RU1788414C

RU1788414C - Apparatus for charging loose material to furnace

Info

Publication number: RU1788414C
Application number: SU904814847A
Authority: RU
Inventors: Евгений Константинович Спиридонов; Олег Викторович Нохрин; Александр Андреевич Левинцов; Юрий Иванович Мищенко; Василий Харитонович Куделин; Михаил Михайлович Яковлевич; Виталий Никонорович Кравченко
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1993-01-15

Description

Благодар совмещению выходных отверстий загрузочного патрубка и сопла в одной плоскости становитс возможным формирование вихр , не ограниченного жесткими стенками, непосредственно за срезом выходного отверсти загрузочного патрубка.By aligning the outlet openings of the loading nozzle and the nozzle in one plane, it becomes possible to form a vortex, not limited by rigid walls, directly behind the cut of the outlet opening of the loading nozzle.

Вместе с тем расположение средних линий лопаток под острым углом к плоскости выходного сечени кольцевой полости обеспечивает образование тангенциальных и осевых составл ющих скорости. Тангенциальные составл ющие скорости формируют вихрь во внутренней области струи и циркул ционное течение во внешней области струи, В результате обеспечиваетс наиболее эффективное запирание с минимальным расходом энергии, так как перепад давлений, исключающий выброс агрессивных газов, создаетс за счет суммы перепада давлений, создаваемого собственно вихрем, и перепада, создаваемого циркул ционным течением газа.At the same time, the arrangement of the middle lines of the blades at an acute angle to the plane of the exit section of the annular cavity ensures the formation of tangential and axial velocity components. The tangential components of the velocity form a vortex in the inner region of the jet and a circulation flow in the outer region of the jet. As a result, the most efficient blocking is ensured with a minimum energy consumption, since the pressure drop excluding the release of aggressive gases is created due to the sum of the pressure drop created by the vortex itself , and the difference created by the circulating gas flow.

При этом осева составл юща скорости предупреждает встречные токи агрессивных газов из печи в полость загрузочного патрубка и исключает, тем самым , перемещение вихр вовнутрь загрузочного патрубка.In this case, the axial component of the velocity prevents the oncoming currents of aggressive gases from the furnace into the cavity of the loading nozzle and thereby eliminates the movement of the vortex inside the loading nozzle.

Таким образом, создаютс услови дл предотвращени выброса агрессивных газов в окружающую среду путем запирани выходного отверсти загрузочного патрубка . Одновременно, обеспечиваетс повышение КПД устройства за счет создани необходимого перепада давлений при минимальных расходах энергии благодар оптимальной геометрии устройства.In this way, conditions are created to prevent the release of aggressive gases into the environment by blocking the outlet of the loading port. At the same time, an increase in the efficiency of the device is ensured by creating the necessary pressure differential with minimal energy consumption due to the optimal geometry of the device.

Кроме того, выполнение лопаток с возможностью перемещени по криволинейным направл ющим и/или поворота вокруг радиальных осей позвол ет регулировать угол схода струи потока и обеспечивает, тем самым, работу устройства с минимальными затратами энергии при изменении условий (физических свойств газов и шихты, давлений и температур газов в печи и окружающем печь пространстве). В зависимости от условий работы одной и той же печи потребна величина угла может измен тьс , с этой целью и предусмотрена возможность его регулировки.In addition, the implementation of the blades with the ability to move along curved guides and / or rotate around radial axes allows you to adjust the angle of descent of the jet stream and thereby ensures the operation of the device with minimal energy consumption when changing conditions (physical properties of gases and charges, pressures and gas temperatures in the furnace and the space surrounding the furnace). Depending on the operating conditions of the same furnace, the required angle value can vary, for this purpose it is possible to adjust it.

Возможности регулировани угла схода струи расшир ютс при выполнении лопаток одновременно с возможностью перемещени и поворота,The possibilities of adjusting the angle of the exit of the jet are expanded when the blades are made simultaneously with the possibility of moving and turning,

Все это способствует наиболее эффективному формированию вихр и запиранию выходного отверсти при одновременном повышении КПД устройства.All this contributes to the most efficient vortex formation and locking of the outlet, while increasing the efficiency of the device.

Выполнение стенок сопла и загрузочного патрубка, образующих кольцевую полость , и/или поверхностей лопаток, образующих межлопаточные каналы, с профилем сопла Лавал обеспечивает наиболее 5 оптимальные режимы работы в случае, когда потребна дл вихреобразовани скорость истечени превышает скорость звука.The implementation of the walls of the nozzle and the loading nozzle forming an annular cavity and / or the surfaces of the blades forming the interscapular channels with the Laval nozzle profile provides the most 5 optimal operating conditions when the expiration velocity required for vortexing exceeds the speed of sound.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает достижение положитель0 ного эффекта.Thus, the proposed device provides a positive effect.

На фиг. 1 изображено устройство, разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (развертка); на фиг. 3 - вид В на фиг. 1 (развертка без сопла).In FIG. 1 shows a device, a section; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1 (scan); in FIG. 3 is a view B in FIG. 1 (reamer without nozzle).

5 Устройство дл загрузки сыпучих материалов в печь с противодавлением содержит загрузочный патрубок 1 и сопло 2, концентрично расположенные с образованием кольцевой полости 3 вокруг загрузоч0 ного патрубка 1, На выходе кольцевой полости 3 установлены лопатки 4. Выходные отверсти 5, 6, соответственно загрузочного патрубка 1 и сопла 2 расположены в одной плоскости 7. Боковые поверхности 8 лопа5 ток 4 расположены под одним и тем же углом к цилиндрической поверхности, проведенной соосно загрузочному патрубку 1. Средние линии 9 лопаток 4 на выходных участках 10 направлены под острым углом5 A device for loading bulk materials into a backpressure furnace contains a loading nozzle 1 and a nozzle 2 concentrically arranged to form an annular cavity 3 around the loading nozzle 1. At the outlet of the annular cavity 3 blades are installed 4. Outlets 5, 6, respectively, of the loading nozzle 1 and nozzles 2 are located in the same plane 7. The lateral surfaces 8 of the blade 5 current 4 are located at the same angle to the cylindrical surface held coaxially with the loading pipe 1. The middle lines 9 of the blades 4 at the exit x sections 10 are directed at an acute angle

0 а к плоскости 7 выходного сечени кольцевой полости 3.0 and to the plane 7 of the output section of the annular cavity 3.

Лопатки 4 установлены с возможностью перемещени по криволинейным направл ющим 11, расположенным вдоль оси загру5 зочного патрубка 1, и одновременно с возможностью поворота вокруг радиальных осей 12.The blades 4 are mounted with the possibility of movement along curved guides 11 located along the axis of the loading pipe 1, and simultaneously with the possibility of rotation around the radial axes 12.

Форма выполнени загрузочного патрубка 1 и сопла 2 определ етс услови миThe shape of the loading nozzle 1 and nozzle 2 is determined by the conditions

0 работы загрузочного устройства.0 boot device operation.

В одном из вариантов устройства предусмотрено выполнение стенок сопла 2 и загрузочного патрубка 1, образующих кольцевую полость 3, и/или поверхностей 8 ло5 паток 4, образующих межлопаточные каналы 13, с профилем сопла Лавал .In one embodiment of the device, it is provided that the walls of the nozzle 2 and the loading nozzle 1 form an annular cavity 3 and / or the surfaces 8 lo5 of the nozzle 4 forming the interscapular channels 13 with a Laval nozzle profile.

Устройство может работать в нескольких режимах.The device can work in several modes.

0 Сыпучий материал 14 по загрузочному патрубку 1 подаетс в печь (на чертеже не показана). Одновременно поток газа 15 под давлением подаетс в кольцевую полость 3, образованную соплом 2 и загрузочным пат5 рубком 1, и достигает участка, где расположены лопатки 4. Здесь формируетс кольцева стру газового потока с параметрами , необходимыми дл образовани вихр в печь непосредственно за плоскостью 70 Bulk material 14 is fed into the furnace through the loading port 1 (not shown in the drawing). At the same time, gas flow 15 is supplied under pressure into the annular cavity 3 formed by the nozzle 2 and the loading path 5 by cutting 1, and reaches the area where the blades 4 are located. Here, an annular stream of gas flow is formed with the parameters necessary to form a vortex into the furnace directly behind plane 7

выходного сечени загрузочного патрубка 1 и кольцевой полости 3.. .output section of the loading pipe 1 and the annular cavity 3 ...

Образованию кольцевой струи газового потока с осью, параллельной оси загрузочного патрубка 1, способствует расположение боковых поверхностей 8 лопаток 4 под одним и тем же углом а к цилиндрической поверхности, проведенной соосно загрузочному патрубку 1. За-счет ориентировани средних линий 9 лопаток 4 на выходе под острым углом по отношению к плоскости 7 обеспечиваетс наиболее эффективное формирование вихр во внутренней области газовой струи и циркул ционного течени во внешней области струи. Одновременно предотвращаетс перемещение, вихр вовнутрь загрузочного патрубка 1. Вихрь и циркул ционное течение создают перепад давлений, достаточный дл запирани выходного отверсти 5 загрузочного патрубка 1, и предотвращают выброс агрессивных газов из печи в окружающую среду, не меша загрузке сыпучего материала 14,The formation of an annular stream of gas flow with an axis parallel to the axis of the loading nozzle 1 is facilitated by the location of the side surfaces 8 of the blades 4 at the same angle a to the cylindrical surface held coaxially with the loading nozzle 1. Due to the orientation of the middle lines 9 of the blades 4 at the exit under an acute angle with respect to plane 7 provides the most efficient vortex formation in the inner region of the gas jet and the circulation flow in the outer region of the jet. At the same time, a vortex is prevented from moving inside the loading nozzle 1. The vortex and circulation flow create a pressure differential sufficient to block the outlet 5 of the loading nozzle 1 and prevent the release of aggressive gases from the furnace into the environment without interfering with the loading of bulk material 14,

При этом зона перемешивани сыпучего материала 14 смещаетс в полость печи, что уменьшает абразивный износ загрузочного патрубка 1 и повышает надежность работы .In this case, the mixing zone of the bulk material 14 is displaced into the cavity of the furnace, which reduces the abrasive wear of the loading nozzle 1 and increases the reliability of operation.

Таким образом осуществл етс работа устройства при расчетной величине противодавлени в печи. При этом, в случае, когда потребна скорость истечени газового потока больше скорости звука, используетс конструкци , в которой стенки сопла 2 и загрузочного патрубка 1 и/или поверхности 8 лопаток 4 выполнены с профилем сопла Лавал .In this way, the device operates at a calculated back pressure in the furnace. Moreover, in the case when the required gas flow rate is greater than the speed of sound, a design is used in which the walls of the nozzle 2 and the loading nozzle 1 and / or the surface 8 of the blades 4 are made with the profile of the Laval nozzle.

Если противодавление в печи меньше расчетной величины, загрузочное устройство работает в режиме вихревого смесител . При этом давление в центре выходного отверсти 5 загрузочного патрубка 1 будет ниже, чём в окружающем печь пространстве . За счёт разности давлений начнетс дополнительный приток воздуха в печь по загрузочному патрубку 1. В результате повышаетс эффективность перемешивани и сушки сыпучего материала 14, а также эффективность его окислени .If the back pressure in the furnace is less than the calculated value, the loading device operates in the vortex mixer mode. The pressure in the center of the outlet 5 of the loading pipe 1 will be lower than in the space surrounding the furnace. Due to the pressure difference, an additional flow of air into the furnace will begin through the loading nozzle 1. As a result, the mixing and drying efficiency of the bulk material 14 and the efficiency of its oxidation are increased.

Возможен и комбинированный режим работы загрузочного устройства, как в режиме запирани , так и в режиме вихревого смесител .A combined operating mode of the loading device is possible, both in the locking mode and in the vortex mixer mode.

Технико-экономические преимущества устройства дл загрузки сыпучих материалов в печь по сравнению с прототипом обус- ловлены эффективным запиранием выходного отверсти загрузочного патрубка , благодар оптимальной геометрии устройства . Эти процессы осуществл ютс сThe technical and economic advantages of the device for loading bulk materials into the furnace compared with the prototype are determined by the effective locking of the outlet of the loading nozzle, due to the optimal geometry of the device. These processes are carried out with

минимальными затратами энергии. В результате повышаетс КПД и устран етс выброс агрессивных газов из печи в окружающую среду, что чрезвычайно важйо с точки зрени экологии и улучшени условий труда. За счет уменьшени абразивного износа загрузочного патрубка повышаетс надежность работы устройства. Устройство обеспечивает работу с минимальными затратами энергии при изменении условий работы за счет регулировани положени лопаток, а также изменени профил сопловой части, участвующей в образовании газовой струи. Кроме того, возможна работа устройства в нескольких технологическихminimum energy costs. As a result, the efficiency is increased and the emission of aggressive gases from the furnace into the environment is eliminated, which is extremely important from the point of view of ecology and improvement of working conditions. By reducing abrasive wear on the loading nozzle, the reliability of the device is increased. The device provides operation with minimal energy costs when changing working conditions by adjusting the position of the blades, as well as changing the profile of the nozzle part involved in the formation of a gas stream. In addition, the device can operate in several technological

режимах.modes.

Claims

1. A device for loading bulk material into a backpressure furnace containing a loading nozzle and a nozzle,

concentrically arranged to form an annular cavity around the loading nozzle, and blades are installed at the outlet of the annular cavity, characterized in that, in order to increase the efficiency

and eliminating the release of aggressive gases into the environment, the outlet openings of the loading nozzle and nozzle are located in the same plane, and the middle lines of the blades at the outlet sections are directed to it under

sharp angle.

2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to regulate the operating modes, the blades are mounted for movement along curved guides located along the axis of the loading nozzle and / or with the possibility of rotation around radial axes.

3. The device pop. 1, characterized in that the walls of the nozzle and the loading nozzle forming the annular cavity and / or the surfaces of the blades forming the interscapular channels are made with the profile of the Laval nozzle.