Печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) з(5)) F 27 В 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3303572/29-33 (22) 18. 06. 81 (йб) 15.07.83. Бюл. Р 26 (72) А.Н.Ванжа, В.А.Волохав, Л,В.Пинягина, А.К.Митрохин, В.H.Øêîëüíèêîâ, И.А.Дорогой, В.А.Мирко, А.И.Мудрыйи Г.В.Польщикой (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (53) 666.041.548(v88.8) (56) 1.Баскаков А.П, и др. Процессы тепло- и массопереноса в кипящем слое, М., Металлургия, 1978, с, 119-120.

2. Авторское свидетельство CCCP

И 661217, кл. F 27 В 21/Об, 1977.

3. Нехлебаев !0. Ï. и. др. Пятизонная известе-обжигательная печь кипящего слоя производительностью 1000 т/сут.

Реферативная информация,. сер. "Промышленность автоклавных материалов и местных вяжущих", вып. 8, М,, 1976, с ° 33-36 (прототип). (5") (57) ПЕЧЬ КИПЯЩЕГО СЛОЯ ОБЖИГА

ПОПИДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, содержащая камеру обжига с газогорелочным устройством и соединенную с ней посредством воздуховода камеру охлаждения, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы газогорелочного устройства, она снабжена установленным в камере охлаждения отражателем в виде полого конуса с углом при вершине равным 75-90 причем вершина отражателя расположена в плоскости входного сечения воздуховода, а площадь основания конуса не превышает разности площадей поперечных сечений камеры охлаждения и воз- Я духовода.

28992 2

ЗО

1 1О

Изобретение относится к технике зндотермиче ского обжи га полиди сперсных сыпучих и гранулированных карбонатных материалов и может быть исполь зовано в металлургической, химической и строительной отраслях промышленности.

Известно, что для стабилизации слоя, т.е. для погашения скорости иррационального движения частиц, используют отбойные сетки и решетки.

Такие решетки устанавливаются над кипящим слоем и способствуют разрушению газовых пузырей, сокращению выноса части материала из зоны охлаждения (1 ) .

Недостатки использования в известных иэвестеобжигательных печах кипящего слоя таких конструкций отбой- . ных сеток и решеток следующие. Установка их в крупномасштабных агрегатах с диаметром рабочих зон 3-5 м эатруд нена иэ-за конструктивной сложности их исполнения. выбор величины отверстий таких решеток также весьма проблематичен: слишком большие отверстия могут не дать желаемого эффекта стабилизации слоя материала и унос частиц материала в воздуховод будет иметь место, а следовательно, не будет обеспечена надежность работы газогорелочного устройства. Уменьшение отверстий отбойной решетки связано с опасностью их заклинивания и, особенно, зарастания при обработке материалов, склонных к адгеэии, что приводит к нарушению аэродинамического режима, снижению качества смешения газа с воздухом, а следователь- . но, к снижению качества обжига материала.

С целью сокращения выноса частиц из зоны охлаждения воздушным потоком возможно также использование в качестве отражателя, устанавливаемого в воэдуховоде, жалюзийной решетки газоотводящего тракта агломерацион-. ной машины.

Жалюэийная решетка выполняется из двух или более рядов желобов, накло.ненных под углом 45-75 о к продольной оси воздуховода, ряды жалюзийной решетки выполнены с чередованием желобов V-образного и Il-образного профиля.

Газовый поток рассекается на отдельные струи в результате набегания на Ч-образные желоба, направленные вершиной угла навстречу потоку газа.

Эти струи поступают в желоба П-образного профиля, Твердые частицы выпадают из газового потока и скатываются по П-образным желобам (2 J . недостатки использования в известеобжигательных печах кипящего слоя жалюзийной решетки в качестве отражателя следующие: решетка приводит к пережатию сечения воздуховода, т.е. к нарушению аэродинамического режима работы гаэогорелочного устройства зоны обжига, увеличивается скорость истечения воздушных струй, ухудшается качество смешения газа с воздухом, а следовательно, снижается качество обжига. Кроме того, такая решека также зарастает частицами обрабатываемого материала, а для ее чистки необходимо останавливать печь. Установку жапюзийной решетки в воэдуховоде осуществить трудно, так как ее конструкция достаточно сложна, Таким образом, использование описанных конструкций отбойной решетки л жалюзийной решетки в известеобжигательных печах кипящего слоя приводит к нарушению работы гаэогорелочного устройства зоны обжига.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является известеобжигательная печь кипящего слоя производительностью 1800 т/сут, содержащая камеру обжига с газогорелочным устройством, камеру охлаждения, воэдуховод, связывающий надслоевое пространство зоны охлаждения с гаэогорелочным устройством камеры обжига (3 ).

К недостаткам известной печи следует отнести следующие. Через воздуховод, подключенный к газогорелочному устройству, из надслоевого пространства камеры охлаждения воздушным потоком уносятся мелкие частицы обрабатываемого материала, имеющие скорость витания меньшую, чем скорость воздуха, кроме того, происходит унос и более крупных частиц из-за флуктуаций в слое (образование "пузырей" и т.п.);

Запыленный частицами обрабатываемого материала воздушный поток подается в газогорелочное устройство, что приводит к эабиванию частицами материала воздушных отверстий газогорелочного устройства камеры обжига, и, соответственно, нарушению режима горения и, в конечном счете, к снижению качества обжига материала. з, 16289

Цель изобретения — повышение надежности работы газогорелочного устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что печь кипящеro слоя для обжига пблидисперсного материала, содержащая

iohAOf)y обжига с гаэогорелочным устройством и соединенную с ней посредством воэдуховода камеру охлаждения, снабжена установленным в камере ох- !О лаждения отражателем в виде полого комуса с углом при вершине, равным

75-96ч, причем вершина отражателя расположена в плоскости входного сечения воздуховода, а площадь осно- IS ваныя конуса не превышает разности площадей поперечных сечений камеры охлаждения и воздуховода, На чертеже изображена печь кипящего слоя для обжига полидисперсного 20 материала, вертикальный разрез.

Печь кипящего слоя содержит камеру обжига 1 с газогорелочным устройством 2, камеру охлаждения 3, воэдуховод 4, соединяющий надслоевое пространство камеры охлаждения с газогорелочным устройством 2, отражатель 5, установленный на входе в воздуховод и предназначенный для того, чтобы частицы, покидающие слой 6 вместе с потоком воздуха в результате. соударения с поверхностью отражателя возвращались в слой. Отражатель установлен на входе в воздуховод соосно с ним и представляет собой полый ко35 нус с вершиной, расположенной в плоскости входного отверстия воздуховода, причем угол при вершине составляет

75"900, а площадь основания не превышает разности площадей поперечных

40 сечений камеры охлаждения 3 и воздуховода 4. Стрелками указано движение воздушного потока.

Печь работает следующим образом.

Материал загружают в печь и обрабатывают, последовательно перемещая

45 по камерам 1 и 3. Воздух на горение к газогорелочному устройству поступает иэ камеры охлаждения 3, где oH охлаждает обожженный в камере обжига 1 материал, через воэдуховод 4.

В надслоевом пространстве камеры бхлаждения 3 частицы материала, увлекаемые потоком воздуха в результате соударения с отражателем 5, возвра щаются в слой 6. Выполнение отражателя в виде полого конуса препятствует огибанию его частицами материала и создает некоторый "запас" по скорости уноса частиц, поскольку при этом увеличивается расстояние; которое должны пройти. частицм, для того, чтобы покинуть камеру 3. Таким образом, исключается прямое попадание в воздуховод частиц с преобладающей вертикальной составляющей скорости движения. Конусообразный отражатель установлен соосно с воздуховодом,,следовательно, тормозит центральный поток воздуха, где струи обладают наибольшей кинетической энергией, а значит, и большая вероятность выноса ими из камеры частиц обрабатываемого материала.

Отражатель целесообразно устанавливать в верхней части камеры, где кинематическая энергия частиц, покинувших слой 6, минимальна..Но задвигать вершину конуса в воздуховод нельзя, так как происходит пережатие сечения воздухоаода, ускоряется истечение воздушных струй и появляется дополнительный фактор увеличения уноса материала из камеры охлаждения.

Оптимальным вариантом установки отражателя в верхней части камеры охлаждения является размещение вершины конуса в плоскости входного отверстия воздуховода: снижается вероятность уноса частиц с потоком воздуха в воздуховод и гаэогорелочное устройство, так каккинематическаязнергия частиц убывает по мере удаления их от поверхности кипящего слоя; исключается дополнительный фактор увеличения уно" са материала эа счет пережатия сечения воэдуховода.

Угол при вершине конуса составляет

7."-900, а площадь основания конуса выбирается из условия в к os в где S - площадь поперечного сечения воздуховода;

S — площадь основания конуса;

S - площадь поперечного сечения

ox камеры охлаждения, Указанные соотношения позволяют достичь наиболее эффективной очистки воздуха от частиц обрабатываемого материала при компактных размерах отражателя.

Площадь основания конуса должна быть не меньше пЛощади поперечного сечения воздуховода. Как показал опыт, для устранения прямого проскоса частиц в воздуховод площадь основания конуса должна быть как минимум равна

10289, площади поперечного сечения воэдуховода, т.е. S Ú S верхний предел для площади основания конуса K ох 5 можно переписать в виде

Ь Ока

Иэ неравенства следует, что площадь горизонтального сечения между боковой поверхностью конуса и стен- 10 ками камеры охлаждения re всей высоте конуса не меньше площади поперечного сечения воэдуховода.

Выполнение этого условия устраняет пережатие сечения для прохода воздуха 15 по высоте камеры по сравнению с сечением"воздуховода на всей высоте конуса. Следовательно, устраняется дополнительный фактор увеличения уноса материала эа счет увеличения ско- ро рости истечения воздушного потока.

Угол при вершине конуса 75-90о позволяет сделать габариты отражателя компактными и исключить пережатие сечения для прохода воздуха в плоскос" 25 ти входного отверстия воэдуховода.

При угле при вершине конуса 750, при указанном соотношении площадей основания конуса и гюперечных сечений воздуховода и камеры охлаждения конус получается слишком длинным, причем основание конуса попадает в область развитого кипящего слоя. При угле, большем 300 происходит пережатие сечения для прохода воздуха в плоскости входного отверстия возду35

92 б ховода по сравнению с поперечным

I сечением воздуховода, что увеличивает унос материала из камеры охлаждения эа счет увеличения скорости истечения воздушных струй.

При площади основания конуса меньшей площади поперечного сечения воздуховода, если угол при вершине конуса..составляет 75-90О, может происходить прямой проскок частиц материалов в воздуховод, что снижает эффективность очистки воздуха отражателем.

При площади основания конуса, большей разности площадей поперечных сечений камеры охлаждения и воздуховода происходит пережатие сечения между стенками камеры и боковой поверхностью конуса по сравнению с поперечным сечением воздуховода, что также значительно увеличивает унос материала из камеры охлаждения и снижает эффективность отражателя.

Изготовить такой отражатель достаточно просто с технологической точки зрения, Зарастание отражателя исключено, а в случае абразивного износа такой отражатель может быть быстро заменен новым.

Описанное устройство позволяет повысить степень пылеулавливания, значительно снизить попадание частиц материала в воздух, идущий на горение в газогорелочное устройство, что обеспечивает надежную работу газогорелочного устройства, 1028992 фд ф глщ

Составитель И. Иноземцева

Редактор Л.Авраменко ТехредЛ.Пекарь Корректор А.Повх

Заказ 4941/37 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IlflR "Патент", r. Ужгород. Ул. Проектная,