RU2618585C2 - Method of finely-divided bulk materials high heat treatment and device for its implementation - Google Patents
Method of finely-divided bulk materials high heat treatment and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618585C2 RU2618585C2 RU2015145257A RU2015145257A RU2618585C2 RU 2618585 C2 RU2618585 C2 RU 2618585C2 RU 2015145257 A RU2015145257 A RU 2015145257A RU 2015145257 A RU2015145257 A RU 2015145257A RU 2618585 C2 RU2618585 C2 RU 2618585C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solid
- loading
- heat
- coolant
- heat carrier
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/02—Roasting processes
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке металлургического сырья методом термообработки и обжига, включая металлизацию железорудного концентрата с использованием твердого восстановителя.The invention relates to metallurgy, in particular to the processing of metallurgical raw materials by heat treatment and firing, including metallization of iron ore concentrate using a solid reducing agent.
Для этого широко применяются процессы, реализуемые в условиях высоких температур во вращающихся печах (Машины и аппараты химических производств, Л.: «Машиностроение», 1982 г., с. 309-311). Известны трубчатые (барабанные) вращающиеся печи с рабочим пространством в виде полого цилиндра, в котором вследствие комбинации вращения и наклона перерабатываемые сыпучие материалы перемещаются вдоль печи, нагреваясь за счет тепла, выделившегося при сжигании топлива, как правило, непосредственно в пространстве печи. Такие печи применяются для обжига металлургического сырья для обогащения, спекания бокситов, кальцинации глинозема, металлизации железорудного концентрата. На участке печи, где происходит горение топлива, температура продуктов сгорания достигает 1550-1650°С.To this end, processes that are implemented under high temperatures in rotary kilns are widely used (Machines and Apparatuses for Chemical Production, L .: Engineering, 1982, pp. 309-311). Tubular (drum) rotary kilns with a working space in the form of a hollow cylinder are known, in which, due to a combination of rotation and tilt, the processed bulk materials move along the kiln, being heated due to the heat released during fuel combustion, usually directly in the kiln space. Such furnaces are used for firing metallurgical raw materials for enrichment, sintering of bauxite, calcination of alumina, metallization of iron ore concentrate. In the area of the furnace where fuel combustion occurs, the temperature of the combustion products reaches 1550-1650 ° C.
При высокотемпературной термообработке такие печи работают в режиме противотока, когда газовый теплоноситель в пространстве печи движется навстречу потоку сыпучего материала, постепенно передавая ему свою тепловую энергию. Охлажденные газообразные продукты сгорания топлива направляются в систему пылегазоочистки.During high-temperature heat treatment, such furnaces operate in countercurrent mode, when the gas coolant in the furnace space moves towards the flow of bulk material, gradually transferring its thermal energy to it. Cooled gaseous products of fuel combustion are sent to a dust and gas cleaning system.
Большим преимуществом вращающихся печей является высокая производительность, простота конструкции и осуществляемых в этих печах технологических операций. Основными недостатками этих печей и соответственно реализуемого в них способа термообработки мелкодисперсных материалов являются:The big advantage of rotary kilns is high productivity, simplicity of design and technological operations carried out in these kilns. The main disadvantages of these furnaces and, accordingly, the heat treatment method of finely dispersed materials implemented in them are:
- неэффективность передачи тепла от теплоносителя к обрабатываемому материалу;- inefficiency of heat transfer from the coolant to the processed material;
- большой вынос мелкодисперсного материала газообразным теплоносителем;- large removal of finely dispersed material by a gaseous coolant;
- необходимость системы очистки отработанных газов и потеря мелкого материала;- the need for an exhaust gas purification system and the loss of fine material;
- большие габариты барабанного теплообменника;- large dimensions of the drum heat exchanger;
- большое время термообработки мелкого материала;- long time for heat treatment of small material;
- неравномерность термообработки;- uneven heat treatment;
- большая вероятность местных перегревов материала в зоне высоких температур и спекообразования в барабане;- a high probability of local overheating of the material in the high temperature zone and speciation in the drum;
- сложность поддержания заданной температуры материала при обжиге, а также инерционность процесса регулирования.- the difficulty of maintaining a given temperature of the material during firing, as well as the inertia of the regulation process.
Задача изобретения заключается в преодолении недостатков вращающихся печей для высокотемпературной обработки сыпучих мелкодисперсных материалов в различных отраслях промышленности.The objective of the invention is to overcome the disadvantages of rotary kilns for high-temperature processing of bulk fine materials in various industries.
Предложен способ высокотемпературной термообработки металлургического сырья в виде мелкодисперсного сыпучего материала, который, как и известный, включает загрузку материала в аппарат для нагрева, его поступательное перемещение в виде потока, высокотемпературную обработку предварительно нагретым теплоносителем и выгрузку с последующим охлаждением термообработанного продукта. Способ отличается тем, что высокотемпературную обработку сыпучего материала осуществляют с помощью твердого теплоносителя, состоящего из частиц или тел, более крупных, чем обрабатываемый материал, который в загружают в поток мелкодисперсного сыпучего материала в режиме противотока навстречу движению обрабатываемого материала, причем режим противотока создают путем подпора обрабатываемого материала и твердого теплоносителя с противоположных сторон их загрузки в упомянутый аппарат для нагрева в процессе вращательного или вибрационного движения при условии непрерывной выгрузки материала и твердого теплоносителя с противоположных сторон аппарата.A method for high-temperature heat treatment of metallurgical raw materials in the form of finely divided bulk material is proposed, which, as is known, includes loading the material into a heating apparatus, its progressive movement in the form of a stream, high-temperature treatment with a preheated heat carrier and unloading, followed by cooling of the heat-treated product. The method is characterized in that the high-temperature treatment of the bulk material is carried out using a solid heat carrier consisting of particles or bodies larger than the material to be processed, which is loaded into the stream of finely divided bulk material in a counterflow mode towards the movement of the processed material, and a counterflow mode is created by backwater the processed material and the solid heat carrier from opposite sides of their loading into the said apparatus for heating during rotational or vibration th motion provided continuously discharging the solid material and coolant with the opposite sides of the machine.
В качестве твердого теплоносителя используют монофракционные сферические тела.Monofraction spherical bodies are used as a solid heat carrier.
В качестве монофракционных сферических тел используют металлические шары.As monofraction spherical bodies use metal balls.
В качестве монофракционных сферических тел используют керамические шары.Ceramic balls are used as monofraction spherical bodies.
При термообработке материала, не обладающего магнитными свойствами, выгрузку металлических шаров осуществляют с помощью магнитов или электромагнитов.During heat treatment of a material that does not have magnetic properties, unloading of metal balls is carried out using magnets or electromagnets.
Нагрев твердого теплоносителя осуществляют в устройстве для предварительного нагрева газовым теплоносителем.The heating of the solid coolant is carried out in a device for pre-heating with a gas coolant.
Термообработанный продукт охлаждают в охладителе воздухом, подаваемым на горение топлива в горелку для получения газового теплоносителя или в водоохлаждаемом трубчатом теплообменнике.The heat-treated product is cooled in a cooler with air supplied to burn the fuel in the burner to obtain a gas coolant or in a water-cooled tubular heat exchanger.
Охлажденный твердый теплоноситель непрерывно возвращают в устройство для предварительного нагрева для его повторного использования.The cooled solid coolant is continuously returned to the preheater for reuse.
Установка для высокотемпературной термообработки металлургического сырья в виде мелкодисперсного сыпучего материала, как и известная, содержит аппарат для нагрева движущегося материала, выполненный в виде вращающегося барабана или вибрационного лотка, имеющего пороги со стороны загрузки и выгрузки, устройство для загрузки материала, устройство для предварительного нагрева твердого теплоносителя и его подачи со стороны выгрузки материала, охладитель термообработанного продукта.The installation for high-temperature heat treatment of metallurgical raw materials in the form of fine granular material, as well as the known one, contains a device for heating a moving material made in the form of a rotating drum or a vibration tray having thresholds on the loading and unloading side, a device for loading material, a device for preheating solid coolant and its supply from the discharge side of the material, cooler heat-treated product.
Установка отличается тем, что она снабжена устройством для выгрузки твердого теплоносителя, расположенного со стороны загрузки обрабатываемого материала, при этом порог со стороны выгрузки материала выполнен сетчатым с ячейкой, размер которой меньше размера частиц твердого теплоносителя и при этом больше размера частиц обрабатываемого материала.The installation is characterized in that it is equipped with a device for unloading a solid coolant located on the loading side of the processed material, while the threshold on the side of the unloading of the material is mesh with a cell that is smaller than the particle size of the solid coolant and larger than the particle size of the processed material.
Аппарат для нагрева движущегося материала в виде вращающегося барабана выполнен цилиндрическим.The apparatus for heating the moving material in the form of a rotating drum is made cylindrical.
Аппарат для нагрева движущегося материала в виде вращающегося барабана выполнен в форме усеченного конуса, расположенного основанием к устройству для загрузки материала.The apparatus for heating the moving material in the form of a rotating drum is made in the form of a truncated cone located by the base to the device for loading material.
Сущность заявленного способа заключается в том, что высокотемпературная термообработка мелкодисперсного сыпучего материала достигается благодаря постоянному движению двух твердотельных потоков: потока материала, движущегося в аппарате, и предварительно высоконагретого твердого теплоносителя, состоящего из частиц или тел, более крупных, чем обрабатываемый материал. Благодаря такому соотношению размеров между обрабатываемым материалом и твердым теплоносителем, высоконагретые частицы теплоносителя, находясь в массе обрабатываемого мелкодисперсного сыпучего материала, не выгружаются вместе с ним, а двигаются в режиме противотока в сторону загрузки материала, интенсивно отдавая ему свое тепло, и охлажденные, принудительно выгружаются из аппарата со стороны загрузки материала. Постоянство движения этих потоков обеспечивается при условии непрерывной загрузки и выгрузки частиц материала и более крупных частиц твердого теплоносителя с разных сторон аппарата. Принудительность постоянного движения потоков двух разных по фракциям твердых однофазных сред навстречу друг другу обеспечивается путем создания подпора сыпучего обрабатываемого материала и твердого теплоносителя с противоположных сторон их загрузки в аппарат в процессе вращательного или вибрационного движения при условии непрерывной выгрузки материала и твердого теплоносителя с противоположных сторон аппарата. Постоянство движения потоков двух разных по фракциям твердых однофазных сред навстречу друг другу реализуется в аппарате, который со стороны выгрузки материала снабжен сетчатым порогом с ячейкой меньше размера частиц твердого теплоносителя, но крупнее размера частиц обрабатываемого материала, а также устройством избирательной выгрузки твердого теплоносителя, расположенного со стороны загрузки обрабатываемого материала.The essence of the claimed method lies in the fact that high-temperature heat treatment of finely divided bulk material is achieved due to the constant movement of two solid-state flows: the flow of material moving in the apparatus, and a previously highly heated solid heat carrier consisting of particles or bodies larger than the material being processed. Due to this size ratio between the processed material and the solid heat carrier, highly heated particles of the heat carrier, being in the mass of the processed finely divided bulk material, are not unloaded with it, but move in countercurrent mode towards the material loading direction, intensively giving up their heat to it, and the cooled ones are forcibly unloaded from the apparatus on the material loading side. The constancy of movement of these flows is ensured under the condition of continuous loading and unloading of particles of material and larger particles of solid coolant from different sides of the apparatus. The compulsion of the constant movement of the flows of two different fractions of solid single-phase media towards each other is ensured by backing up the loose processed material and the solid coolant from opposite sides of their loading into the apparatus during rotational or vibrational motion, provided that the material and solid coolant are continuously unloaded from opposite sides of the apparatus. The constancy of the movement of the flows of two different fractions of solid single-phase media towards each other is realized in an apparatus that, on the discharge side of the material, is equipped with a mesh threshold with a cell smaller than the particle size of the solid heat carrier, but larger than the size of the particles of the processed material, as well as a device for selective discharge of the solid heat carrier located with loading side of the processed material.
При интенсивном перемешивании в противоточном режиме двух разнородных материалов холодного мелкодисперсного сыпучего материала и высоконагретого крупнозернистого теплоносителя достигается интенсивная передача тепла. Благодаря тому, что поверхность теплообмена двух сыпучих материалов несравнимо больше поверхности теплообмена в барабане при противоточном движении газового теплоносителя и мелкодисперсного материала, как в прототипе, скорость (интенсивность) теплопередачи при противоточном движении двух сыпучих сред возрастает пропорционально величине поверхности теплопередающей и тепловоспринимающей сред при прочих равных условиях. Теплоноситель в виде твердых тел, в частном случае металлических шаров, в зависимости от диаметра имеет поверхность теплообмена от нескольких десятков до 100 и более раз превышающую, против поверхности теплообмена барабана, отапливаемого газообразным теплоносителем, благодаря чему время термообработки по предлагаемому изобретению сокращается в сотни раз.With intensive mixing in countercurrent mode of two dissimilar materials of cold finely divided bulk material and highly heated coarse-grained coolant, intense heat transfer is achieved. Due to the fact that the heat transfer surface of two bulk materials is incomparably larger than the heat transfer surface in the drum during countercurrent movement of the gas carrier and finely dispersed material, as in the prototype, the heat transfer rate (intensity) during countercurrent movement of two bulk media increases in proportion to the surface of the heat transfer and heat transfer media, all other things being equal conditions. The heat carrier in the form of solids, in the particular case of metal balls, depending on the diameter, has a heat exchange surface from several tens to 100 or more times greater than the heat exchange surface of a drum heated by gaseous heat carrier, due to which the heat treatment time according to the invention is reduced by hundreds of times.
Использование в качестве твердого теплоносителя монофракционных тел сферической формы обеспечивает снижение сопротивления продвижению крупных частиц во встречном потоке более мелких частиц.The use of spherical monofraction bodies as a solid heat carrier provides a decrease in resistance to the movement of large particles in the oncoming flow of smaller particles.
Применение в качестве монофракционных сферических тел металлических шаров обеспечивает их лучшее погружение в поток мелких частиц и хорошее перемешивание. Высокая теплопроводность металлических шаров гарантирует высокую скорость как нагрева твердого теплоносителя, так и передачи тепла обрабатываемому материалу, так как при низкой теплопроводности более крупных частиц интенсивность теплообмена между частицами будет ограничиваться за счет теплопроводности крупных частиц от центра к поверхности.The use of metal balls as monofraction spherical bodies ensures their better immersion in a stream of small particles and good mixing. The high thermal conductivity of the metal balls guarantees a high rate of heating both the solid heat carrier and the heat transfer to the processed material, since with low thermal conductivity of larger particles, the heat exchange between particles will be limited due to the thermal conductivity of large particles from the center to the surface.
Таким образом, способ термообработки мелкодисперсных материалов, включая обжиг различных концентратов металлических руд, неметаллических материалов, восстановление железорудных концентратов путем перемешивания двух фракций материалов - мелкодисперсного обрабатываемого и крупнозернистого в качестве твердого теплоносителя, в частности, металлических шаров в режиме противотока позволяет осуществить процесс нагрева материала (передачу тепла) с интенсивностью на порядок и более превышающую величины теплопередачи в обычных вращающихся барабанных (трубчатых) печах, обогреваемых газовым теплоносителем (продуктами горения). Это достигается благодаря высокоразвитой поверхности теплообмена между мелкодисперсными и относительно крупнозернистыми сыпучими материалами по сравнению с обычной (известной) вращающейся барабанной печью, обогреваемой газовым теплоносителем, доходящей от 10 до 100 раз и более в зависимости от диаметра металлических шаров.Thus, the method of heat treatment of finely dispersed materials, including roasting various concentrates of metal ores, nonmetallic materials, recovery of iron ore concentrates by mixing two fractions of materials - finely processed and coarse-grained as a solid heat carrier, in particular, metal balls in countercurrent mode, allows the material to be heated ( heat transfer) with an intensity an order of magnitude or more higher than the heat transfer in conventional rotary I drum (tubular) furnaces heated coolant gas (combustion products). This is achieved due to the highly developed heat exchange surface between finely divided and relatively coarse-grained bulk materials in comparison with a conventional (known) rotary drum furnace heated by a gas heat carrier, reaching from 10 to 100 times or more, depending on the diameter of the metal balls.
Особенностью заявленного изобретения является то, что теплообмен между материалом и теплоносителем происходит не только за счет простого перемешивания этих материалов, а за счет их организованного противоточного движения, обеспечивающего режим высокотемпературной обработки (обжиг) без участия газопотоков, как в известной вращающейся печи, что, в свою очередь, обеспечивает практическое исключение пылевыноса в процессе обжига пылевидных материалов.A feature of the claimed invention is that the heat exchange between the material and the coolant occurs not only due to the simple mixing of these materials, but due to their organized countercurrent movement, providing a high-temperature processing mode (firing) without gas flows, as in a known rotary kiln, which, in in turn, provides the practical exclusion of dust removal during the firing of dusty materials.
При обжиге неферромагнитных материалов выгрузку металлических шаров из барабана целесообразнее осуществлять с помощью магнитных сепараторов, встраиваемых внутрь аппарата, что значительно упрощает конструкцию устройства выгрузки шаров.When firing non-ferromagnetic materials, it is more expedient to unload metal balls from the drum using magnetic separators built into the apparatus, which greatly simplifies the design of the device for unloading balls.
Нагрев твердого теплоносителя в устройстве для предварительного нагрева позволяет отказаться от нагрева мелкодисперсного материала за счет контакта с газовым теплоносителем, который, как правило, имеет большие скорости, за счет чего неизбежно имеет место большой вынос пыли и возникает потребность в громоздкой и энергоемкой системе пылеочистки. Кроме того, для нагрева обрабатываемого материала, например до 950°С, необходимо нагреть печное пространство до температур более 1350°С, т.е. с огромным запасом, т.к. при более низких температурах эффективность нагрева материала резко падает, в то же время перегрев печного оборудования приводит к снижению их срока службы.The heating of the solid heat carrier in the preheater allows you to refuse to heat the finely dispersed material due to contact with the gas coolant, which, as a rule, has high speeds, due to which inevitably there is a large dust removal and there is a need for a bulky and energy-intensive dust cleaning system. In addition, to heat the processed material, for example, to 950 ° C, it is necessary to heat the furnace space to temperatures above 1350 ° C, i.e. with a huge margin, because at lower temperatures, the heating efficiency of the material drops sharply, while overheating of the furnace equipment reduces their service life.
В нашем случае достаточно иметь перепад температур в 50°С, т.е. твердый теплоноситель (металлические шары) будут иметь температуру не более 1000°С. При таких условиях будут низкими и тепловые потери. Общеизвестно, что теплообменник шахтного типа является самым экономичным тепловым агрегатом, а отработанные продукты горения могут иметь максимально допустимую низкую температуру.In our case, it is enough to have a temperature difference of 50 ° C, i.e. solid heat carrier (metal balls) will have a temperature of not more than 1000 ° C. Under such conditions, heat losses will be low. It is well known that a shaft-type heat exchanger is the most economical thermal unit, and waste combustion products can have the maximum permissible low temperature.
Термообработанный материал может быть охлажден в охладителе воздухом, подаваемом на горение топлива в горелку для получения газового теплоносителя или водоохлаждаемом трубчатом теплообменнике. Для обеспечения непрерывности процесса охлажденный твердый теплоноситель непрерывно возвращают для повторного использования.The heat-treated material can be cooled in a cooler with air supplied to burn the fuel in the burner to obtain a gas coolant or a water-cooled tubular heat exchanger. To ensure the continuity of the process, the cooled solid heat carrier is continuously returned for reuse.
Таким образом, в заявленном способе термообработку сыпучего мелкодисперсного материала осуществляют не газообразным теплоносителем, как в известных вращающихся печах, а за счет постоянного встречного противоточного движения перемещающегося в аппарате потока материала и предварительно нагретого твердого теплоносителя в виде крупнозернистых частиц или тел, что по данным заявителя не является известным.Thus, in the inventive method, the heat treatment of bulk fine material is carried out not by a gaseous heat carrier, as in known rotary kilns, but due to the constant countercurrent movement of the material flow moving in the apparatus and a preheated solid coolant in the form of coarse particles or bodies, which, according to the applicant, is not is famous.
То, что порог со стороны загрузки мелкодисперсного материала выполнен плотным, подпирающим мелкодисперсный материал со стороны загрузки, позволяет создать осевое (линейное) движение материала совместно с вращательным движением и обеспечить направленное движение мелкодисперсного материала по оси барабана от загрузки мелкодисперсного материала в сторону его выгрузки. Порог со стороны выгрузки мелкодисперсного материала, выполненный в виде сетки, свободно пропускает мелкодисперсный материал, но не пропускает крупнозернистые частицы твердого теплоносителя и таким образом создает подпор частиц теплоносителя, за счет чего появляется организованное движение этих частиц в направлении, противоположном движению мелкодисперсного материала, т.к. динамический угол естественного откоса любых сыпучих материалов во вращающемся барабане так же, как и в вышеописанном лотке, всегда стремится к нулю. Это условие обеспечивается устройством непрерывной выгрузки твердого теплоносителя, выполненным в виде перфорированных элементов, смонтированных внутри аппарата со стороны загрузки мелкодисперсного материала. При встречном противоточном движении потоки интенсивно перемешиваются, например, за счет вращательного движения барабана. Такое же движение можно осуществить в вибрационном лотке со сплошным и сетчатым порогами на противоположных концах.The fact that the threshold on the loading side of the fine material is made dense, supporting the fine material on the loading side, allows you to create an axial (linear) movement of the material together with the rotational movement and to provide directional movement of the fine material along the drum axis from loading the fine material towards its discharge. The threshold from the discharge side of the finely dispersed material, made in the form of a mesh, freely passes the finely dispersed material, but does not allow the coarse-grained particles of the solid heat carrier and thus creates a support for the particles of the heat carrier, due to which there is an organized movement of these particles in the direction opposite to the movement of the finely dispersed material, etc. to. the dynamic angle of repose of any bulk materials in a rotating drum, as in the above tray, always tends to zero. This condition is provided by the device for continuous unloading of solid coolant, made in the form of perforated elements mounted inside the apparatus from the side of the loading of fine material. In countercurrent counterflow, the flows are intensively mixed, for example, due to the rotational movement of the drum. The same movement can be carried out in a vibration tray with continuous and mesh thresholds at opposite ends.
Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в обеспечении противоточного движения двух однофазных материалов, один из которых является теплоносителем, а другой обрабатываемым материалом.A new technical result achieved by the claimed invention is to provide countercurrent movement of two single-phase materials, one of which is a coolant, and the other is a processed material.
Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 изображена установка с цилиндрическим барабаном; на фиг. 2 - установка с барабаном в форме усеченного конуса; на фиг. 3 - установка с вибролотком.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an installation with a cylindrical drum; in FIG. 2 - installation with a drum in the form of a truncated cone; in FIG. 3 - installation with a vibrating tray.
Установка с барабаном имеет барабан 1, выполненный цилиндрическим или в форме усеченного конуса, вращающийся на роликовых опорных станциях 2 и 3 при помощи привода 4 в виде зубчатой пары. Установка содержит устройство загрузки мелкодисперсного материала в виде смонтированного в барабане питателя 5. Барабан 1 имеет кольцевые пороги 6 и 7, расположенные с противоположных сторон барабана, причем порог 6 выполнен плотным (из сплошного диска), а порог 7 - в виде сетки, проницаемой для обрабатываемого материала и непроницаемой для крупнозернистого теплоносителя, в частности для металлических шаров. На стороне загрузки материала барабан снабжен устройством выгрузки металлических шаров, выполненным в виде равномерно расположенных на внутренней поверхности барабана сетчатых полок 8, проницаемых для обрабатываемого материала и непроницаемых для металлических шаров. Под сетчатыми полками 8 в зоне выгрузки расположена воронка 9 для шаров, падающих с сетчатых полок 8, соединенная с элеватором 10, который, в свою очередь, поднимает и выгружает твердый теплоноситель в виде шаров в транспортирующий лоток 11, соединенный с устройством для предварительного нагрева материала в виде шахтного теплообменника 12. В теплообменнике 12 осуществляют нагрев твердого теплоносителя (шаров) за счет газового теплоносителя, получаемого в топке 13 при сжигании газа в горелках 14, соединенных с нижней частью теплообменника 12. Из теплообменника 12 нагретые металлические шары, через устройство подачи теплоносителя в аппарат в виде питателя 15 поступают в барабан 1 со стороны выгрузки материала и в режиме противотока продвигаются в сторону загрузки материала, отдавая тепло материалу, движущемуся навстречу твердому теплоносителю, нагретым металлическим шарам, которые после охлаждения со стороны загрузки материала выгружаются посредством сетчатых полок 8 и воронки 9 в элеватор 10. Термообработанный продукт со стороны горячего конца барабана 1, проходя сквозь шары и сеточный кольцевой порог 7, выгружается в охладитель 16, где за счет теплообменника 17 и нагнетателя 18 охлаждается и выгружается на транспортер 19. Причем нагретый в теплообменнике 17 воздух подается на горелку 14, а отработанные продукты горения, использованные в теплообменнике 12 для нагрева металлических шаров, с помощью дымососа 20 выбрасываются в атмосферу через трубу 21.The installation with a drum has a
Установка с вибролотком содержит лоток 22 с вибратором 23, смонтированный на виброопорах 24. Вибролоток 22 снабжен торцевыми порогами 25 и 26, расположенными с противоположных торцов вибролотка, причем порог 25 выполнен плотным, например, из сплошного листа, а порог 26 - в виде сетки, проницаемой для обрабатываемого материала и непроницаемого для твердого теплоносителя, в частности для металлических шаров. Со стороны загрузки материала установлен элеватор в виде шнека 27 с транспортером 28 в виде лотка для шаров и устройство загрузки материала 29. Со стороны выгрузки материала установлен теплообменник 30 для нагрева шаров, который вверху соединен с дымососом 31 и дымовой трубой 32, а внизу - с топкой 33 и горелкой 34. Теплообменник 30 соединен также с устройством подачи твердого теплоносителя в виде питателя 35, соединенного с вибролотком 22 в зоне загрузки со стороны сетчатого порога 26, соединенного с бункером готового продукта 36, снабженного охладителем термообработанного продукта 37, а также с нагнетателем с 38 и устройством выгрузки твердого теплоносителя в виде разгрузочного питателя 39, под которым установлен транспортер 40.Installation with a vibratory tray contains a
Установка для высокотемпературной термообработки металлургического сырья в виде мелкодисперсного сыпучего материала работает следующим образом.Installation for high-temperature heat treatment of metallurgical raw materials in the form of finely divided bulk material works as follows.
Вначале осуществляют предварительный нагрев твердого теплоносителя в виде металлических шаров. В установке с вращающимся барабаном 1 шары загружают в шахтный теплообменник 12 и нагревают путем просасывания дымососом 20 продуктов горения от горелки 14 и топки 13 до заданной температуры (например, 950°С). Затем запускают работу барабана включением привода 4. Во вращающийся барабан 1 начинают подавать мелкодисперсный сыпучий материал с помощью питателя 5 и частично заполнив барабан 1, включают питатель 15 для подачи твердого теплоносителя в виде высоконагретых металлических шаров, которые, погружаясь в поток мелкодисперсного сыпучего материала, начинают интенсивно перемешиваться и двигаться поступательно благодаря вращательному движению барабана и подпору твердого теплоносителя. В случае если технология термообработки требует увеличения времени пребывания обрабатываемого материала в барабане 1, можно использовать барабан в форме усеченного конуса, расположенного основанием к устройству для загрузки материала.First, the solid coolant is preheated in the form of metal balls. In the installation with a
В этом случае высоконагретые металлические шары, погружаясь в поток мелкодисперсного материала, интенсивно перемешиваются благодаря вращательному движению барабана I и перемещению в осевом направлении за счет уклона образующей усеченного конуса корпуса барабана, что увеличивает время пребывания мелкодисперсного материала в барабане.In this case, highly heated metal balls, immersed in a stream of fine material, are intensively mixed due to the rotational movement of the drum I and axial movement due to the slope of the generatrix of the truncated cone of the drum body, which increases the residence time of the finely dispersed material in the drum.
Благодаря сетчатому порогу 7 барабана 1 металлические шары, имеющие значительно большую крупность, чем ячейки сетчатого порога 7, удерживаются внутри барабана 1, а мелкодисперсный материал легко просачивается в охладитель 16, где размещен поверхностный теплообменник 17 с воздушным охлаждением от нагнетателя 18, подающий нагретый воздух в горелку 14 для сжигания топлива, после чего охлажденный обрабатываемый материал выгружается на транспортер 19. При необходимости может быть установлен дополнительный водяной теплообменник для более глубокого охлаждения материала.Due to the
Металлические шары, продвигаясь навстречу движению потока мелкого материала в сторону загрузки последнего, интенсивно отдают свое тепло и в охлажденном состоянии достигают сплошного порога 6 барабана 1, где размещено устройство для их выгрузки в виде сетчатых полок 8 и воронки 9, соединенной с элеватором 10, размещенным с наружной стороны барабана 1. Элеватор 10 непрерывно поднимает металлические шары на отметку уровня теплообменника 12 для нагрева шаров и по лотку 11 самотеком шары скатываются в теплообменник 12 для нового цикла нагрева.Metal balls, moving towards the movement of the stream of small material in the direction of loading of the latter, intensively give off their heat and when cooled reach a
Установка с аппаратом в виде вибролотка 22 работает аналогично с той лишь разницей, что псевдоожижение материала осуществляется за счет вибрации. Имеющиеся пороги 25 и 26 под загрузочными точками обеспечивают движение материала и твердого теплоносителя только в противоположном от них направлении, т.е. каждая сыпучая среда движется только в одном направлении благодаря вибропсевдоожижению и подпору сыпучего материала в зоне загрузки, следовательно, они движутся в разные стороны, омывая друг друга, при этом обязательным условием является выгрузка каждого типа сыпучего материала со стороны, противоположной загрузке.Installation with the apparatus in the form of a vibrating
Таким образом, благодаря высокоразвитой поверхности теплообмена двух практически монофазных разных потоков твердых материалов достигается сверхвысокая интенсификация процесса теплообмена, где превышаются известные величины на один-два порядка, что является предпосылкой для создания сверхкомпактных теплообменников, оборудования, использующих в этих процессах сыпучие среды (сушилки, обжиговые печи, металлизационные восстановительные печи), для которых весьма важное значение имеет скорость подвода тепла для прохождения (ускорения) термохимических процессов.Thus, due to the highly developed heat exchange surface of two practically monophasic different flows of solid materials, an ultra-high intensification of the heat transfer process is achieved, where the known values are exceeded by one or two orders of magnitude, which is a prerequisite for creating ultra-compact heat exchangers, equipment using bulk solids (dryers, kilns in these processes) furnaces, metallization reduction furnaces), for which the rate of heat supply for the passage (acceleration) t is very important thermochemical processes.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015145257A RU2618585C2 (en) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | Method of finely-divided bulk materials high heat treatment and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015145257A RU2618585C2 (en) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | Method of finely-divided bulk materials high heat treatment and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015145257A RU2015145257A (en) | 2017-04-25 |
| RU2618585C2 true RU2618585C2 (en) | 2017-05-04 |
Family
ID=58642101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015145257A RU2618585C2 (en) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | Method of finely-divided bulk materials high heat treatment and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2618585C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198165U1 (en) * | 2019-09-19 | 2020-06-22 | Максим Юрьевич Хацаюк | RECTOR INDUCTION FURNACE |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3116055A (en) * | 1959-02-09 | 1963-12-31 | Pelm Res And Dev Corp | Apparatus for forming lightweight aggregates |
| SU418700A1 (en) * | 1972-01-10 | 1974-03-05 | ||
| SU763287A1 (en) * | 1972-03-09 | 1980-09-15 | Харьковский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им. С.М.Кирова | Method of annealing loose material |
-
2015
- 2015-10-21 RU RU2015145257A patent/RU2618585C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3116055A (en) * | 1959-02-09 | 1963-12-31 | Pelm Res And Dev Corp | Apparatus for forming lightweight aggregates |
| SU418700A1 (en) * | 1972-01-10 | 1974-03-05 | ||
| SU763287A1 (en) * | 1972-03-09 | 1980-09-15 | Харьковский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им. С.М.Кирова | Method of annealing loose material |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Машины и аппараты химических производств, под. ред. В.Н.Соколова, Л. "Машиностроение", 1982, сс. 309-311. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198165U1 (en) * | 2019-09-19 | 2020-06-22 | Максим Юрьевич Хацаюк | RECTOR INDUCTION FURNACE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015145257A (en) | 2017-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI683082B (en) | Processed object drying method and horizontal rotary dryer | |
| CN109455958B (en) | Preparation method of fine calcium oxide | |
| CN217442246U (en) | Granular material calcining system for vertical preheater-rotary kiln-vertical cooler block | |
| US4266931A (en) | Apparatus and method of heating particulate material | |
| US5997289A (en) | Rotary calciner with mixing flights | |
| CN101184968A (en) | Apparatus and method for thermally removing coatings and/or impurities | |
| SU1243618A3 (en) | Method of preparing charge for glassmaking and device for effecting same | |
| RU2618585C2 (en) | Method of finely-divided bulk materials high heat treatment and device for its implementation | |
| AU2023214389A1 (en) | Methods of thermal processing | |
| JP6534423B2 (en) | Fly ash cooling system | |
| JP6038548B2 (en) | Firing equipment | |
| EA026495B1 (en) | Equipment to prepare ore concentrate for pelletizing | |
| JPH10338513A (en) | Device for producing charcoal and activated carbon | |
| CN105039687B (en) | Segmented rotary kiln group | |
| CN216347853U (en) | Vertical preheater and granular material calcining system of vertical preheater-rotary kiln-vertical cooler block | |
| US3169852A (en) | Pellet of iron ore and flux, and method for making same | |
| US3432287A (en) | Agglomeration method and apparatus | |
| RU2571065C1 (en) | Method of drying of dust-forming fine grain materials and unit for its implementation (versions) | |
| US3766663A (en) | Preheater for lime kiln | |
| JP6376689B2 (en) | Heat treatment apparatus and treatment method for powder | |
| US3730849A (en) | Integral calcined coke cooler | |
| US3356352A (en) | Cooler for finely divided materials and method | |
| CN103276167B (en) | Quenching device of circular-section granular materials | |
| PL235081B1 (en) | Method for homogeneous carbonisation and activation of organic materials and the device for homogeneous carbonisation and activation of organic materials | |
| US3438615A (en) | Inclined kiln |