Циклон многоступенчатого запечного теплообменника Советский патент 1992 года по МПК F27B7/34 

Изобретение относится к тепловой обработке дисперсных материалов, например цементной сырьевой смеси, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, химической, глиноземной промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известно устройство для отделения мелкодисперсного материала из потока горячего газа, содержащее цилиндрическую камеру с вертикальной осью, конусообразное днище с центральным выпускным отверстием для осажденного материала, центральное выпускное отверстие для горячих газов верхней части камеры и тангенциальное впускное отверстие для горячих запыленных газов

Нижняя кромка верхней части и верхняя кромка нижней части цилиндрической камеры соединены конической поверхностью под различным углом наклона

Недостатком этого устройства является малая технологичность изготовления сопряжения верхней и нижней частей цилиндрической камеры.

Наиболее близким техническим решением по техниче с кой сущности и достигаемому результату является устройство для тепловой обработки порошкообразного материала, состоящее из циклонов и декарбо- низатора, соединенных между собой газоходами и перегрузочными течками. Циклоны этого устройства имеют коническую часть с патрубком для вывода отделяемой из газа пыли и верхнюю цилиндрическую часть с тангенциальным патрубком для подачи запыленного газа. С крышкой цилиндрической части корпуса соединен патрубок для вывода газа. Цилиндрическая часть корпуса имеет вертикальную спиральную стенку одна кромка которой соединена с внешней стенкой входного патрубка на линии наибольшего диаметра, а другая кромка соединена с внутренней стенкой патрубка на линии наименьшего диаметра Нижняя кромка цилиндрической чаСП

С

х| о со

00 СлЭ

сти соединена с-верхней кромкой конической части под различным углом наклона.

К недостаткам устройства следует отнести малую технологичность изготовления сопряжения между цилиндрической частью улитки циклона и его средней цилиндрической частью. Так как это сопряжение представляет собой неразвернутую поверхность, то в процессе изготовления необходимо разбить его на ряд плоских или криво- линейных развертываемых поверхностей с последующей сваркой их между собой, Кроме того, это устройство отличается повышенным гидравлическим сопротивлением.

Целью изобретения является снижение гидравлического сопротивления, повышение надежности в эксплуатации.

На фиг.1 представлена схема запечного теплообменника с циклонами; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З эксперименталь- ные кривые результатов исследования циклона - зависимости коэффициента пылеосаждения / и гидравлического сопроАг.t

тивления ДР от соотношения -г.

d

Запечный теплообменник состоит из циклонов 1-5, декарбонизатора 6, газоходов 7-11 и течек 12-16, соединяющих циклоны и декарбонизатор между собой и с печью 17.

Каждый циклон теплообменника состоит из верхней цилиндрической улитки 18 с входным 19 и выходным 20 патрубками, средней части - цилиндрической камеры 21 и нижнего конического днища 22 с выпуск- ным отверстием 23. Сопряжение верхней части - улитки с цилиндрической камерой циклона выполнено в виде прямого кругового конуса 24. К выходному патрубку примыкает погружная труба (юбка) 25.

Параметры погружной трубы выбраны из условий повышения эффективности очистки газового потока и уменьшения гидравлического сопротивления циклона. Длина погружной трубы выходного патрубка со- ставляет 0,4-0,9 ее диаметра.

Устройство работает следующим образом,

Сырьевая смесь, вдуваемая в газоход 11, проходит последовательно циклоны 5,4,3,2 газоходы 10,9,8, течки 16,15,14,13 и поступает в декарбонизатор 6. Вместе с газами от сжигаемого в декарбонизаторе топлива сырье смешивается с печными газами и по газоходу 7 поступает в циклон 1 и далее по течке 12 - в печь 17. На всем протяжении указанного тракта происходит тепловая подготовка (нагрев и декарбонизация) сырья к обжигу в печи.

Эффективность работы запечного теплообменника характеризуется интенсивностью теплообмена сырьевого материала с газами и гидравлическим сопротивлением его газового тракта.

Предложенная конструкция циклона способствует повышению эффективности работы запечного теплообменника. Запыленный поток, поступающий в улитку 18 по входному патрубку 19, и за счет сопряжения 24, выполненного в виде прямого кругового конуса, направляется вниз в цилиндрическую камеру 21 и далее в коническое днище 22. Таким образом, поток мелкодисперсного материала выводится из вторичного конуса циркуляции пыли, расположенного вблизи обреза погружной трубы 25, что значительно повышает коэффициент очистки газов г.

Повышение коэффициента ц каждой ступени запечного теплообменника сокращает количество сырьевого материала, участвующего в циркуляции по высоте запечного теплообменника. Это позволит более эффективно использовать в зьпечном теплообменнике тепло отходящих газов, сократить расход топлива на обжиг клинкера и. как следствие, уменьшит расход электроэнергии на привод запечного дымососа.

Отличительная особенность предлагаемого циклона заключается еще в том, что в нем определены оптимальные соотношения геометрических параметров погружной трубы - длины Си диаметра d.

Известно, что увеличение длины погружной трубы повышает коэффициент очистки газов, при этом происходит значительный рост гидравлического сопротивления циклона (см. Пирумов А.И Аэродинамические основы инерционной сепарации. Госстройиздат, 1961, с.107).

Поиск оптимальных соотношений геометрических параметров погружной трубы потребовал экспериментальных исследований. Исследования проводились на лабораторной модели циклона диаметром 330 мм.

При этом соотношение -г погружной трубы

диаметром 160 мм изменялось от 0 до 1,1.

В качестве твердой фазы использовалась сырьевая мука, тонкость помола которой характеризовалась остатком на сите 008, равным 18-20%.

Экспериментальные кривые (см. фиг.З) зависимостей коэффициента очистки газов (rf) и гидравлического сопротивления циклона ДР были получены при изменении соотношения в диапазоне от 0 до 1,1.

Анализ этих зависимостей показывает, что коэффициент очистки газов, соответствующий значениям t/d 0,4-0,9 стабилизирует свое значение, близкое к максимальному, а гидравлическое сопро- тивление циклона характеризуется в этом диапазоне умеренным ростом.

Уменьшение соотношения /d 0,4 сопровождается значительным падением коэффициента очистки газов, что вызывает увеличение циркуляции нагретого в нижних ступенях мелкодисперсного материала в верхние относительно холодные ступени. Это, как уже отмечалось, вызывает повышение энергопотребления на обжиг клинкера.

Увеличение соотношения t/d 0,9 сопровождается чрезмерным повышением гидравлического сопротивления циклонов, что также вызывает повышение расхода электроэнергии на привод запечного дымо- coca. Таким образом, указанный диапазон f/d 0,4-0,9 является оптимальным.

Учитывая незначительные изменения в этом диапазоне соотношения коэффициента очистки газов и более существенное из- менение гидравлического сопротивления циклона, с целью снижения гидравлического сопротивления запечного теплообменника в целом, можно рекомендовать для двух

5

нижних ступеней C/d 0,4,для двух средних ступеней t/d 0,7 и для верхней пылеулавливающей ступени t/d 0,9.

Предложенная конструкция циклона, кроме повышения эффективности работы запечного теплообменника, позволит увеличить технологичность его изготовления за счет того, что сопряжение между цилиндрической частью улитки и средней цилиндрической частью цилиндрической камеры выполнено в виде развертываемой конической поверхности, представляющей собой часть прямого кругового конуса.

Формула изобретения

1.Циклон многоступенчатого запечного теплообменника, содержащий улитку с входным и выходным патрубками, цилиндрическую камеру и коническое днище с центральным выпускным отверстием, отличающийся тем, что, с целью снижения гидравлического сопротивления, повышения надежности в эксплуатации, длина погружной трубы выходного патрубка составляет 0,4-0,9 ее диаметра.

2.Циклон по п.1,отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления, сопряжение улитки с цилиндрической камерой выполнено в виде прямого кругового конуса.

;;

Фиг.}

Использование: в промышленности строительных материалов, химической, глиноземной промышленности и других отраслях народного хозяйства для тепловой обработки дисперсных материалов, например цементной сырьевой смеси. Сущность изобретения: циклон содержит улитку с входным и выходным патрубками. Длина погружной трубы выходного патрубка составляет 0,4-0,9 ее диаметра. При этом сопряжение улитки с цилиндрической камерой - средней цилиндрической частью циклона выполнено в виде прямого кругового конуса. 1 з.п ф-лы, 3 ил.

i

Т.Иванова

CS1,0

Составитель С.Прямкова Техред М.Моргентал

Ко

Фиг.2

0

г о о

Фи.г 3

Корректор Л.Филь