Шахтная печь для прокалки мелкодисперсного материала Советский патент 1982 года по МПК F27B1/00 

Изобретение относится к технике проведения термических процессов в движущихся дисперсных средах и предназначается для интенсификации процессов сушки и прокалки мелкодисперсных материалов, обладающих большими коэффициентами внешнего и внутреннего трения, и может найти применение в химической, металлургической, строительной и других отраслях промышленности.

Шахтные печи получили широкое, распространение для обжига карбонатного сырья, восстановления руд и многих других процессов, где требуется высокая производительность, непрерывность процесса,определенная -последовательность обработки материал.

общим недостатком шахтных печей с гравитационно движущимся плотным споем является неравномерность распределения температур и скорости движения матерйала-по сечению шахты. При обработки мелкодисперсных материалов, обладающих плохой сыпучестью, возможно зависание материала в шахте и полное прекращение его движения.

Для удаления этих недостатков предложены шахтные установки с наложением вибраций на движущийся слой материала. Передача вибраций слою осуществляется благодаря вибрации корпуса, теплообменной поверхности или с помощью размещенных в слое виброзондов.

Известна вибросушилка для мвлкодис-. персных материалов, которая обеспечивает высокое качество сушки благодаря

10 вибрации корпуса и в результате этого эффективного перемешивания материала и отвода паров через устройство, выполненное в виде телескопически установленных по оси шахты патруб15ков с конусообразными участками на нижних концах Ij .

Однако вибрация корпуса влечет за собой повышение затраты энергии, усложняет конструкцию установки, уз20лов соединений корпуса с неподвижными элементами установки, оказывает разрушающее воздействие на конструкционные материалы. Кроме того, весь материал внутри Корпуса нахо25дится в циркуляционном движении, что приводит к неравномерности термообработки отдельных частиц из-за разного времени пребывания в аппарате.

При вибрации корпуса, как прави30ло, по центру наблюдается восходя-. щее движение частиц, что может вызвать образование застойных зон из обрабатываемого материала в каналах между патрубками. Известно устройство для термичес кой обработки дисперсных материалов в котором наложение вибраций на дви жущийся слой материала осуществляется с помощью виброзондов, а отвод паров, например, через боковые стенки, выполненные в виде жагаозей 2 . Благодаря расположению виброзоидов на некотором расстоянии от боковых стенок устраняется разрушающее действие вибрации на корпус устройст ва, но вместе с тем затрудняется отвод паров из слоя, так как граничащий с жалюзями слой материала практически неподвижен. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат с цилиндрической иагревательной камерой, в которой газоотводиые трубы расположены в шахматном порядке между виброзондами ГЗ . Однако наличие большого количества внутренних устройств ведет к усложнёнию-аппарата, увел иченшэ тепловых потерь и мощности вибратора к умень шению рабочего объема печи. Цель изобретения - интенсификация процесса прокалки. Поставленная цепь достигается тем что в шахтной печи для прокаЯки мелкодисперсного материала, сояерясаи1ей цилиндрическую нагревательную каме ру с установленным внутри ее виброзондом, последний выполнен в виде трубы с равномерно расположенHt ei по ее высоте рядами отверстий и сиаб жен укрепленными над ними насадка ш в виде конусов, сопряженных бопытми основаниями, причем нижние конусы на садок выполнены перфорированными и установлены с концентрическим зазором по отношению к трубе. На чертеже схематически изображена предлагаемая шахтная Печь. Печь содержит вертикальную нагревательную камеру 1 в виде трубы из теплостойкого материала, помещенной , в прямоугольный футерованный корпус 2, между которым и трубой установлены нагреватели 3. Верхняя часть печи имеет загрузочное устройство 4 и кожух с патрубком 5 для отвода паров. Нижняя часть печи имеет разгрузоч ное устройство 6, выполненное- с охлаждаемым корпусом и регулятором чис ла оборотов. По оси печи подвешен виброзонд 7 с виброприводом 8, выполненным в виде трубы с равномерно расположенными по ее высоте рядами отверстий и укрепленными над ними насад.сами 9, состоящими ид попарно сопряженных большими основаниями конусов, причем нижние перфорированные конусы устан пены с концентрическим зазором по отношению к трубе. Печь работает следующим образом. Исходный материал с помощью загру зочного устройства 4 подается в камеру 1 при включенном виброприводе 8, от которого приводится в действие виброзонд 7. Под действием вибрации материал равномерно распределяется по сечению камеры и заполняет ее. С помощью нагревателей 3 в камере достигается трэбуемая температура и включается разгрузочное устройство б. При нагреве материала в камере имеет место выделение больших количеств влаги (в случае прокалки гидратов окислов металлов) и газов (например, углекислого газа при прокалке карбо,натов). При этом выделение паров и газов происходит по всему объему камеры. Состав и количество выделяющихся газов и паров зависит от получаемого продукту. Поднимающиеся вверх пары отводятся через перфорированную поверхность нижних конусов р дгшее через отверстия в трубе под верхний кожух печи, откуда они отсасываются через патрубок 5, например, вакуумнасосом. Верхние конус защищают отверстия в трубе от попёшания в них материала. Некоторое количество материала, которое может попадать в пространство между конусами, непрералао удаляется благодаря наличию концентрического зазора между трубой и малым основанием перфорированного конуса и нисходящему движению материгша. Выбранная фбрма насадок обеспечивает хорошее обтекание их материалами, -эффективную передачу вибраций от привода к частицам материала, что приводит к нарушению связей между ними и возникновению поперечного перемешивания материала. В результате этого интенсифицируются процессы теплооб14ена и массоотдачи в слое. В качестве привода полой вставки целесообразно использовать устройство, обеспечивающее ее вибрацию в диапазоне частот от 2 до 50 Гц при амлитуде 0,3-3 мм. На характер движения материала в шахте влияют не только параметры вибрации, но и конструктивное исполнение насадки. При обработке мелкодисперсных материалов с размером частиц от 5 до 50 мк диаметр насадки (Он) выбирается равным 0,6-0,8 внутреннего диаметра камеры (0,1), угол наклона образующей конусов и оси камеры - в пределах 20-75. При OK 0,6 DM действие вибрации не распространяется на пристенный слой материала, что ведет к резкому снижению козффициента теплопередачи, а при DM 0,8 0 уменьшается проходное сечение камеры, что нарушает нисходящее движение материала и ведет к уменьшению производительности пе-чи. Таким образом, предлагаемая конструкция полой вставки, соединенная с виброприводом, обеспечивает интенсификацию прокалки мелкодисперсного материала за счет его эффективного перемешивания и отвода паров по всей высоте печи. Распределение температур по.высот печи, обеспечиваемое нагревательной камерой, соответствует требованиям технического регламента. После прохождения термической обработки в течение заданного времени в шахтной печи завышается образование продукта требуемого состава или структуры. Образовавшийся продукт поступает -В разгрузочное устройство, в котором блахчэдаря водяному охлаждению/ его температура снижается и на огходе не превышает 50°С. В -piiqe случаев прокаленный материал обладает гигроскопическими свой ствами и при расфасовке а неконтро ишуе йой атмосфере может поглсщать влагу и другие газы. Для.устранения этого явления в зону охлажд ия . продукта вводят осушенньй HH Ttftdi газ, например аргон. Регулирование произ водительвости шахтной печи и скорости цвижениЛ материала в камере производится с помощью раз.грузочного устройства. Предлагаемая печь была исгалтана -при прокалке ряда мелкодисперсных м териалов: окиси алюминия, карбида бора и др. При наложении вибраций в ней обеспечивалось устойчивое движение материала, поле температур стало более равномерным, что дало возможность снизить время пребывания продукта в печи и. увеличить тем саMJM ее производительность.. Формула изобретения Шахтная печь для прокалки мелкодисперсного материала, содержащая цилиидаическую нагревательную каме-, ру с установленным внутри ее виброзондом, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса прокалки, виброзонд выполнен в виде трубы с равномерно расположенными по ее высоте рядами отверстий и снабжен укрепленными над ними насадками в виде конусов, сопряженных бЬльшими основаниями, причём нижние KOHycsj насадок выполнены перфорированными и уСТёШОВЛеНЫ с КОНЦ1 ТРИческим зазором по отношению к трубе. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Авторское свидетельство СССР № 415464, кл. F 26 В 3/22, 1971.. 2.Горбис З.Р. и др. Теплойбмен- . НИКИ с й юточными дисперсными теплоносителями. М., Энергия, 1975, с. 167-170. 3.Авторское свидетельство СССР 675284, кл. f 26 3 3/22, 1977.

flap

poffyffm

Xffff fffe/ /n