ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ДЕГИДРАТАЦИИ ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F27B7/04 

Изобретение относится к области конструкций вращающихся печей и может быть использовано для дегидратации и сушки сыпучих материалов в пищевой и химической промышленности, в частности при производстве фторида алюминия.

Известна конструкция вращающейся печи, в которой внутри корпуса-барабана размещена коаксиально цилиндрическая обечайка, жестко соединенная с корпусом по всей длине с помощью ребер [1].

Недостатком известной конструкции является сложность компенсации термического расширения обечайки при нагревании.

Известна конструкция вращающейся печи, в которой крепление внутренней обечайки выполнено в виде стаканов и пакета пластин, которые закреплены в стойках, жестко связанных с корпусом печи [2].

Недостатком указанной конструкции является ее низкая надежность и невозможность компенсации термических расширений обечайки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является конструкция вращающейся печи, содержащая корпус, установленную внутри него соосно с зазором металлическую обечайку, снабженную компенсирующим устройством и элементами крепления к корпусу [3].

В данной конструкции компенсирующее устройство представляет собой гофр с небольшим радиусом перехода от прямолинейного участка обечайки к прямолинейному участку гофра, который параллелен оси гофра, т.е. выполнен с нулевым поднутреним. Обечайка жестко связана с корпусом печи стержнями, приваренными к их поверхности.

Недостатком известной конструкции является трудность достижения длительного срока эксплуатации, поскольку компенсирующее устройство гофр выполнено с малым радиусом перехода между прямолинейными участками обечайки и гофра. Это приводит к налипанию на стенку гофра неполностью высушенного материала, перегреву обечайки в месте перехода прямолинейного участка к криволинейному, испытывающему наибольшие напряжения. В результате гофрированные участии подвергаются неравномерным тепловым нагрузкам, что обусловливает сокращение числа теплосмен работы компенсатора и быстрый износ обечайки. Кроме того, известное крепление обечайки к корпусу не позволяет компенсировать неравномерные радиальные тепловые деформации, что приводит к преждевременному разрушению конструкции (разрыву обечайки в зонах крепления).

Цель изобретения - повышение надежности эксплуатации печи, увеличение числа теплосмен.

Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции вращающейся печи, содержащей корпус, установленную внутри него соосно с зазором металлическую обечайку, снабженную компенсаторами теплового расширения, выполненными в виде гофров, и элементами крепления к корпусу, согласно изобретению гофры выполнены с отрицательным поднутрением прямолинейных участков, соединяющих закругленные участки гофра, с углом между прямолинейными участками 28-32^o при длине прямолинейного участка, равной 0,85-1,0 радиуса закругленных участков, а крепление обечайки к корпусу выполнено подвижным в виде коаксиальных стержня и трубки, причем стержень закреплен на обечайке, а трубка - на корпусе с зазором между ними, равным 0,01-0,05 диаметра стержня, область крепления стержня к обечайке и свободный конец трубки выполнены с радиусными переходами, ответными друг другу.

На фиг. 1 представлен схематически продольный разрез печи; на фиг. 2 - узел I фиг. 1 в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - узел II фиг. 1 в увеличенном масштабе.

Вращающаяся печь содержит корпус 1, находящуюся внутри него металлическую обечайку 2 с компенсаторами теплового расширения 3 и элементами крепления 4, трубу для подачи влажного материала 5, распределительную коробку для подачи сушильного агента (топочных газов) 6.

Тепловой компенсатор, выполненный в виде гофра, содержит закругленные участки 7 и 8 с равными радиусами R₁=R₂=R, соединенные прямолинейными участками 9 длиной h, причем h = (0,85-1,0)R. Поскольку гофр расширяется к основанию, то прямолинейные участки имеют отрицательное поднутрение, а угол между ними составляет 28-32^o.

На корпусе 1 закреплена трубка 10, имеющая на конце радиусное расширение (развальцовку) 12. На обечайке 2 закреплен стержень 11, область закрепления которого 13 выполнена с радиусным переходом, причем радиусное расширение и радиусный переход ответны друг другу, так что в стационарном состоянии зазор между трубкой и стержнем по всей высоте имеет одинаковую ширину.

Устройство работает следующим образом.

Через трубу 5 в печь подают пасту фторида алюминия, а с противоположного конца 6 - сушильный агент (топочные газы). Температура топочных газов на входе в печь составляет 800-900^oC, в средней части 400-500^oC. При вращении печи материал продвигается по длине обечайки навстречу горячим газам, обечайка нагревается и деформируется в осевом и радиальном направлениях. Достигая гофров указанного профиля, влажный материал не залипает в области перехода прямолинейного участка обечайки к закругленному участку гофра, а движется к его вершине и далее пересыпается за гофр. В процессе дегидратации фторида алюминия и нагрева металлической обечайки происходят ее неравномерное удлинение и расширение. Например, при длине печи 45 м и диаметре 3 м на участке, удаленном от холодного конца печи на 15,7 м и имеющем температуру 253^oC, радиальная деформация составляет 10,8 мм, а на участке, удаленном от холодного конца печи на 42,7 м с температурой 481^oC она равна 21 мм. Эти расширения компенсируются за счет подвижного крепления обечайки к корпусу при свободном перемещении стержня относительно внешней трубки как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Данное устройство крепления позволяет обечайке "перекатываться" внутри корпуса, что обеспечивается величиной зазора между стержнем и трубкой, равной 0,01-0,05 диаметра стержня. Наличие радиусных переходов на стержне и трубке препятствует их срезанию при движении обечайки и корпуса относительно друг друга.

Таким образом, описанная конструкция вращающейся печи позволяет удлинить срок эксплуатации обечайки с 0,5 до 1,5 года, повысить количество выдерживаемых печью теплосмен с 30 до 120, улучшить качество фторида алюминия за счет отсутствия разрыва обечайки и попадания засыпной изоляции в продукт.

Использование: в конструкциях вращающихся печей, в частности для дегидратации и сушки сыпучих материалов в пищевой и химической промышленности, точнее при производстве фторида алюминия. Сущность изобретения: вращающаяся печь содержит корпус, установленную внутри него соосно металлическую обечайку, снабженную компенсаторами теплового расширения, выполненными в виде гофров, и элементы крепления к корпусу. Гофры выполнены с отрицательным поднутрением прямолинейных участков, соединяющих закругленные участки гофра при величине угла 28 - 32^o между прямолинейными участками. Крепление обечайки к корпусу выполнено подвижным в виде коаксиальных стержня, закрепленного на обечайке, и трубки, закрепленной на корпусе печи. Использование вращающейся печи указанной конструкции удлиняет срок ее эксплуатации с 0,5 до 1,5 года, а число теплосмен, выдерживаемых обечайкой без ее разрыва, увеличивается с 30 до 120. 3 ил.

Вращающаяся печь для дегидратации фторида алюминия, содержащая корпус, установленную внутри него соосно с зазором металлическую обечайку, снабженную компенсаторами теплового расширения, выполненными в виде гофров, и элементами крепления к корпусу, отличающаяся тем, что гофры выполнены с отрицательным поднутрением прямолинейных участков, соединяющих закругленные участки гофра, с углом между прямолинейными участками 28 - 32^o при длине прямолинейного участка, равной 0,85 - 1,0 радиуса закругленных участков, а крепление обечайки к корпусу выполнено подвижным в виде коаксиальных стержня и трубки, причем стержень закреплен на обечайке, а трубка - на корпусе с зазором между ними, равным 0,01 - 0,05 диаметра стержня, область крепления стержня к обечайке и свободный конец трубки выполнены с радиусными переходами, ответными друг другу.