Устройство для производства вспученного материала Советский патент 1992 года по МПК F27B15/00 

Изобретение относится к устройствам для производства вспученного материала, преимущественно вермикулита, и может быть использовано в строительстве, металлургии и других отраслях промышленности.

Известно устройство для обжига минеральной зернистой шихты типа верми- кулитовой, содержащее вертикальную трубчатую печь с размещением длиннопла- менной форсунки и сопла для подачи сырья в центре печи, над верхней частью которой смонтирован конусный отражатель, соединенный с приемной камерой, разделенной на концентрические секции

Недостатком данного устройства являются наличие длиннофакельного диффузионного пламени и отсутствие его стабилизации поджигающего очага вне форсунки на ее выходе Это повышает взрывоопасность и затрудняет эксплуатацию устройства из-за склонности диффузионного факела к отрыву при изменении тепловых нагрузок, массы и скорости подачи сырья в печь, вызывает большие неравномерности температур и состава печных газов по высоте вертикального канала, его ошлэковыва- ние, снижает качество и выход годного Требуется увеличенный объем печных газов для пневмотранспортирования сырья по вертикальному каналу, в связки с чем сырье и вспученный вермикулит претерпевают в нем сильное измельчение до пылевидных фракций К недостаткам данного устройства относится также неэффективность конусного отражателя для возвращения в вертикальный канал крупных частиц сырья на довспучивание отсутствие какой-либо ути лизации тепла отходящих газов

V|

00 00

&

4Ь

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является малогабаритное вертикальное устройство для вспучивания вер- микулита, содержащее вертикальную трубчатую печь, в нижней части которой расположены - устройство для подачи сырья - сопло и форсунка, а в верхней части отражатель, выполненный в виде шатрового свода и приемные камеры, осадительно-вы- тяжную камеру, соединенную с приемными камерами

Недостатки данного устройства:

1. Наличие длиннофакельного диффузионного пламени и отсутствие его стабилизации, что повышает взрывоопасность и трудоемкость эксплуатации устройства.

2 Большие неравномерности температур и состава печных газой по высоте вертикального канала Вертикальный канал не просматривается из-за оптически непрозрачного длинногб факела и поэтому затруднен контроль состояния кладки канала в условиях его ошлаковывания.

3.Невозможность осуществления процесса вспучивания мелкодисперсного сырья с размерами частиц менее 1,0 мм.

4.Пониженное качество и производительность по вспученному вермикулиту из- за больших неравномерностей температур и состава печных газов по высоте вертикального канала.

5.Повышенное измельчение частиц сырья и вспученного вермикулита до пыле- еидных фракций в вертикальном канале печи из-за увеличенных объемов печных газов.

6.Повышенные расход топлива и температуры отходящих из печи газов.

7.Повышенное содержание в отходящих газах пыли, вредных оксидов углерода и азота. ( Ч

Целью изобретения является обеспечение взрывобезопасности, равномерности температур и состава печных газов, повышение качества и выхода вспуче нного материала, снижения расхода топлива, уменьшения вредных выбросов пыли, оксидов углерода и азота.

Указанная цель достигается за счет устройства Для производства вспученного материала, содержащего вертикальную трубчатую печь, в нижней части которой расположены форсунка и сбпло для подачи сырья, а в верхней части - шатровый отражатель и приемные камеры, и осади- телъно-вытяжную камеру, соединенную в части с приемными камерами. Устройство снабжено становлеиными на противоположных стенках печи под углом ±10° к горизонтали двухпроводными горелками, расположенными встречно или встречносмещено для смешивания топлива и первичного воздуха, в огнеупорных туннелях стен печи, а осадительно-вытяжная камера выполнена с установленными в ней по ее

высоте теплообменными трубками, при этом сопло для подачи сырья выполнено с возможностью регулирования по высоте, а теплообменныетрубки соединены трубопроводами с горелками.

0 На фиг 1 - устройство для производства вспученного материала, поперечный разрез Б-Б на фиг.2;на фиг 2 - то же, поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - то же. речный разрез В-В на фиг. 1.

5 Устройство для производства вспученного материала состоит из трубчатой вертикальной печи 1 с футеровкой 2, теплоизоляцией 3 и вертикальным каналом 4, в нижней части которой на противоположны

0 стенках встречно или встречно-смещенно размещены две двухпроводные горелки 5 под углом ±10° к горизонтали для смешивания топлива с первичным вентиляторным воздухом Уч, который подается в количестве

5 40-70% от теоретически необходимого, огнеупорные туннели б, выполняющие роль стабилизатора и первой стадии сжигания топлива, по центру установлено асиммет- рично регулируемое по высоте сопло 7 для

0 подачи сырья вторичным сжатым воздухом У2 в вертикальный канал 4 и дожигания в нем на второй стадии продуктов неполного сгорания топлива, выходящих из огнеупорных туннелей 6, датчик контроля пламени 8,

5 автоматический запальник 9, открытый проем 10 вертикального канала 4, в верхней части расположены шатровый отражатель 11, приемные конусы 12, приемные камеры 13, датчик температур 14 и разрежения 15

0 из осадительно-вытяжной камеры 16 с питателем-затвором 17, соединенную в нижней части с приемными камерами 13 и содержащую теплообменные трубки 18 для подогрева части или всего первичного

5 вентиляторного воздуха У1 в слое вспученного материала, в верхней части - тепло- обменные трубки 19 для подогрева отходящими из печи газами части или всего вентиляторного воздуха Уч. змеевик 20 для

0 подогрева вторичного сжатого воздуха У2 из бункера 21 сырья, вибролотка 22, приемника отходов Для интенрификациитеп- лобменных свойств и повышения срока службы теплообменные трубки 18,19содер5 ж ат внутренние вторичные поверхности теплообменника в виде, например, спиралей из металлических лент Теплообменные трубки 18, 19 выполняются индивидуально съемными, связанными между собой по параллельной ипи последовательной схеме В

целях обеспечения оптимальных в зависимости от характеристики сырья и размеров вертикального канала параметров работы устройства регулируемое по высоте сопло 7 имеет возможность перемещения вниз и бверх по отношению к точке пересечения осей горелок 5 в центре вертикального канала 4.

Работа устройства.

Включается автоматический запальник 9 и производится автоматический розжиг горелок 5. Стабилизация пламени и первая стадия - сжигание топлива обеспечивается огнеупорными туннелями 6, подачей в горелки 5 первичного вентиляторного воздуха 40-70% от теоретически необходимого, встречно или встречно-смещенным направлением продуктов неполного сгорания топлива из горелок 5, вторая стадия сжигания топлива - стадия дожигания - происходит в объеме вертикального канала 4 за счет перемешивания вторичного сжатого воздуха Уз из сопла 7 и некоторого количества вторичного атмосферного воздуха Уз, поступающего через открытый проем 10 вертикального канала. При разогреве вертикального канала до заданнойтемпера- туры по датчику 15 разрежения через сопло 7 подается только вторичный сжатый воздух Уа под давлением не выше 0,1 МПа, вторичный атмосферный воздух поступает через открытый проем 10 в зависимости от разрежения в вертикальном канале 4. После разогрева вертикального канала до 300-1100°С давление сжатого воздуха Уз повышается более 0,1 МПа. включаются вибролоток 22 для подачи сырья из бункера 21 в сопло 7, а из него в вертикальный канал 4, питатель - затвор 17. Обладая большой кинетической энергией, струя сжатого воздуха и сырья из сопла 7, попадая совместно с атмосферным воздухом Уз из проема 10 в очаг горения факелов из огнеупорных туннелей,, 6, осе- симметрично перемешивается с ними и, дожигая продукты неполного сгорания, активно поглощает избыток тепла в нижней части вертикального канала, выравнивая таким образом температуру по его высоте, обеспечивает питание частиц сырья во взвешенном состоянии, их сушку и вспучивание по всему объему вертикального канала при постоянных температурах и составе печных газов. Вспученный материал, приобретая высокую парусность, выносится отходящими газами в приемные камеры 13 и далее в осадительно-вытяжную 16. Крупные и тяжелые частицы сырья, получив на выходе из сопла наибольший импульс, быстрее, чем мелкие, достигают шатровою отражателя 11, соударяются с ним и отскакивая на приемные конусы 12, скатываются зятем в г,ер тикэльный канал на довспучивание. Пустая порода выпадает через открытый проем 10 в приемник отходов 23. В осадительно-вы- 5 тяжной камере 16 под действием инерционно-гравитационных сил происходит выпадение из отходящих газов вспученного материала вниз, отходящие же газы с пылевидными фракциями направляются вверх

10 под действием гидростатических и гидродинамических сил. Вспученный материал кон- тактирует в слое с теплообменными трубками 18, отходящие газы - с теплобмен- ными трубками 19 и змеевиком 20, в резуль5 тате чего подогревается первичный вентиляторный воздух У и вторичный сжатый воздух У2.

Пример. Устройство для вспучивания материала выполнено из вертикальной

0 трубчатой печи с футеровкой из шамотного кирпича и теплоизоляцией из вспученного вермикулита и вертикальным каналом с размерами в поперечном сечении 250x250 мм, в нижней части печи на двух противополож5 ных стенках смонтированы встречные под углом 5° к горизонтали две турбулентные горелки типа ГНП-ЗАП и огнеупорные туннели, на одной из смежных стенок - электрозапальник газовый типа Э.З, датчик

0 контроля пламени типа К.З, в центре осе- симметрично установлено регулируемое по высоте сопло для подачи сырья, например мелкодисперсных фракций сырья с размерами частиц 0-0,8 мм Потанинского место5 рождения, на расстоянии 150 мм выше точки пересечения осей горелок в центре вертикального канала, а в верхней части - шатровый отражатель, приемные конусы, приемные камеры, хромель-алюмелевый

0 датчик температуры и датчик разрежения. В осадительно-вытяжной камере с питателем- затвором на путях движения вспученного материала и отходящих газов смонтированы индивидуально-съемные теплообменные

5 трубки диаметром 2 для подогрева первичного вентиляторного воздуха и змеевик из трубок 1 /2 для подогрева вторичного сжатого воздуха. Теплообменные трубки для подогрева первичного вентиляторного

0 воздуха содержат внутри вторичные тепло- обменные поверхности в виде спиралей из металлических лент толщиной 1,0 мм для увеличения теплообмена и срока службы трубок. Опытные испытания показали взры5 вобезопасность, бесшумность и удобство эксплуатации устройства. Перепад температур в объеме вертикального канала не пре- вышает ±20°С, что исключает его ошлаковывание. Весь канал равномерно прогрет и хорошо просматривается, что поконтролировать состояние его кладки. При температурах 600-650°С и менее обеспечивается производство вспученного вермикулита высокого качества. Производительность устройства увеличивается в 1,5-2,0 раза, в 2,0-2,5 раза снижен расход топлива.

Данное устройство рекомендовано также для сушки и вспучивания тонкодисперсных и мелкозернистых фракций сырья с размерами частиц 0-15 мм при температурах 100-1100°С.

Формула изобретения 1. Устройство для производства вспученного материала, содержащее вертикальную трубчатую печь, в нижней части которой расположены форсунка и сопло для подачи сырья, а в верхней части - шатровый отражатель и приемные камеры, и осадительно- вытяжную камеру, соединенную в нижней части с приемными камерами, отличающееся тем, что, с целью обеспечения

взрывобезопасности, равномерности температур и состава печных газов, повышения качества и выхода вспученного материала, снижения расхода топлива, уменьшения

вредных выбросов пыли, оксидов углерода и азота, оно снабжено установленными на противоположных стенках печи под углом ±10° к горизонтали двухпроводными горелками, расположенными встречно или

встречно-смещенно для смешивания топлива и первичного воздуха, в огнеупорных туннелях стен печи, а осадительно-вытяж- ная камера выполнена с установленными в ней по ее высоте теплообменными трубками.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что сопло для подачи сырья выполнено с возможностью регулирования по высоте.

3. Устройство по п.1,отл и ч а ю щеес я тем, что теплообменные трубки соединены трубопроводами с горелками.

Использование: в строительстве, металлургии и других отраслях промышленности преимущественно для производства вермикулита. Сущность изобретения: в нижней части вертикальной трубчатой печи на противоположных стенках под углом ±10° к горизонтали встречно или встречно-смещенно установлены двухпроводные горелки для смешивания топлива и первичного воздуха в огнеупорных туннелях стен печи В верхней части печи установлены шатровый отражатель и приемные камеры. Осади- тельно-вытяжная камера соединена в нижней части с приемными камерами и выполнена с установленными в ней по ее высоте теплообменными трубками Сопло для подачи сырья выполнено с возможностью регулирования по высоте. Теплробменные трубки соединены трубопроводами с горелками. 2 з п ф-лы, 3 ил (Л С

/Jf {5 & &

23

Ф/.сг. /

f

фиг. 2

Фиг.6