RU2027134C1 - Rotary furnace for heat treatment of loose materials - Google Patents
Rotary furnace for heat treatment of loose materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2027134C1 RU2027134C1 SU5005596A RU2027134C1 RU 2027134 C1 RU2027134 C1 RU 2027134C1 SU 5005596 A SU5005596 A SU 5005596A RU 2027134 C1 RU2027134 C1 RU 2027134C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- drum
- loading
- ring
- height
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устpойствам, термически перерабатывающим измельченные, сыпучие материалы без плавления продукта, и может быть использовано в металлургической, химической промышленности, в производстве стройматериалов, в агропромышленности и других отраслях хозяйства. The invention relates to devices that thermally process crushed, bulk materials without melting the product, and can be used in the metallurgical, chemical industry, in the production of building materials, in agriculture and other industries.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является вращающаяся печь, содержащая на загрузочном и разгрузочном торцах барабана стенки в виде колец, соосно с ним установленные. Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved technical result is a rotary kiln containing walls in the form of rings on the loading and unloading ends of the drum, coaxially mounted with it.
Недостаток известной печи - невысокие удельная производительность и эффективность теплообмена. A disadvantage of the known furnace is its low specific productivity and heat transfer efficiency.
Цель изобретения - повышение эффективности переработки ускорения регулируемости термофизико-химических процессов за счет создания вращающегося в вертикальной плоскости псевдоожиженного слоя материала, повышение производительности печи, ее герметичности, исключение радиального биения барабана. The purpose of the invention is to increase the processing efficiency of accelerating the adjustability of thermophysical and chemical processes by creating a fluidized bed of material rotating in a vertical plane, increasing the productivity of the furnace, its tightness, and eliminating radial beating of the drum.
На фиг. 1 изображена вращающаяся печь для термообработки сыпучих материалов, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a rotary kiln for heat treatment of bulk materials, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.
Вращающаяся печь для термообработки сыпучих материалов состоит из вращающегося барабана в виде металлического корпуса 1, футерованного огнеупором 2 и установленного на опорных устройствах с приводом для его вращения. На загрузочном и разгрузочном торцах барабана соосно ему установлены стенки в виде колец 3 и 4. Отверстие 5 кольца 3 и отверстие 6 кольца 4 служат соответственно для загрузки и разгрузки материала. Отопительная форсунка 7 (труба для подачи теплоносителя) проходит через отверстие 6. По периферии кольца 4 разгрузочного торца барабана могут быть выполнены дополнительные отверстия 8. Для полной и дополнительной выгрузки продукта из печи эти отверстия могут находиться в закрытом состоянии. A rotary kiln for heat treatment of bulk materials consists of a rotary drum in the form of a
Пунктиром на чертеже показан верхний уровень материала в печи. Высота кольца 3 загрузочного торца печи составляет 0,20-0,46 внутреннего диаметра барабана печи, а высота кольца разгрузочного торца 0,16-0,42 внутреннего диаметра барабана. Барабан может быть установлен горизонтально. The dotted line in the drawing shows the upper level of the material in the furnace. The height of the
Вращающаяся печь работает следующим образом. A rotary kiln operates as follows.
Вращающуюся печь при помощи отопительной форсунки 7 разогревают до заданной температуры. В разогретый вращаю- щийся цилиндрический корпус 1 через отверстие 5 загрузочного торца печи непрерывно загружают смесь измельченной шихты сыпучего влажного материала. По мере заполнения печи материалом и его нагрева до заданной температуры шихту в печи одновременно нагревают, перемешивают и окатывают в однородные по размеру гранулы при наличии в шихте гранулообразующих веществ или окатывают в укрупненные зерна (порошок) и термофизико-химически перерабатывают в зоне заданной температуры в готовый продукт без его плавления. The rotary kiln with the help of the
Процесс горячей грануляции идет при одновременной сушке и упрочнении гранул, окатывание и формирование твердых частиц шихты в гранулы или зерна идет при многократном их вращении в вертикальной плоскости по подъемно-луговым и взвешенно-падающим, окатывающим траекториям, поперек потока теплоносителя, по всей длине и во всем объеме ванны печи. Одновременно при непрерывной загрузке печи материалом весь вращающийся слой твердых частиц материала в печи перемещается в горизонтальном направлении, навстречу потоку газового теплоносителя, в сторону свободной, самотечной разгрузки продукта через отверстие 6 разгрузочного торца печи. Такая направленность движения вращающегося слоя идет за счет подпора слоя частиц загружаемым материалом у стенки кольца 3 разгрузочного торца, высота которой всегда больше высоты разгрузочного торца кольца 5. При этом идет вытеснение готового продукта из печи загружаемым материалом со скоростью его загрузки в печи. Стабилизацией скорости загрузки материала в печь стабилизируется заданная по качеству и количеству выгрузка готового продукта. The process of hot granulation occurs during simultaneous drying and hardening of the granules, pelletizing or formation of solid particles of the mixture into granules or grains occurs when they are repeatedly rotated in the vertical plane along the lifting-meadow and suspended-falling, rolling paths, across the heat carrier flow, along the entire length and length the entire volume of the furnace bath. At the same time, with continuous loading of the furnace with material, the entire rotating layer of solid particles of material in the furnace moves in the horizontal direction, towards the flow of the gas coolant, in the direction of free, self-flowing discharge of the product through the opening 6 of the discharge end of the furnace. This direction of movement of the rotating layer is due to the backing of the layer of particles with the feed material at the wall of the
Готовый продукт из вращающейся печи выгружается самотеком через отверстие 6 в приемно-разгрузочное устройство печи (не показано), откуда поступает на охлаждение или другую обработку с направлением потребителю. The finished product from the rotary kiln is unloaded by gravity through the
Отходящие газы с температурой 50-120оС с помощью вентотсоса удаляют из корпуса 1 печи через отверстие 5 и направляют на газопылеулавливание с целью очистки газов от вредных и ценных примесей. Очищенные и обезвреженные газы удаляют в атмосферу через заводскую трубу. Выход пыли, как правило, не превышает 0,5-1%. После улавливания пыль возвращается в печь, повышая извлечение ценных компонентов в готовый продукт.Waste gases with a temperature of 50-120 about With the help of a vent pump are removed from the
Частота вращения печи колеблется от 0,1 до 1 об/мин для выпуска готового продукта в виде зернистого порошка, и от 3 до 42 об/мин, но не более критической частоты вращения для получения однородных по размеру гранул или окатышей. Все это определяется в зависимости от размера внутреннего диаметра печи и технологического процесса переработки материала. The rotational speed of the furnace ranges from 0.1 to 1 rpm for the release of the finished product in the form of a granular powder, and from 3 to 42 rpm, but not more than the critical speed to obtain uniform in size granules or pellets. All this is determined depending on the size of the internal diameter of the furnace and the technological process of processing the material.
В предложенном решении разница высот колец загрузочного и разгрузочного торцов определяет максимальную толщину выгружаемого слоя материала. Это также исключает течь и давление материала в сторону отверстия загрузочного торца печи. In the proposed solution, the difference in the heights of the rings of the loading and unloading ends determines the maximum thickness of the unloaded material layer. It also eliminates the flow and pressure of the material towards the opening of the loading end of the furnace.
Предложенная конструкция печи позволяет перерабатывать сыпучий материал в объеме от 14 до 45% от внутреннего объема цилиндрического корпуса печи. Это соответствует нижнему и верхнему пределам высоты кольца загрузочного торца печи 0,2-0,46 внутреннего диаметра барабана. Вращающаяся печь с нижним пределом и заполнением ванны материалом на 14% от внутреннего объема печи используется при проведении термофизико-химических процессов с выделением и транспортировкой большого количества отходящих газов, таких процессов, как окислительный обжиг сульфидных руд и концентратов, обжиг известняка и т. п. Этот предел обусловлен предельной скоростью движения газов внутри печи не более 10 м/с и загрузочно-газоотводящем отверстии печи не более 60 м/с, что повышает гидравлическое сопротивление системы более 250 мм вод. столба при наличии в печи гранулообразного материала и продукта, т.е. обусловлен нормальным качественным отводом из печи отходящих газов. В известных вращающихся барабанных печах верхний эффективный предел заполнения внутреннего объема печи материалом принят и не должен превышать 13%, т.к. при большем заполнении ухудшается теплообмен и термофизико-химические процессы идут неудовлетворительно, уменьшается производительность печей. Верхний предел высоты кольца загрузочного торца ванны 0,46 внутреннего диаметра барабана также обусловлен обеспечением нормального отвода отходящих газов на выходе из печи. The proposed design of the furnace allows the processing of bulk material in a volume of from 14 to 45% of the internal volume of the cylindrical body of the furnace. This corresponds to the lower and upper limits of the height of the ring of the loading end of the furnace 0.2-0.46 of the inner diameter of the drum. A rotary kiln with a lower limit and filling the bath with material of 14% of the internal volume of the kiln is used in thermophysical and chemical processes with the release and transportation of a large amount of exhaust gases, such as oxidative roasting of sulfide ores and concentrates, calcining of limestone, etc. This limit is due to the maximum velocity of the gases inside the furnace not more than 10 m / s and the loading and exhaust vent of the furnace not more than 60 m / s, which increases the hydraulic resistance of the system more than 250 mm of water. column in the presence of granular material and product in the furnace, i.e. due to normal high-quality exhaust from the furnace. In known rotary drum furnaces, the upper effective limit for filling the internal volume of the furnace with material is accepted and should not exceed 13%, because with a larger filling, heat transfer deteriorates and the thermophysical and chemical processes are unsatisfactory, and the productivity of the furnaces decreases. The upper limit of the height of the ring of the loading end of the bath 0.46 of the inner diameter of the drum is also due to the provision of normal exhaust gases at the outlet of the furnace.
Таким образом, выбор высоты кольца загрузочного торца печи в пределах 0,20-0,46 внутреннего диаметра барабана обусловлен конструктивными возможностями обеспечения отвода отходящих газов из печи повышенном гидравлическом сопротивлении системы. Такая конструкция печи позволяет вращать сыпучий измельченный материал в вертикальной плоскости по подъемно-дуговым, падающим и окатывающим траекториям. Это делает вращающийся слой псевдоожиженным, текучим в горизонтальном направлении подобно жидкости. Thus, the choice of the height of the ring of the loading end of the furnace in the range of 0.20-0.46 of the inner diameter of the drum is due to the design capabilities of ensuring the removal of exhaust gases from the furnace with increased hydraulic resistance of the system. This design of the furnace allows you to rotate the bulk crushed material in a vertical plane along the lifting-arc, falling and rolling paths. This makes the rotating bed fluidized, flowing in the horizontal direction like a liquid.
Продольное перемещение материала и продукта обеспечивается за счет превращения потенциальной энергии поднятых частиц слоя в кинетическую энергию прямолинейного движения твердых частиц слоя. The longitudinal movement of the material and product is ensured by converting the potential energy of the raised particles of the layer into the kinetic energy of the rectilinear motion of the solid particles of the layer.
В предложенной вращающейся ванной печи выбор верхнего предела заполнения материалом внутреннего объема ванной печи до 45% от внутреннего объема цилиндрического корпуса печи или выбор высоты загрузочного торца до 0,42-0,46 внутреннего диаметра печи также обусловлены наибольшей потенциальной энергией поднятого вращающегося слоя частиц материала относительно постоянной оси вращения и также наибольшей кинетической энергией слоя при его падении, скатывании, что определяет наибольшую предельную скорость предельного горизонтального перемещения слоя твердых частиц материала. In the proposed rotary bath furnace, the choice of the upper limit of filling the material of the internal volume of the bath furnace to 45% of the internal volume of the cylindrical furnace body or the choice of the height of the loading end to 0.42-0.46 of the internal diameter of the furnace is also due to the highest potential energy of the raised rotating layer of material particles relative to constant axis of rotation and also the greatest kinetic energy of the layer when it falls, rolls, which determines the maximum maximum speed of the maximum horizontal displacement Nia layer of particulate material.
При повышении заполнения печи материалом до 50% и выше начинает действовать новый внутренний приведенный диаметр вращения частиц материала, рассчитанный по свободному от шихты сечению печи, что в несколько раз уменьшит потенциальную энергию слоя и резко снизит эффективность устройства, резко усложнит выгрузку продукта и сделает печь неработоспособной. Предельную скорость продольного перемещения слоя вращающихся в вертикальной плоскости твердых частиц определяют по математически выведенной формуле: vпред = 0,37 φ˙ n˙Dвр, м/сек, где vпред - предельная скорость продольного перемещения слоя частиц материала в м/с; φ - коэффициент сопротивления прямолинейному продольному перемещению слоя материала, в долях единицы, n - частота вращения печи, об/мин, Dвр - диаметр вращения среднего слоя твердых частиц в печи, м.With increasing the filling of the furnace with material to 50% and higher, a new internal reduced diameter of rotation of the particles of the material begins, calculated by the section of the furnace free of charge, which will reduce the potential energy of the layer several times and dramatically reduce the efficiency of the device, dramatically complicate the unloading of the product and make the furnace inoperative . The limiting speed of longitudinal movement of a layer of solid particles rotating in a vertical plane is determined by a mathematically derived formula: v pre = 0.37 φ˙ n˙D BP , m / s, where v lim is the limiting speed of longitudinal movement of a layer of material particles in m / s; φ is the coefficient of resistance to the rectilinear longitudinal movement of the material layer, in fractions of a unit, n is the rotational speed of the furnace, rpm, D BP is the diameter of rotation of the middle layer of solid particles in the furnace, m
Высота слоя материала в печи определяется по высоте кольца загрузочного торца печи. При загрузке материала в печь со скоростью, превышающей предельную скорость продольного перемещения материала, загрузочный торец будет перегружаться материалом с остановкой печи. The height of the material layer in the furnace is determined by the height of the ring of the loading end of the furnace. When loading material into the furnace at a speed exceeding the maximum speed of longitudinal movement of the material, the loading end will be overloaded with material with the furnace stopped.
Коэффициент сопротивления φ условно принимается для свободного слива продукта от 0,6 до 0,95 при температуре материала более 1000оС. Практически для каждой шихты φ определяется экспериментально. Такая конструкция печи позволяет вести самотечную выгрузку продукта из ванны за счет подпора и вытеснения загружаемым материалом, синхронно с выгрузкой материала в печь. Скоростью загрузки материала в печь регулируют время пребывания материала в печи, и чем больше скорость загрузки материала, тем меньше время пребывания материала в печи, и наоборот.Drag coefficient φ conventionally taken for free discharge of the product from 0.6 to 0.95 at a temperature of the material more than 1000 C. Practically φ for each batch is determined experimentally. This design of the furnace allows gravity unloading of the product from the bath due to backwater and displacement of the loaded material, simultaneously with the unloading of the material into the furnace. The loading time of the material in the furnace is controlled by the residence time of the material in the furnace, and the higher the loading rate of the material, the shorter the residence time of the material in the furnace, and vice versa.
Регулировку теплообмена в печи осуществляют частотой вращения и усиливают теплообмен при увеличении частоты вращения ванны от 0,1-3 об/мин до 4-42 об/мин, но не более критической частоты вращения ванной печи. Такая конструкция печи позволяет окатывать измельченный материал с укрупнением, формования его в однородные по размеру зерна, гранулы или окатыши. The heat transfer in the furnace is controlled by the rotational speed and increase the heat transfer with an increase in the rotational speed of the bath from 0.1-3 rpm to 4-42 rpm, but not more than the critical rotational speed of the bath furnace. This design of the furnace allows to grind crushed material with enlargement, molding it into grains, granules or pellets uniform in size.
Цилиндрический корпус печи предпочтительно устанавливать горизонтально, с горизонтальной осью вращения. Это позволяет максимально увеличить объем по заполняемому печь материалу, исключить радиальное смещение цилиндрического корпуса печи, повысить герметичность печи за счет уменьшения периметра уплотнений стыкующих вращающихся и невращающихся частей печи до 12,5 раз и использовать более эффективные уплотняющие устройства по типу сальниковых уплотнений. Уплотняющие устройства располагают по периметрам отверстий загрузочного и разгрузочного торцов. The cylindrical body of the furnace is preferably installed horizontally, with a horizontal axis of rotation. This allows you to maximize the volume of material to be filled in the furnace, eliminate radial displacement of the cylindrical furnace body, increase the tightness of the furnace by reducing the perimeter of the seals of the rotating and non-rotating parts of the furnace to 12.5 times, and use more efficient sealing devices according to the type of stuffing box packing. Sealing devices are located around the perimeters of the openings of the loading and unloading ends.
Для освобождения печи от продукта, а также для дополнительного увеличения выгрузки продукта печь со стороны разгрузочного торца имеет периферийные отверстия. В период нормальной работы печи они закрыты. To release the furnace from the product, as well as to further increase the discharge of the product, the furnace has peripheral openings on the discharge end side. During normal operation of the furnace, they are closed.
Использование предложенного технического решения устройства вращающейся печи по сравнению с известными вращающимися барабанными печами позволяет повысить удельную производительность печи за счет увеличения использования объема печи и за счет интенсификации процесса, ускорения теплопередачи, за счет увеличения числа оборотов печи, а также снизить потери тепла через корпус печи за счет эквивалентного уменьшения длины печи, увеличения удельной производительности и в несколько раз снизить потери тепла с отходящими газами за счет повышения степени теплообмена и снижения подсоса воздуха в печь за счет возможности лучшей герметизации печи, резко снизить и расход теплоносителя. При этом происходит снижение удельного расхода электроэнергии на вращение корпуса печи за счет относительного уменьшения веса корпуса и футеровки печи при эквивалентном уменьшении длины печи, снижение пылеуноса материала из печи за счет окатывания с укрупнением зерен материала и горячей грануляции измельченных материалов с получением одинаковых, однородных по размеру и качеству гранул, окатышей или укрупненных зерен материала и продукта. В несколько раз ускоряются все химические процессы за счет увеличения степени тепломассообмена, за счет увеличения скорости нагрева материала и повышения контакта вступающих в реакцию веществ за счет повышения частоты вращения печи. The use of the proposed technical solution for the design of a rotary kiln in comparison with the known rotary rotary kilns can increase the specific productivity of the kiln by increasing the use of the kiln volume and by intensifying the process, accelerating heat transfer by increasing the speed of the kiln, and also reducing heat loss through the kiln due to an equivalent reduction in the length of the furnace, increase in specific productivity and several times reduce heat loss with exhaust gases due to eniya degree of heat exchange and reducing air leakage into the furnace through the ability to better sealing of the furnace, and to drastically reduce the coolant flow. In this case, there is a decrease in the specific energy consumption for the rotation of the furnace body due to the relative decrease in the weight of the body and the lining of the furnace with an equivalent decrease in the length of the furnace, the decrease in dust removal of the material from the furnace due to rolling with coarsening of the material grains and hot granulation of the crushed materials to obtain uniform, uniform in size and the quality of the granules, pellets, or aggregated grains of material and product. All chemical processes are accelerated several times by increasing the degree of heat and mass transfer, by increasing the heating rate of the material and increasing the contact of reacting substances by increasing the rotational speed of the furnace.
Значительно повышается качество продукта за счет большей полноты введения и регулирования термофизико-химических процессов, снижаются потери продукта. The quality of the product is significantly improved due to the greater completeness of the introduction and regulation of thermophysical and chemical processes, and product losses are reduced.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5005596 RU2027134C1 (en) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | Rotary furnace for heat treatment of loose materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5005596 RU2027134C1 (en) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | Rotary furnace for heat treatment of loose materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2027134C1 true RU2027134C1 (en) | 1995-01-20 |
Family
ID=21586964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5005596 RU2027134C1 (en) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | Rotary furnace for heat treatment of loose materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2027134C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010011157A1 (en) | 2008-07-21 | 2010-01-28 | Vil Chek Sergei Yur Evich | Method for processing materials in a drum-type apparatus and a device for carrying out said method |
| RU2761323C1 (en) * | 2020-10-09 | 2021-12-07 | Александр Дмитриевич Орлов | Rotary drum furnace for firing light porous filling aggregates |
-
1991
- 1991-10-18 RU SU5005596 patent/RU2027134C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 857678, кл. F 27B 7/00, 1981. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010011157A1 (en) | 2008-07-21 | 2010-01-28 | Vil Chek Sergei Yur Evich | Method for processing materials in a drum-type apparatus and a device for carrying out said method |
| RU2761323C1 (en) * | 2020-10-09 | 2021-12-07 | Александр Дмитриевич Орлов | Rotary drum furnace for firing light porous filling aggregates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI675175B (en) | Drying method of terephthalic acid and horizontal rotary dryer | |
| SU1060122A3 (en) | Cooling apparatus for pelletizing slags and liquid wastes | |
| US2628077A (en) | Method of effecting indirect heat transfer | |
| US2861353A (en) | Apparatus for cooling granular materials | |
| US3740184A (en) | High temperature rabble design | |
| RU2027134C1 (en) | Rotary furnace for heat treatment of loose materials | |
| US2861356A (en) | Apparatus for cooling granular materials | |
| CN1120588A (en) | Calcining system and technique for fluidized bed-mobile bed mixed reactor | |
| US3175302A (en) | Gravity-type heat exchanger for treating particulate solid material | |
| US3704011A (en) | Discharge mechanism for shaft kiln | |
| JP2020508429A (en) | Heat treatment method | |
| JPH0129850B2 (en) | ||
| US2743918A (en) | High angle rotary kilns | |
| RU2681328C1 (en) | Rotary drum-type furnace | |
| JP4264188B2 (en) | Method for reducing metal oxide | |
| US3599947A (en) | Apparatus for direct iron and steel making | |
| US2543776A (en) | Apparatus for cooling granular solids | |
| US4578029A (en) | Method for driving a rotary kiln for roasting cement raw meals | |
| US3010610A (en) | Solids flow control device and method | |
| US3594287A (en) | Apparatus for cooling solids by direct contact with liquids | |
| RU2350864C1 (en) | Disk-type device for thermal treatment of bulk materials | |
| US4813480A (en) | Apparatus for cooling dust or finely granular bulk material | |
| KR20010024881A (en) | Method for reducing iron oxides and installation therefor | |
| RU2618585C2 (en) | Method of finely-divided bulk materials high heat treatment and device for its implementation | |
| US2993779A (en) | Process of reducing metal oxides |