Вращающаяся печь с внутренним обогревом для активации углеродсодержащих материалов

 

Использование: для активации углеродсодержащих материалов. Сущность изобретения: печь снабжена соосной с барабаном 1 составной цилиндрической оболочкой 11. Оболочка смонтирована с возможностью обеспечения относительных осевых температурных перемещений ее частей и исключения пересыпания материала в пространство между ней и футеровкой 2. На внутренней поверхности оболочки на участках 12 активации закреплены пересыпные устройства 14. В камерах сжигания 13 установлены трубы 15 подвода воздуха с расположенными в районе оси барабана отверстиями или соплами 16 для выхода воздуха. Трубы 15 проходят через барабан с возможностью обеспечения герметичности, через футеровку - с возможностью обеспечения перемещения вдоль оси трубы и через оболочку - с возможностью обеспечения перемещения вдоль оси трубы и исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой. На одной из двух соседних частей оболочки закреплено кольцо для исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой. 1 с.п. и 13 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области термической обработки углеродсодержащих материалов и может быть использовано в производстве активных углей.

Известна вращающаяся печь с внутренним обогревом для активации углеродсодержащих материалов, в частности, тонкодисперсных, зерненных или формованных (см. книгу Кинле Х.,Бадер Э. "Активные угли и их промышленное применение". Л: "Химия", 1984, с.211). Эта печь имеет футерованный изнутри огнеупорным кирпичом барабан, загрузочное и разгрузочные устройства и установленные в верхней части печи, где загружается материал, устройства для сжигания жидкого или газообразного топлива и для подвода водяного пара. По длине барабана последовательно расположены участки активации с пересыпными лопастями из жаростойких и жаропрочных сталей или сплавов для улучшения контакта материала и активирующего газового агента (теплоносителя) и камеры сжигания части реакционных газов, поступающих в теплоноситель на предыдущем (по ходу теплоносителя) участке активации. Пересыпные лопасти закреплены к барабану и проходят сквозь футеровку во внутренний объем барабана. В районе камер сжигания в барабане и футеровке имеются отверстия для подвода воздуха.

Устройства для сжигания топлива и для подачи водяного пара служат для приготовления теплоносителя с заданными температурами и газовым составом. На участках активации в результате эндотермической реакции активирования между теплоносителем и материалом, проходящей в интервале температур 1050 - 1250К с выделением реакционных газов - водорода и монооксида углерода, температура теплоносителя снижается. В камере сжигания в результате экзотермической реакции окисления части реакционных газов, в основном, водорода, в подаваемом в нее воздухе температура теплоносителя вновь повышается. Таким образом, поддерживается в заданном интервале температура и газовый состав теплоносителя по всей длине печи.

Известная печь имеет малый срок службы элементов конструкции, установленных внутри барабана, прежде всего футеровки, выполненной из огнеупорного кирпича или жаростойкого бетона. Как показывает опыт эксплуатации вращающихся печей различного назначения, в большинстве случаев наименьший ресурс имеет футеровка, особенно в местах прохода через нее элементов крепления различных внутренних устройств и в районах периодического (за каждый оборот барабана) изменения температуры, например, в районах устройств для сжигания топлива или периодического поступления воздуха внутрь печи через отверстия. Кроме того, местное разрушение футеровки, особенно выполненной из кирпича, приводит к быстрому разрушению значительной близлежащей части футеровки и к невозможности дальнейшей эксплуатации печи из-за поступления значительного количества футеровки в материал, возникновения значительных по площади "горячих" пятен на барабане, нарушения работы разгрузочных устройств и последующего технологического оборудования. Иными словами, критерием отказа печи является местное разрушение футеровки. Сказанное имеет место и в рассматриваемой конструкции барабана.

Так, в районе крепления пересыпных лопастей вследствие существенного различия теплопроводности, коэффициентов температурного расширения материала и температур металла барабана, пересыпных лопастей и материала футеровки в элементах конструкции возникают существенные температурные напряжения и относительные перемещения. Последние появляются особенно между футеровкой и пересыпными лопастями в осевом направлении, что приводит к истиранию, увеличению зазора, возникновению относительных перемещений за каждый оборот барабана, к увеличению скорости истирания и наконец, к разрушению футеровки. В районе устройств для сжигания топлива и для подвода пара в слое футеровки, соприкасающемся с теплоносителем, возникают пространственные и переменные во времени (за каждый оборот барабана) поля температур вследствие соответственно, объемной неравномерности излучения факела горения и нагрева от него футеровки, пара и материала. Эти поля вызывают в футеровке циклические температурные напряжения, например, повторяющиеся за каждый оборот барабана, которые из-за большого количества циклов вносят существенную, даже по сравнению с режимами разогрева-расхолаживания печи, повреждаемость в материал футеровки, что существенно снижает ее ресурс. Аналогичные явления имеют место и в районе отверстий подвода воздуха в камеры сжигания, которые, к тому же, должны быть снабжены специальными затворами, препятствующими высыпанию через них материала при положении отверстий под слоем материала. Периодическое в этом случае поступление "холодного" воздуха через отверстия приводит к возникновению в барабане, футеровке и затворе циклических (за каждый оборот барабана) температурных напряжений, а также вследствие того, что сжигание водорода происходит в верхней части камеры сжигания в непосредственной близости от футеровки, приводит к существенной неравномерности температурного поля теплоносителя в поперечном сечении камеры и, как следствие этого, - к возникновению в футеровке и пересыпных лопастях последующего участка активации циклических (за каждый оборот барабана) температурных напряжений. Кроме того, крепление пересыпных устройств к барабану через футеровку накладывает ограничения и вызывает значительные трудности в обеспечении циклической прочности, а следовательно, ресурса самих пересыпных устройств и элементов их крепления даже в случае использования простейших конструкций - пересыпных лопастей. В случае же использования более сложных, но эффективных устройств, например, секторных насадок, обеспечение больших значений их ресурса в рабочем диапазоне температур становится практически неразрешимой задачей.

Кроме того, известная печь не обеспечивает получение теплоносителя без содержания в нем кислорода и без механического недожога топлива. Кроме неэффективности использования топлива это приводит к поверхностному обгару материала и снижению его качества, а также к неконтролируемому местному значительному повышению температуры теплоносителя, что отрицательно сказывается на ресурсе внутренних элементов барабана. Размещение устройств для сжигания топлива и подвода водяного пара во внутреннем объеме барабана практически исключает возможность полной газификации горючих составляющих топлива и их сгорания при коэффициенте избытка воздуха меньшем 1.

Как показывает опыт, для обеспечения такого процесса необходимо: распыление топлива и его смешение с окислителем, создаваемое аэродинамикой факела и всего прифакельного объема, поддержание довольно высокой температуры во всем пространстве сжигания топлива, не менее 1650 К, большое время нахождения продуктов сгорания при этой температуре. Все эти требования невыполнимы в рассматриваемой конструкции, так как температура элементов, окружающих пространство сжигания топлива, существенно ниже указанной величины, что обуславливает и низкую температуру не только в прифакельном объеме, но и в самом факеле вследствие интенсивности теплообмена излучением, а следовательно, и низкие скорости процессов газофикации и сгорания топлива и невозможность его полного сгорания (отсутствие механического недожога) даже при коэффициенте избытка воздуха большем 1.

Аэродинамика факела и прифакельного пространства далека от оптимальной, обеспечиваемой в соответственно спроектированных для этих целей топках. К тому же конструкция известной печи не позволяет регулировать и прекращать подачу воздуха в каждую из камер сжигания на эксплуатационных режимах работы печи, что необходимо для создания оптимального температурного режима в барабане при изменениях производительности печи по материалу, расхода теплоносителя, степени обгара материала и т.п. Кроме того, в режимах начала или прекращения подачи материала или при значительном уменьшении производительности необходимо поочередное включение (начиная с первой по ходу теплоносителя) и отключение (начиная с последней по ходу теплоносителя) подачи воздуха в камеры сжигания или отключение части камер (участков активации), начиная с последних по ходу теплоносителя.

Техническим результатом изобретения является повышение ресурса внутренних элементов барабана, обеспечение при отсутствии механического недожога топлива подачи в барабан теплоносителя заданных температуры и газового состава, в том числе, без содержания в нем кислорода, обеспечение непрерывной подачи воздуха в камеры сжигания и сжигания водорода в них в средней части объема (в районе оси барабана) и обеспечение подачи, регулирования расхода и прекращения подачи воздуха в каждую из камер сжигания.

Для достижения указанного технического результата вращающаяся печь с внутренним обогревом для активации углеродсодержащих материалов, содержащая футерованный изнутри барабан с опорными и опорно-упорной станциями и приводом, последовательно размещенные в барабане участки активации с пересыпными устройствами и камеры сжигания реакционных газов теплоносителя с отверстиями в барабане и футеровке для подвода воздуха, загрузочное и разгрузочное устройства и установленные на одном из торцов барабана устройства для сжигания жидкого или газообразного топлива и для подвода водяного пара, согласно изобретению, снабжена соосной с барабаном составной цилиндрической оболочкой, смонтированной с возможностью обеспечения относительных осевых температурных перемещений ее частей и исключения пересыпания материала в пространство между ней и футеровкой, на участках активации пересыпные устройства закреплены на внутренней поверхности оболочки, в камерах сжигания установлены трубы подвода воздуха с расположенными в районе оси барабана отверстиями или соплами для выхода воздуха, проходящие через барабан с возможностью обеспечения герметичности, через футеровку - с возможностью обеспечения перемещения вдоль оси трубы и через оболочку - с возможностью обеспечения перемещения вдоль оси трубы и исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой, причем оболочка оперта на барабан или футеровку в районе труб подвода воздуха с обеспечением возможности радиальных температурных перемещений и исключения осевых и окружных перемещении.

На одной из двух соседних частей оболочки закреплено кольцо для исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой.

Пересыпные устройства могут быть выполнены в виде лопастей или секторных насадок.

Для исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой к внутренней поверхности оболочки около трубы подвода воздуха прикреплен чехол с длиной, превышающей высоту слоя материала.

Оболочка в районе труб подвода воздуха оперта при помощи закрепленных на оболочке цапф и втулок, закрепленных на барабане, или отверстий, выполненных в футеровке.

Кроме того, оболочка между трубами подвода воздуха вдоль оси барабана оперта на барабан или футеровку с обеспечением возможности радиальных и осевых перемещений при помощи закрепленных на оболочке дополнительных цапф и дополнительных втулок с сечением прямоугольной или овальной формы, закрепленных на барабане, или отверстий идентичной формы в футеровке.

Оболочка между трубами подвода воздуха вдоль оси барабана может быть оперта на барабан или футеровку с обеспечением возможности осевых и окружных перемещении и исключения радиальных перемещений при помощи установленных на наружной поверхности оболочки пластин, соприкасающихся при эксплуатационных режимах с опорами, закрепленными на барабане, или с футеровкой.

На участках активации, в которых размещены секторные насадки, соединенные с внутренней поверхностью оболочки на всей длине участка с помощью сварки, цапфы или пластины установлены в местах соединения секторов насадки с оболочкой.

Футеровка барабана выполнена из волокнистых огнеупорных материалов, например, на основе каолинового или муллитовокремнеземистого волокна, в виде двух частей, одна из которых, состоящая из матов, войлока или плит или их сочетания закреплена на внутренней поверхности барабана, например, с помощью приваренных к барабану шпилек с шайбами, а вторая, состоящая из ваты, плотно размещена, например, путем набивки в процессе монтажа оболочки в барабане, в кольцевом пространстве, образованном поверхностью первой части футеровки и наружной поверхностью оболочки.

Устройство для сжигания топлива установлено в топке, например, вихревого типа с боровом, соединенной с одним из торцов барабана через камеру смешения и устройство подвода теплоносителя в печь, а устройство для подвода водяного пара разделено на две части, первая из которых установлена в топке, например, в виде тангенциально расположенной трубы, а вторая - в камере смешения.

Устройство подвода теплоносителя в печь снабжено двумя последовательно расположенными уплотнениями, например, лабиринтного типа, и камерой наддува между ними, которая через регулирующий клапан, поддерживающий в ней избыточное давление относительно давления в барабане и атмосфере, соединена с магистралью водяного пара или инертного газа.

Наружные концы труб подвода воздуха в камеры сжигания сообщены с напорным патрубком воздуходувного устройства или с атмосферой отдельными воздухопроводами через воздухораспределитель в виде подвижной и неподвижной планшайб с кольцевыми камерами по количеству камер сжигания, первая из которых установлена на барабане с обеспечением возможности центровки ее оси относительно оси барабана, а вторая - на прижимном устройстве и фундаменте с обеспечением возможности ее прижатия к подвижной планшайбе, при этом на воздухопроводах, подсоединенных к кольцевым камерам неподвижной планшайбы, установлены запорно-регулирующие клапаны.

На поверхности соприкосновения планшайб воздухораспределителя на подвижной планшайбе закреплены пластины из антифрикционного материала, например, из фторопласта или фторопласта с графитом, а на неподвижной планшайбе имеются отверстия для подвода к трущимся поверхностям смазки, например, периодической подачи консистентной смазки типа ЦИАТИМ-203.

На фиг. 1 показан продольный разрез части печи со стороны загрузки материала; на фиг. 2 - продольный разрез печи со стороны выгрузки материала, топки с боровом, камеры смешения, устройства подвода теплоносителя в печь, воздухораспределителя, а также схема воздухопроводов подачи воздуха в камеры сжигания; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - узел В на фиг. 2; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 5; на фиг. 7 - узел Д на фиг. 3; на фиг. 8 - вариант узла Д на фиг. 3; на фиг. 9 - сечение Е-Е на фиг. 7; на фиг. 10 - вариант узла Ж на фиг. 4; на фиг. 11 - вариант узла Ж на фиг. 4; на фиг.12 - узел Ж на фиг. 4; на фиг.13 - вариант узла Ж на фиг. 4; на фиг. 14 - сечение З-З на фиг. 12; на фиг. 15 - вид И на фиг.1; на фиг.16 - сечение К-К на фиг. 15.

Вращающаяся печь с внутренним обогревом для активации углеродсодержащих материалов содержит футерованный изнутри барабан 1 с опорными и опорно-упорной станциями и приводом (на фигурах не показаны) последовательно размещенные в барабане участки 12 активации с пересыпными устройствами 14 и камеры 13 сжигания реакционных газов теплоносителя с отверстиями в барабане 1 и футеровке 2 для подвода воздуха, загрузочное устройство 8 с течкой 9 и разгрузочное устройство 10 типа "улитки".

Печь снабжена соосной с барабаном 1 составной цилиндрической оболочкой 11, смонтированной с возможностью обеспечения относительных осевых температурных перемещений ее частей и исключения пересыпания материала в пространство между ней и футеровкой 2.

Футеровка 2 барабана выполнена из волокнистых огнеупорных материалов, например, на основе каолинового или муллитовокремнеземистого волокна в виде двух частей, одна из которых, состоящая из матов 4, или войлока, или плит 3, или их сочетания, закреплена на внутренней поверхности барабана, например, с помощью приваренных к барабану шпилек 5 с шайбами 6, а вторая, состоящая из ваты 7, плотно размещена, например, путем набивки в процессе монтажа оболочки в барабане 1, в кольцевом пространстве, образованном поверхностью первой части футеровки и наружной поверхностью оболочки 11. Волокнистые материалы на основе каолинового или муллитокремнеземистого волокна обладают необходимой термостойкостью при эксплуатационных температурах теплоносителя. Крепление первой части футеровки к барабану обусловлено необходимостью защиты барабана от теплоносителя, который может перетекать из оболочки, например, через осевые температурные зазоры между ее составными частями. Вторая часть футеровки повышает ресурс футеровки в целом вследствие снижения температур в элементах крепления первой части футеровки и снижения циклических нагрузок в ней. Толщина первой части футеровки выбирается, исходя из обеспечения заданного уровня температур барабана на эксплуатационных режимах по температуре оболочки и теплопроводности выбранных огнеупорных материалов. Для обеспечения ее работоспособности в течение заданного ресурса необходимо обеспечить прилегание футеровки к барабану и циклическую прочность ее элементов под действием силы тяжести этих элементов.

Огнеупорный материал работает как пластина, опертая на узлы крепления и нагруженная переменной по направлению распределенной нагрузкой, а элементы крепления, например шпильки, - как консольно-закрепленные стержни, нагруженные переменными по направлению распределенными нагрузками, силами и моментами. Прижатие огнеупорного материала к барабану обеспечивается выбором шага расположения элементов крепления и предварительным натягом, которые определяются упругостью огнеупорного материала на сжатие и при изгибе с учетом температур материала и элементов крепления и их коэффициентов термического расширения.

Циклическая прочность выбранного огнеупорного материала обеспечивается также шагом расположения элементов крепления по его усталостной характеристике (зависимости напряжений или деформаций до разрушения от количества циклов нагружения). Первая часть футеровки может быть выполнена из одного вида огнеупорного материала, например, матов, или войлока, или плит, если они обеспечивают по своим упругим свойствам и усталостным характеристикам условия прижатия к барабану, заданный ресурс при приемлемых величинах шагов элемента крепления. Однако, может оказаться выгодным применение двух и более слойной первой части футеровки, например, использование слоев войлока со стороны барабана и плит. Слой войлока обеспечивает необходимую упругость всей первой части футеровки, а следовательно, и прижатие футеровки к барабану, а плиты, имеющие большую упругость и лучшие, по сравнению с войлоком, усталостные характеристики, обеспечивают при заданном ресурсе больший шаг установки элементов крепления. Элементы крепления изготавливаются из металла с необходимыми жаростойкими и жаропрочными свойствами, а их размеры выбираются, исходя из их заданного ресурса по усталостным характеристикам. Толщина второй части футеровки (радиальный размер кольцевого пространства) имеет оптимум.

Участки 12 активации расположены в оболочке, а их пересыпные устройства 14 закреплены на внутренней поверхности оболочки 11. Пересыпные устройства могут быть выполнены в виде секторных насадок или в виде лопастей. На одной из двух соседних частей оболочки 11 закреплено кольцо для исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой. В оболочке 11 последовательно с участками 17 активации расположены камеры 13 сжигания. В камерах 13 установлены трубы 15 подвода воздуха с расположенными в районе оси барабана 1 отверстиями или соплами 16 для выхода воздуха. Трубы 15 проходят через барабан 1 с возможностью обеспечения перемещения вдоль оси трубы и через оболочку 11 с возможностью обеспечения перемещения вдоль оси трубы и исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой. Оболочка 11 оперта на барабан 1 или футеровку 2 в районе труб 15 подвода воздуха с обеспечением возможности радиальных температурных перемещений и исключения осевых и окружных перемещений. Для исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой к внутренней поверхности оболочки около трубы 15 подвода воздуха прикреплен чехол 17. Чехол 17 имеет длину, превышающую высоту слоя материала в оболочке. В районе труб 15 оболочка 11 оперта при помощи закрепленных на оболочке цапф 18 и втулок 19, закрепленных на барабане, или отверстий, выполненных в футеровке. Оболочка 11 между трубами 15 подвода воздуха вдоль оси барабана 1 оперта на барабан или футеровку с обеспечением возможности радиальных и осевых перемещений при помощи закрепленных на оболочке 11 дополнительных цапф 20 и дополнительных втулок 21 с сечением прямоугольной или овальной формы, закрепленных на барабане, или отверстий идентичной формы в футеровке. Кроме того, оболочка 11 между трубами подвода воздуха вдоль оси барабана оперта на барабан 1 или футеровку 2 с обеспечением возможности осевых и окружных перемещений и исключения радиальных перемещений при помощи установленных пластин 23, соприкасающихся при эксплуатационных режимах с опорами 22 или с футеровкой. Опоры 22 закреплены на барабане.

На участках 12 активации, в которых размещены секторные насадки, соединенные с внутренней поверхностью оболочки 11 на всей длине участка с помощью сварки, цапфы 20 или пластины 23 установлены в местах соединения секторов насадки с оболочкой.

На одном из торцов барабана 1 установлено устройство 24 для сжигания жидкого или газообразного топлива и устройство для подвода водяного пара. Устройство 24 для сжигания топлива установлено в топке 26, например, вихревого типа с боровом 27. Топка 26 соединена с одним из торцов барабана 1 через камеру 29 смешения и устройство 31 подвода теплоносителя в печь. Топка 26 и боров 27 имеют футеровку 28.

Устройство для подвода водяного пара разделено на две части 25 и 30. Первая часть 25 установлена в топке 26 и выполнена, например, в виде тангенциально расположенной трубы. Вторая часть 30 расположена в камере 29 смешения.

Устройство 31 подвода теплоносителя снабжено двумя последовательно расположенными уплотнениями 32, например, лабиринтного типа и камерой 33 наддува между ними. Камера 33 через регулирующий клапан, поддерживающий в ней избыточное давление относительно давления в барабане и атмосфере, соединена с магистралью водяного пара или инертного газа.

Наружные концы труб 15 подвода воздуха в камеры 13 сжигания сообщены с напорным патрубком воздуходувного устройства, например вентилятора 36, или с атмосферой отдельными воздухопроводами 31 через воздухораспределитель. Последний выполнен в виде подвижной 37 и неподвижной 40 планшайб с кольцевыми камерами 38 и 41 соответственно по количеству камер сжигания. Подвижная планшайба 37 установлена на барабане 1 с обеспечением возможности центровки ее относительно оси барабана. Неподвижная планшайба 40 установлена на прижимном устройстве и фундаменте (на фигурах не показаны) с обеспечением возможности ее прижатия к подвижной планшайбе. На воздухопроводах, подсоединенных к кольцевым камерам 41 неподвижной планшайбы, установлены запорно-регулирующие клапаны 35.

На поверхности соприкосновения планшайб 37 и 40 на подвижной планшайбе 37 закреплены пластины 39 из антифрикционного материала, например, из фторопласта или фторопласта с графитом, а на неподвижной планшайбе 40 имеются отверстия 42 для подвода к трущимся поверхностям смазки, например, периодической подачи консистентной смазки типа ЦИАТИМ-203.

Печь работает следующим образом.

Топливо и воздух в соотношении, обеспечивающем коэффициент избытка воздуха меньший 1 и регулируемом системой автоматики, поступают в устройство 24 для сжигания топлива и далее в топку 26, где при высокой температуре, регулируемой расходом пара в устройство 25 для подвода пара, происходит сгорание топлива. Топочные газы далее проходят через боров 27, где заканчивается полная газификация горючих составляющих топлива и их сжигание, а затем через камеру 29 смешения, где за счет подачи пара в устройство 30 образуется теплоноситель заданных газового состава и температуры, устройство 31 подвода теплоносителя поступает в барабан.

На первом (по ходу теплоносителя), участке 12 активации теплоноситель охлаждается, передавая тепло материалу, в котором происходит эндотермическая реакция активации и выделение в теплоноситель реакционных газов - водорода и монооксида углерода. После этого теплоноситель поступает в первую (по ходу теплоносителя) камеру 13 сжигания, в которую от вентилятора 36 по воздухопроводу 34 через запорно-регулирующий клапан 35, кольцевые камеры 41 и 38 соответственно неподвижной 40 и подвижной 37 планшайб, трубу 15 подвода воздуха и сопла 16 поступает воздух. В средней части камеры сжигания в струях выходящего из сопел воздуха происходит сжигание части реакционных газов, в основном водорода, с образованием воды и выделением тепла, при этом температура теплоносителя возрастает и частично восстанавливается его газовый состав. Температура теплоносителя на выходе из камеры сжигания регулируется расходом подаваемого в него воздуха клапаном 35. Далее теплоноситель поступает во второй участок активации и затем во вторую камеру сжигания, где происходят аналогичные вышеизложенным процессы. После прохождения последнего участка активации теплоноситель поступает в загрузочную камеру 8 и далее через боров в топку дожигания (на чертеже не показаны).

Материал через течку 9 поступает в оболочку 11 и затем в последний участок активации, где с помощью пересыпных устройств 14 осуществляется контакт материала с теплоносителем и его частичная активация. После этого материал поступает в последнюю камеру сжигания, где он движется слоем, что исключает его контакт с кислородом поступающего в среднюю часть камеры воздуха. Затем материал поступает в следующий участок активации и так далее. После прохождения всех участков активации материал через разгрузочное устройство 10 выгружается из печи, при этом температура его снижается до заданной величины за счет теплоотдачи от разгрузочного устройства в окружающую среду. В камеру 33 подается пар, регулированием расхода которого с помощью клапана (на чертеже не показан) обеспечивается избыточное давление в ней по отношению к давлению в барабане и атмосфере, при этом исключается поступление атмосферного воздуха в реакционное пространство барабана. Через отверстия 42 подается смазка к трущимся поверхностям планшайб 37 и 40.

В режиме начала подачи материала в печь воздух в камеры сжигания не подается, при этом температура теплоносителя по его ходу снижается вследствие теплоотдачи в окружающую среду. После начала высыпания материала из разгрузочного устройства воздух подается сначала в первую по ходу теплоносителя камеру сжигания, так как на первом участке активации идет реакция активации и в теплоноситель поступают реакционные газы, которые частично сжигаются в ней и температура теплоносителя перед вторым участком активации повышается до заданного значения, а затем после стабилизации температуры на выходе из второго участка активации во вторую камеру и так до последней камеры сжигания. При прекращении подачи материала отключение подачи воздуха в камеры сжигания производится также последовательно, начиная с последней камеры по ходу теплоносителя. При малых производительностях печи по материалу для сохранения той же степени обгара материала часть участков активации, начиная с последних, отключается путем закрытия соответствующих запорно-регулирующих клапанов 35.

Предлагаемая печь имеет большой ресурс, меньший расход топлива и обеспечивает высокое качество готового продукта - активного угля.

Формула изобретения

1. Вращающаяся печь с внутренним обогревом для активации углеродсодержащих материалов, содержащая футерованный изнутри барабан с опорными и опорно-упорной станциями и приводом, последовательно размещенные в барабане участки активации с пересыпными устройствами и камеры сжигания реакционных газов теплоносителя с отверстиями в барабане и футеровке для подвода воздуха, загрузочное и разгрузочное устройства и установленные на одном из торцов барабана устройства для сжигания жидкого или газообразного топлива и для подвода водяного пара, отличающаяся тем, что она снабжена соосной с барабаном составной цилиндрической оболочкой, смонтированной с возможностью обеспечения относительных осевых температурных перемещений ее частей и исключения пересыпания материала в пространство между ней и футеровкой, на участках активации пересыпные устройства закреплены на внутренней поверхности оболочки, а в камерах сжигания установлены трубы подвода воздуха с расположенными в районе оси барабана отверстиями или соплами для выхода воздуха, проходящие через барабан с возможностью обеспечения герметичности, через футеровку - с возможностью обеспечения перемещения вдоль оси трубы и через оболочку - с возможностью обеспечения перемещения вдоль оси трубы и исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой, причем, оболочка оперта на барабан или футеровку в районе труб подвода воздуха с обеспечением возможности радиальных температурных перемещений и исключения осевых и окружных перемещений.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что на одной из двух соседних частей оболочки закреплено кольцо для исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что пересыпные устройства выполнены в виде лопастей.

4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что пересыпные устройства выполнены в виде секторных насадок.

5. Печь по п.1, отличающаяся тем, что для исключения пересыпания материала в пространство между оболочкой и футеровкой к внутренней поверхности оболочки около трубы подвода воздуха прикреплен чехол с длиной, превышающей высоту слоя материала.

6. Печь по п.1, отличающаяся тем, что оболочка в районе труб подвода воздуха оперта при помощи закрепленных на оболочке цапф и втулок, закрепленных на барабане, или отверстий, выполненных в футеровке.

7. Печь по п.1, отличающаяся тем, что оболочка между трубами подвода воздуха вдоль оси барабана оперта на барабан или футеровку с обеспечением возможности радиальных и осевых перемещений при помощи закрепленных на оболочке дополнительных цапф и дополнительных втулок с сечением прямоугольной или овальной формы, закрепленных на барабане, или отверстий идентичной формы в футеровке.

8. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что оболочка между трубами подвода воздуха вдоль оси барабана оперта на барабан или футеровку с обеспечением возможности осевых и окружных перемещений и исключения радиальных перемещений при помощи установленных на наружной поверхности оболочки пластин, соприкасающихся при эксплуатационных режимах с опорами, закрепленными на барабане, или с футеровкой.

9. Печь по пп.7 и 8, отличающаяся тем, что на участках активации, в которых размещены секторные насадки, соединенные с внутренней поверхностью оболочки на всей длине участка с помощью сварки, цапфы или пластины установлены в местах соединения секторов насадки с оболочкой.

10. Печь по п.1, отличающаяся тем, что футеровка барабана выполнена из волокнистых огнеупорных материалов, например, на основе каолинового или муллитовокремнеземистого волокна в виде двух частей, одна из которых, состоящая из матов, войлока или плит или их сочетания, закреплена на внутренней поверхности барабана, например, с помощью приваренных к барабану шпилек с шайбами, а вторая, состоящая из ваты, плотно размещена, например, путем набивки в процессе монтажа оболочки в барабане, в кольцевом пространстве, образованном поверхностью первой части футеровки и наружной поверхностью оболочки.

11. Печь по п.1, отличающаяся тем, что устройство для сжигания топлива установлено в топке, например, вихревого типа с боровом, соединенной с одним из торцов барабана через камеру смешения и устройство подвода теплоносителя в печь, а устройство для подвода водяного пара разделено на две части, первая из которых установлена в топке, например, в виде тангенциально расположенной трубы, а вторая - в камере смешения.

12. Печь по пп.1 и 5, отличающаяся тем, что устройство подвода теплоносителя в печь снабжено двумя последовательно расположенными уплотнениями, например, лабиринтного типа и камерой наддува между ними, которая через регулирующий клапан, поддерживающий в ней избыточное давление относительно давления в барабане и атмосфере, соединена с магистралью водяного пара или инертного газа.

13. Печь по п.1, отличающаяся тем, что наружные концы труб подвода воздуха в камеры сжигания сообщены с напорным патрубком воздуходувного устройства или с атмосферой отдельными воздуховодами через воздухораспределитель в виде подвижной и неподвижной планшайб с кольцевыми камерами по количеству камер сжигания, первая из которых установлена на барабане с обеспечением возможности центровки ее оси относительно оси барабана, а вторая - на прижимном устройстве и фундаменте с обеспечением возможности ее прижатия к подвижной планшайбе, при этом на воздухопроводах, подсоединенных к кольцевым камерам неподвижной планшайбы, установлены запорно-регулирующие клапаны.

14. Печь по пп.1 - 13, отличающаяся тем, что на поверхности соприкосновения планшайб воздухораспределителя на подвижной планшайбе закреплены пластины из антифрикционного материала, например из фторопласта или фторопласта с графитом, а на неподвижной планшайбе имеются отверстия для подвода к трущимся поверхностям смазки, например периодической подачи консистентной смазки типа ЦИАТИМ-203.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16