Циклонная печь

 

Союз Советсиин

Социалистические

Рес убп

ОП КСАН НЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (in 916938 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 12.06.80 (21) 2939190/29-33 (ы)м. Кд.

F 27 В 18/00 с присоединением заявки М

Государственный коинтет

СССР (23) Приоритет (53) УДК 628. . 54(088. 8) по делам нэобретеннй и открытий

Опубликовано 30.03.82. Бюллетень Ме 12

Дата опубликования описания 30.03.82 (54) ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности, к циклонным печам для получения силикатной связки абразивных изделий н может быть исполь зовано в химической и металлургнческбй промьшитенн ости.

Современные циклонные печк в основном предназначены для переработки од нокомпонентных рудных материалов, представляющих собой однородные продукты., Прн переработке многокомпонентных туго. плавких шихт, составляющие которых отличаются между собой плотностью от.

800 до 3000 кг/м ), гранулометрнческим составом (от нескольких микрон до

2-3 мм) и температурой плавлення (от

100 до 1700 С) в этих печах получить качественные продукты практически не- возможно. В связи с этим возникает необходимость создання цнклонных печей дпя термохимической переработки многькомпонентной тугоплавкой шихты.

Известна циклонная печь, для термо химической переработки минерального ! сырья, содержащая рабочую камеру с пережимом, соединенным с копильннком расплава. Пережим выполнен со щелями. переменного сечения по высоте, направленными тангенцнально вдолв образующих в направлении крутки газового потока.

Пережим опущен в копнльннк чак, что его выходное отверстие расположено в плоскости, параллельной продольной осн копильнпка, отстоит от днища копильника. на 0,2-0,5 внутреннего диаметра рабочей камеры циклонной печк и находится непосредственно над расплавом L1 J

Циклонная печь с таким пережямом позволяет пол гчнть бопее качественные продукты из. однокомпонентных однородных материалов, однако улучшение качества готовых продуктов в ней незначительно. Это связано со снижением кннематической энергии газового потока, вследствие расширения его в пережимедиффузоре. В результате этого снижается эффективность перемешнвания расплава и сепарации нз газового потока час3 9169 тиц шихты и расплава. Кроме того, происходит образование настылей на щелях пережима, приводящее к срыву крутки потока и ухудшению перемешивания расплава в копильнике, что в конечном итоге способствует получению малокачественного продукта. Кроме того, срыв крутки газового потока вызывает появление ло кальных зон, из-за которых поток становится малостабильным (плохо органиэо- 10 ванным), и это также неблагоприятно сказывается на качестве продукта.

Другим сушественным недостатком известной циклонной печи является низ- 5 кий выход продукта, предопределенный близким расположег ием пережима к зеркалу расплава. Такое расположение пережима способствует интенсивному перемешиванию расплава, его гомогениэации 2а и усреднению по химическому составу, но при этом газовый поток проникает вглубь расплава, à выходя из него, захватывает с собой и уносит из печи значительное количество расплава. Установка эа печью жидкопленочного сепаратора не устраняет это явление, так как расплав осаждается на трубах сепаратора и происходит уменьшение проходного . сечения газовому потоку между грубами, что вызывает увеличение скорости газов в межтрубном пространстве, срыв осев шего па трубах расплава и вынос его в запечную теплоиспопьзующую установку.

З5

В известной циклонной печи не удается получить качественные продукты с высоким выходом даже иэ однородных однокомпонентных рудных материалов и тем более невозможно получить качественные продукты иэ многокомпонентных тугоплавких шихт, так как относительно мелкие и легкие компоненты этой шихты проскакивают через щели пережима,- уносятся за печь и практически не участвуют в химических реакциях, протекаюших

yt в расплаве, Наиболее близкой к предлагаемой является циклонная печь, содержащая рабочую камеру с пережимом, соединенным

5О с цилиндрическим копильником расплава.

Пережим установлен на копильнике (сопряжен с ним) и расположен тангенциально к его поперечному сечению. При прохождении через такой пережим в газовом потоке будут отсутствовать локаль55 ные эоны с завихрениями, он будет высокостабильным с практически одина- ковым профилем скоростей по всей выЗ8 ф соте нережима. При этом образуется газовый поток с мощнымй)центробежными силами, позволяющий легко отделять от него частицы расплава и эффективно перемешивать расплав в копильнике, создавая благоприятные условия для получения однородного по химическому составу продукта. Удаление .пережима от зеркала расплава позволяет получить высокий выход готового продукта (унос. частиц расплава незначителен) (2 ) .

Недостатком печи является невозможность получения качественных продуктов из многокомпонентной тут оплавкой шихты вследствие того, что при выходе газового потока из пережима в копильник в верхней части копильника происходит расширение газового потока и отделение части потока, несущего частицы легких компонентов шихты и расплава от основного потока, движущегося в нижней части копиг.ьника. Это приводит к увеличению в расплаве тяжелых частиц. Легкие частицы внедряются в расплав по мере продвижения по копильнику и возпе г етки. Однако усреднение расплава по химичесюму составу не успевает произойти. Кроме того, расплав, содержащий тугоплавкие частицы, быс1ро застывает иэ-аа охлаждающего действия стенок копильника и эндотермических реакций, протекающих в расплаве, вязкость его увеличивается, перемешивание затрудняется. В результате готовый продукт получается неош ородным и сойер- . жит частицы непрореагировавших компонентов шихты.

Существенным недостатком является также нарушение вращательного движения газового потока при столкновении его с ванной расплава, так как теряемая при этом энергия не используется дпя перемешивания расплава и газового потока, которое способствовало бы в некоторой степени получению качественного продукта.

Ileab изобретения - получение качественного однородного продукта из многэкомпонентной тугоплавкой шихты за счет эффективного использования энергии газового потока в пережиме и копильнике расплава, при обеспечении высокого выхода готового продукта.

Указанная цель достигается тем, что в циклонной печи, содержащей рабочую камеру с перегкимом, тангенциально соединенным с цилиндрическим копильником расплава, нижняя часть пережима

7 9169 тие 9 для выхода высокотемпературных продуктов сгорания.

Циклонная печь работает следующим образом.

Иногокомпонентная полидисперсная тугоплавкая шихта для получения силикатной связки абразивных изделий через вводы шихты 2 поступает в верхнюю часть рабочей камеры. Зля исключения настылеобразования на выходе из вводов шйхты 2 в них также подается небольшое количество сжатого воздуха. ОднОвремен но горячий воздух и жидкое топливо поступают в форкамеры 3. Воспламенение топлива во время пуска циклонного агрегата осуществляется от запальника, а при работе агрегата от раскаленной поверхности футеровки форкамер 3. Продук ты сгорания топлива, имеющие высокую температуру из. эа небольшого коэффициента расхода воздуха, с большой скоростью поступают в рабочую камеру 1 циклон« ной печи и благодаря тангециальной кс« тановке форкамеры 3 образуется закрученный турбулентный газовый поток. Частицы шихты, попадая в этот поток, мгновенно прогреваются до температуры плавления. и под действием центробежных сил отбрасываются на стенки рабочей камеры зо

1, где образуют на поверхности гарни- сажной футеровки тонкую пленку расплава, стекающую вниз, В стекающую пленку расплава из закрученного газового потока непрерывно поступают частицы шихты, нагретые до температуры близкой

35 к температуре плавления илй расплавленные частицы. Вследствие этого, толщина пленки расплава на стенках рабочей камеры 1 по мере продвижения вниз не40 прерывно увеличивается. На днище рабочей камеры 1, благодаря скосу на пережиме, образуется кольцевая ванна расплава, где происходит его интенсивное перемешивание газовым потоком. Расп45 лав из ванны через скос непрерывной струей движется по правой стенке пережима 5. Закрученный газовый поток, поступая в пережим 5 вначале имеет высокую степень закрутки, но вследствие чрения потока о струю расплава и стенки пережима степень закрутки резко снижается и газовый поток постепенно переформировывается в прямолинейный, Средняя о скорость газового потока в пережиме 5 возрастает в несколько раэ, так как пло- щадь поперечного сечения пережима в

4-4,5 раза меньше площади поперечного сечения рабочей камеры 1. Благодаря

38 8 высокой скорости газового потока и достаточно большой высоте пережима в нем происходит дополнительная тепловая обработка и перемешивание расплава. Величина времени и интенсивность тепловой обработки расплава в пережиме 3 весьма близки к времени и.интенсивности тепловой обработки расплава в рабочей камере 1 циклонной печи. Выходная часть пережима 5 установлена тангенциально к внутренней поверхности копильника 4 и, вследствие этого, в нем образуется закрученный газовый поток. Из пережима

5 расплав стекает в продольную ванну

6 копильника 4. Грушевидная форма копильника позволяет получить высокоорганизованный закрученный газовый поток, соприкосновение с расплавом которого происходит только на поверхности последнего. Наличие такого газового потока способствует максимальному осаждению частиц шихты и расплава из потока в начале копильника, что в значительной мере повышает качество готового продукта и снижает потери шихты с пылеун ос ом.

При движении расплава вдоль ванны происходит его интенсивное перемешивание и гомогенизация, как на поверхности за счет газового потока, так и по всей глубине ванны за счет горелок полупа руженного горения. Работа этих горелок позволяет также поддерживать необходимую температуру расплава, Из копипьника расплав выводят через летку

8 и направляют на грануляцию. Высокотемпературные продукты сгорания через торцовое отверстие 9 поступают в запеч- ную теплоиспользующую установку.

Выход готового продукта составляет

9397%.

Средний коэффициен т не одн ородн ости готового продукта равен 0,957, что подтверждает получение качественного однородного продукта из многокомпонентной тугоплавкой шихты в циклонной печи.

К онструкция предлагаемой циклонной печи позволяет получить более качественный однородний готовый продукт из мнсь- гокомпонентной полидисперсной тугоплавкой шихты, выход продукта при этом составляет 93-97%, вследствие уменьшения выноса шихтовых материалов и расплава из печи.

Ф ормула изобретения

Циклонная печь для термохимической переработки шихты, содержащая рабочую

9 916938 10 камеру с пережимом, тангенциально со- тикальной плоскости копильника, а пооединенным с цилиндрическим копильником ледний снабжен расположенной вдоль его расплава, о т л и ч а ю m а я с я тем, образующих в донной части ванной с r что, с целью получения качественного релками полупогружного горения. однородного продукта с высоким выходом. Источники ийформации, при термохимической переработке много- принятые во внимание при экспертизе компонентной тугоплавкой шихты, нижняя 1. Авторское свидетельство СССР часть пережима введена в копильник, . N. 401875, кл. т 27 В 15/00, 1973. причем выходное отверстие пережима 2. Авторское свидетельство СССР расположено. в плоскости, проходящей î ¹ 478989 кл, F 27 В 15/00 1975 диаметрально и под углом 30-40 к вер- (прототип), 11Ии

Pin Х

ВНИИПИ Заказ 1855/56 Тираж 642 Подписное

Филиал ППП "Патенг, r..Óærîðîä, ул. Проектная, 4