Устройство для термическойОбРАбОТКи ХиМичЕСКиХ пРОдуКТОВ Советский патент 1981 года по МПК F27B15/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ

1

Изобретение относится к обжигу рудного и нерудного.сырья, в частности к конструкции печей для обжига дисперсных термочувствительных материалов, и может быть использовано при обжиге и плавлении материалов, чувствительных к -загрязнению продуктами неполного сгорания топлива.

Известна кольцевая циклонная печь для варки силикатных расплавов, включающая камеру, осветительный бассейн, установленный внутри его полый элемент, находящийся над уровнем стекломассы и Охлаждаемой водой или расплавом металла. Полый элемент способен вращаться 1.

Данная конструкция печи не предусматривает защиты футеровки от соприкосновения ее с расплавом, а сжигание топлива происходит в присутствии силикатного расплава. Частицы топлива внедряются в расплав, ухудщают его качество и соответственно качество готовой продукции, снижают эффективность использования.

Известна также циклонная стекловаренная цепь, которая содержит бункер щихты с питателем, вертикальную цик:лонную камеру для тепловой обработки материала, снабженную горелками, и бассейн для гомогенизации, осветления и охлаждения стекломассы. Шихта в виде аэровзвеси вдувается в камеру, подхватывается находящим высокотемпературнЪгм вихрем гааов и в виде расплава поступает в бассейн. Отходящие из циклона дымовые газы удаляются через дымоход 2.

Однако данная печь не обеспечивает полноты сгорания топлива, не предотвращает зашлаковывания поверхностей топочной камеры и насыщение продукта несгоревщими частицами топлива, что приводит к сни10жению качества готового продукта, понижает коэффициент использования сырья, топлива, уменьщает межремонтный пробег печи.

Известны устройства 3 и 4, в которых 15 для интенсификации процесса варки стекла производят охлаждение ванны воздухом либо жидкостью, но при этом полное термическое охлаждение потока расплава производят вне ванны, что требует установки дополнительного оборудования, усложняет

20 технологическую схему получения продукта, не рещает кoмплekcнo вопрос использования тепла уходящих газов и обрабатываемого продукта. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для термической обработки химического сырья, содержащее холодильник. Холодильник с целью интенсификации процесса охлаждения выполнен из последовательно установленной решетки, диска, бака и транспортера 5. Такое выполнение холодильника усложняет конструкцию устройства, приводит к непроизводственным потерям продукта в местах перегрузки, усложняет эксплуатацию устройства, повышает эксплуатационные затраты, не используется тепло горячего продукта. Цель изобретения - повышение эффективности и утилизация тепла продуктов термической обработки. Цель достигается тем, что в устройстве для термической обработки химических продуктов, содержащем печь и холодильник, последний выполнен из распределителя и емкости с мешалкой, а распределитель в виде трубы, нижний конец которой имеет отверстия с увеличением диаметра по ходу движения газов. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - распределитель. Устройство для термической обработки химических продуктов состоит из печи 1, распределителя 2 и емкости 3. Печь 1 содержит циклонную камеру 4 и камеру 5 смешения, распределитель 2 с отверстиями 6, диаметр которых увеличивается по ходу движения газового потока, а емкость 3 имеет мешалку 7, газоотводящий патрубок 8 и штуцер 9 продукта. Циклонная камера 4 выполнена из корпуса 10, заключенного в металлическую обечайку 11, между которыми имеется воздушный зазор 12 для прохождения воздуха, камеры 13 горения, камеры 14 обжига, разделительной перегородки .15 и диффузора 16. Камера 3 горения оборудована форсункой 17 для подачи топлива, тангенциальными соплами 18 первичного воздуха, соединенными с зазором 12. Камера 14 обжига оборудована фигурными фурмами 19, которые содержат сопло 20 подачи воздуха и сопло 21 подачи продукта, разделенные между собой перегородкой 22. Разделительная перегородка 15 и диффузор 16 оборудованы, каждый из них, полостью с регулирующими устройствами (не показаны). Камера- 5 смешения имеет сопла 23 и заканчивается диффузором 24,. который соединяется с распределителем 2. Устройство для термической обработки химических продуктов работает следующим образом, В камеру горения через форсунки 17 поступает топливо, а через тангенциальные 8 84 сопла 18 - воздух из воздущного зазора 12. Количество подаваемого воздуха регулируется. Топливо сжигают с коэффициентом иабытка воздуха ,03-1,05, что обеспечивает высокую экономичность процесса горения и высокую температуру факела. Образовавщиеся продукты сгорания из камеры 13 горения поступают в камеру 14 обжига через кольцевое отверстие в перегородке 15. Перегородка 15 также регулирует время пребывания топлива в камеР 1 горения. Это осушествляется следующим образом. Воздух из зазора 12 через приемные окна в стенке перегородки 15 поступает в полость, а оттуда в кольцевое отверстие. Количество подаваемого воздуха регулируется, устройствами, что способствует качественному сжиганию топлива в ка.мере 13 горения. Продукты сгорания топлива из камеры 13 горения поступают через кольцевое отверстие в перегородке 15 в камеру 14 обжига. В ка.меру 14 обжига тангенциально вводят материал, подвергаемый тепловой обработке, и воздух. Ввод их осуществляется через сопла 20 и 21 фигурных фурм 19. Воздух служит для защиты футеровки печи от абразивного износа, охлаждения футеровки печи и оттеснения от футеровки агрессивных газов, а также для защиты футеровки печи от образования на ней настила. Воздух вводят между слоем материала и футеровкой печи с большой скоростью и относительно низкой температурой. Воздух должен растекаться по всей поверхности футеровки печи, поэтому сопло 20 вы.полняется специальной фигурной формы, При тепловой обработке термочувствительных материалов т.е. материалов, температура обжига которых и температура начала плавления близки друг к другу, например боросодержаш,их руд, наблюдается оплавление поверхностных слоев частицы, Соприкасаясь с пористой поверхностью раскаленной футеровки легкоплавкие частицы продукта прилипают к ней своей оплавленной поверхностью и образуют на футеровке печи настилы. Эти настилы заполняют рабочее пространство камеры 14 обжига, нарушают тепловой и гидродинамический режимы печи и выводят ее из строя. Печь необходимо останавливать на ремонт. В камере 14 обжига производится тепловая обработка боросодержащей руды топочными газами с температурой.до 1800°С. Такая температура позволяет сжигать топливо с минимальными коэффициентами избытка воздуха, что влечет увеличение парциаль Q Q давления СО 2 в топочных газах. Увеличение парциального давления в топочных газах до 15% делает их пригодными для использования в дальнейшем технологическом цикле обработки прокаленной боросодержащей руды, однако при высоких температурах топочных газов частицы боросодержащей руды оплавляются снаружи, не успевая пройти фазовый переход в ядре, соприкасаясь друг с другом спекаются, либо переходят в стекловидную углекислотонерастворимую форму, коэффициент использования сырья понижается.

Для ликвидации этого явления обжиг в камере 14 боросодержащей руды проводят в присутствии водяного пара, способствующего гидротермическому извлечению руды и предохраняющему частицы руды от перехода в стекловидную форму.

Диффузор 16 регулирует время пребывания обрабатываемого в камере 14 обжига продукта, увеличивая либо уменьшая выходящее в его центральное отверстие количество воздуха, которое регулирует силу препятствия преодолевае1У10го потоком продуктов термообработки.

Из камеры 14 обжига продукты термообработки, например датолитовый концентрат, совместно с газами через отверстие в диффузоре 16 поступают в камеру 5 смещения По всей высоте камеры 5 смещения через сопла 23 подается хладоагент, который перемещивается с продуктами термообработки, охлаждает их до 90-95°С, конденсирует водяные пары, способствует резкому охлаждению частиц продукта. При конденсации водяных паров происходит повыщение парциального давления газов СО г в продуктах термообработки, что делает их пригодными для дальнейщего технологического процесса.

Из камеры 5 смешения прокаленный и охлажденный продукт, охлажденный газ с повыщенной концентрацией СО 2, нагретый хладоагент через диффузор 24 поступает в распределитель 2 и через отверстия 6 поступает в емкость 3.

В емкости 3 находится слой пульпы, состоящий из хладоагента и обжигаемого продукта. Распределитель 2 помещается в слой пульпы так, что верхний ряд его отверстий перекрывается пульпой. Чем дальще удалено отверстие от зеркала пульпы, тем, больщего размера оно выполняется. С увеличением расстояния от зеркала пульпы до оси отверстия 6 гидравлическое сопротивление пульпы возрастает, поэтому, чтобь обеспечить равномерный выход продуктов термообработки по всей глубине слоя пульпы, размер отверстия возрастает.

Равномерный выход продуктов термообработки по всей глубине необходим для тщательного перемешивания выводимого из распределителя 2 потока с пульпой в ем кость 3.

При равномерном распределении и тщательном перемещивании улучщается контакт пульпы с газовой фазой продуктов термообработки, повышается количество газа СО а прореагировавщего со спеком, улучшаются технологические показатели процесса переработки прокаленной руды. Для более качественного перемещивания емкость 3 дополнительно оборудуется мещалкой 7. Отработанные газы удаляются из емкости 3 через патрубок 8, а продукт через щтуцер 9.

Выполнение холодильника в виде распределителя и емкости с мещалкой, оборудование распределителя отверстиями, живое сечение которых увеличивается по ходу движения газового потока, позволяет более глубоко утилизировать тепло уходящих газов и тем самым сократить удельный расход тепла на 15-20%, упростить схему охлаждения газов и продукта и снизить материалоемкость устройства, повысить содержание газов СО 2 в запечных газах до 25% и использовать их в дальнейщем технологическом процессе углекислотного разложения боросодержащей руды, повысить коэффициент использования сырья и степени извлечения бора за счет улавливания из запеченных газов бора, перещедшего в газовую фазу, при фильтрации газа через слой пульпы, а также за счет уменьшения степени оплавления часиц руды и перехода бора в стекловидную орму на 1,5-14%, интенсифицировать процесс обжига датолитовой руды путем повышения температуры факела до 1800°С.

Формула изобретения

35

Устройство для термической обработки химических .продуктов, содержащее печь и холодильник, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности работы и утилизации тепла продуктов термической

обработки, холодильник выполнен из распределителя и емкости с мещалкой, а распределитель - в виде трубы, нижний конец которой имеет отверстия с увеличением диаметра по ходу движения газов.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 447373, кл. С 03 В 5/12, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 330114, кл. С 03 В 5/04, 1970.

3- Патент Великобритании № 1262898, л. С 1 М, 1969.

4.Патент ФРГ 2200331, кл. 24 d 2, 1972.

5.Авторское свидетельство СССР № 225662, кл. С 23 d 5/04. 1965.

/

uM