CS266256B1 - Zariadenie na predohrievanie vsádzky anorganických látok - Google Patents

Abstract

Podstatou riešenia je to, že predohrievač vsádzky pozostáva z otočnej časti tvorenej válcovým plášťom pevne spojeným so závitnicou upevněnou na stredovej trubke prechádzajúcej pozdížnou osou válcového plášťa, zo zadnej nepohyblivéj časti, do ktorej zasahuje jeden koniec volné otočné uloženej závitnice, ktorej výška v zadnej nepohyblivej časti koresponduje maximálně s jej vnútorným priemerom, a prednej nepohyblivej časti, do ktorej zasahuje druhý koniec volné otočné uloženej závitnice.

Description

Vynález sa týká zariadenia na predohrievanie vsádzky anorganických látok, predovšetkým minerálnych, granulovaných alebo kusových, najma vsádzky granulovaného sklářského kmeňa s využitím odpadného tepla z taviaceho agregátu pri procese tavenia anorganických látok, ako napr. sklářských surovin, predohrevom vsádzky, bud hrubozrnnej kusovej alebo práškovitej, vopred kompaktnej do vhodného tvaru. Súčasne sa týmto riešia i sekundárné problémy tavenia anoi <pn i rlcýrh 1 á i ok pii vynokýeh l op | ot/wh, a to zníženie úletu prchavých zložiek z procesu tavenia a redukcia množstva škodlivin ako i reakčných plynných splodín liorou i a paliva ako oxidu siřičitého a oxidov dusíka.

V súčasnosti sa tavia anorganické materiály, hlavně na výrobu skla, vo váčšine prípadov v kontinuálnych taviacich zariadeniach vanového typu vykuřovaných hlavně plynným alebo kvapalným palivOm s možnosťou príhrevu elektrickým prúdom. Prúd horácích spalin s prímesou plynných reakčných splodín a prchavých súčastí taveniny sa v súčasnosti využívá na ohřev spaXovacieho vzduchu, v niektorých prípadoch i plynu, v rekuperátoroch alebo v regenerátoroch. Po ukončení tohoto procesu odchádzajú spaliny s vysokou entalpiou do ovzdušia, odnášajúc značné množstvo reakčných splodín mechanického rozprachu a prchavých častíc. Tieto látky sú v mnohých prípadoch ekologicky velmi nebezpečné, ako oxid olovnatý, oxidy dusíka, oxid siřičitý, fluoridy, a taktiež ekonomicky nákladné, ako oxid olovnatý a oxid boritý.

Vsádzka do taviacich agregátov sa v súčasnosti zakladá studená vo forme polydisperznej práškovej zmesi. Táto vsádzka na hladině vytvára izolačnú vrstvu, ktorá jednak dlho zakrýva hladinu před sáláním z klenby a taktiež z titulu svojej nízkej teploty odoberá zo skloviny před roztavením značné množstvo teploty, čím ju ochladzuje. Chladná vsádzka potřebuje na tavenie - stratu vzhladu tuhej fázy - značné dlhý čas a tiež značnú časť taviacej plochy, čím znižuje efektivnost celkového roztavenia surovin a vyčerenia skloviny. Predohrievanie vsádzky sklářského kmeňa sa v procese výroby skla doteraz nevyužívá systematicky a v takej miere, ktorá by zodpovedala jeho ekonomickým účinkom. Predohrev surovin sa používá v iných chemicko-hutníckych odvetviach, napr. v cementárstve, metalurgii železa, kde sú už procesy predohrevu surovin priamo napojené na samotný tepelno-technický proces. /

Doposial známe predohrievacie zariadenia sa dotýkajú všetkých typov úpravy kmeňa od neupraveného cez peletízpvaný kmen až ku kmeňom mechanicky lisovaným. Na predohrev sa využívajú rožne chemicko-inžinierske systémy přestupu tepla s menšími alebo váčšími nevýhodami. Je známy spósob predtavovania negranulovaného kmeňa vo vznose závojovite nad hladinou. Tento systém však pri neupravenou kmeni vyvolává velkú prašnost a taktiež počas letu odmiesenie častíc podlá ich hmotnosti. Dalším spósobom sa predohrieva kmeň v sústave cyklónov nad sebou. Tento systém je vhodný pre homogénnu surovinu, pri disperznej heterogénnej surovině može dochádzat k značnej separácii častíc kmeňa. Tento proces je možný iba pri peletizovanom kmeni a umožňuje 3alšie pretavenie před taviacim agregátem. Technická nevýhoda okrem technologických je i v rozmernosti zariadenia. Ďalším známým spósobom je predohrev v rotačnej peci, kde sa vsádzka predohrieva v rotačnej peci podobnej cementárskym peciam s následným přetavením a homogenizáciou v druhej rotačnej peci. Posun materiálu sa zabezpečuje náklonom oboch rotačných valcov. Nevýhodou tohto spósobu je, že tok materiálu v zariadení nie je rovnoměrný a naviac teplo sa odovzdáva málo efektívnym spósobom - vedením od stien. Nevýhodou predchádzajúceho spósobu čiastočne odstraňuje spósob predohrevu vsádzky v šachtových predohrievačoch, kde vsádzka je predohrievaná priamym prefukováním spalinami, ale zariadeniami, ktorými sa tento spósob realizuje, nie je zaručená piestovost toku materiálu, a tým ani homogénnosf ohřevu vrstvy vsádzky anorganických materiálov.

Je známe tiež zariadenie na predohrev kusovej vsádzky realizované ako kolona s horizontálnymi rotačnými platňami pod sebou. Vsádzka je pomocou sústavy hrabadiel a sklzov presýpaná na stále nižšie poschodia. Spaliny prechádzajú protiprúdne a zahrievajú vsádzku na platniach. Nevýhodou zariadenia je poměrně malá efektivnost přestupu tepla do vsádzky a tiež priestorové nároky na výšku pri inštalácii zariadenia situovaného vo vertikálnom smere.

Principem iných zariadení je výmenník tepla rotačného typu. V týchto výmenníkoch je teplonosným médiom tuhá látka vo forme keramických alebo kovových gúl. Tieto sa v externom

CS 266 256 Bl výmenníku zohrievajú spalinami a potom v rotačnej peci odovzdávajú počas premiešavania akumulované teplo vsadzke. Nevýhodou týchto zariadení jí? potřeba dvoch oddělených výměnníkov I opia_f .i to jednoho na ohřev top]onosných gól a druhého na samotný ohřev vsádzky. Rotačná pec miirí hyT nal: loiien/i v !:w_ře postupu vsádzky. Vsádzka mže byť jediné prášková, protože I op] riiKuai''' gulo pri 'olácii mzomi e 1 a jú hruhšio zhlnky. Výměna tepla nie jo dostatečné «·Ιι·Ι;Ι tvn.i a nui/j· < lm · had z. 11' I. z nei · i «: 1'o va n i u vsádzky odd t ol h *ny ml ('·,ij; 1', i m i z I op I οικ »< ;ný<'h < | ti I .

Vyššic uvedené nevýhody odstraňuje a technický problém rioší zariadenie na predohrievanio vsádzky anorganických látok podl’a tohoto vynálezu, ktorého podstatou je, že predohrievač vsádzky pozostáva z otočnéj časti tvorenej válcovým plášťom pevne spojeným so závitnicou upevněnou na stredovej trubke prechádzajúcej pozdlžnou osou válcového plášťa, zo zadnej nepohyblivej časti, do ktorej zasahuje jeden koniec volné otočné uloženej závitnice, ktorej výška v zadnej nepohyblivej časti koresponduje maximálně s jej vnútorným priemerom, a z prednej nepohyblivej časti, do ktorej zasahuje druhý koniec volné otočné uloženej závitnice.

Výhodné je tiež to, že závitnice je viacchodná, pričom jej stúpanie je rovné maximálně dlžke válcového plášťa.

Výhodou zariadenia na predohreivaníe vsádzky anorganických látok okrem společných výhod, kterými sa vyznačujú doteraz používané predohrievače vsádzky, je najma záruka piestovistosti toku predohriatej vsádzky pri jej súčasnom prefukovaní ako zrnitej fázy, čo umožňuje reguláciu rýchlosti posuvu vsádzky, kontrolu doby zdržania vsádzky v zariadení ako aj jej teploty a tiež reguláciu hladiny skloviny, v dosledku čoho je možné zabezpečit automatické riadenie celého procesu predohrievania vsádzky.

Medzi výhody patří tíeŽ nízká inštalačná výška zariadenia, nízká prašnost zariadenia dosahovaná hermetickým uzatvorením predohrievača vsádzky a vysoká tepelná efektivnost zariadenia, ktorá je dokonca vyššia ako u samotnej taviacej pece. Ďalšou výhodou je, že predohrievač vsádzky nemusí byť nakloněný v smere postupu vsádzky, ale jeho os može zvierat s horizontálnou rovinou uhol 0° až 30°.

Riešenie podlá vynálezu má univerzálně použitie vo všetkých chemicko-inžinierskych procesoch, kde je potřebné zvýšit entalpiu kusovej alebo granulovanej vsádzky anorganických látok, či už v cementárstve, hutníctve a pod.

Na přiložených výkresech je znázorněné příkladné usporiadanie zariadenia na vykonávanie sposobu predohrievania vsádzky anorganických látok, kde na obr. 1 je zariadenie v čiastočnom řeze, na obr. 2 je priečny rez otočnou častou predohrievača vsádzky, na obr. 3 je detail utesnenia pohyblivéj a nepohyblivej časti predohrievača vsádzky a na obr. 4 je detail ukončenia skrutkovice so středovou trubkou.

Vsádzka sklářského kmeňa pre výrobu skloviny Eutal lisovaná do granúl mandlovitého tvaru gravitačno-mechanicky premiešavaná sa prefukuje odpadnými spalinami o te^lote 770 °C protiprúdne tak, že prúd spalin, ktorý je trojchodou závitnicou predohrievača vsádzky rozdělený na tri vetvy, predohrieva v sérii za sebou v každej vetve tri vrstvy granulovanej vsádzky. Súčasne je teda predohrievaných devať vrstiev granulovanej vsádzky.

Příkladné usporiadanie zariadenia znázorněné na obr. 1 pozostáva z odbočky 2 P^re odběr spalin, prechádzajúcich z predhrievača vzduchu _1 do odtahového komína 2/ vyúsťujúcej do spaťovacej komory 5 opatrenej pomocným horákem 6, ktorá je cez rozšířené koleno 2 napojená na predohrievač 9 vsádzky, pozostávajúci z otáčavej časti 45 tvorenej válcovým plášťom 30, trojchodou závitnicou 32 s troma závitmi a středovou trubkou 33 navzájom pevne zvarenými, zadnej nepohyblivej časti 2JS, do ktorej zasahuje jeden koniec volné sa otáčajúcej závitnice 32, ktorej výška v tejto časti koresponduje s jej vnútorným priemerom, a prednej nepohyblivej časti 44, do ktorej zasahuje druhý koniec volné sa otáčajúcej závitnice 32. Na zadnú nepohyblivá cast 25 je připojené odtahové potrubie 10 so škrtiacou klapkou 11 ovládanou

CS 266 256 Bl sorvoinotoroni 12 opatřené vzduchovým potrubím 15 na prisávanie chladného vzduchu s regulačnou klapkou 16 a vml i l/Uorom 14. odtahové potrubie 10 vyúsťuje do odlučovača 17 opatřeného koniinom J9 ói driom í; výpusťou 18, Do horné j část i zadno j ucpohyb I i vo j časti 25 vyúsťuje* •'’ΌΊ'·!'· f •ΓΊ* In .:..1: I .»<{.»♦*i olu> nov-Ιι,ί n i zrnu 22. P rodná nepohyblivá část 44 je opatřená v do lne j časti za k t mlac1 m po ( t uh f m 4 1, v R ( oi om । < ig·< vn< iiý < I v< > । i ( y z v< >nov ΐ I ý uzávěr 4 Z . Za k I adae i r potrubie 41_ vyúsťuje? do taviaceho agregátu 26.

Vsádzka anorganických látek, ktorou je sklářsky knicň skloviny Eutal lisovaný do granúl mandlovítého tvaru priemeru 21 mm, je dopravovaná visutou dopravníkovou dráhou 20 v kontajneroch 21 do zakladacieho zariadenia 22. Pretože v predohrievacom zariadení je podtlak, je násypka 23 zakladacieho zariadenia 22 uzatvorená a otvára sa iba přepad 24 váhou zakladanej vsádzky, ke3 sa násypka _23 naplňuje a potom sa ihned uzatvorí. Vsádzka zo zakladacieho zariadenia 22 napojeného na ovládací a regulačný člen 46 zakladania, určujúci rychlost zakladania, padá zosýpacím žlabem 40 do zadnej nepohyblivej časti 25, predohrievača 2 vsádzky, z ktorej je odoberaná do nej zasahujúcou trojchodou závitnicou 32 o troch závitoch. Zadná nepohyblivá část 25_ je spojená pomocou axiálně tesniacich komórok 34 s válcovým pláštom _3JJ. Válcový plášť 30 je vyrobený zo žiaruvzdornej ocele a -je obalený vláknitou izoláciou 31 za účelom zníženia tepelných strát stěnami zariadenia. Válcový plášť 30, závitnica 32 a středová trubka 33 predohrievača 9 vsádzky tvoria kompaktný celok, ktorý je uložený otočné na valčekoch 35 prostredníctvom obručí 36 zapadajúcich do drážky valčekov 35.

Na jednom valečku 3J5 je připevněný pohonný mechanizmus 4 3, ktorý je poháňaný elektromotorem 37 ovládaným cyklovacím zariadením 39 cez variator 38, čím je pohyblivá část 4 5 predohrievača 9 vsádzky otáčaná. Otáčajúca sa závitnica 32 predohrievača 9 vsádzky odoberá zo zadnej nepohyblivej časti 25 granulovánu vsádzku, ktorá sa vplyvom gravitácie a pohybom závitnice 3.2 premiešava a posúva presýpaním v dolnej časti predohrievača 9 vsádzky smerom dopředu. Po přechode predohrievačom 9 vsádzky vypadává vsádzka zakládacím potrubím 41 ústiacim do taviaceho agregátu 26 na hladinu 28 skloviny. Proti priamemu prenikaniu horácích spalin z taviaceho agregátu 26 do predohrievača 9 vsádzky slúži dvojitý zvonovitý uzávěr 42, v ktorom sa postupné otvára vždy len jeden uzávěr a tak nedochádza k prefukovaniu horácích spalin. Dolný koníec zakladacieho potrubia 41 zasahujúci do taviaceho agregátu 26 je zvonku chráněný izoláciou 27 zo žiaruvzdorného materiálu a zvnútra je chladený vodou. Horúce spaliny vznikájúce pri tavení skla v taviacom agregáte 26 predchádzajú predohrievacom 2 vzduchu do odtahového komína 2. V odťahovom komíne 2 je odbočka 3 pre odběr spalin do predohrievača 9 vsádzky. Teplota spalin sa snímá prvým snímacím termočlánkom 4 . Spaliny potom postupujú cez spalovaciu komoru 5 s pomocným horákom 6 do rozšířeného kolena 7 s druhým meracím termočlánkom 2/ ktoré je pomocou axiálnych tesniacich komórok 34 spojené s prednou nepohyblivou častou 44 predohrievača 9 vsádzky a tak vstupujú do otáčajúcej sa části 4 5 predohrievača 2 vsádzky, kde prichádzajú do styku s vrstvou granulovanej vsádzky, pohybujúcej sa opačným smerom v spodnej časti závitnice 32, čím spaliny protiprúdne prefukujú vsádzku ako tesnú vrstvu. Pri prefukovaní vrstvy vsádzky sa najviac zohrieva část vsádzky, ktorá je najbližšie ku stredovej trubke 33. Vplyvom otáčania sa táto vsádzka od stredovej trubky 33 presýpa k válcovému plášťů 30 a na jej miesto presýpa zasa vsádzka chladná z hornej časti vrstvy od válcového plášťa 30. Týmto procesem dochádza k premiešavaniu rozdielne predohriatych vrstiev vsádzky, a tým k homogónnemij ohievu cclej vrstvy. Po prefúknutí prvej vrstvy a čiastočnom ochladení spaliny píechadzajú prázdnou hornou časťou závitnice 32 do dalšej vrstvy a takto postupné je prefukovaných všctkých deviiť vrstiev, ktoré vytvořila trojchodá závitnica 32 o troch závitoch. Teplota predohrievanej vsádzky před vstupom do taviaceho agregátu 26_ je snímaná druhým snímacím termočlánkom 29 umiestneným v dolnej komoře dvojitého zvonovitóho uzávěru 42. Po predohriatí všetkých vrstiev už ochládané spaliny na teplotu 150 až 250 °C odchádzajú odťahovým potrubím 10 cez odtahový ventilátor 14 do odlučovača 17 s komínom 19. V odťahovom potrubí 10 je zabudovaná škrliaca klapka 11 ovládaná servomotorem l_2 podlá teploty spalin zmeraných druhým meracím termočlánkem 13. Pri zvýšení teploty spalin sa škrtiaca klapka 11 uzatvára a zmenšuje ich prietokovó množstvo. Týmto spósobom je chráněný před prehriatím odťahový ventilátor 14 vytvárajúci podtlak v celom predohrievacom zariadení. Ako zabezpečovací prvok slúži vzduchové potrubie 15 na prisávanie chladného vzduchu s regulačnou klapkou 16, ktorá sa otvára pri

CS 266 256 Bl zvyšovaní tc?ploty spalin nad 250 °C prod vstupom do ventilátora 14 . Tento stav móže nastat len pri zastavení činností predohrievača 9 vsádzky, ked vsádzka přestane ochladzovať spaliny. Spaliny /. von1 i 1 a tora 14 vchadza ) Ú do od I učovača 17, kde je cez výpusť 18 pre tržité vy piišťatiý úlet tnožnosťou jeho opatovnóho sptacovania, a komfnom _1_9 odchádzajú do ovzdušia.

Claims (2)

1. Zariadenie na predohrievanie vsádzky anorganických látok, predovšetkým mineráIných, granulovaných alebo kusových, najma vsádzky granulovaného sklářského kmeňa protiprúdne prefukovanej spalinami, pozostávajúce z prívodného potrubia spalin, predohrievača vsádzky otočné uloženého prostredníctvom obručí zapadajúcich do drážok valčekov na pevnom základe, odtahového potrubia, zakladacieho mechanizmu vsádzky a zakladacieho potrubia predohriatej vsádzky vyznačujúce sa týni, že predohrievač (9) vsádzky pozostáva z otočnej časti (45) tvorenej válcovým plášťom (30) pevne spojeným so závitnicou (32) upevněnou na stredovej trubko (33) prechádzajúcej pozdížnou osou válcového plášťa (30), zo zadnej nepohyblivej časti (25), do ktorej zasahuje jeden koniec volné otočné uloženej závitnice (32), ktorej výška v zadnoj nepohyblivej časti (25) koresponduje maximálně s jej vnútorným priemerom, a prednej nepohyblivej časti (44), do ktorej zasahuje druhý koniec volné otočné uloženej závitnice (32).

2. Zariadenie podlá bodu 1 vyznačujúce sa tým, že závitnica (32) je viacchodná, pričom jej stúpanie je rovné maximálně dlžke válcového plášťa (30).