Способ тепловой обработки зернистого материала
ОП ИтАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советскик
Социалистическик
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) З»влено 03.01.78 (21) 2563059/29-3 с присоединением заявки № (23) Приоритет Опубликовано 15.05.80. Бюллетень ¹ 18 Дата опубликования описания 18.05.80 (5I )M. Кл. F 27 В 15/00 Гасударственный комитет СССР (53) УД f(666.94..04(088.8) по делом изобретениИ н открытий В. В. Федоренко и В. А. Спасских (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБСУГКИ ЗЕРНИСТОГО М АТЕР ИАЛА Изобретение относится к тепловой обработке зернистых материалов, широко применяемой в химической и других отраслях промышленности, в частности, для обжига магнезитов, известняка, сульфатов металлов и т.п. Известны различные способы тепловой обработки зернистых материалов, реализуемые на установках с падающим 1Î слоем, в которых материал подают сверху вниз по вертикальному или наклонному каналу навстречу потоку газа-теплоноситеття, движущемуся снизу вверх . Эти способы отличаются друг от друга приемами, направленными на увеличение времени контакта обрабатываемого материала с теплоносителем, для чего предложены наклрнньте перегородки, поворотные заслонки и другие решения, применение которых позволяет замедлять скорость падения частиц материала и тем самым увеличить время контакта их с газом Щ и(2). Недостатки известных способов — малое время контакта частиц материала с газом и ограничение скорости теплоносителя скоростью витания частиц материала, большой пылеунос, большая высота аппаратов с падающим слоем. Наиболее близким к изобретешпо по технической сущности является способ тепловой обработки полидисперсных материалов, осуществляемый в вертикальной шахте круглого или иного сечения, постепенно сужающегося кверху, в котором для совмещения стадий тепловой обработки (нагрев, обжиг, охлаждение) теплонюситель подводят пульсирующим потоком в среднюю часть шахты, а в нижнюю часть подают холодный воздух (3). К недостаткам способа относятся неоднородность тепловой обработки материалов, обжиг которых ведется в диффузионной области; невозможность проведения тепловой обработки материалов без контакта с газом-теплосителем; не4493 4 10 3 73 обходимость применения сложных устройств для создания высокотемпературного пульсирующего потока газа. Кель изобретения — увеличение производительности и интенсификации теплои массообмена за счет увеличения времени контактирования, уменьшение габаритов аппарата, снижение пылеуноса. Это достигается тем, что в способе тепловой обработки зернистого материа-. ла, включающем нагрев, обжиг и охлаждение, осуществляемые при встречном движении частиц и теплоносителя, материал перед нагревом помешают в разборные контейнеры с проницаемыми стенками, а нагрев и обжж осуществляют при скорости теплоносителя, превышающей скорость витания частиц материала. Применение данного способа позволяет резко увеличить коэффициент теплоотдачи от газа к частицам за счет подачи газа †теплоносите со скоростью, превышающей скорость витания частиц, увеличить в несколько раз время пребывания материала в потоке за счет уменьшения скорости опускания контейнеров практически до нуля, обрабаты— вать попидисперсные материалы при одинаковом времени пребывания крупных и мелких частиц в потоке, проводить тепловую обработку при минимальном пылеуносе вследствие совмещения в контейнере операций тепловой обработки и очистки газов от пыли. На фиг. 1 представлена схема установки для реализации данного способа; на фи;г. 2 — контейнер продольный раз) рез. Установка для тепловой обработки зернистого материала сод ержит вертикальную шахту 1, пневмотрубу 2, соединенную с шахтой 1 наклонным газоходом 3, топку 4, подсоединенную K расширительной камере 5, расположенной в средней части шахты 1, узел b выгрузки и узел 7 загрузки, расположенные в верхней части установки между пневмотрубой 2 и шахтой Внутри шахты 1, пневмотрубы 2, наклонного газохода 3, узлов выгрузки 6 и загрузки 7 расположена система 8 замкнутых параллельных направляющих, в пазах которых находятся контейнеры 9. Направляющие 8 служат для ориентации контейнеров. Вертикальная шахта 1 состоит из зоны 10 подогрева, зоны 11 обжига и зоны 12 охлаждения. Шахта имеет переменное по высоте круглое или другой формы сечение. При необходимости корпус шахты может быть изнутри футерован. Стенки внутреннего канала шахты в зоне 11 обжига выполнены перфорированными, вокруг зоны обжига расположена расширительная камера 5, Зона 12 охлаждения шахты 1 переходит в наклонный газоход 3, служащий для скатывания контейнеров в пневмотрубу 2. Газоход 3 снабжен штуцером 13 для ввода холодного воздуха в шахту 1 и пневмотрубу 2. Пневмотруба 2 имеет постоянное по всей высоте сечение с плошадью, незначительно превышающей плошадь сечения контейнера, что обеспечивает транспортировку контейнеров вверх потоком холодного воздуха. В верхней части шахты 1 и пневмотрубы 2 имеются заслонки 14 для регулирования рас20 ходов холодного воздуха. Подсоединенный к верхней части пневмотрубы 2 узел 6 выгрузки снабжен сборником 15 и выгружатепем 16. Внутри узлов выгрузки 6 и загрузки 7 проходит цепной транспортер 17, служащий дпя перемещения контейнеров 9 от пневмотрубы 2 к шахте 1, а также создания необходимого усилил для раскрыЗо тия:и закрытия контейнеров, осуществляемых с помощью отжимных планок .18, размещенных в узле 6 выгрузки, и прижимных планок 19, размещенных в узле 7 загрузки. Узел 7 загрузки содержит бункер 20 исходного сырья (материала), питатель 21 с производительностью несколько большей, чем требуется, аппарат 22 с псевдоожиженным споем, снабженный 40 штуцером 23 дпя вывода избыточного сырья (поддержания . постоянного уровня материала), сонло 24 подачи избыточного сырья в циклон 25. Узел 7 загрузки соединен с шахтой 1 и узлом 6 выгрузки. Контейнер 9 представляет собой тело вращения (шар, эллипсоид) и содержит каркас, состоящий из двух половинок 26 и 27, с фильтруюшими стенками 28 и 29, вь|полненными, например, из сетки ипи пористой керамики, закручиваюших лопаток 3О, полуосей 31 и 32, к которым крепятся половин<и каркаса стопора 33 для фиксации половинок карка55 са в собранном или разобранном виде, .двух дисков 34, насаженных на полуоси 31 и 32, причем на дисках закреплены лопатки 3О. Контейнеры 9, помев контейнерах материал проходит зону 12 охлаждения, наклонный газоход 3 и rro направляющим поступает в пневмотрубу 2. Переменное сечение канала вертикальной шахты 1 обеспечивает постоянную скорость газового потока при проведдшк высокотемпературного процесса тепловой обработки, осуществляемого с помощью продуктов сгорания топлива, получаемых в топке 4, и поступающих в зону 11 обжига через, расишрительную камеру 5 и перфорированные стенки зоны обжига, где они смешиваются с подогретым воздухом зоны 12 до необходимой температуры процесса. Воздух, необходимый для охлаждения материала в зоне 12 охлаждения и для подъема контейнеров с обработанным материалом (готовым продуктом) наверх, подают через штуцер 13. Использование пневмотрубы позволяет снизить высоту эоны 12 и гаэохода 3, так как охлаждение продукта происходит также и при его подъеме в пневмотрубе. При малом зазоре между стенками контейнера и каналом пневмотрубы обеспечивается требуемое усилие для транспортировки контейнеров вверх потоком холодного воздуха, после чего контейнеры скатываются в узел 6 выгрузки, где подхватываются пластинчатым транспортером 17. Набегая на отжжмкые планки 18, контейнер раскрывается, и обработанный материал высыпается из него и выгружается из сборника 15 с помощью выгружателя 16. Раскрытые контейнеры поступают в узел 7 загрузки для повторного цикла. Избыток сырья, выводимый из аппарата 22 с помощью щтуцера 23, пневмотранспортом подают в циклон 25 с помощью сопла 24, а чэ циклона 25 — в бункер 20. Газовые потоки от шахты 1, тневмотрубы 2, узла 7 загрузки направляют на тонкую очистку от пыли. В случае необходимости проведения тепловой обработки материалов, не допускающих контакта с теплоносителем (получение кальцинированной соды, получения фтористого водорода из плавикового шпата и др.), стенки контейнеров выполняют сплошными, а зазор между половинками контейнеров обеспечивает удаление выделяющихся при реакции разложения газов. Применение печи контейнерного типа позволяет увеличить производительность по готовому продукту вследствие увеличения расхода газа (скорости газового 5 734493 6 шенные в установку, поочередно повернуты на 180 вокруг горизонтальной о оси для придания им вращения с помощью лопаток по и против часовой стрелки для выравнивания газового потока внутри шахты 1. Установка работает следующим образом. Из бункера 20 с помощью пйгателя 21 материал поступает в аппарат 22 0 с псевдоожиженным слоем, в котором поддерживается постоянный уровень для обеспечения равномерной загрузки контейнеров 9. При перемещении по направляющим 8 с помощью цецного транспортера 17 раскрытых контейнеров 9 внутри аппарата 22 они заполняются материалом при постоянной степени заполнения каждого контейнера. При набегании дисков 34 на прижимные планки 19 контейнеры закрываются. Заполненные материалом контейнеры 9 скатываются в вертикальную шахту 1. В шахте 1 контейнеры с материалом опускаются по направляющим 8 вниз навстречу газовому потоку, который движется с большой скоростью (превышающей скорость витания частиц материалов). Газовый поток замедляет падение контейнеров и одновременно, вследствие наличия у контейнеров лопаток 30, вращает последовательно опускающиеся контейнеры вокруг их горизонтальной оси во взаимно противоположных направлениях (по и против часовой стрелки). Наличие дисков 34 предохраняет контейнеры от перекоса и заклинивания. Под действием набегающего газового потока, поступающего внутрь контейнеров через фильтруюшие стенки 28 и 29, материал в контейнере переходит в режим, отвечающий пневмотранспорту, т.е. поднимается с большой скоростью or низа до верха вращающегося контейнера, прижимается к стенке контейнера в верхней части и опускается на стенке вниз, где снова под воздействием газового потока поднимается вверх, и. r.д. Вращение контейнера обеспечивает также продувку фильтруюших стенок 28 и 29, т.е. очис50 тку их от пыли. При движении материалов в верхней части шахты зоне 10 подогрева он подогревается, а отходящие 1 азы при этом охлаждаются. Подогретый материал поступает в среднюю зону шахты — зону 11 обжига, где происходит прокалка материала. Прошедший тепловую обработку 7 7 34493 8 потока) на тепловую обработку, а также ности и интенсификации тепло- и массоповысить эффективность тепловой обра- обмена за счет увеличения времени кон-, ботки вследствие одновременного увели- тактирования, материал перед нагревом чения коэффициента теплоотдачи и вре- помещают в разборные контейнеры с мени контактирования, т.е. повысить ка- проницаемыми стенками, а нагрев и честно продукта. обжиг осуществляют при скорости теплоносителя, превышающей скорость витания частиц материала. Формула изобретения Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Способ тепловой обработки зернистого 1. Патент Англии ¹ 1311100, материала, включающий нагрев, обжиг кл. Р 4 В, опублик. 1973. и охлаждение, осуществляемые при 2. Авторское свидетельство СССР встречном движении частиц и теплоно- № 487286, кл. Р 27 В 15/00, 1973. сителя, о т л и ч а ю m и и с я тем, t5 3. Авторское свидетельство СССР Что, с целью увеличения производитель- № 169021, кл. Р 27 В 15/ОО, 1961. 734493 Составитель Л. Мацук Редактор С. Лыжова Техред Л. Теслюк Корректор E- Панн Заказ 2214/7 Тираж 671 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 3
