RU2058001C1

RU2058001C1 - Device for heat treatment of dispersed material

Info

Publication number: RU2058001C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Нелидов; А.В. Нелидов; В.И. Маркус
Original assignee: Нелидов Виталий Александрович; Нелидов Андрей Витальевич
Priority date: 1992-02-13
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: manufacture of building materials. SUBSTANCE: device has heat exchanger, shaft with neck provided with insert having center hose and connected with vortex reactor equipped with set of swirl vanes. Insert is mounted on ends of swirl vanes, main part of these vanes is provided with end bevels in their top portions. Besides that, shaft is provided with fuel burners. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и служит для термообработки и обжига сырьевых смесей при получении цемента, а также может быть использовано для обжига известняковой муки при получении порошкообразной извести или для обжига других порошкообразных материалов. The invention relates to the building materials industry and is used for heat treatment and firing of raw mixes in the production of cement, and can also be used for firing limestone powder in the production of powdered lime or for firing other powder materials.

Известно устройство для тепловой обработки дисперсного материала, содержащее теплообменник для предварительного нагрева материала, вихревой реактор с закручивающими лопатками, в верхней части которого установлен конусный переход и перегородка с центральной горловиной [1]
Недостатком этого устройства является то, что перегородка с центральной горловиной, через которую проходят одновременно горячие топливные газы и предварительно нагретый материал, отнесена вниз от торца конусного перехода во внутрь вихревого реактора, разделяя его "рабочий" объем по высоте на две части. Это сокращает возможности регулирования тепловым процессом в вихревом реакторе и одновременно может являться причиной замазывания горловины размягченным материалом, так как часть самых горячих топливных газов поступает из щелей вихревого реактора и в объем между нижним обрезом конусного перехода и перегородкой с центральной горловиной. Кроме того, в устройстве предварительный нагрев материала в теплообменнике осуществляется только за счет тепла топливных газов, выходящих из вихревого реактора, где сжигается все топливо.A device for heat treatment of dispersed material, containing a heat exchanger for preheating the material, a vortex reactor with twisting blades, in the upper part of which there is a conical transition and a partition with a central neck [1]
The disadvantage of this device is that the partition with a central neck, through which hot fuel gases and preheated material pass simultaneously, is carried down from the end of the cone transition into the inside of the vortex reactor, dividing its “working” volume in two parts. This reduces the possibility of controlling the thermal process in the vortex reactor and at the same time can cause the throat to be coated with softened material, since part of the hottest fuel gases comes from the slots of the vortex reactor and into the volume between the lower edge of the cone transition and the partition with the central neck. In addition, in the device, the material is preheated in the heat exchanger only due to the heat of the fuel gases leaving the vortex reactor, where all the fuel is burned.

Это приводит к снижению производительности и ограничивает возможности регулирования теплового процесса в обжиговом агрегате. This leads to a decrease in productivity and limits the ability to control the thermal process in the firing unit.

Наиболее близким к изобретению является устройство для тепловой обработки порошкообразных материалов, содержащее теплообменник, газоход (шахту), вихревой реактор. Внутри вихревого реактора при помощи блока закручивающих лопаток образована реакционная камера, которая соединена с вышерасположенным газоходом (шахтой) при помощи соединительной горловины. В горловине при помощи ребер, опирающихся на конусную ее часть, установлена вставка, имеющая центральное отверстие для прохода газов. Между горловиной газохода (шахты) и вставкой образована кольцевая щель, перегороженная по окружности ребрами опорами вставки. Таким образом по окружности кольцевой щели ребрами вставки образовано несколько изолированных друг от друга отверстий, сквозь которые должен поступать порошкообразный материал из шахты в реакционный объем вихревого реактора. При этом в горловине газохода (шахты) под отверстиями образована кольцевая сплошная щель, в которую снаружи подается воздух для создания в этой щели и в отверстиях эжекционного эффекта [2]
Недостатком этого устройства является образование в кольцевой щели между горловиной и вставкой ряда изолированных друг от друга отверстий незначительных размеров. Поэтому вращающийся в газоходе (шахте) порошок, попадая в горловину, не сможет беспрепятственно пройти в вихревой реактор через эти отверстия, которые неизбежно будут забиваться, так как создаваемый под ними в кольцевой щели эжекционный эффект недостаточен для "просасывания" сквозь них порошкообразного материала.Closest to the invention is a device for the heat treatment of powdered materials containing a heat exchanger, gas duct (shaft), a vortex reactor. A reaction chamber is formed inside the vortex reactor using a block of swirling blades, which is connected to an upstream gas duct (shaft) by means of a connecting neck. In the neck with the help of ribs resting on its conical part, an insert is installed having a central opening for the passage of gases. An annular gap is formed between the neck of the gas duct (shaft) and the insert, which is fenced off around the circumference by the ribs of the insert. Thus, around the circumference of the annular gap, several insulated holes are formed by the ribs of the insert, through which the powdery material from the shaft must enter the reaction volume of the vortex reactor. Moreover, in the neck of the gas duct (mine) under the holes an annular continuous gap is formed, into which air is supplied externally to create an ejection effect in this gap and in the holes [2]
The disadvantage of this device is the formation in the annular gap between the neck and the insert of a number of insulated holes of small sizes. Therefore, the powder rotating in the gas duct (shaft), falling into the neck, will not be able to freely pass into the vortex reactor through these openings, which will inevitably become clogged, since the ejection effect created under them in the annular gap is insufficient for the powder material to “suck” through them.

Вследствие этого процесс эксплуатации такого обжигового агрегата будет ненадежен. As a result, the operation process of such a firing unit will be unreliable.

Кроме того, в этом устройстве топливо сжигается только в вихревом реакторе, что резко ограничивает возможности регулирования теплового процесса в обжиговом агрегате и приводит к снижению его производительности и стабильности процесса. In addition, in this device, fuel is burned only in a vortex reactor, which severely limits the ability to control the thermal process in the firing unit and leads to a decrease in its productivity and process stability.

Целью изобретения является повышение надежности в эксплуатации устройства, увеличение стабильности процесса за счет расширения возможностей его управления и регулирования, а также повышение производительности. The aim of the invention is to increase the reliability in the operation of the device, increasing the stability of the process by expanding the capabilities of its control and regulation, as well as improving productivity.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для тепловой обработки, содержащем теплообменник, шахту с горловиной, снабженной вставкой с центральным отверстием и вихревой реактор с блоком закручивающих лопаток, вставка установлена на торцы закручивающих лопаток, основная часть которых выполнена с торцевыми скосами в верхней их части. Кроме того, шахта снабжена топливными горелками. This goal is achieved by the fact that in the device for heat treatment containing a heat exchanger, a shaft with a neck equipped with an insert with a central hole and a vortex reactor with a block of twisting blades, the insert is installed on the ends of the twisting blades, the main part of which is made with end bevels in their upper part . In addition, the mine is equipped with fuel burners.

Установка вставки на торцы закручивающих лопаток, основная часть которых выполнена с торцевыми скосами в верхней части, обеспечивает надежную, непрерывную транспоpтировку порошкообразного материала, так как исключаются возможности его застревания при проходе из шахты в вихревой реактор через суженную горловину, что приводит в конечном итоге к повышению надежности всего обжигового устройства в промышленной эксплуатации. The installation of an insert on the ends of twisting blades, the main part of which is made with end bevels in the upper part, ensures reliable, continuous transportation of the powder material, since it eliminates the possibility of its jam during passage from the shaft into the vortex reactor through a narrow neck, which ultimately leads to an increase the reliability of the entire roasting device in industrial operation.

Снабжение шахты топливными горелками позволяет проводить в ней более глубокую термообработку, что расширяет возможности регулирования процесса, повышая его стабильность и производительность агрегата. The supply of the mine with fuel burners allows for deeper heat treatment in it, which expands the possibilities of regulating the process, increasing its stability and unit productivity.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 presents the proposed device, a vertical section; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Устройство содержит вихревой реактор 1, внутри которого установлен кольцевой блок закручивающих лопаток 2. Блок монтируется из лопаток двух модификаций нормальной и со скошенным торцом (на фиг. 1 лопатка нормальной модификации поз.2, а лопатка со скошенным торцом поз. 2а). На корпусе вихревого реактора установлено несколько горелок 3. Внутри кольцевого блока с закручивающими лопатками образована реакционная камера 4. Над вихревым реактором 1 расположена шахта 5, которая внизу имеет горловину 6, а по периферии снабжена топливными горелками 7. Над шахтой расположен теплообменник 8. В горловине 6 шахты 5 расположена вставка 9, которая имеет центральное отверстие и опирается на торцы лопаток нормальной модификации 2. В кольцевом блоке лопаток нормальной модификации 2 устанавливается минимальное их количество необходимое только для устойчивого положения вставки 9 (но не менее трех). Остальные блоки, а их в 7-10 раз больше, имеют модификацию 2а со скошенным торцом. Таким образом, между стенками горловины шахты и вставкой образуется сплошная кольцевая щель 10 без радиальных перегородок, а под горловиной несколько радиальных щелей 11, размер которых по радиусу определяется взаимным расположением между собой лопаток нормальной модификации 2. The device contains a vortex reactor 1, inside of which an annular block of twisting blades 2 is mounted. The block is mounted from two blades of normal and with a beveled end face (in Fig. 1, a normal blade has a position of 2, and a blade has a beveled end of position 2a). Several burners 3 are installed on the vortex reactor body 3. A reaction chamber 4 is formed inside the annular block with twisting vanes 4. A shaft 5 is located above the vortex reactor 1, which has a neck 6 at the bottom and is equipped with fuel burners 7. A heat exchanger 8. is located above the shaft. In the neck 6 shaft 5 is an insert 9, which has a Central hole and rests on the ends of the blades of normal modification 2. In the annular block of blades of normal modification 2, the minimum number of widely regarded as one only for the sustainable insertion position 9 (but not less than three). The remaining blocks, and they are 7-10 times more, have a modification 2a with a beveled end. Thus, between the walls of the neck of the mine and the insert, a continuous annular gap 10 is formed without radial partitions, and under the neck there are several radial slots 11, the size of which is determined by the relative position of the blades of normal modification 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Холодный порошкообразный материал вводится в теплообменник 8, где нагревается предварительно, а затем подвергается дополнительному нагреву и частичной декарбонизации при помощи топливных газов из горелок 7 в шахте 5. Cold powdery material is introduced into the heat exchanger 8, where it is preheated, and then subjected to additional heating and partial decarbonization using fuel gases from the burners 7 in the shaft 5.

Заключительный обжиг осуществляется в реакционной камере 4 вихревого реактора 1. Поступление материала из шихты 5 в реакционную камеру 4 происходит через кольцевую щель 10 в горловине шихты 6 и через окна 11, образованными торцевыми скосами лопаток модификации 2а под кольцевой щелью. Материал частично попадает из сплошной кольцевой щели 10 непосредственно в объем реакционной камеры 4, а частично в промежутки между лопатками модификации 2а. Оттуда он выдувается топливными газами, образованными горением топлива в горелках 3. Поскольку лопатки модификации 2 и 2а установлены в кольцевом блоке тангенциально (или под некоторым углом к касательной окружности), выдуваемые сквозь щели лопаток топливные газы закручиваются в реакционной камере 4 и выходят из вихревого реактора вверх через центральное отверстие вставки 9 в шахту 5 и затем в теплообменник 8. Порошкообразный материал, попавший в реакционную камеру 4 из-за действия центробежных сил, отбрасывается на периферию к блокам 2 и 2а, но не соприкасается с их поверхностью, так как навстречу действует сила потока, выходящего множеством струй из щелей между лопатками. По мере увеличения концентрации в закрученном потоке около лопаток нацело обожженный и сгранулированный материал выпадает вниз из вихревого реактора в качестве готового продукта. The final firing is carried out in the reaction chamber 4 of the vortex reactor 1. The material from the charge 5 into the reaction chamber 4 enters through the annular gap 10 in the neck of the charge 6 and through the windows 11 formed by the end bevels of blades of modification 2a under the annular gap. The material partially enters from the continuous annular gap 10 directly into the volume of the reaction chamber 4, and partially into the spaces between the blades of modification 2a. From there, it is blown by the fuel gases generated by the combustion of fuel in burners 3. Since the blades of modification 2 and 2a are mounted tangentially (or at a certain angle to the tangent circle) in the ring block, the fuel gases blown through the slots of the blades twist in the reaction chamber 4 and exit the vortex reactor upward through the central hole of the insert 9 into the shaft 5 and then into the heat exchanger 8. The powdery material that has fallen into the reaction chamber 4 due to the action of centrifugal forces is discarded to the periphery to blocks 2 and 2a, but does not come into contact with their surface, since the force of the flow exiting by a plurality of jets from the cracks between the blades acts towards. As the concentration in the swirling flow near the blades increases, the fully calcined and granulated material drops down from the vortex reactor as a finished product.

Claims

1. DEVICE FOR THERMAL PROCESSING OF DISPERSED MATERIAL, comprising a heat exchanger, a shaft with a neck equipped with an insert with a central hole, a vortex reactor with a block of twisting blades, characterized in that the insert with a central hole is installed on the ends of the twisting blades, the main part of which are made with end twists at the top of them.

2. The device according to claim 1, characterized in that the mine is equipped with fuel burners.