Вращающаяся муфельная печь

 

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для проведения тепловой обработки материалов, например для получения активированного угля. Муфельная печь содержит вращающийся барабан с размещенным в нем керамическим муфелем, имеющим каналы для прохода газа с перфорированными перегородками. Сыпучий инертный материал частично заполняет пространство каналов, в смежных стенках которых имеются размещенные по длине каналов щели при отношении площади сечения каналов к суммарной площади щелей 10-100. Размер частиц инертного сыпучего материала больше размера отверстий перегородок и щелей смежных стенок. 2 ил.

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для проведения тепловой обработки материалов, например для получения активированного угля, является усовершенствованием известного устройства (авт. св. СССР N 1610211, кл. F 27 B 5/16 с приоритетом от 17.01.89 г., авторы В.В.Федоренко и Г.Л. Абраменкова - прототип).

Известна вращающаяся муфельная печь, содержащая вращающийся барабан, размещенный в ней керамический муфель с каналами для прохода газа и камеры подвода и отвода тепла, причем каналы снабжены поперечными перфорированными перегородками, размещенными по длине каналов, а последние заполнены инертным сыпучим материалом с размером частиц, меньшим размера отверстий перегородок. В этой конструкции печи есть два существенных недостатка. Во-первых, отсутствие циркуляции газа-теплоносителя между каналами по длине печи, что препятствует выравниванию градиента температур по объему муфельной футеровки печи. Во-вторых, размер частиц инертного сыпучего материала меньше размера отверстий перфорированных перегородок, что приведет к пылеуносу инертного материала и нарушит теплораспределение при разбросе газораздачи по каналам печи из-за пересыпания инертного материала по каналам в продольном направлении.

Цель предлагаемого изобретения - снижение теплового напряжения в муфельной футеровке печи за счет интенсивного теплообмена по дополнительным каналам в футеровке при гарантированном отсутствии пересыпания сыпучего материала в каналах для прохода газа-теплоносителя в продольном направлении.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в решении технической задачи равномерного разогрева массы муфельной футеровки за счет того, что в смежных стенах каналов для прохода газа, выполнены щели по длине каналов при отношении площади сечения канала к суммарной площади щелей 10 - 100, а размер частиц инертного сыпучего материала больше размера отверстий перегородок и щелей продольных стенок.

Прохождение раскаленных продуктов сгорания через конфигурацию каналов и щелей происходит за счет перепада давления, создаваемого разрежением на "холодной" стороне барабана, а в плоскости вертикального сечения барабана печи всегда существуют перепады разрежения.

При этом соответственно количество раскаленных продуктов сгорания, проходящих по каналам и щелям футеровки, будет различно, что, естественно, вызовет термические напряжения в толще футеровки.

Отношение площади сечения каналов к суммарной площади щелей 10 - 100 подчиняется зависимости, выведенной соавторами где П - величина отношения площади сечения каналов к суммарной площади щелей; L - длина каналов; Т1 - температура на входе каналов; Т2 - температура на выходе каналов; Д - диаметр барабана; К - корректирующий эмпирический коэффициент, техническая сущность состоит в выравнивании величины термического сопротивления в продольном и поперечном направлениях футеровки барабана при движении теплоносителя по каналам и щелям при вариации разрежения по вертикальной плоскости сечения барабана.

На фиг. 1 представлена муфельная печь, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Печь содержит горизонтальный или наклонный вращающийся барабан 1 с размещенным в нем муфелем 2, например из керамики, имеющим каналы 3 дня прохода теплоносителя. Внутри каждого из каналов 3 размещены поперечные перфорированные перегородки 4, число которых зависит от угла наклона барабана 1 и размера каналов 3, минимальное число перегородок 4 /для горизонтального барабана 1/ равно двум. В смежных стенках каналов 3 образованы щели 5 для циркуляции теплоносителя в поперечном направлении. Пространство каналов 3 между перегородками 4 частично заполнено сыпучим инертным монодисперсным материалом 6 с размером частиц, большим размера отверстий перфорированных перегородок 4 и щелей 5, с возможностью свободного пересыпания материала в поперечном сечении при вращении барабана 1. По длине каналов 3 в муфеле 2 и корпусе выполнены сквозные отверстия 7, закрытые пробками, для засыпки материала внутрь каналов 3 и опорожнения их. В начале и конце барабана 1 размещены охватывающее его камеры 8 и 9 подвода и отвода теплоносителя, сообщающиеся с каналами 3 через сквозные отверстия /окна/ 10 в муфеле 2 и корпусе. Печь содержит также загрузочное и разгрузочное устройства 11 и 12.

Печь работает следующим образом.

Обрабатываемый материал загружают во внутреннее пространство муфеля с помощью загрузочного устройства 11. При вращении барабана 1 совместно с муфелем 2 обрабатываемый материал продвигается внутри муфеля 2 в сторону разгрузочного устройства 12, воспринимая при этом тепло от внутренней поверхности муфеля 2, за счет чего происходит его тепловая обработка. Газ-теплоноситель подают в камеру 8, откуда он равномерно распределяется по каналам 3 и, перемещаясь по ним в сторону камеры 9, проходит последовательно над слоем и внутри инертного материала 6 через ряд перфорированных перегородок 4 и щелей 5, отдавая свое тепло стенкам 3 и инертному материалу 6. Наличие в каналах 3 перфорированных перегородок 4 и щелей 5 способствует выравниванию газораздачи по всем каналам 3, а также многократной турбулизации потока газа при перетекании между каналами 3 через щели 5 и слой инертного материала 6, что снижает неравномерность нагрева футеровки и повышает конвективную составляющую коэффициента теплоотдачи от газа к стенке.

Формула изобретения

Вращающаяся муфельная печь, содержащая барабан и размещенный в нем керамический муфель с каналами для прохода газа, перфорированными перегородками, расположенными поперечно по длине каналов, и с сыпучим инертным материалом, заполняющим каналы, отличающаяся тем, что в смежных стенках каналов выполнены щели по длине каналов при отношении площади сечения каналов к суммарной площади щелей 10 - 100, а размер частиц инертного сыпучего материала больше размера отверстий перегородок и щелей смежных стенок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2