Печь для термической обработки мелкозернистого материала

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп КСАН ИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.11.79 (21) 2847763/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.02.82. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 07.02.82 (51) М. Кл,з

F 27 В 15/00

Гасударственный комитет

СССР (53) УД К 66 096 5 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

E В. Коровкин, В. В. Федоренко и Ю. 3. Нехамки (71) Заявитель (54) ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ

МЕЛКОЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для термической обработки мелкозернистых материалов в потоке теплоносителя, в частности для получения активированного угля, разложения солей и т. п.

Известен аппарат, содержащий наружный и внутренний корпусы, винтовую пластину между ними, образующую одноходовой рабочий канал, штуцеры для ввода материала и газа в нижнюю часть корпуса.

В этом аппарате термическая обработка материала происходит в спиральном рабочем канале, при прямоточном движении газа и материала в направлении снизу вверх 11I

Недостатками известных прямоточных аппаратов являются низкий тепловой КПД и нерациональное использование длины рабочего канала вследствие снижения скорости химического процесса и температурного напора в конце рабочего канала, высокая температура отходящих газов, что ведет к повышению расхода топлива, увеличению габаритов аппаратов и необходимости применения высокотемпературного газоочистного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является противоточный а ппарат, содержащий вертикальный футерованный корпус, центральную трубу с циклоном, ряд закрепленных на центральной трубе по ее высоте перфорированных винтовых перегородок, перекрывающих друг друга и снабженных пересыпными щелями для перемещения материала с верхних перегородок на нижние, штуцера ввода материала из циклона на верхнюю перегородку и газа в нижнюю часть корпуса. В аппарате сначала происходит предварительная термическая обработка материала в восходящем потоке теплоносителя в центральной трубе, а после отделения материала в циклоне— термическая обработка его в рабочей камере аппарата, расположенной между корпусом и центральной трубой. В рабочей камере материал и теплоноситель движутся противотоком по отношению друг к другу, причем газ проходит снизу вверх по всему сечению рабочей камеры через наклонные отверстия в перегородках, а материал сверху вниз по спирали, образованной наклонными поверхностями винтовых перегородок, в виде

903681

55

3 тонкого взвешенного слоя. Газ, последовательно проходя перегородки, приводит материал на перегородках во взвешенное состояние, способствуя перемещению его no длине винтовой перегородки, а пересыпные щели в перегородках служат для перехода материала с верхних перегородок на нижние (2).

Однако аппарат имеет большие габариты и высокую металлоемкость вследствие ограничений скорости газа скоростью витания частиц материала при создании взвешенного (псевдоожиженного) слоя, низкий объемный коэффициент теплоотдачи от газа к частицам из-за наличия надслоевого пространства над каждой перегородкой, в котором не происходит процесс теплообмена, возможность забивки пылью наклонных отверстий в перфорированных перегородках, что снижает надежность работы аппарата.

Цель изобретения — интенсификация тепло- и массообмена, снижение металлоемкости и повышение надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что в печи для термической обработки мелкозернистого материала в потоке теплоносителя, содержащей цилиндрический корпус, центральную трубу с циклоном, штуцера ввода и вывода газа и материала, рабочую камеру, образованную винтовой пластиной, с рядом перепускных каналов по ее длине, винтовая пластина выполнена с выступами на ее нижней поверхности, входные отверстия пере11ускных каналов размещены над винтовой пластиной у боковой поверхности корпуса, а выпускные отверстия перепускных каналов расположены под винтовой пластиной в ее выступах, причем входное отверстие последнего по ходу газа перепускного канала расположено после места ввода в рабочую камеру стояка циклона, а выходное отверстие первого по ходу газа перепускного канала — перед штуцером вывода материала.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — перепускной канал, разрез.

Печь содержит цилиндрический корпус 1, футеровку 2, центральную трубу 3, выходящую за пределы корпуса, и винтовую пластину 4, расположенную между центральной трубой и корпусом и образующую рабочую камеру — одноходовой рабочий канал 5, футерованный огнеупором.

При проведении высокотемпературных процессов винтовая пластина может быть выполнена с двойными стенками для возможности охлаждения ее воздухом, подаваемым в зазор между ними.

Верхняя часть центральной трубы 3 подсоединена к циклону 6 с опускным стояком, введенным через крышку печи в рабочий канал 5, нижняя часть центральной трубы выполнена в виде эжектора 7, снабженного

1О

Зо

4 штуцером 8 для ввода в центральную трубу 3 обрабатываемого материала.

По длине рабочего канала 5 в винтовой пластине 4 у внутренней поверхности футеровки 2, размещен ряд перепускных каналов 9 с входными отверстиями 10 и выходными отверстиями 1. Входные отверстия перепускных каналов 9 расположены над винтовой пластиной 4 и обращены навстречу движению теплоносителя, выходные отверстия 11 расположены под винтовой пластиной 4.

Нижняя поверхность винтовой пластины 4 снабжена выступами 12, размещенными радиально между центральной трубой 3 и корпусом 1 в местах расположения перепускных каналов 9. В выступах 12 расположены выходные отверстия 11 перепускных каналов 9.

Рабочий канал 5 в нижней части корпуса снабжен тангенциальным штуцером вывода обработанного материала 13.

Первый по ходу газа перепускной канал 9 в нижней части корпуса расположен в винтовой пластине 4 таким образом, что его выходное отверстие 11 размещено в рабочем канале 5 перед штуцером вывода материала !3, а последний по ходу газа перепускной канал 9 в верхней части корпуса расположен в винтовой пластине так, что его входное отверстие размещено в рабочем канале 5 после места ввода в рабочий канал стояка циклонов.

В средней части корпуса размещена горелка 14 для ввода топлива в среднюю часть рабочего канала 5.

При обработке материалов с низкой теплопроводностью печь может быть снабжена тангенциальным штуцером 15 для вывода части обрабатываемого материала из рабочего канала 5 с последующим направлением его на повторную термическую обработку в центральную трубу 3. Тангенциальный штуцер 15 может быть совмещен с перепускным каналом 9, расположенным по ходу потока газа перед горелкой 14.

В верхней части корпуса 1 размещен штуцер 16 для вывода из рабочего канала 5 отходящих печных газов. К штуцеру 16 подсоединена опускная труба 17, расположенная вне корпуса 1 параллельно центральной трубе 3, и соединенная с ее нижней частью.

В нижней части корпуса 1 размещен штуцер 18 для ввода холодного воздуха в нижнюю часть рабочего канала 5.

Печь работает следующим образом.

Обрабатываемый материал загружают в нижнюю часть центральной трубы 3 через штуцер 8 с помощью разрежения, создаваемого эжектором 7. Отходящие печные газы, проходящие через эжектор 7, подхватывают загружаемый материал и перемещают его снизу вверх по центральной трубе 3, в которой материал проходит предварительную

903681

1Î

Форл ила изоорвт -.ни. обработку, например, сушку. После отделения материала от газа в циклоне 6 материал по опускному стояку, снабженному затвором, поступает в верхнюю часть рабочего канала 5, зону нагрева, а обеспыленные и охлажденные газы из циклона 6 направляют на дальнейшую обработку или в атмосферу.

Расположение опускного стояка циклонов в верхнем витке спирали рабочего канала перед последним по ходу газа входным отверстием 10 перепускного канала 9 обеспечивает более полное отделение частиц из газового потока перед удалением его из зоны нагрева через штуцер 16, а также более длительное пребывание материала в рабочем канале 5.

При перемещении обрабатываемого материала в рабочем канале 5 в направлении сверху вниз, осуществляемом с помощью перепускных каналов 9, он последовательно проходит зоны нагрева, обжига, охлаждения, после чего его удаляют из печи через штуцер вывода материала 13 в нижней части корпуса, расположенным в нижнем витке спирали рабочего канала по ходу газа после первого перепускного канала. Расположение штуцера вывода 13 обеспечивает увеличение времени пребывания материала в зоне охлаждения. Газ-теплоноситель в рабочем канале 5 движется в направлении снизу вверх. Сначала теплоносителем является холодный воздух, поступающий в нижнюю часть рабочего канала 5, зону охлаждения, через штуцер 18. Г1ри своем движении по спирали рабочего канала 5 воздух нагревается, охлаждая готовый продукт. В средней части рабочего канала, зоне обжига, теплоносителем являются продукты горения топлива, сжигаемого с помощью горелки 14.

В зоне обжига протекают химические реакции превращения исходного материала в готовый продукт.

В верхней части рабочего канала 5, зоне нагрева, происходит охлаждение печных газов и подогрев исходного материала.

Из зоны нагрева теплоноситель через штуцер 16 удаляют из рабочего канала 5 и подают в опускную трубу 17, а из нее— в эжектор 7 центральной трубы 3.

При обработке полидисперсного материала в криволинейном рабочем канале с основным движением частиц вверх по наклонной поверхности происходит их торможение, причем крупные частицы отстают в своем движении от более мелких. 3а счет разного времени пребывания крупных и мелких частиц в потоке газа обеспечивается более однородная термическая обработка полидисперсного материала.

Движение газа и материала ь спиральном рабочем канале 5 является противоточно-прямоточным, причем перемещение материала с верхних витков спирали рабочего канала на нижние происходит следующим образом.

З5

Под действием центробежной силы в спиральном рабочем канале взвешенные в потоке теплоносителя частицы материала концентрируются в месте стыка внутренней поверхности футерованного корпуса и верхней поверхности винтовой пластины. Часть пылегазового потока в рабочем канале набегает на входное отверстие 10 перепускного канала 9 и за счет разрежения., создаваемого с помощью выступа 12 этого перепускного канала, поступает на нижерасположенный виток спирали через выходное отверстие ll, а основная часть потока с пониженной концентрацией материала проходит мимо входного отверстия 10 вверх по витку спирали рабочего канала и поступает в район выступа 12 вышерасположенного перепускного канала 9. При прохождении потока под выступом 12 создается разрежение, достаточное для перепуска материала с верхнего витка спирали на нижний через выходное отверстие 11.

Основная часть потока смешивается в поступающим с верхнего витка спирали материала и направляется далее вверх по рабочему каналу. Количество газа, поступающего через перепускной канал на нижерасположенный виток вместе с материалом, незначительно и не превышает 5 — 10 /о от

его расхода.

Для проведения термической обработки материалов с малой теплопроводностью в предлагаемой печи может быть осуществлен рецикл материала через штуцер 15, с последующей пода ей его в центральную трубу через штуцер 8.

Предлагаемая i.ечь для термической обработки мелкозернистого материала позволит реализовать принцип противоточного движения газа и обрабатываемого материала при высоких скоростях газа-теплоносителя, превышающих сKopocTb витания частиц материала. что обеспечит умеHbUl| Hèå габаритов и снижение расхода топлива при повышении тепло- и массообмена и надежности аппарата.

Печь для тер::, ческой обработк мелкозернистого материала в потоке теплоносителя, содержащая цилиндрический корпус, центральную трубу с циклоном, штуцера ввода и вывода газа и материала, рабочую камерy, образованнi ю BHHT080H tt, .ëñòèíîè, с рядом перепускных каналов по ее длине., отличающаяся тем, что, с целью интенсификации тепло- и массообмена, снижения металлоемкости и повышения надежности работы, винтовая пластина выполнена с выступами на ее нижней поверхносги, входные отверстия перепуcKHblx каналов размещены над винтовой пластиной у боковой поверхности корпуса, а выпускные отверстия перепускных каналов расположены под винтовой

903681

7 пластиной в ее выступах, причем входное отверстие последнего по ходу газа перепускного канала расположено после места ввода в рабочую камеру стояка циклона, а ходу газа выходное отверстие первого по хо г перепускного канала — перед штуцером выбора материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4052149, кл. 432-58 опублик. 1977. л.

2. Авторское свидетельство СССР № 88389, кл. F 27 В 15/02, 1949.

903681

Топп

Редактор Н. Бобкова

Заказ 93/21

Составитель И. Иноземцева

Техред A. Бойкас Корректор Г. Огар

Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4