Аппарат для термической обработки мелкозернистого материала

 

Союз Советск их

Социалистические республик

ОП ИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >9456!7

{6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.11.80 (2! ) 3008627/29-33 с присоединением заявки PL (23) Прнорнтет

Опубликовано 23 07 82 Бюллетень И27 (5! )М. Кл.

F 27 В 15/00 фкудвратеекньй квинтет ссер ю деяеи кеебретекнй и етернткк (53) УДК 66. .047.73 (088.8) Дата опубликования описания 25.07.82

В . B. федоренко, В. А. Спасских и А.„ Н. КоЫ4к49з%„ с ,с л ; уз

» (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) АППАРАТ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

МЕЛКСОЕРНИСТСГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для термической обработхи мелкозернистых материалов в потоке теплоносителя, в частности, для получения атгтивированного угля, обжига строительных материалов, разложения солей и т.д.

Йзвестен аппарат для подогрева материала в закрученном потоке теплоноситепрБ против точном движении газа и о материала, содержащий корпус с тангенциапьными патрубкамн ввода газа и вывода материала, верхнкио и нижнюю крышки, спираль с вертикальньвж стенками внутри корпуса, образующую одноходовой рабочий канал прямоугольного сечения.

С наружной стороны вертикальных стенок спнрапи выполнены выступы для умень щения плошади проходного сечения канала, а в самих стенках выполнены шеди, 20 расположенные по касательной к выступам. Перемещение обрабатываемого материала от центра к периферии, навстречу движению газа, происходит за счет

2 центробежной силы и разрежения, созда-.. ваемого выступами, через шыи в ст вт ках спирали (1) .

Недостатками аппарата являются малое время пребывания обрабатываемого материала и ограничение производительности в силу невозможности произвольного увеличения диаметра корпуса вследствие снижения величины пентробежной силы с увипиением диаметра.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является противоточный аппа» рат, содержапщй вертикальный футеровадный корпус, центральную вставку, ряд размещенных между корпусом и цент ральной вставкой винтовых перегородок, образукапщх однозаходную спираль с пере пускными каналами по ее длине в местах перекрытия друг другом смежных . церегородок, штуцеры ввода и вывода материала и газа. Термическая обработка материала происходит в рабочей камере, расположенной между корпусом и центМежду коххпусом 1 и центральной вставкой 2 размещены по спирали ameтовые перегородки 3, своими передними

6 и задними 7 (по ходу газового потока) кромками образующие ряд перепускных каналов 8, расположенных по длине спирали

Кромки 6 и 7 иинтовых перегородок вьшопнены Вогнутыми В GTopoI+ ниже» расположенных Витков спирали, причем задняя кромка 7 предьхдупхей йо ходу газового потока перегородки расположена ниже передней кромки 6 последующей перегородки.

Выполнение Винтовых перегородок с вогнутыми кромками позволяет увеличить соотношение плоцхадей проходного сечения спирального рабочего канала аппарата над и под перепускными каналами 8.

Винтовые перегородки снабжены примьхкающей к корпусу и наклонной навсрречу потоку газа направляющей пластиной 9, а ПентраЛьная вставка 2 — рядом направляхошах выступов 10, расположенных между перегородками перед направляющими пластинами 9 (по ходу газового потока).

При проведении высокотемпературных процессов винтовые перегородки 3 могут быть выполнены с двойными стенками дпя охлаждения их изнутри холодным воздухом с раздельным вводом его в винтовые перегородки через отверстия

11, сообщающиеся с внутренним просх ранством центральной вставки 2, н выВодом воздуха из винтовых перегородок через воздуховоды 12, сообщакнпиеся

3 Ь4М

Ральной трубой, причем материал и тепЛОНОСЖТЕЛЬ ДВИЖУТСЯ IIPO 1ÌÂOTOKÎÌ ПО QT ношению друх к другу, так как газ проходит снизу вверх по всему сечению рабочей камеры через отверстия в винтовых перегородках, а материал сверху вниз по спирали, образованной перегородками, в Виде тонкого взвешенного (IIces доожиженного) слоя. Газ, проходя через наклонные отверстия перфорированных 16

Винтовых перегородок, приводит материал на перегородках в взвешенное состояние, чх о способствует продвижению материала по длине перегородок по направлению m загрузки к выгрузке. Пересьпхные щели в перегородках служат для перехода материала с вышерасположенных перегородок на нижерасположенные (2) .

Недостатками аппарата являются: большие габариты и высокая металлоем- е кость вследствие низких скоростей газатеплоносителя, ограниченных скоростью мхтания час хйщ Обрабатываемого мат&

Риала при соэпании взвешенного слоя на перегородках; возможность забивки пьпхью g наклонных отверстий в перфорефованиьхх перегородках, что снижает надежность работы аппарата.

Цель изобретения - интенсификации тепло- и массообмена и повышение наЭО дежности работы аппарата.

Поставленная цель достигается тем, чго в аппарате дпя термической обрабо ьки мелкозернистого материала, содержащем вертикальный корпус, центральную вставку, установленные между корпусом и вставкой винтовые перегородки с передней и задней но ходу газа кромками,, перепускные каналы, штуцеры ввода и

Вывода материала и газа, винтовые пеРегородки выпсщнены вогнутыми в сто4О

Рону нижерасположенных перегородок и . снайкены наклоненными навстречу потоlip@ газа направляющими пластинами у при мьпиапцими к корпусу, причем передняя кромка последующей винтовой перегородки расположена вьцпе задней кромки преХрадухцей перегородки.

Кроме того, целесообразно централную вставку снабжать направляхощими выступами, Расположенкчми по ходу газа зиитОВыми перегОродкамие

Предлагаемый аппарат. позволяет реализовать принххип противоточного движения

PRGB и обрабатьхваемого материала при скоростях газового потока, превышакацих

cKopocTb витания частиц материалау обеспежть Равномерную термическую Об17 ф

Работку полидисперсных материалов, уменьшить габариты и снизить расход топлива при проведении термической обработки мелкозернистых материалов.

На фиг. 1 изображен прертагаемый аппарат, Щэодспьный разрез; HB (ихг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Ллпарат содержит вертикальный корпус 1, центральную вставку 2, винтовые перегородки 3, камеру 4 с псевдоожиженным слоем.

При проведении высокотемпературных

„процессов корпус 1 изнутри, а центральная вставка 2 и винтовые перегородки 3 снаружи могут быть футерованы огнеупоРОМ 5.

Вер хшальный zopnyc 1 для улучшения сепарации частиц на его боковую поверхность может быть выполнен конической формы, 5 048 с трубой 13, размещенной внутри цент» фальной вставки 2 по ее оси.

В верхней части корпуса 1 размещены штуцеры 14 ввода обрабатываемого материала под верхнюю винтовую пере- 5 городку и штуцер 15 вывода отходящих газов в крышке корпуса.

В нижней части корпуса, под винтовымн перегородками, размещена камера

4 с псевдоожиденным слоем, содержа- r0 шая топку 16, опорн<ь распределительную решетку 17, штуцер 18 ввода таплнва, штуцер 19 вывода из камеры отходящих газов и штуцер 20 вывода готового продукта + 15

Над камерой 4 с псевдоожиденным слоем s корпусе 1 размещены иинтовые перегородки 3, нижняя из которых ебразурт окно 21, через которое обрабатываемый материал из спирального рабоче- з0 го канала поступает s камеру 4;

Корпус 1 в нижней части спирального рабочего канала снабжен штуцером 2 2 ввода топлива и штуцером 23 ввода отхОдйщих газОв в работный канал ПО газО» и ходу, соединяющему его с штуцером 19, причем штуцер 2З размещен по ходу гае-.. зового потока за штуцером 22.

Лля улучшения условий сжигания топлива в рабочем канале может быть исполь 0 зсвана растянутая подача топлива через ряд штуцеров 22.

Аппарат работает следующим образом.

Обрабатываемый. материал загружают в верхнюю часть спирального рабочего35 канала через штуцер 14 под верхний ниток спирали, где он подхватывается потоком теплоносителя, движущегося по спиральному рабочему каналу в напраленни снизу вверх, и транспортируется до ближайшего перепускного канала 8, через который материал и часть теплоносителя поступает на нижераспопоженный виток спирали, где они смчпиваются с основным потоком теплоносителя.

В рабочем канале с помощью винтовых перегородок 3 создается закрученный поток теплоносителя, движущийся по спирали снизу вверх.

Движение газа н матераала в спиральном рабочем Karrarre является првтивоточ50 но-прямоточным, причем количество газа, поступающего через перепускиые каналы на нюкерасположенные витки вместе с материалом, незначитепьно и не превышает 5-10% от его расхода.

Для устранения возможного проскока материала после загрузки его в аппарат, за штуцером ввода материала должно

617 быть расположено не менее двух перепускных каналов.

Проход материала через перепускной канал 8 праисходвт следуюшнм образом.

Извещенные в потоке теплоносителя частицы твердого материала под дейсьжем центробежной сиды частично сепарируются на боковую стенку корпуса 1; а при подходе к перепускному каналу 8 происходит дополнительное выделение материала из пневмопотока за счет совместного действия центробежных и инерционных cRr прн огнбании пневмопотоком направляющего выступа 10, отклоняющего частицы по направлению от центральной вставки 2 к боковой стенке корпуса.

Сконцентрированные у стенки корпуса чаотицы материала поступают по направляющей пластине 9 в перепускной канал 8, Образованный смежными щинтовыми пере

ГО 3Одками, Переход частиц через перепускной канал происходит за счет создания в нем локального относительного разрежения, вспедствие разных скоростей пневмопото ка по обе стороны перепускного канала, что реализуется при помощи вогнутых кромок винтовых перегородок.

Поскольку площадь сечения рабочего канала над перенускным каналом больше, чем площадь сечения под ннм, скорости теплоносителя будут обратно прспорпио. нальны шквпадям сечения канала, что позволяет иоиучить над перепускным каналом большее статическое давление, чем под ним, и Обеспечить продвижение материаиа через нерепускные каналы из . Области с мееымим полным давлением в область с боаиаим полным давпеннем газа.

Движение мелкозернистого материала по рабочему каналу в направлении сверху вниз, осуществляемое с помощью перепускных каналов, сочетается с последовательным проведением стадий термнчес кой обработки: подогрева и предварительного обжига, после чего днсперсный продукт через окно 21 поступает в камеру

4 с псевдоожижениым слоем на оконж« телыый обжиг.

Прн обработке полнднсперсного материала в криволинейном рабочем канале (закрученном пневмопотоке) происходит торможение частиц, причем крупные частицы отстают в своем движении от более мелких. 3а счет разного spmeat пребывания крупных и мелких частиц в потоке газа обеспечивается, более одно

7 0456 родиая предварительная термическая обработка подидисперсного матерела.

В рабочем канале вследствие высоких коэффщиентов теплоотдачи газ - твердое и бспьшого температурного напора происходит аккумуляция тепла материалом, в процессе чего твердые частицы приобретают значительный температурный IpBдиент по толщине, в результате обжигу подвергается только поверхностный слой 10 дисперсных частиц.

В камере с псевдоожиженным слоем, которую можно характеризовать как изотермичный, с хорошим перемешиванием твердой фазы и большим временем пре- 15 бывания частиц реактор, происходит выравнивание слоями твердых частиц, что приводит к увеличению скорости реакции обжига, равномерности термической обработки по толщине твердых частиц, а, 26 также равномерности тепловой обработяи как крупных, так и мелких частид s случае псаидисперсного состава матержале (TBK KBK частицы большего )ЩымеЩю тре буют большего времени термической об работки), следствием этого является повышение качества готового продукта.

1. Аппарат для термической обработки мелкозернистого материала, содержащий вертикальный корпус, центральную вставку, установленные между корпусом и вставкой винтовые перегородки с передней и задней но ходу газа кромками, перепускные каналы, штуцеры ввода и вывода материала и газа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификашки тепло- и массообмена и повыше ния надежности работы аппарата, винтовые перегородки выполнены вогнутыми в сторсоу иижерасположенных перегородок и снабжены наклоненными навстречу потоку газе направляиипими пластинами, примыкакяиими к корпусу, причем передняя кромка последующей винтовой перегородки расположена выше задней кромки предыдущей перегородки.

2. Аппаратпоп. 1, отличаюшийся тем, чго центральная вставка снабжена направляющими выступами, расположенными по ходу газа перед направляюшими пластинами между винтовыми перегородками.

После обработки материала в псевдоскиженном слое он вьп"ружается из аппарата через штуцер 20 вывода гегового продукта

Тепло, необхо1пвюе для проведения термической обработки материала, подводится с помощью продуктов горения топлива, подаваемого s аппарат через штуIIep 1 8 под oIIopHo-распределительную решетку. 17 камеры с псевдоожиженным слоем 4 и через штуцер 22 в нижней

wcra спирального рабочего канала.

Продукты горения части топлива, про

46 ходя через опорно-распределительную решетку 17, приводят обрабатываемый материал в псевдоожиженное состояние и удаляются из камеры 4 в виде отходя1пих газов через штуцер 19 и газоход, поступая в 1пскнюю часть спирального рабочего канала через штуцер 23.

Другая часть топлива в виде продуктов горения вводится в нижнюю часть спирального рабочего канала через штуpep 22, часть теплоносителя OT штуцера

22 движется по нижнему витку спирали и киверу Ф с псевдоожиженным слоем, спос бствуя перемещению обрабатываемого материала из рабочего канала.

Я

Расход топливе, подаваемого s рабочий канад через штуцер 22 может в нескольКо раз lip psbIEBTb расход топлива пода17 8 ваемого в камеру с псевдоожиженным слоем через штуцер 18.

С целью дополнительного скюкения . расхода топлива и, следовательно, увеличения термического КПД аппарата, а также возможности регулирования температурного режима в аппарате целесообразно воздух, используемый для охлажде » ния винтовых перегородок 3, подавать из трубы 13 в штуперы 18 и 22 ввода топлива

Применение предлагаемого аппарата для термической обработки позволит снизить металлоемкость изделия за счет отсутствия в аппарате массивных опорных станций и привода врашающихся гоуазонтальных барабанов компактным размещейием рабочего канала.

AxmBPBT MolKeT 0blTs ис11ользован ТВК» же для проведения полной термической обработки материала s качестве холодильHHKB poTosoFo продукта, Формула изобретения

Источники инфцрмации, принятые во,. вниманйе ври экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 183605, кл. А 62 В 9/02, 1962.

2. Авторское смщетельство СССР

Ж 88389, кл. F 27 В 15/00, 1949 (прототип) .