Циклонная печь для термохимической переработки мелкоизмельченного минерального сырья Советский патент 1980 года по МПК F27B15/00 

(54) ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МЕЛКОИЗМЕЛЬЧЕННОГО МИНЕРАЛЬНОГО Изобретение относится к химическому машиностроению, конкретно к циклонным плавильным камерам для термохимической переработки мелкоизмельчениого минерального сырья и может быть использовано в химической и металлургической промышленности . Известна циклонная печь для термохимической переработки мелкодисперсных материалов, с верхним вводом материала и топлива и нижним выводом расплава и продуктов сгорания топлива, содержащая сопряженные цилиндрические камеры, в верхней части которых тангенциально к обраЗУЮШ.ИМ цилиндра установлены шесть-автономных дутьевых патрубков для подачи газовоздушного топлива. В месте сопряжения цилиндрических камер на противоположных стенках размещены один рядом с другим по два дутьевых патрубка таким образом, что одна из стенок патрубка является общей (сдвоенные дутьевые патрубки) 1. Недостатком известной печи является ее низкая эффективность, обусловленная конструкцией узла ввода топливовоздущной смеси.

СЫРЬЯ Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является циклонная печь для термохимической переработки мелкоизмельченного сырья содержащая сопряженные цилиндрические камеры с верхним вводом сырья и топлива и нижним выводом расплава и продуктов сгорания топлива. В верхней части камер тангенциально к образующим цилиндра установлены три самостоятельных дутьевых патрубка. Один из них установлен в месте сопряжения двух камер и является общим для обеих камер. Площадь проходного сечения этого патрубка равна суммарной площади проходных сечений остальных самостоятельных патрубков 2. Недостатками известной циклонной печи является ее низкая эффективность из-за недостаточного полезного объема рабочей камеры, обусловленного формированием единого циклонного потока на 0,3-0,5 высоты камеры, дополнительных энергозатрат на создание равномерного вихревого газового потока, сложности регулирования равномерной закрутки потока, обусловленной конструкцией ввода топливовоздушной смеси. Кроме того, в известной печи получается продукт, неоднородный по химнческому составу, в связи с образованием локальных зон с различными газовыми концентрациями, новышенными температурами и различными скоростями вследствие недостаточно интенсивного перемешивания высокотемпературных продуктов сгорания топлива н исходного сырья. Цель изобретения - повышение эффективности печи. Она достигается тем, что в циклонной печи для термохимической переработки тонкоизмельченного сырья, содержащей сопряженные цилиндрические камеры с общим дутьевым патрубком, верхним вводом материала и топлива и нижним выводом расплава и продуктов сгорания топлива, дутьевой патрубок снабжен двумя симметрично огибающими внутренние стенки цилиндрических камер газоводами с расположенными в них один над другим постепенно сужающимися каналами, выходные сопла которых имеют одинаковые площади проходных сечений и размещены с угловым смещением относительно друг друга. Первое выходное сопло размещено под углом 45° к продольной оси симметрии циклонной камеры, а последнее - под углом 270° к ней. При этом суммарная площадь грроходных сечений сопел составляет 5-15% 0т площади рабочей камеры циклона. : Такая конструкция узла ввода топлива - воздушной смеси способствует образованию эффективно закрученного газового потока с минимальными потерями на завихрение в циклонной камере за счет того, что подаваемая топливо-воздушная смесь в дутьевом патрубке рассекается на несколько потоков, которые при выходе в рабочую камеру скользят друг над другом. В результате этого одь|овременно с эффективной закруткой потоков в единый циклонный поток создается повышенная турбулизация потока, хорошее перемешивание его, приводящее к образованию однородной газовой смеси. Кроме того, заявляемая конструкция дутьевого патрубка циклонной печи позволяет уменьшить зону струйного движения газового потока в верхней части циклонной камеры и расширить фронт распределения тангенциальной составляющей скорости газового потока в пристенной области, и тем самым увеличить полезный объем рабочей камеры. На фиг. 1 показан узел ввода топливовоздушной смеси в аксонометрии;на фиг. 2 циклонная печь в разрезе по вертикальной плоскости; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 на фиг. 4 - форма выходных сопел дутьевого патрубка. Печь содержит вертикальную сопряженную цилиндрическую двухсекционную камеру I, присоединенную к цилиндрическому сборнику 2 расплава при помощи пережи.ма 3 щелевидной формы. Двухкамерная циклонная печь снабжена в верхней части вводами 4 для обрабать,1ваомой шихты и дутьевым патрубком 5 для газовоздуьнной смеси, являющимся общим для двух сопряженных камер. Дутьевой патрубок 5 разделен на секции 6, 7, 8, 9, 10, 11 (выходные сопла) соответственно по числу выходных сопел (по три па каждую цилиндрическую камеру). Форма сопел - прямоугольпая. Плошадь поперечного сечения выходных сопел одинакова и равна 0,026 м. Первое сопло дутьевого патрубка 12 (15) размешено под углом 45° к продольной оси симметрии циклонной печи, второе 13(16) размещено на продольной оси симметрии циклонной печи (угол 180°), третье сопло 14(17) расположено под углом 270° к продольной оси симметрии циклона. В сборнике расплава установлена летка 18, через которую расплав выводится из установки, имеющая систему водяного (ил1испарительного) охлаждения. Печь работает следующим образом. Топливовоздущная смесь поступает в верхнюю часть вертикальной двухсекционной камеры 1 через выходные сопла 6, 7, 8, 9, 10, И дутьевого патрубка 5 с образованием двух единых циклонных потоков. Обрабатываемая шихта подается через два ввода 4 в область развитого горения топлива. Большая часть шихты проходит обработку в объеме двухсекционной камеры 1 и улавливается на ее стенках в виде расплава, который затем стекает через пережим 3 в сборник 2 расплава. Меньшая часть шихты подхватывается газовым потоком и выносится в сборник расплава. Вследствие того, что пережим имеет щелевидную фор.му и установлен тангенциально к поперечному сечению цилиндрического сборника расплава, газовый поток создает в сборнике мошное центробежное силовое поле и частицы шихты, взвешенные в газовом потоке, сепарируются на стенки сборника расплава. На выходе из сборника 2 расплава расплав выводится через летку 18 на гранумяцию, а газовый поток с незначительным содержанием взвешенных частиц шихты поступает в запечную теплоиспользуюшую уста новку. Применение циклонной печи с описанной конструкцией узла ввода топлива позволяет повысить производительность печи на 15-25% за счет эффективного сжигания топлива вследствие создания упорядоченного движения топливо-воздушного потока; уменьшения гидравлического сопротивления потока на входе в циклонную камеру и уменьп ения потерь на завихрение потока внутри рабочей камеры при вводе топлива через несколько сопел одного дутьевого патрубка, а также за счет увеличения полезного объема рабочей камеры и интенсификации технологического процесса. Кроме того, улучшается качество расплава, он становится более однородным по химическому составу, так как в связи с хоро5

шим перемешиванием и эффективной закруткой потока исключается образование локальных зон с повышенной температурой и различными газовыми концентрациями.

Формула изобретения

1. Циклонная печь для термохимической переработки мелкоизмельченного минерального сырья, содержащая сопряженные цилиндрические камеры с общим дутьевым патрубком, верхним вводом сырья и топливовоздушной смеси и нижним выводом расплава и продуктов сгорания топлива, отличающаяся тем, что, с целью повыщения производительности печи, дутьевой патрубок снабжен двумя симметрично огибающими внутренние стенки цилиндрических камер газоводами с расположенными один над другим постепенно сужающимися каналами, выходные сопла которых имеют одинаковые площади проходных сечений и размешены с угловым смещением относительно друг друга.

2.Печь по п. 1, отличающаяся тем. что суммарная площадь проходных сечений сопел составляет 5-15% площади рабочей камеры циклонной печи.

3.Печь по п. 1, отличаюи аяся тем, что первое сопло расположено под углом 45 к продольной оси симметрии циклонной пе0чи, а последнее -- под углом 270°.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 270953, кл. F 23 С 13/00, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 478989, кл. F 27 В 15/00, 1975 (прототип).

i LULLKma.

Фаг. 2 Гаъы Po-cn/jo-S доъдух,

TonniL&o

У2УЗ

Лп