CS222714B1

CS222714B1 - Process for heat treatment of pulverized and fine-grained raw materials and apparatus for carrying out the process

Info

Publication number: CS222714B1
Application number: CS643880A
Authority: CS
Inventors: Cestmir Wykrent
Original assignee: Cestmir Wykrent
Priority date: 1980-09-24
Filing date: 1980-09-24
Publication date: 1983-07-29

Abstract

Vynález řeší problém potlačení nebo dělení zpětných proudů plynů při prováděném tepelném zpracování práškových nebo drobně zrnitých surovin ve svislé šachtě. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se potlačení nebo dělení zpětných proudů děje v prostoru mezi stěnou svislé šachty a překážkou uspořádanou přibližně v její svislé ose, kterou tvoří válec nebo alespoň jedno těleso tvaru kužele bez podstavy s vrcholem ve směru postupujících horkých plynů. Vynálezu může být využito v návazných technologiích, kde dochází k výměně tepla mezi plyny majícími rotační složku rychlosti a surovinou ve svislé šachtě.The invention solves the problem of suppressing or dividing backflows of gases during the thermal processing of powdered or finely grained raw materials in a vertical shaft. The essence of the invention lies in the fact that the suppression or division of backflows occurs in the space between the wall of the vertical shaft and an obstacle arranged approximately in its vertical axis, which is formed by a cylinder or at least one cone-shaped body without a base with the apex in the direction of the advancing hot gases. The invention can be used in downstream technologies, where heat exchange occurs between gases having a rotational component of velocity and the raw material in the vertical shaft.

Description

Vynález se týká tepelného zpracování práškových a drobně zrnitých surovin, jako například předehřívání cementové surovinové moučky ve svislé šachtě a zařízení k provádění způsobu, zejména pak uspořádání pracovního prostoru svislé šachty umožňujícího potlačení něho dělení zpětného proudění horkých plynů.The invention relates to the heat treatment of powdery and finely grained raw materials, such as preheating of cement raw meal in a vertical shaft and a device for carrying out the method, in particular the arrangement of a working space of a vertical shaft allowing suppression of the separation of hot gas backflow.

Ke zvýšení účinnosti při předáváni tepla v zařízeních pro výpal práškových a drobně zrnitých surovin se v oblasti předehřevu, popřípadě dílčí chemické reakce se navrhují před rotační pec výměníky tepla, upravené jako svislé šachty s protiproudou výměnou. Při tomto způsobu však v zásadě nejde o předání tepla v čistém protiproudu, neboť charakter proudění přiváděných plynů a jejich dynamické účinky princip protiproudu narušují a předání tepla surovině se děje smíšeným způsobem obtížně ovladatelným a termodynamicky nevýhodným. Surovina připravená k procesu v prášku mikrometrových rozměrů potřebuje k ohřevu teoreticky zlomky sekundy, neboť teplovýměnná plocha je velká, koeficient přestupu tepla pno daný druh proudění je rovněž poměrně veliký, a přesto prášková surovina musí zůstávatpro dosažení požadované teploty v procesu uvnitř svislé šachty řádově sekundy až minuty. Tento rozpor je způsoben aerodynamickými .vlivy, které nepříznivě ovlivňují termodynamické děje. Používané svislé šachty pr|a předehřívání suroviny mají tangenciálně umístěný vtok horkých plynů v její spodní části. Vlivem proudění plynů, kdy se částice suroviny pochybují teoreticky po soustředných kružnicích se středem v počátku osi, vzniká nevířivý cirkulační pohyb jen mimo určité jádro o konečném piosvislé šachty, by měla být rychlost částic nekonečná. Fyzikálně je možný tento pohyb jen mimo určité jádro o konečném poloměru, na jehož povrchu má rychlost konečnou hodnotu. Plyn tedy prOudí mezikružím, zatímco tlaku po průřezu ubývá se zmenšováním vzdálenosti od počátku souřadnic, tedy od středu víru plynů. Jelikož vír má nižší tlak, přitahuje k sobě ostatní hmotu a tím vznikají osové zpětné proudy. Z hlediska aerodynamiky se zvětšuje tlaková ztráta, z hlediska termodynamiky pak promíchávání a směšování plynů a suroviny s různými teplotami znamená růst entropie systému a znehodnocování teplla. To má za následek Snížení práceschopnosti tepla, zmenšuje se tepelný spád a tím je nutno prodloužit dráhu, na níž se předehřev, popřípadě reakce uskutečňuji. Nerovnoměrné rozdělení tepla po: průřezu svislé šachty a vícenásobná nežádoucí výměna tepla způsobují převádění energie na nižší úroveň a podstatně zhoršuje podmínky pro účinné předání tepla surovině na krátké dráze. Svislá šachta z důvodů uvedeného charakteru proudění má velkou konstrukční a stavební výšku, tedy velké dráhy, na nichž se tepelná výměna uskutečňuje.In order to increase the heat transfer efficiency in the furnace for firing powdered and fine-grained raw materials, heat exchangers, designed as vertical shafts with counter-current exchange, are designed upstream of the rotary kiln in the area of preheating or partial chemical reactions. In principle, however, this method does not involve the transfer of heat in a pure countercurrent, since the flow characteristics of the feed gases and their dynamic effects interfere with the countercurrent principle and the heat transfer to the raw material is mixed and difficult to control and thermodynamically disadvantageous. The ready-to-use raw material in micrometer size requires theoretically fractions of a second to heat, since the heat exchange surface is large, the heat transfer coefficient for the type of flow is also relatively large, yet the raw material must remain within the vertical shaft for several seconds minutes. This discrepancy is due to aerodynamic influences that adversely affect thermodynamic processes. The vertical shafts used and the preheating of the feedstock have a tangentially located hot gas inlet at the bottom thereof. Due to the gas flow, where the raw material particles doubt theoretically about concentric circles centered at the beginning of the axis, a non-whirling circulation movement occurs only outside a certain core of the final vertical shaft, the particle velocity should be infinite. Physically, this motion is only possible outside a certain core of a finite radius on whose surface the velocity has a finite value. Thus, the gas flows through the annulus, while the pressure decreases along the cross-section as the distance from the origin of the co-ordinates, ie the center of the vortex of the gases, decreases. Since the vortex has a lower pressure, it attracts the other mass to it and thus produces axial backflows. In terms of aerodynamics, pressure loss increases, and in terms of thermodynamics, mixing and mixing gases and feedstock at different temperatures means increasing the entropy of the system and deteriorating the heat. This results in a reduction in the heat working capacity, a decrease in the thermal gradient, and thus an increase in the path on which the preheating or reaction takes place. Uneven heat distribution along the vertical shaft cross-section and multiple undesirable heat exchanges cause the energy to be transferred to a lower level and considerably compromise the conditions for efficient heat transfer over the short path. The vertical shaft, due to the above-mentioned flow pattern, has a large constructional and construction height, i.e. large paths on which the heat exchange takes place.

Uváděné nedostatky odstraňuje způsob tepelného zpracování práškovitých a drobně zrnitých surovin ve svislé šachtě hioirkými plyny, postupujícími proti podávané surovině, při kterém vzniká zpětný proud horkých plynů tangenciálním prouděním, po výšce Svislé šachty, podle vynálezu v podstatě tím, že tento zpětný proud plynů se potlačuje neboi dělí na několik menších úseků. Uvnitř svislé šachty je překážka horkých plynů, uspořádaná v její svislé ose. Překážku uvnitř svislé šachty tvoří válec uspořádaný po< její výšce. Překážku uvnitř svislé šachty ťVoIří alespoň jedno těleso tvaru kužele bez podstavy S vrcholem ve směru vystupujících horkých plynů.The aforementioned drawbacks are eliminated by the method of heat treatment of pulverulent and fine-grained raw materials in a vertical shaft with hioir gases, advancing against the feedstock, in which the return of hot gases by tangential flow, along the vertical shaft height, according to the invention is essentially carried out. because it is divided into several smaller sections. Inside the vertical shaft is an obstacle of hot gases arranged in its vertical axis. An obstacle inside the vertical shaft is formed by a cylinder arranged along its height. The at least one cone-shaped body without a base having a peak in the direction of the exiting hot gases forms an obstacle inside the vertical shaft.

Podle vynálezu se dosáhne zvýšení tepelné účinnosti svislé šachty, snížení spotřeby energie, vyššího měrného výkonu a snížení její pracovní výšky.According to the invention, an increase in the thermal efficiency of the vertical shaft, a reduction in energy consumption, a higher specific output and a reduction in its working height are achieved.

Příklad vynálezu je zřejmý z výkresu, na němž, ob'r. 1 znázorňuje schematicky v pohledu část svislé šachty S potrubím pro případ plynů v její spodní části a překážkou v jejím vnitřním prostoru, obr. 2 pák svlsilou šachtu, jejíž vnitřní překážku tvoří válec po výšce svislé šachty, a obr. 3 uspořádání svislé šachty, jejíž vnitřní přepážku tvoří alespoň jedno¹ těleso tvaru kužele hez podstavy s vrcholem ve směru vystupujících horkých plynů.An example of the invention is apparent from the drawing in which: FIG. 1 shows a schematic view of a part of a vertical shaft with a gas conduit in its lower part and an obstacle in its interior, FIG. internal partition comprises at least one cone shaped body ¹ Hez base with the apex in the direction of exiting hot gases.

Horké plyny, přiváděné z rotační cementářské pece (z výkresu není zřejmá], vstupují doi svislé šachty 1 potrubím 2 tangenciálně a dále proudí ve šroubovici v prostoru mezi jiejí vnitřní stěnou a překážkou 3. Surovina se přivádí do horní části svislé šachty 1 a za současného předehřívání postupuje proti horkým plynům. Zpětný proud horkých plynů, vznikající tangenciálním prouděním po její výšce, se potlačuje nebo dělí na několik menších úseků. Ochlazené plyny vystupují ze svislé šachty 1 v její horní části, předehřátá surovina se odvádí z její spodní části.The hot gases fed from the rotary cement kiln (not obvious from the drawing) enter the vertical shaft 1 through line 2 tangentially and further flow in a helix in the space between its inner wall and the obstacle 3. The raw material is fed to the top of the vertical shaft 1 and The backflow of hot gases generated by tangential flow along its height is suppressed or divided into several smaller sections.The cooled gases exit from the vertical shaft 1 in its upper part, the preheated raw material is discharged from its lower part.

Zařízení tvoří svislá šachta 1, do jejíž spodní válcové části ústí tangenciálně potrubí 2 horkých plynů. Uvnitř svislé šachty 1 je překážka 3 horkých plynů, uspořádaná rovnoběžně s její osou. Překážku 3 uvnitř sVislé šachty 1 tvoří válec 4 uspořádaný po její výšce, nebo alespoň jedno těleso' 5 tvaru kužele bez podstavy s vrcholen ve směru postupujících plynů.The device consists of a vertical shaft 1, into whose lower cylindrical part a tangentially hot gas line 2 flows. Inside the vertical shaft 1 there is an obstacle 3 of hot gases arranged parallel to its axis. The obstacle 3 inside the vertical shaft 1 is formed by a cylinder 4 arranged at its height, or at least one cone-shaped body 5 without a base with a peak in the direction of advancing gases.

Claims

1. A method of heat treating powdered and finely grained raw materials in a vertical shaft by hot fillers advancing the feed material to produce a return flow of hot gases by tangential flow along the height of the vertical shaft, characterized in that the return flow of hot gases is suppressed or divided into several smaller sections.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, arranged as a vertical shaft with a gas conduit opening into. its lower part is tangentially characterized in that inside the vertical shaft (1j) there is an obstacle (3) of hot gases arranged parallel to its axis.

Device according to claim 2, characterized in that the obstacle (3) inside the vertical shaft (1) is formed by a cylinder (4) arranged along its height.

Device according to item 2, characterized in that the obstacle (3j) inside the vertical shaft (1j) is formed by at least one cone-shaped body (5) without a base with a peak in the direction of the emerging hot gases.