RO110731B1 - Procedeu și instalație pentru expandarea rocilor perlitice - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un procedeu și la o instalație pentru realizarea procedeului de expandare a rocilor perlitice. Procedeul constă în aceea că flacăra se formează și se dezvoltă în incinta cu pereți relativ reci și se compune din trei părți, ce se dezvoltă în trei camere separate. Flacăra este învăluită de un jet de aer circular, lamelar, de mare viteză, care micșorează diametrul flăcării și asigură răcirea pereților cu care se menține în contact, prin efectul Coandă. Instalația pentru realizarea procedeului este constituitădintr-o cameră de ardere (1), un arzător (3) și un tronson (2) care face legătura cu un cuptor (24) și are în componență o cameră (4) de amestec, prevăzută cu niște duze (5) de la care se dezvoltă flacăra principală, o cameră (8) centrală de aducțiune, prevăzută cu o duză (9), de la care se dezvoltă flacăra variabilă, o cameră (12) de amestec, în care pătrunde atât combustibil, cât și amestec aercombustibil, format, anterior, în camera (4), la care se dezvoltă flacăra pilot, un tronson (15) convergent- divergent cu niște pereți (16) interior și (17) exterior, între care circulă aer de răcire, acest aer răcind și un perete (22) interior, al tronsonului (2), între peretele (22) interior și un perete (23) exterior, ai tronsonului (2), circulând în contracurent. cu gazele arse, aerul de ardere care este adus printr-o gură (25) și este dirijat printr-o tubulatură (26) la arzătorul (3).

Description

Invenția se referă la un procedeu și o instalație pentru expandarea rocilor perlitice în cuptoarele orizontale sau cu înclinare mică față de orizontală, rotative sau nerotative, la cuptoare verticale sau înclinate față de verticală.

Sunt cunoscute procedee și instalații pentru realizarea procesului de expandare a rocilor perlitice care se bazează pe arderea combustibilului într-un arzător convențional, fie cu preamestec total, aer-combustibil, creând o flacără de temperatură ridicată pe o lungime redusă, ceea ce conduce la încălziri puternice locale ale incintei de expandare și la posibilitatea formării de material aglomerat sinterizat, fie fără preamestec combustibil-aer, îngreunând procesul de difuzie aer-gaz, ceea ce conduce la ineficienta din punct de vedere termic, arzătorul lucrând cu excese mari de aer. Instalațiile sunt plasate uneori direct la partea cilindrică a cuptorului orizontal, căptușite cu material refractar, favorizând apariția lipiturilor specifice de material sinterizat pe zidăria cuptorului sau la partea inferioară a cuptoarelor verticale, în acest caz, între arzător și cuptor există o importantă zonă deschisă, pentru căderea materialului neantrenat de flacără, crescând cantitatea de aer rece intrat în cuptor și mărind consumul de combustibil.

Problema pe care o rezolvă invenția constă în aceea că asigură obținerea unei flăcări care realizează expandarea, cu amestec corespunzător aer-combustibil, într-o incintă relativ rece, răcirea fiind asigurată chiar cu aerul ce va participa la ardere, conducând la reducerea consumului specific de combustibil pentru expandare.

Procedeul, conform invenției, constă în aceea că flacăra care realizează expandarea rocii se compune dintr-o primă parte care formează flacără pilot care asigură stabilitatea întregii flăcări, o a doua parte care crează preponderent flacăra și jetul de gaze arse ce asigură expandarea, și o a treia parte dezvoltată central și cu posibilitatea de a fi modificată axial, flacăra fiind înconjurată de un jet de aer circular de mare viteză.

Instalația pentru realizarea procedeului confonn invenției este constituită dintr-o cameră de ardere, un arzător și un tronson care face legătura cu un cuptor, care are în componență o cameră de amestec prevăzută cu niște duze de la care se dezvoltă flacăra principală, o cameră centrală de aducțiune prevăzută cu o duză, de la care se dezvoltă flacăra variabilă, o cameră de amestec în care pătrunde atât combustibil cât și amestec aer combustibil format anterior în camera de amestec, la care se dezvoltă flacăra pilot, un tronson convergent divergent cu niște pereți interior și exterior între care circulă aer de răcire, acest aer răcind și un perete interior al tronsonului, între peretele interior al tronsonului și un perete exterior al tronsonului circulând în contracurent cu gazele arse, aerul de ardere care este adus printr-o gură și este dirijat printr-o tubulatură la arzător.

Procedeul și instalația pentru realizarea procedeului, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- elimină supraîncălzirile locale;

- reduce consumul specific de combustibil;

- permite obținerea unei flăcări de lungime diferită.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a procedeului privind expandarea rocilor perlitice în legătură și cu figura, care reprezintă schema instalației, conform invenției.

Flacăra care realizează expandarea rocii se compune din trei părți cu roluri distincte, realizate de niște camere constituind o instalație de ardere 1.

O primă parte formează flacăra pilot, exterioară jetului aer-combustibil, asigurând stabilitatea flăcării, chiar dacă sistemul de ardere nu are ambrazură ceramică. Flacăra pilot se dezvoltă de la o cameră 12 alimentată atât cu combustibil din exterior cât și cu amestec aer-combustibil format deja, care intră prin niște orificii calibrate 11 ale unei piese

10. Amestecul din camera 12 formează flacăra pilot la baza flăcării principale, după ieșirea prin niște orificii 13, menținând încinsă la roșu o piesă 14 conică, ușor demontabilă, din material termorezistent, prevăzută cu găuri pe circumferință. O a doua parte crează preponderent flacăra și jetul de gaze arse ce asigură expandarea, flacăra rezultată prin amestecul între aerul de ardere intrat preîncălzit într-o cameră 4 a unui arzător 3, printr-o tubulatură 26, prevăzută cu sistem de preluare a dilatărilor. Intrarea în cameră este tangențială ca urmare a unor fante practicate în peretele camerei 4, aerul căpătând o mișcare circulară însă în sens invers față de gazul combustibil intrat în aceeași cameră de amestec 4 prin niște duze tangențiale 5 ale unei piese de aducțiune 6, alimentate cu combustibil din exterior.

A treia flacără este obținută prin ieșirea combustibilului dintr-o cameră 8 prevăzută cu o duză calibrată 9.

Flacăra se formează într-o incintă ÎS relativ rece, împiedicând formarea lipiturilor de material sinterizat, și este înconjurată de un jet de aer circular de mare viteză, ieșit printr-o fantă calibrată 19, aerul reintrând prin efectul Coandă, în contact cu un tronson 15 cu pereți dubli, un perete interior 16 fiind termorezistent, iar un perete exterior 17 din oțel obișnuit, putând avea sau nu termoizolația exterioară. Tronsonul 15 convergent-divergent este alimentat cu aer ce se va mișca apoi în contracurent cu gazele arse din arzător, apoi, treptat, după spălarea pereților interior 16 și 22, participând ca aer de ardere, asigurând însă o flacără de diametru redus. întreg ansamblul tronsonului 15 convergentdivergent, prelucrat mecanic pe mașini se poate apropia sau depărta după dorință de capul arzătorului 3 și de o piesă conică 14, cu ajutorul unor șuruburi 20 fixate pe o flanșă 21 a tronsonului 15 convergent-divergent.

Astfel, se poate crea un spațiu liber în jurul piesei conice 14 pe unde pot cădea eventualele particule neantrenate de flacără*. în cazul funcționării ansamblului cu flacără vertical ascendentă.

Flacăra se dezvoltă într-o incintă cu pereți relativ reci, anterioară cuptorului propriu-zis, în aceasta introducându-se și materialul supus expandării, evitându-se formarea pe pereții incintei unui tronson divergent 2, de legătură cu cuptorul, a aglomerărilor de material sinterizat. în instalația conform invenției tronsonul 2 divergent este realizat cu niște pereți dubli 22 și 23, peretele interior 22 fiind răcit în interior de jetul de aer care a scăldat anterior tronsonul convergent-divergent și care deși încălzit, continuându-și mișcarea pe fața interioară a peretelui 22 asigură totuși răcirea acestuia sub limita temperaturii la care materialul adus în stare piroplastică va adera la perete, între pereții dubli circulând, în contracurent cu gazele, aerul de ardere insuflat de un ventilator prin gura 25. Aerul insuflat poate fi rece sau ușor preîncălzit în amonte, asigurându-se, totuși, peretelui interior 22 o temperatură inferioară față de cea la care ar ajunge fără răcire, aer care preîncălzit în tronsonul divergent 2 este dirijat la arzător prin tubulatura 26.

Poziția introducerii în flacără a materialului de expandat poate fi modificată atât în lungul axului flăcării cât și pe rază, datorită practicării în tronsonul divergent 2 a unei guri 32 prevăzută cu niște capace 34 glisante și demontabile, ceea ce permite poziționarea optim tehnologic, așa încât întreaga cantitate de material granular să fie antrenată de flacără și expandată, fără a fi împroșcată spre pereții tronsonului divergent 2.

Procedeul și instalația, conform invenției, se pot aplica atât expandării rocilor de tip perlitic cât și oricăror altor roci care prezintă aptitudini de expandare, roci în general vulcanice, de exemplu roci riolitice. Se poate aplica și pentru îndepărtarea prin ardere a unor componente dintr-un material sau pentru uscarea, deshidratarea sau calcinarea unui material granular.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a instalației pentru realizarea procedeului conform invenției, în legătură și cu figura, care reprezintă schema de principiu a instalației.

Materialul , supus expandării se introduce într-un tronson 2, denumit tronson de legătură sau tronson divergent, care face legătura cu un cuptor 24 și cu o instalație de ardere 1.

într-un arzător 3 intră aerul de ardere, preîncălzit numai în tronsonul 2 de legătură sau și în acesta și într-o instalație de preîncălzire exterioară lui, ordinea de pătrundere fiind aceasta sau mai întâi în tronsonul de legătură. în camera 4 de amestec cu gazul metan, pătrunderea aerului se face prin niște fante, neredate în figură, care îi imprimă aerului o mișcare tangențială, asigurând astfel amestecul intim cu partea principală a gazului combustibil care pătrunde prin niște duze 5 ale unei piese 6 de aducțiune. Piesa 6 este prevăzută la rândul său cu un sistem 7 de etanșare față de o cameră 8 centrală de aducțiune a gazului combustibil și cu care se realizează lungirea după dorință a flăcării arzătorului, prin introducerea de gaz combustibil în axul flăcării anterior formate. Camera 8 de aducțiune este prevăzută cu o duză 9 de ieșire a gazului metan a cărei poziție poate fi modificată prin scoaterea sau introducerea camerei centrale 8. Pentru asigurarea stabilității flăcării se crează printr-o piesă 10 demontabilă din oțel termorezistent, prevăzută cu niște orificii 11, o cameră de amestec 12 în care vine o mică cantitate de gaz combustibil, amestecul realizat ieșind prin niște orificii 13 și constituind flacăra pilot. Flacăra pilot întreține încinsă la roșu o piesă 14 conică, ușor demontabilă cu găuri pe circumferință, executată din oțel termorezistent, atât flacăra pilot, flacăra principală cât și flacăra centrală dezvoltându-se pentru început într-un tronson 15 convergentdivergent cu pereți dubli. Un perete 16 intrior, din fontă refractară sau oțel termorezistent, este demontabil, iar între peretele 16 și un perete 17 circulă aer de răcire în contracurent cu gazele. Acest aer pătrunde apoi printr-o fantă 18 circulară a cărei lățime este calibrată cu niște distanțieri 19. Tronsonul 15 convergent se poate apropia sau depărta de capăl arzătorului 3 și de piesa 14 cu găuri, cu ajutorul unor șuruburi 20 fixate de o flanșă 21 a tronsonului 15 conergent-divergent, spațiu necesar mai ales în cazul montării sale verticale cu. flacără de jos în sus, pentru a permite scurgerea materialului neexpandat și nepreluat de flacăra arzătorului.

Tronsonul 2 divergent este constituit din niște pereți dubli 22 și 23, peretele interior 22 fiind răcit în interior de jetul de aer cald care a scăldat tronsonul 15 convergentdivergent și care deși încălzit, permite răcirea acestuia sub limita de temperatură la care apare sinterizarea materialului la contactul cu peretele, învăluind în același timp flacăra arzătorului pe care o menține în limitele impuse de diametrul interior al cuptorului 24. între pereții dubli 22 și 23 aerul de ardere adus la acesta printr-o gură 25, circulă în contracurent cu gazele arse și răcește pereții 22 interiori și 23 exteriori ai tronsonului 2 fiind apoi dirijat printr-o tubulatură 26 la arzătorul

3. Niște labirinți 27 de etanșare asigură etanșarea tronsonului 2 cu cuptorul 24, aceștia fiind răciți la rândul lor cu jeturi de aer ieșite prin niște orificii 28 ale tronsonului 2 făcând ca și în această zonă temperatura metalului să se mențină la valori ce evită apariția lipiturilor de material, iar prin niște semiflanșe 29 se realizează cuplarea cu cuptorul 24. Semiflanșele 29 sunt prevăzute cu un spațiu liber 30, cu lățimea cât grosimea flanșei și cu lungimea după dorință.

Intervenția în cuptorul 24 pentru îndepărtarea mecanică a aglomerărilor formate se face printr-un orificiu 31 având și rolul de vizor, iar intervenția în tronsonul 2 divergent se face printr-o gură 32, prin care pătrunde un tub 33 de aducțiune material de expandat, spațiul din jurul tubului fiind acoperit cu niște capace demontabile 34 capace protejate contra supraîncălzirilor prin jeturile de aer ieșite prin niște orificii 35 ale unor pereți 36 ce formează și delimitează gura 32 de intervenția în tronsonul 2 divergent. întregul ansamblu arzător, tronson divergent este susținut de un schelet metalic care prin construcția sa permite ridicarea separată și rotirea în plan vertical atât a tronsonului divergent cât și a arzătorului permițând cuplarea corectă la cuptoare orizontale sau înclinate și preluând sarcinile date de acestea.

Claims (2)

1. Procedeu pentru realizarea expandării rocilor perlitice, caracterizat prin aceea că flacăra care realizează expandarea rocii se compune dintr-o primă parte care formează flacără pilot care asigură stabilitatea întregii flăcări, o a doua parte care crează preponderent flacăra și jetul de gaze arse ce asigură expandarea, și o a treia parte dezvoltată central și cu posibilitatea de a fi modificată axial flacăra fiind înconjurată de un jet de aer circular de mare viteză.

2. Instalație pentru realizarea procedeului de expandare a rocilor perlitice constituită dintr-o cameră de ardere (1), un arzător (3) și un tronson (2) care face legătura cu un cuptor (24), caracterizată prin aceea că are în componență o cameră (4) de amestec prevăzută cu niște duze (5) de la care se dezvoltă flacăra principală, o cameră (8) cen110731

Ί trală de aducțiune prevăzută cu o duză (9), de la care se dezvoltă flacăra variabilă, o cameră (12) de amestec în care pătrunde atât combustibil cât și amestec aer combustibil format anterior în camera (4), de la care se 5 dezvoltă flacăra pilot, un tronson (15) convergent divergent cu niște pereți (16) interior și (17) exterior între care circulă aer de răcire, acest aer răcind și un perete (22) interior al tronsonului (2), între peretele (22) interior și un perete (23) exterior ai tronsonului (2) circulând în contracurent cu gazele arse, aerul de ardere care este adus printr-o gură (25) și este dirijat printr-o tubulatură (26) la arzătorul (3).