперечных пульсациях материал может сместиться к стенкам газохода, однако, сползая по стенкам, он попадает в

30 область над пережимом, где создается (благодаря срыву газового потока) вихревое движение газов. Подхваченные вихрем частицы материала снова вносятся в высокоскоростной поток газов. Часть материала, по55 павшая в пристенную зону пережима-отражателя, спускается по пережиму вниз, однако, попав в поперечные струи газа, отраженные от грани 10, снова сбрасывается в высокоскоростной центральный поток и выносится

40 в область газохода над пережимом-отражателем. Благодаря хорошей диспергации по сечению газохода и почти полному устранению попадания материала на стенки газохода достигается интенсификация теплообмена во взвеШенном состоянии между печными газами и сырьевым материалом, следствием которой является более высокий подогрев материала и степень его декарбонизации при входе в печь и снижение температуры газов при входе в циклоны. Улучшение термической подготовки материала дает возможность повысить производительность печи и снизить удельный расход топлива, а снижение температуры газов при входе в нижние (горячие") циклоны позволяет повысить их работоспособ55 ность эа счет уменьшения степени замазывания их легкоплавкими составляющими сырьевой смеси и повышает стойкость огнеупорной футеровки. Повышению работоспособности

887900 ка матеРиала иэ циклонов в вертикальный газ,„ ход, о т л и ч а ю,щ е е с я тем, чт,, целью интенсификации теплообмена и повышения надежности работы устройства, распределитель материала выполнен в виде пережима-отражателя трапецеидального сечения с площадью попоперечного сечения в свету, равной 0,6 — 0,75 площади поперечного сечения вертикального газохода, причем угол наклона обращенной к !

О материалопроводам грани пережима-отражателя к горизонтали составляет 15 — 75, а обращенной . к печи грани к горизонтали — 40-75

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее c ..я тем, что расстояние от пережнма-отра15 жателя до выходных отверстий материалопроводой составляет 1,0 — 5,0 их диаметра. устройства способствует покрытие пережимаотражателя огнеупорной футеровкой, которая удовлетворительно удерживается в периферийном участке канала гаэохода на металлическом, основании пережима. Удобное расположение пережима-отражателя в газоходе позволяет легко (без остановки агрегата) производить автоматически или вручную, очистку поверхности отражающей грани 9 посредством шурующего устройства любого известного типа

1. Устройство для термической обработки во взвешенном состоянии мелкодисперсного материала, преимущественно цементной сырьевой смеси, содержащее последовательно установленные по ходу движения газов и материала и соединенные между собой газоходами циклоны, а также соединяющий вращающуюся печь с циклонами вертикальный газоход с распредели телем материала, установленным под выходными отверстиями материалопроводов для перетоФормула изобрет-.ния

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 1. Патент США N 3.162.431, кл. 263 — 32, опублик. 1961.

2. Патент Cl!IA N4 2.841.385, кл. 432 — 115, опублик. 1952.

Фиг.У

887900

Фиг.4

Составитель И. Иноземдев

Техред Е.Гаврилешко

Редактор Е. Дайч

Корректор ЛеБокщан

Заказ 10708/8

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнан, 4

Тнры 661 . Подвааюе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и. открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5