Способ тепловой обработки материалов и установка для его осуществления Шипова Э.И. Советский патент 1982 года по МПК F26B3/08 F26B17/10 

(54) СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ШИПОВА Э.И.

I

Изобретение относится к способам тепловой обработки материалов и может быть использовано в химической., энергетической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ тепловой обработки сыпучих материалов в кипящем слое при дополнительном кондуктивном подводе тепла к слою от теплообменных элементов, которым сообщают вибрацию.

Данный способ осуществляют в установке, содержащей сушильную камеру с газораспределительной решеткой и размещенные в слое теплообменные элементы, укрепленные с помощью подве-. сок на опорах, концы которых выведены за пределы.камеры и жестко связаны с рамой; на последней в подшипниках параллельно опорам установлены вал вибропривода, причем места ввода через стенки камеры опор и вала уплотнены с помощью сильфонов, а патрубки ввода и вывода теплоносителя

из теплообменных элементов снабжены гибкими соединениями 1.

ДаннЫе способ и установка обеспечивает достаточно эффективную тепловую обработку материалов и в значительной мере уменьшают их налипание на теплообменные элементы. Однако наличие вибропривода, сильфонов, гибких элементов и другого оборудова- ния, обеспечивающего вибрацию, приводит к высоким энергозатратам и повышенной металлоемкости установки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ тепловой обработки материалов, преимущественно сушки, путем псевдоожижения обрабатываемого материала газообразным агентом и дополнительного подвода тепла к слою материала с помощью теплоотдающей поверхности циркуляционного контура, тепловоспринимающую поверхность, которого нагревают топочными газами, получаемыми в процессе сжигания топлива.

Данный способ осуществляют в установке, содержащей циркуляционный контур с тепловоспринимающей и теплоотдающей поверхностями, по крайней мере, одну камеру взвешенного слоя с газораспределительной решеткой,над ,которой в слое обрабатываемого материала размещена теплоотдающая поверхность контура, образованного тепловыми трубами, и топку 2.

Однако количество передаваемого тепла псевдоожиженному материалу в камерах взвешенного слоя ограничивается допустимыми для обрабатывае™ мого материала скоростью и температурой псевдоожижающего агента - теплоносителя, поэтому продукты сгорания топлива (дымовые газы) перед поступлением на псевдоожижение в камеру взвешенного слоя или для нагрева псевдоожижающего агента разбавляются примерно до избытка А k-7 при этом значительно снижается термичес.кий КПД использования топлива, увеличивается количество отходящих (отработавших) газов и удорожается их очистка перед выбросом в атмосферу. При передаче тепла материалу в камерах взвешенн -го слоя температурный потенциал псевдоожидающего агента срабатывается в активной зоне слоя, т.е. на участке высотой 25-150 мм над решеткой. В зоне выше. мм (пассивная зона) температура псевдоожижающего агента приближается к температуре отходящих газов, что делает теплообмен по основному объему взвешенного слоя пассивным из-за незначительной разности температуры агента и материала. При сжигании топлива в камерных топках, футерованных огнеупором, температура факела должна поддерживаться достаточно высокой - обеспечивающей хорошее сгорание топлива, во избежание загрязнения материала продуктами неполного сгорания, что приводит к значительному температурному износу футеровки и частым ремонтам с большими затратами.

Кроме того, известной установке присущи все недостатки, относящиеся к органическим недостаткам тепловых труб (повышенные требования к герметичности, ограничение теплопередающей способности и т.п.).

Цель изобретения - повышение экономичности и сокращение количества отходящих газов.

Данная цель достигается тем, что в качестве газообразного агента используют топочные газы, прошедшие тепловоспринимающую поверхность контура, которую нагревают непосредственно в зоне сжигания топлива, причем сжигание ведут при избытке окислителя cL 1,0-1,4. При этом материал обрабатывают при его перемещеО НИИ через несколько псевдоожиженных слоев, последовательно продуваемых топочными газами, причем к топочным газам, прошедшим через слой, .дополнительно подводят тепло от контура

5 с помощью теплообменных элементов, которые как, и теплоотдающие поверхности, подключают параллельно к прямой и обратной ветвям контура. Кроме того,от контура после тепловосприни0 .мающей поверхности часть теплоноси1;еля отбирают для других потребителей, а после теплоотдающей - контур подпитывают от постороннего источника.

Поставленная цель достигается также тем, что в установке топка выполнена в виде теплогенератора, в котором размещена тепловоспринимающая поверхность контура. Причем установка содержит дополнительный рекуперативный теплообменник, установленный между теплогенератором и решеткой.

Топливо в количестве, обеспечивающем приготовление заданного объема псевдоожижающего агента, сжигают в

, топке с близким к стехиометрическому избытком воздуха (окислителя), а получающиеся при этом высокотемпературные дымовЬ|е газы сначала охлаждают до заданной температуры через

0 стенку тепловоспринимающей поверхности циркулирующим в контуре теплоносителем, а потом используют как псевдоожижающий газообразный агент в камере взвешенного слоя. Взвешенному слою материала дополнительно передают тепло от теплоотдающей поверхности контура, а в многокамернь1х установках еще и путём многократного нагрева агента с помощью теплообменных элементов, размещенных надслоем.

На фиг. 1 схематически показана однокамерная установка взвешенного слоя,.работающая по предлагаемому способус естественной циркуляцией теплоносителя в контуре-, на фиг.2 однокамерная установка с рекуперативным теплообменником и принудительной циркуляцией теплоносителя в контуре-, на фиг. 3 трехкамерная установка с принудительной циркуляци ей теплоносителя в контуре. Установка содержит одну или несколько поярусно расположенных камер 1 взвешенного слоя с газораспределительными решетками 2. Над решетками в слое обрабатываемого материала рас положена теплоотдающая поверхность 3 циркуляционного контура, тепловоспри нимающая поверхность Ц которого размещена в топке 5, выполненной в виде теплогенератора. Теплогенератор может выполнять функции парового или жидкостного котлов, при этом могут быть использованы самые различные теплоносители (в том числе и металлические) . Контур может быть выполнен с естественной или принудительной циркуляциеи vB последнем случае в циркуляционном контуре устанавливается, насос 6). В подрешеточиом пространст ве 7 может быть установлен рекуперативный теплообменник 8. При выполнении установки многокамерной теплоотдающая поверхность 3 каждой камеры 1 параллельно подключена к прямой 9 и обратной 10 ветвям контура,, а над слоем расположены теплообменные элементь 11, аналогично подключенные к прямой 9 и обратной 10 ветвям контура. Установка содержит также газоход 12 отработавшего сушильно го агента, а циркуляционный контур может иметь магистрали 13 и Ш соответственно для отбора теплоносителя другим потребителям и для подпитки контура от постороннего источника. При необходимости топочные газы разбавляют воздухом (стрелка 15). Работает установка следующим образом. Топливо с небольшим для технологических топок избытком воздуха, например oL 1,0-1,, сжигают в топке 5 в количестве, обеспечивающем получение топочных газов в количестве, способном создать скорость, необходимую для псевдоожижения материала. Полученные высокотемпературные топочные газы с температу рой 1862 и 11бОС, сначала охлаждают до температуры, например, 600°С с ромощью тепловоспринимаю1дей поверх ности i контура с теплоносителем (на пример расплав свинец-висмут с рабочей температурой бОПС или расплав 0 .и нитрит-нитратной смеси солей с рабочей температурой 500 С), а потом направляют их под газораспределительные решетки 2 в качестве газообразного агента на псевдоожижение непосредственно или через рекуперативный теплообменник 8. Теплообменник 8 может служить для нагрева псевдоожижающего агента. Нагретый теплоноситель также передает взвешенному слою материала тепло через стенку погруженной в него теплоотводящей поверхности 3 При малых избытках воздуха и в случае необходимости температуру топочных газов понижают, разбавляя их перед вводом под решетку 2 или : перед подачей в теплообменник 8 воздухом (стрелка 15)- Для повышения температуры топо.чных газов в многокамерной установке к топочным газам, прошедшим через взвешенный слой,дополнительно подводят тепло от теплообменных элементов 11. Отработавшие топочные газы удаляют через газоход 12. Технические решения по предлагаемому изобретению интенсифицирует теплоподвод к взвешенному слою материала, способствует увеличению производительности установки, повышению термического КПД использования топлива, что, в свою очередь, приводит к его экономии, уменьшению количества отходящих газов на единицу высушенного продукта и уменьшению затрат на их очистку. Тепловоспринимающая поверхность циркуляционного- контура защищает футеровку топки от ее температурного износа. Формула изобретения 1-. Способ тепловой обработки материалов, преимущественно обезвоживания и сушки, путем псевдоожижения обрабатываемого материала газообразным агентом и дополнительного подвода тепла к слою материала с помощью теплоо,тдающей поверхности циркуляционного контура, тепловоспринимающую поверхность которого нагревают топочными газами, получаемыми в процессе сжигания топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и сокр.ащения количества отходящих газов, в качестве 79 газообразного агента используют топочные газы, прошедшие тепловосприни мающую поверхность, которую нагревают непосредственно в зоне сжигания топлива, причем сжигание ведут при избытке окислителя d 1,0-1,4. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что материал обрабатывают при его перемещении через несколько пСевдоожиженных слоев, последовательно продуваемых топочными газами, причем к топочным газам, про шедшим через слой, дополнительно подводят тепло от контура с помощью теплообменных элементов, которые как и теплоотдающие поверхности подключа ют параллельно к прямой и обратной ветвям контура. 3.Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что от контура после тепловоспринимающей поверхности част теплоносителя отбирают для других потребителей, а после теплоотдающей контур подпитывают от постороннего источника.

Л

.2 0 t. Установка для тепловой обработки материалов, содержащая циркуляционный контур с тепловоспринимающей. и теплоотдающей поверхностями, по крайней мере, одну камеру взвешенного слоя с газораспределительной решеткой, над которой в слое обрабатываемого материала размещена теплоотдающая поверхность контура, и топку,о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности, топка выполнена в виде теплогенератора, в котором размещена тепловоспринимающая поверхность контура. 5. Установка по п. 1, о т л и чающаяся тем, что она содержит дополнительный рекуперативный теплообменник, установленный между теплогенератором и решеткой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. F 26 В 17/10, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. F 26 8 17/10, 1976.

fpuz.5