RU2240282C1 - Способ получения пенографита и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ получения пенографита и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2240282C1 RU2240282C1 RU2003134031/15A RU2003134031A RU2240282C1 RU 2240282 C1 RU2240282 C1 RU 2240282C1 RU 2003134031/15 A RU2003134031/15 A RU 2003134031/15A RU 2003134031 A RU2003134031 A RU 2003134031A RU 2240282 C1 RU2240282 C1 RU 2240282C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- air
- mixing chamber
- graphite
- receiving chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при изготовлении гибкой фольги, сорбентов, конструкционных материалов. Смешивают топливо и воздух. Коэффициент избытка воздуха 0,8-1,5. Полученную топливовоздушную смесь подают в сопло 1 диаметром d1, зажигают с получением активного потока топочных газов и подают со скоростью 35-200 м/с в приемную камеру 2. Туда же через вертикальный патрубок 3 подают пассивный поток - окисленный графит в среде инжектируемого воздуха. Расход графита - 2 кг на 1 кг топочных газов, коэффицинет инжекции по газу - 0,05-0,5. Активный и пассивный потоки смешивают в цилиндрической камере смешения 5, связанной с приемной камерой 2 через конфузор 4. Диаметр камеры смешения 5-d2=1,05-2,00 d1, а ее длина 6,00-10,00 d2. Диаметр приемной камеры 2 составляет 1,00-2,00 d2. Полученную смесь пенографита и газов подают в диффузор 6, имеющий угол раствора 8-10°, затем пенографит отделяют. Изобретение позволяет сократить время вспенивания, уменьшить насыпную плотность пенографита и габариты установки, повысить экономичность процесса, 1 ил.
Description
Область техники.
Группа изобретений относится к получению углеграфитовых материалов, в частности к технологии и устройствам для получения пенографита (в т.ч. в составе линии по производству графитовой фольги) и может быть использована при изготовлении пенографита с развитой поверхностью, применяющегося в производстве гибкой фольги, в качестве сорбентов для очистки воды, сбора нефтепродуктов и т.п.
Предшествующий уровень техники.
Известен способ получения пенографита из окисленного графита в устройствах с газовыми горелками, в соответствии с которым топливный газ сжигается в газовой горелке, смешивается с воздухом, затем нагретый газ через слой теплоносителя поступает в камеру, где смешивается с окисленным графитом. Графит расширяется, подхватывается газовоздушным потоком и выносится в высокотемпературную зону, где дополнительно прокаливается для уменьшения степени загрязненности графита серой.
Устройство для осуществления данного способа состоит из вертикальной камеры вспенивания шахтного типа, расположенной в ее нижней части газовой горелки и последовательно соединенной с ней камеры прокаливания с расположенными в ее нижней части горелками (см. SU 1664743).
Известен также способ получения пенографита из окисленного графита в устройствах с газовыми горелками, в соответствии с которым топливный газ смешивают с воздухом, вдувают через горелки и поджигают в соплах последних. Окисленный графит с помощью сжатого воздуха подают в зону слияния двух факелов, температура которой 1000°С и выше. Распыленный в потоке воздуха графит здесь нагревается и вспенивается. Затем полученный пенографит подвергается прокаливанию и последующему отделению от газов.
Устройство для осуществления данного способа содержит вертикальную цилиндрическую камеру вспенивания, оснащенную двумя газовыми горелками, установленными под углом от 15 до 100 градусов друг к другу, и патрубком, размещенным в створе горелок и последовательно расположенную за камерой вспенивания камеру прокаливания (см. RU 2118290).
Анализ данных запатентованных технических решений показывает, что с точки зрения газодинамики и теплопередачи они не оптимизированы. Известно, что для получения качественного пенографита необходимо проводить нагрев окисленного графита с максимально высокой скоростью. Как правило, окисленный графит в зону проведения реакции вспенивания доставляется струей сжатого воздуха, что снижает температуру в этой зоне, вследствие чего ухудшается качество получаемого пенографита и снижается экономичность процесса. Кроме того, теплопередача от топочных газов к окисленному графиту в приведенных способах получения пенографита низка, что приводит к тому, что устройства для его получения габаритны и требуют больших энергетических затрат на прогрев установок перед работой и компенсацию тепловых потерь через теплоизоляцию установок во время работы.
Раскрытие изобретения.
Задачей изобретения является повышение качества пенографита и увеличение экономичности процесса его получения.
Поставленная задача решается способом получения пенографита в устройстве инжекторного типа, в соответствии с которым осуществляют следующие стадии:
а) смешивание топлива с воздухом с образованием топливовоздушной смеси;
б) зажигание полученной топливовоздушной смеси в выполненном в виде сопла горелочном насадке и формирование активного потока топочных газов в виде газопламенной струи;
в) инжектирование за счет скорости газопламенной струи пассивного потока атмосферного воздуха, добавление в пассивный поток окисленного графита и их совместную подачу в приемную камеру в область за срезом сопла;
г) смешение активного и пассивного потоков в камере смешения, быстрый нагрев окисленного графита с получением пенографита и последующее перемещение газов и пенографита через диффузор и далее по трубопроводу в устройство для их разделения;
д) отделение пенографита от газов.
В частных воплощениях изобретения, поставленная задача решается тем, что:
формируют активный поток со скоростью газопламенной струи от 35 до 200 м/с;
подачу графита осуществляют с расходом до 2 кг на 1 кг топочных газов;
смешивание топлива с воздухом осуществляют с коэффициентом избытка воздуха, составляющим 0,8-1,5;
получение пенографита осуществляют при условиях, обеспечивающих коэффициент инжекции по газу 0,05-0,5.
Поставленная задача решается также устройством инжекторного типа для получения пенографита, характеризующимся тем, что оно содержит цилиндрическую приемную камеру, состыкованную с насадком горелки в виде сопла и связанную с камерой смешения окисленного графита и продуктов сгорания топливовоздушной смеси, последовательно расположенные за камерой смешения диффузор и узел разделения пенографита и газа и расположенный над приемной камерой патрубок для подачи окисленного графита.
В частных воплощениях изобретения, поставленная задача решается тем, что:
дополнительно содержит конфузор, через который приемная камера связана с камерой смешения;
сопло, камеры, конфузор и диффузор расположены соосно в горизонтальной плоскости;
диаметр камеры смешения составляет 1,05-2 диаметра сопла, диаметр приемной камеры 1-2 диаметра камеры смешения, длина цилиндрической камеры смешения составляет 6-10 диаметров камеры смешения, угол раствора диффузора 8-10°;
устройство содержит высокоскоростную горелку.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Использование энергии сгорания топлива для вспенивания окисленного графита применяется уже на протяжении ряда лет, однако, как отмечалось, теплообмен окисленного графита и топочных газов затруднен, кроме того, струя сжатого воздуха, используемого для доставки окисленного графита к месту вспенивания, охлаждает продукты сгорания топлива, чем снижает температуру термообработки и качество пенографита. Присущие описанным техническим решениям недостатки могут быть устранены путем изменения схемы подачи окисленного графита к месту вспенивания и интенсификацией теплообмена при нагреве окисленного графита за счет использования высокоскоростных горелочных устройств.
Предложенное техническое решение основано на принципах работы инжекционных струйных устройств, в которых за счет кинетической энергии активного потока происходит инжектирование (подсос) пассивного потока.
Под активным потоком в данном случае понимается скоростная струя пламени, истекающая из сопла горелочного насадка высокоскоростной горелки, а под пассивным - поток атмосферного воздуха с добавленным в него окисленным графитом, инжектируемый струей пламени в полость состыкованной с горелочным насадком приемной камеры. Следует отметить, что при подаче в инжектируемый поток воздуха окисленного графита, общее количество инжектируемого воздуха снижается, причем, чем больше подается окисленного графита, тем меньше инжектируется воздуха.
В такой постановке проблема интенсификации процесса вспенивания может быть решена использованием устройства для получения пенографита, который должен быть выполнен в виде камеры смешения с диффузором и иными элементами конструкции типичного инжекторного устройства, с учетом особенностей его применения для вспенивания окисленного графита.
На фиг.1 представлен схематический разрез устройства инжекторного типа для вспенивания графита, и приняты следующие обозначения:
Gpc - массовый расход рабочей среды, Gиc - массовый расход инжектируемой среды, равный сумме массовых расходов инжектируемого воздуха и подаваемого окисленного графита.
Устройство состоит из горелки (не показана) с горелочным насадком 1 в виде сопла, имеющим выходной диаметр d1. Сопло состыковано с приемной камерой 2. За срезом сопла 1 радиально установлен вертикальный патрубок 3, использующийся для подачи окисленного графита в среде инжектируемого воздуха. Приемная камера 2 через конфузор 4 связана с цилиндрической камерой смешения 5, имеющей диаметр d2. Камера смешения 5 переходит в диффузор 6, имеющий форму усеченного конуса с диаметром на выходе dd.
Важными характеристиками данного устройства являются диаметр выходного сечения (среза) сопла d1, диаметр камеры смешения d2, расстояние между срезом сопла и входом в камеру смешения L, длина камеры смешения и диффузора.
При расчете устройства задаются величиной коэффициента инжекции и по газу, определяемого как отношение массового расхода инжектируемого воздуха к таковому рабочей (топочных газов, истекающих из сопла устройства), и для заданного и определяют длину свободной струи lс и ее диаметр d4, по приближенным формулам:
где χ - опытная константа.
Формулы 1 и 2 используются в случае u≤0,5, при других значениях и применяются формулы 3 и 4.
Кроме того, учитывая существенное различие в температурах активного и пассивного потоков, необходимо учитывать изменение коэффициента инжекции по газу в зависимости от температуры:
где Тп - температура пассивного потока, К;
Та - температура активного потока, К.
Оценка параметров lс и d4 для заданного u позволяет определиться с геометрией устройства, позволяющей провести процесс получения пенографита с наибольшей эффективностью.
Опытным путем установлено, что для этого коэффициент инжекции по газу должен составлять от 0,05 до 0,5.
В этом случае расстояние L принимается близким к lс, а диаметр d2 - не менее d4. Рекомендуемая длина цилиндра камеры смешения Lсм составляет от 6 до 10 d2. Оптимальный угол конуса диффузора - α=8-10°.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Пример 1.
Вспенивание графита осуществлялось в устройстве со следующими параметрами
Диаметр сопла (горелочного насадка) d1=28 мм.
Диаметр камеры смешения d2=34 мм.
Длина цилиндра камеры смешения Lсм=200 мм.
Угол раскрытия конуса диффузора α=8°.
Диаметр приемной камеры d2=34 мм.
Диаметр трубопровода dd=68 мм.
Коэффициентом избытка воздуха 1,05.
Тепловая мощность горелочного устройства составляла 25 кВт, при этом расход топочных газов активного потока с расчетной температурой 1500°С составлял около 9,5 г/с.
При добавлении в пассивный поток окисленного графита с расходом 6,6 г/с в камере смешения был получен пенографит с насыпной плотностью 2,6 г/литр, с рН=7. Температура на выходе диффузора установки составила 1015°С.
Далее пенографит и газы перемещались через диффузор в устройство для их разделения.
Пример 2.
При использовании устройства с теми же геометрическими параметрами, но тепловой мощностью 12,5 кВт, был получен пенографит с насыпной плотностью 3,7 г/литр, с рН=6. При этом расход топочных газов активного потока с расчетной температурой 1500°С составлял около 4,75 г/с.
Для сравнения осуществлялось вспенивание исходного окисленного графита в муфельной печи при температуре 1000°С.
Насыпная плотность пенографита составила 3,2 г/литр.
Из представленных примеров очевидны следующие преимущества изобретения.
1. Способ согласно изобретению более экономичен, поскольку при подаче окисленного графита в устройство для его расширения не используется сжатый воздух, сильно охлаждающий температуру в приемной камере. Время, необходимое для вспенивания, сокращается в несколько раз.
2. Полученный пенографит обладает улучшенным качеством - снижается насыпная плотность пенографита.
3. Уменьшаются габариты устройства, что позволяет использовать его на сравнительно небольших площадях.
Claims (10)
1. Способ получения пенографита в устройстве инжекторного типа, в соответствии с которым осуществляют следующие стадии: а) смешивание топлива с воздухом с образованием топливовоздушной смеси; б) зажигание полученной топливовоздушной смеси в выполненном в виде сопла горелочном насадке и формирование активного потока топочных газов в виде газопламенной струи; в) инжектирование за счет скорости газопламенной струи пассивного потока атмосферного воздуха, добавление в пассивный поток окисленного графита и их совместную подачу в приемную камеру в область за срезом сопла; г) смешение активного и пассивного потоков в камере смешения, быстрый нагрев окисленного графита с получением пенографита и последующее перемещение газов и пенографита через диффузор в устройство для их разделения; д) отделение пенографита от газов.
2. Способ по п.1, в соответствии с которым формируют активный поток со скоростью газопламенной струи от 35 до 200 м/с.
3. Способ по п.1 или 2, в соответствии с которым подачу графита осуществляют с расходом до 2 кг на 1 кг топочных газов.
4. Способ по любому из пп.1-3, в соответствии с которым смешивание с воздухом осуществляют с коэффициентом избытка воздуха, составляющим 0,8-1,5.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов формулы, в соответствии с которым получение пенографита осуществляют при условиях, обеспечивающих коэффициент инжекции по газу 0,05-0,5.
6. Устройство инжекторного типа для получения пенографита, характеризующееся тем, что содержит цилиндрическую приемную камеру, состыкованную с насадком горелки в виде сопла и связанную с камерой смешения окисленного графита и продуктов сгорания топливовоздушной смеси, последовательно расположенные за камерой смешения диффузор и узел разделения пенографита и газа и расположенный над приемной камерой патрубок для подачи окисленного графита.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит конфузор, через который приемная камера связана с камерой смешения.
8. Устройство по п.6 или 7, в соответствии с которым сопло, камеры, конфузор и диффузор расположены соосно в горизонтальной плоскости.
9. Устройство по любому из пп.6-8, в соответствии с которым диаметр камеры смешения составляет 1,05-2 диаметра сопла, диаметр приемной камеры - 1-2 диаметра камеры смешения, длина цилиндрической камеры смешения составляет 6-10 диаметров камеры смешения, угол раствора диффузора - 8-10°.
10. Устройство по любому из предшествующих пунктов формулы, в соответствии с которым оно содержит высокоскоростную горелку.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003134031/15A RU2240282C1 (ru) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Способ получения пенографита и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003134031/15A RU2240282C1 (ru) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Способ получения пенографита и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2240282C1 true RU2240282C1 (ru) | 2004-11-20 |
Family
ID=34311346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003134031/15A RU2240282C1 (ru) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Способ получения пенографита и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2240282C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456235C2 (ru) * | 2010-10-07 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук | Способ получения пенографита |
| RU2524933C1 (ru) * | 2012-12-26 | 2014-08-10 | Андрей Павлович Захаров | Способ и установка для производства терморасширенного графита |
| RU170335U1 (ru) * | 2016-11-25 | 2017-04-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Устройство для получения терморасширенного графита |
-
2003
- 2003-11-25 RU RU2003134031/15A patent/RU2240282C1/ru active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456235C2 (ru) * | 2010-10-07 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук | Способ получения пенографита |
| RU2524933C1 (ru) * | 2012-12-26 | 2014-08-10 | Андрей Павлович Захаров | Способ и установка для производства терморасширенного графита |
| RU170335U1 (ru) * | 2016-11-25 | 2017-04-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Устройство для получения терморасширенного графита |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105579776B (zh) | 具有有孔火焰保持器的预混燃料燃烧器 | |
| EP0612958B1 (en) | Fuel burner apparatus and method employing divergent flow nozzle | |
| KR940007422A (ko) | 열노즐 연소방법 | |
| RU2633741C1 (ru) | Парогазогенератор | |
| CN101484752B (zh) | 火焰方向和/或口径可调的燃烧器及其实施方法 | |
| KR20050062556A (ko) | 열처리 방법 및 장치 | |
| CA2088659C (en) | Apparatus and process for control of nitric oxide emissions from combustion devices using vortex rings and the like | |
| PL1489145T3 (pl) | Sposób produkcji sadzy piecowej | |
| RU2429414C2 (ru) | Плоскопламенная сводовая горелка с низким уровнем загрязняющих выбросов | |
| US9188333B2 (en) | Dilute combustion | |
| RU2240282C1 (ru) | Способ получения пенографита и устройство для его осуществления | |
| RU136875U1 (ru) | Горелочное устройство инфракрасного излучения | |
| Okasha | Diesel fuel and olive-cake slurry: atomization and combustion performance | |
| EA024418B1 (ru) | Горение с расходящимися струями топлива | |
| Kashir et al. | Experimental study on propane/oxygen and natural gas/oxygen laminar diffusion flames in diluting and preheating conditions | |
| US20030013059A1 (en) | Conical flame waste gas combustion reactor | |
| CN1173904C (zh) | 反向射流混合加热裂解装置及生产乙烯的方法 | |
| RU2454605C1 (ru) | Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения | |
| RU2344342C1 (ru) | Устройство для получения парогазовой смеси | |
| RU2350844C1 (ru) | Камера сгорания теплогенератора для сжигания жидкого топлива | |
| RU42625U1 (ru) | Горелка факельная газовая | |
| SU1206234A1 (ru) | Способ сжигани топлива в стекловаренной печи | |
| RU26108U1 (ru) | Газовая горелка | |
| RU2100698C1 (ru) | Способ сжигания топлива и устройство для сжигания топлива | |
| CN201093484Y (zh) | 燃气燃烧器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110413 |