Способ термохимической обработки сыпучего материала и устройство для его осуществления

 

<»>909522

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву. (22) Заявлено 050580 (21 ) 2944927/29-33 (5l)M. Кл. с присоединением заявки по—

F 27 8 15/00

Гаоудорстееииый коиитет

СССР (23) Приоритетио делом иэобретеиий и открытий

Опубликовано 280ðß2 Бюллетень М 8 (53) УДК666.9. .04(O88.8) Дата опубликования описания 280282 (72) Авторы иэобретеиия

Е.В;Максимов, Б.С.Фиалков, Н.В.Шенбергер, Т.Е.Жандильдин и А.Б.Талжанов

Химико-металлургический институт AII Казах (7I ) Заявитель (54/ СПОСОБ ТЕРИОХИМИ4ЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СБПУ4ЕГО

МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к химической, металлургической и пищевой отрасляи промышленности и может использоваться для термической и химической обработки сыпучих материалов, преимущественно для сушки, обжига и металлизации.

Известен способ термической обработки сыпучих материалов во взвешенном состоянии (13.

Недостатком известного способа является определенная хаотичность дви" жения частиц, что отрицательно сказывается на качестве готового продукта, 15 и необходимость в дополнительных ме" ханических устройствах для разгрузки готового продукта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является спо20 соб обработки сыпучего материала в зоне циркуляции в плотном неподвижном слое, где зона циркуляции образуется под действием газовой струи (23.

К недостаткам его можно отнести ухудшение тепло-и массообменных процессов, периодичность процесса и др.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для нагрева зернистого ма" териала в шахте, содержащей вертикально расположенные камеры, соединенные диафрагмами. Дымовые газы проходят снизу вверх последовательно через все вертикальные конические камеры. Скорость газов меняется, возрастая в диафрагмах и уменьшаясь в камерах. С помощью вертикального газопровода и соединительных гаэоходов обеспечива" ется нагрев шихты до заданной темпе" ратуры в результате регулирования времени пребывания частиц в каждой вертикальной конической камере 533.

Недостатки данного устройства заключаются в использовании устройства только для нагрева материала, слож" ности регулирования скорости дымовых газов и температуры материала в ка"

909522 мерах, усложнении конструкции устройства за счет монтажа подводящих и отводящих газопроводов,газоотводного, обводного и соединительных газоходов. 5

Цель изобретения - повышение качества готового продукта, улучшение протекания тепло- и массообменных процессов и упрощение конструкции устройствава. 1О

Указанная цель достигается тем, что по способу термохимической обработки сыпучего материала в плотном слое с использованием энергии газовой струи, преимущественно в зоне циркуля-15 ции, в мНогокамерной шахте, отношение скорости струи газа, образующей зону циркуляции в движущемся слое, к критической скорости газа составляет 4090. 20

Причем в каждой вышерасположенной камере. поддерживают температуру ниже, чем. в предыдущей, при этом температура в нижней камере ниже температуры размягчения используемого материала, 25 а в верхней камере не ниже температуры разложения гидратов.

Кроме того, в устройстве для термохимической обработки сыпучего материала, содержащем шахту в виде рас- 30 положенных друг над другом соединенных диафрагмами камер с зоной циркуляции и устройства для подвода газа, высота камер составляет 1,2-2,5 высоты зоны циркуляции, а отношение диаметра выпускного отверстия в диафрагме к максимальному диаметру частицы сыпучего материала составляет 5-16.

Принципиальное отличие предлагае- 4ф мого способа от известного заключается в том, что обрабатываемый и транспортируемый газами материал из зоны циркуляции непрерывно поступает через отверстие в диафрагме в нижерасположенную камеру. При этом отношение

Vg, --- = 40-90, где V - скорость струи

% газа, образующего зону циркуляции, V y - критическая скорость газа, т.е. 5О скорость гэза в выпускном отверстии диафрагмы, при достижении которой наступает зависание слоя, Критическая скорость газа определяется по известным зависимостям. 55

Первая цифра, т.е. 40, относится к скорости газовой струи, достаточной для образования зоны циркуляции, вторая .к скорости струи, при дости жении которой резко возрастает массовая скорость истечения сыпучего материала через выпускное отверстие предлагаемого устройства, а следовательно, время его пребывания в камере становится недостаточным для проведения эффективной обработки слоя газовым потоком. Высота камер, в которых производят термохимическую обработку сыпучего материала, составляет 1,2-2,5 высоты зоны циркуляции.

При снижении первой цифры возможен пробой струей газа слоя, расположенного над зоной циркуляции, а, во-вторых, из-за незначительной толщины слоя не полностью используется тепловая и химическая энергия газа.

Как показывают эксперименты, значительное увеличение высоты камер, а следовательно, высоты сЛоя (больше высоты зоны циркуляции в 2,5 раза) нецелесообразно в связи с уменьшением теплового и химического потенциала газового потока. В целях исключения слипания сыпучего материала, повышения качества готового продукта и снижения расхода газа температуру в нижней камере поддерживают ниже температуры размягчения используемого материала, в последующих камерах теми ратуру подводимого газа снижают с расчетом получения температуры в верхней камере, достаточной для испарения влаги. Для обеспечения устойчиаого выпуска материала через выпускные отверстия в диафрагмах отношение диаметра отверстия к максимальному размеру частицы должно быть в пределах от 5 до 16. При меньшем значении движение материала неустойчивое и возможны зависания материала над выпускными отверстиями, при большем, как показали эксперименты, возможно истечение материала через выпускные отверстия, минуя зоны циркуляции.

В каждой камере регулирование массовой скорости истечения материала через выпускное отверстие в диафрагме осуществляют изменением скорости газовой струи. При повышении скорости струи увеличивается объем эоны циркуляции и массовая скорость истечения материала, которая повышается также с ростом диаметра выпускного отверстия. Таким образом, задаваясь необходимой степенью обработки сыпучего материала, можно соответственно подоб1. Способ термохимической обработки сыпучего материала в плотном слое с использованием энергии газовой струи, преимущественно в зоне циркуляции, в многокамерной шахте, о .т -. л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения- качества готового продукта, отношение скорости струи газа, образующей зону циркуляции в движущемся слое, к критической скорости газа составляет 40-90, 2. Способ по п.1, о т л и ч аю щ и " с я тем,,что в. каждой вышерасположенной камере поддерживают температуру ниже, чем в предыдущей, при этом температура в нижней камере ниже температуры размягчения используемого материала, а в верхней камере не ниже температуры разложения гидратов.

3. Устройство для -термохимической обработки сыпучего материала, содержащее шахту в виде расположенных одна над другой соединенных диафрагмами камер с зоной циркуляции и устройства для подвода газа, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения протекания тепло- и массообменных процессов и упрощения конструкции устройства, высота камер сос" тавляет 1,2-2,5 высоты зоны циркуляции

4. Устройство по п.3, о т л и ч аю щ е е с я тем, что отношение диа« метра выпускного отверстия в диафрагме к максимальному диаметру частицы сыпучего материала составляет 5"16.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Романков П.Г. и Рашковская Н.Б.

Сушка во взвешенном состоянии. Л., "Химия", 1968, с. 11.

2. Инженерно-физический журнал, 1975, М 3, 29, с. 397-402 (прототип}.

3. Авторское свидетельство СССР

N 658387, кл. F 27 В 15/00, 1977 (прототип).

5 90952 рать нужную скорость газовых струй и диаметр выпускного отверстия. Однако во всех случаях для обеспечения движения материалов в плотном слое массо-, вая скорость истечения материалов из вышерасположенной камеры должна быть больше, чем из нижерасположенной.

На чертеже изображена установка для термохимической обработки сыпучего материала ° 10

Устройство состоит из загрузочного устройства 1, ниже которого расположены одна за другой камеры 2, сообщающиеся посредством выпускных отверстий

3, выполненных в диафрагмах 4, в. верх-и ней части камер, ниже выпускных отверстий 3, установлены сопла 5 для подачи газа, устройство заканчивается копильником 6 для приема готового продукта. 20

Способ осуществляется следующим образом.

Сыпучий материал через загрузочное устройство 1 поступает в камеру 2.

Через сопла 5 подают газ-восстано- 2s витель (или любой другой газ, необходимый для термохимической обработки сыпучего материала). При определенной скорости газовой струи над выпускным отверстием 3 образуется зона з0

7 циркуляции. Частицы материала, двигаясь вдоль контура зоны 7 циркуляции,.обрабатываются потоком газа и транспортируются им же через отверстия 3 из вышерасположенных.камер в нижние. Газ из зоны 7 циркуляции фильтруется через слой материала, т.е. вызывает предварительную обра" ботку материала перед поступлением его в зону 7 циркуляции. Готовый 40 продукт попадает иэ нижней камеры в копильник б и может из него непрерывно выгружаться с помощью известных устройств. Время пребывания частиц материала в установке зависит от сте-4 пени его термохимической обработки.

Для достижения высокой степени обработки материала газом необходимо повысить скорость газовой струи и, следовательно, размеры зоны циркуляции, что приводит к увеличению времени пребывания материала в зоне,увеличить число камер. Готовый продукт. попадает в копильник 6, из которого может выгружаться с помощью известных устройств.

Использование предлагаемых способа и устройства для термохимической

2 6 обработки сыпучего материала обеспечивает по сравнению с известными способом и устройством повышение качества готового продукта, упрощение конструкции устройства и улучшение протекания тепло- и массообменных процессов.

< формула изобретения

909522

Загрузка

Составитель И.Иноземцева

Ред ктор Н.Безродная ТехредС.Мигунова Корректор И.Шароши

Заказ 874/63. Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4