Устройство для термообработки тонкодисперсного материала Советский патент 1991 года по МПК F27B7/34 

Изобретение относится к устройствам для термообработки порошкообразных материалов, например цементной сырьевой смеси при сухом способе производства клинкера, и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена и повышение надежности.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - вид по стрелке А на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2.

Устройство для термообработки тонкодисперсного материала содержит вращающуюся печь 1, соединен ну юс многоступенчатыми подогревателями 2 и 3, газоходом 4, который выполнен с пережимом 5 прямоугольного сечения с соотношением сторон 1:(4-2) с расположением больших сторон перпендикулярно оси печи. Патрубки 6 для ввода материала из предпоследней ступени подогревателя 3 установлены над пережимом 5 (над меньшей стороной пережима), рассекатели 7 установлены под патрубками 6. Топ- ливоподающие устройства 8 расположены под пережимом 5, преимущественно под большей стороной пережима.

Расстояние по вертикали между толли- воподающими устройствами 8 и патрубками 6 для подачи материала составляет 3-5 гидравлических диаметров пережатого сечения. Первая ступень циклонного подогревателя 3 перегрузочной течкой 9 соединена с лоткообразной головкой 10 печи 1. Последующие ступени подогревателя, установленные за подогревателем 3, на чертеже не показаны.

Щелевидная форма пережима и его расположение способствуют интенсивному затуханию всех видов вращений газового потока, возникающих при его выходе из печи и повороте на 90° в загрузочной головке, и предотвращению провала материала. Причинами затухания являются как перестройка структуры потока при изменении его формы, так и дополнительное трение потока о стенки, периметр которых у прямоугольного сечения значительно больше, чем у квадратного или круглого той же площади; При отношении сторон, большем, чем 1-4, влияние дополнительного трения на затухание вихрей заканчивается, дальнейшее увеличение соотношения только увеличивает общую величину потерь на трение без компенсации ее интенсификацией теплообмена. При этом также возрастают потери тепла в окружающую среду (в связи с увеличением периметра газохода) и стоимость газохода. При соотношении сторон, меньшем,

чем 1:2, форма сечения оказывается настолько приближенной к квадратной, что уже не оказывает дополнительного влияния на затухание вихрей и повышение интенсивности теплообмена. Кроме того, в газоходе (квадратной или близкой к нему формы) труднее создать ровное температурное поле, что также отрицательно сказывается на интенсивности термообработки материала.

0 Таким образом, выбранное соотношение сторон пережима обеспечивает условия для длительного беспровального пребывания материала во взвешенном состоянии и, в конечном счете, для интенсификации тепло5 обмена.

Равномерное размещение топливопо- дающих устройств преимущественно вдоль большей стороны пережима создает в пережиме равномерное температурное поле,

0 для этого щелевидное сечение условно разделяется на единичные равновеликие площадки, каждая из которых снабжается отдельным топливоподающим устройством сравнительно небольшой производительно5 сти. При этом для крайних единичных площадок, примыкающих к торцам пережима, топливоподающие устройства могут располагаться либо на продольной, либо на торцовых его стенках, а для средних, состав0 ляющих большинство, только на продольной, большей его стороне.

В создаваемом таким образом равномерном температурном поле исключается перегрев материала, чем обеспечивается

5 высокая надежность устройства в работе. Исходя из возможных габаритов газоходов и пережимов, а также реальных условий распространения факела, для современных обжиговых агрегатов производительностью

0 3000-6000 т клинкера в сутки общее количество устанавливаемых топливоподающих устройств может составлять от 5 до 8-10, из них вдоль большей стороны - от 3 до 6-8. Установка патрубков подачи материала

5 над меньшими сторонами пережима и направленность их по его продольной оси позволяет рационально использовать для рассеяния материала по сечению кинетическую энергию, полученную им при движе0 нии по течке. При этом относительно малая ширина пережима в направлении, перпендикулярном направлению движению материала, дает возможность распределить его по всему сечению равномернее, чем в дру5 гих устройствах, что положительно сказывается как на интенсивности теплообмена, так и на надежности всего устройства в работе. Расстояние по вертикали от топливоподающих устройств до патрубков подачи материала, равное 3-5 гидравлических

диаметров пережатого сечения, связано с выявленными особенностями движения материала, частицы которого после выхода из течки в газоход и на рассекатель частично сохраняют вертикальную составляющую своей начальной скорости и опускаются под ее влиянием по газоходу вниз, против движения потока газов. Достигая примерно середины пережима, материал попадает в зону начала горения газообразного топлива, которое, будучи поданным под пережим через установленные ниже него топливоподаю- щие устройства, подхватывается движущимся вверх потоком отходящих газов, воспламеняется за счет содержащегося в них кислорода и достигает развитого горения к моменту встречи в пережиме со взвешенными частицами материала, утратившими уже начальную скорость. В процессах торможения и разгона частиц материала газокинетическое скольжение обеспечивает высокую интенсивность теплообмена, и тепло, выделяющееся при сгорании топлива, тут же поглощается на разложение СаСОз. Благодаря этому исключается перегрев материала и достигается надежность устройства в работе.

При расстоянии менее 3 гидравлических диаметров материал не успевает распространиться и покрыть все сечение пережима, так что часть газов проходит, не отдав тепло материалу. При расстоянии более 5 гидравлических диаметров поток материала затухает, не достигнув пережима. В обоих случаях повышается температура в зонах недостаточного поступления материала, что снижает надежность устройства в работе.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В газоход 4 через лоткообразную головку 10 из печи 1 поступают отходящие газы, содержащие избыточный кислород, При подходе к пережиму 5 в них через топливопода- ющие устройства 8 вводится газообразное топливо, которое воспламеняется за счет содержащегося в газах избыточного кислорода, и эта воспламененная газотопливная смесь поступает в пережим 5 и далее по газоходу 4 направляется к циклонным подогревателям 2 и 3. Подлежащий тепловой обработке материал из циклона 3, куда он поступает из последующих, не показанных на чертеже ступеней, через патрубок б с рассекателем 7 поступает в газоход 4 и в пережиме 5 встречается с потоком газотопливной смеси. Поскольку материал - цементная сырьевая смесь - содержит около 80% СзСОз то при встрече его с газом начинается процесс декарбонизации, сопровождающийся поглощением тепла, после чего материал выносит- 5 ся в первую ступень подогревателя 2, откуда он через течку 9 поступает в лоткообразную головку 10 и далее во вращающуюся печь 1 В предлагаемой конструкции устройства для термообработки тонкодисперсных

0 материалов выполнение пережима щеле- видным и вытянутым перпендикулярно оси печи способствует прекращению крутки газового потока, а с учетом выравнивания поля скоростей при поджатии на входе в

5 пережим газовый поток в самом пережиме и за ним является равномерным, не содержащим вихревых зон через которые необработанный материал мог бы проваливаться в печь. Особенно это проявляется

0 при выполнении пережима односторонним В сочетании с более равномерной концентрацией материала, который при подаче через торцовые стенки пережима легче распределить по относительно меньшей

5 ширине пережатого сечения, а также при более равномерной раздаче топлива устройство обеспечивает интенсификацию теплообмена и повышение надежности в эксплуатации за счет исключения перегрева

0 материала и настылеобразования

Формула изобретения Устройство для термообработки токко- дисперсного материала, содержащее

5 вращающуюся печь, многоступенчатый подогреватель, соединенный с печью газоходом, выполненным с пережимом преимущественно прямоугольного сечения, и установленные над пережимом и под ним

0 соответственно патрубки для ввода материала из предпоследней ступени подогревателя и топливоподающие устройства, отличающееся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и повышения надежности,

5 пережим выполнен с соотношением сторон 1:(4-2) с расположением больших сторон перпендикулярно оси печи, при этом топливоподающие устройства расположены преимущественно под большей стороной

0 пережима, патрубки для ввода материала расположены над меньшей стороной пережима, а расстояние по вертикали между топливоподающими устройствами и патрубками для ввода материала составляет 3-5

5 гидравлических диаметров пережатого сечения.

Щиг2

Вод А

66

Фиг.З

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству цементного клинкера по "сухому" способу, а также может быть использовано в металлургической и химической отраслях промышленности. С целью интенсификации теплообмена и повышения надежности пережим 5 газохода 4 выполнен прямоугольного сечения с отношением сторон 1:(4 - 2), большие стороны которого расположены перпендикулярно оси печи 1. Под одной из этих сторон, преимущественно под большей, размещены топливоподающие устройства 8, а патрубки 6 для ввода материала установлены над меньшими сторонами пережима по его продольной оси. При этом расстояние по вертикали от топливоподающих устройств до патрубков подачи материала составляет 3 - 5 гидравлических диаметров пережатого сечения. 4 ил.