RU47080U1

RU47080U1 - DEVICE FOR THERMOCHEMICAL PROCESSING OF DISPERSED MATERIALS

Info

Publication number: RU47080U1
Application number: RU2005105603/22U
Authority: RU
Inventors: А.А. Юдаков; В.И. Сергиенко; Т.В. Ксеник; И.А. Филиппова; Ф.И. Пономарев; Н.Г. Янушкевич
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2005-08-10

Abstract

Полезная модель направлена на расширение функциональных возможностей устройства и повышение качества обработки как крупнодисперсного высокопористого материала, так и мелкодисперсного материала за счет интенсификации взаимодействия между химическим агентом и обрабатываемым материалом. Указанный технический результат достигается тем, что устройство для термохимической обработки дисперсных материалов, включающее корпус со съемной крышкой, нижний патрубок тангенциального подвода теплоносителя и приспособление для вывода теплоносителя, дополнительно содержит устанавливаемую коаксиально корпусу кассету для обрабатываемого материала с перфорированными боковыми внешней и внутренней стенками и перфорированным дном и приспособление подачи жидкого химического агента, размещенное в крышке, при этом приспособлением для вывода теплоносителя служит расположенный в боковой части корпуса разъемный горизонтальный патрубок, состоящий из двух частей, выполненных с возможностью герметичного соединения, одна часть из которых проходит через боковые стенки кассеты и жестко соединена с ними, а другая -через боковую стенку корпуса и жестко соединена с ней, причем патрубки подвода и вывода теплоносителя снабжены герметизирующими заслонками.The utility model is aimed at expanding the functionality of the device and improving the quality of processing of both coarse finely porous material and finely dispersed material by intensifying the interaction between the chemical agent and the processed material. The specified technical result is achieved by the fact that the device for thermochemical processing of dispersed materials, including a housing with a removable cover, a lower nozzle for the tangential inlet of the coolant and a device for outputting the coolant, additionally contains a cartridge coaxially mounted to the housing for the material to be processed with perforated lateral outer and inner walls and a perforated bottom and a liquid chemical agent supply device disposed in the lid, wherein the coolant outlet is a detachable horizontal pipe located in the side of the case, consisting of two parts made with the possibility of tight connection, one part of which passes through the side walls of the cassette and is rigidly connected to them, and the other through the side wall of the case and rigidly connected to it moreover, the nozzles of the inlet and outlet of the coolant are equipped with sealing flaps.

Description

Полезная модель относится к устройствам для термохимической обработки дисперсных материалов, в частности, к устройствам для получения материалов с гидрофобными свойствами, в том числе сорбентов, и может быть использована в строительной, химической, горнообогатительной промышленности и для водоочистки.The utility model relates to devices for thermochemical processing of dispersed materials, in particular, to devices for producing materials with hydrophobic properties, including sorbents, and can be used in the construction, chemical, mining and water treatment industries.

Известно устройство для тепловой обработки сыпучих материалов, например, сорбентов [пат. РФ №2046261, опубл. 20.10.95], содержащее корпус с системой загрузки и разгрузки высушиваемого материала и системой подвода и отвода теплоносителя, в котором на полом валу установлен барабан для размещения обрабатываемого материала с намотанным на него одним концом рукавом, другой конец которого закреплен на патрубке корпуса, при этом рукав сообщен с системой подачи материала через полость вала. Функциональные возможности известного устройства ограничены только процессом сушки и не обеспечивают химической обработки высушиваемого материала, при этом система подачи теплоносителя с помощью рукава ограничивает температуру теплоносителя пределами, обусловленными свойствами материала рукава, что следует отнести к недостаткам известного устройства.A device for the heat treatment of bulk materials, for example, sorbents [US Pat. RF №2046261, publ. 20.10.95], comprising a housing with a system for loading and unloading of the dried material and a system for supplying and discharging coolant, in which a drum is installed on the hollow shaft to accommodate the processed material with a sleeve wound on it, the other end of which is fixed to the housing nozzle, while the sleeve is in communication with the material supply system through the shaft cavity. The functionality of the known device is limited only by the drying process and does not provide chemical processing of the material to be dried, while the system of supplying the heat carrier with the help of the sleeve limits the temperature of the coolant to the limits due to the properties of the material of the sleeve, which should be attributed to the disadvantages of the known device.

Наиболее близким устройством к заявляемому является циклонная камера для термохимической обработки порошковых материалов [а.с. СССР №1310109, опубл. 15.05.87], включающая корпус рабочей камеры со съемной крышкой, в которой расположен патрубок для подачи обрабатываемого материала, размещенную коаксиально корпусу внутреннюю трубу, расположенный в нижней части рабочей камеры тангенциальный патрубок для подачи во внутреннюю трубу теплоносителя, одновременно являющегося химическим агентом, конфузор с патрубком для вывода обработанного материала и отработанного теплоносителя, расположенный в дне рабочей камеры.The closest device to the claimed is a cyclone chamber for thermochemical processing of powder materials [and.with. USSR No. 1310109, publ. 05.15.87], including a working chamber housing with a removable cover, in which there is a nozzle for supplying the processed material, an inner pipe placed coaxially to the housing, a tangential nozzle located in the lower part of the working chamber for supplying a heat carrier simultaneously being a chemical agent, a confuser with a pipe for outputting the processed material and waste coolant located at the bottom of the working chamber.

Известное устройство является недостаточно эффективным при термохимической обработке крупнодисперсных высокопористых материалов с тяжелыми частицами, что обусловлено воздействием химического агента на The known device is not effective enough in the thermochemical treatment of coarse highly porous materials with heavy particles, due to the effect of the chemical agent on

недостаточно подготовленный материал и ограниченным временем контакта тяжелых частиц с химическим агентом в вихревом потоке, вследствие чего не обеспечивается проникновение химического агента в поры обрабатываемого материала.insufficiently prepared material and limited time of contact of heavy particles with a chemical agent in a vortex flow, as a result of which the penetration of a chemical agent into the pores of the processed material is not ensured.

Задачей полезной модели является повышение качества термохимической обработки как крупнодисперсных высокопористых, так и мелкодисперсных материалов за счет их предварительной подготовки и увеличения времени взаимодействия между химическим агентом и обрабатываемыми материалами.The objective of the utility model is to improve the quality of thermochemical processing of both coarse finely porous and finely dispersed materials due to their preliminary preparation and increase in the interaction time between the chemical agent and the processed materials.

Поставленная задача решается предлагаемым устройством для термохимической обработки дисперсных материалов, представляющим собой рабочую камеру, включающую корпус со съемной крышкой, расположенный в нижней части корпуса патрубок тангенциального подвода теплоносителя и приспособление для вывода теплоносителя, при этом устройство дополнительно содержит кольцеобразную кассету для обрабатываемого материала с перфорированными боковыми внутренней и внешней стенками и перфорированным дном, коаксиально устанавливаемую внутри корпуса, и приспособление для подачи жидкого химического агента, размещенное в крышке корпуса, при этом приспособлением для вывода теплоносителя служит расположенный в боковой части корпуса разъемный горизонтальный патрубок, состоящий из двух частей, выполненных с возможностью герметичного соединения, одна из которых проходит через боковые стенки кассеты и жестко соединена с ними, другая - через боковую стенку корпуса и жестко соединена с ней, а патрубок подвода теплоносителя и патрубок для вывода теплоносителя снабжены герметизирующими заслонками.The problem is solved by the proposed device for thermochemical processing of dispersed materials, which is a working chamber, including a housing with a removable cover located in the lower part of the housing pipe tangential inlet of the coolant and the device for the output of the coolant, the device further comprises an annular cassette for the processed material with perforated side internal and external walls and a perforated bottom, coaxially mounted inside the housing, a device for supplying a liquid chemical agent located in the lid of the case, while the device for outputting the coolant is a detachable horizontal pipe located in the side of the case, consisting of two parts made with the possibility of tight connection, one of which passes through the side walls of the cassette and is rigidly connected with them, the other through the side wall of the housing and is rigidly connected to it, and the nozzle for supplying the coolant and the nozzle for the outlet of the coolant are equipped with a sealing gap kami.

Заявляемое устройство наглядно представлено на чертежах, где на фиг.1 показана общая схема устройства, на фиг.2 вид этого устройства сверху. Устройство представляет собой герметическую рабочую камеру, имеющую корпус 1 со съемной крышкой 2, коаксиально устанавливаемую в рабочей камере кольцеобразную кассету 3, служащую для заполнения обрабатываемым материалом, тангенциальный патрубок 4 для подачи теплоносителя в камеру, расположенный в нижней части камеры, горизонтальный разъемный патрубок для вывода отработанного теплоносителя, расположенный в боковой части The inventive device is clearly shown in the drawings, where Fig. 1 shows a general diagram of a device, and Fig. 2 is a top view of this device. The device is a hermetic working chamber having a housing 1 with a removable cover 2, an annular cassette 3 coaxially mounted in the working chamber, used to fill the processed material, a tangential nozzle 4 for supplying coolant to the chamber located in the lower part of the chamber, a horizontal detachable nozzle for output waste heat carrier located in the side

рабочей камеры и включающий часть 5, проходящую через внешнюю и внутреннюю стенки кассеты и соединяющуюся с помощью соединительного элемента 6 с частью 7, выходящей через боковую стенку корпуса рабочей камеры наружу. Часть патрубка 5 жестко соединена со стенками кассеты, например, приварена по периметру патрубка, а часть 7 таким же образом соединена с боковой стенкой корпуса.the working chamber and including a part 5 passing through the outer and inner walls of the cassette and connected by means of a connecting element 6 with a part 7 exiting through the side wall of the working chamber housing. Part of the pipe 5 is rigidly connected to the walls of the cassette, for example, welded around the perimeter of the pipe, and part 7 in the same way connected to the side wall of the housing.

Для подачи жидкого химического агента, например, гидрофобизатора, в рабочую камеру служит размещенный в съемной крышке корпуса питатель 8.To supply a liquid chemical agent, for example, a water repellent agent, to the working chamber is a feeder 8 located in a removable housing cover.

Кассета 3 для размещения обрабатываемого материала представляет собой металлическую емкость кольцеобразной формы (цилиндр, многогранник), внутренняя и внешняя стенки 9 и дно 10 которой выполнены перфорированными. Внутренняя стенка кассеты образует вертикальный канал 11, выполняющий роль теплообменника, в который выходит патрубок для вывода теплоносителя. При этом размер перфорации боковых стенок 9 и дна 10 кассеты определяется размером частиц обрабатываемого дисперсного материала.Cassette 3 for accommodating the processed material is a metal container of an annular shape (cylinder, polyhedron), the inner and outer walls 9 and the bottom 10 of which are perforated. The inner wall of the cassette forms a vertical channel 11, which acts as a heat exchanger, into which a pipe comes out for the outlet of the coolant. The size of the perforation of the side walls 9 and the bottom 10 of the cartridge is determined by the particle size of the processed dispersed material.

Вывод отработанного теплоносителя осуществляется через разъемный выводной патрубок, проходящий через кассету и стенку корпуса; герметичное соединение частей выводного патрубка обеспечивается соединительным элементом 6, например, разъемным ступенчатым уступом, или другим известным приспособлением.The output of the spent coolant is carried out through a detachable outlet pipe passing through the cassette and the wall of the housing; a tight connection of the parts of the outlet pipe is provided by a connecting element 6, for example, a detachable step ledge, or other known device.

Боковые стенки корпуса 1 рабочей камеры теплоизолированы.The side walls of the housing 1 of the working chamber are thermally insulated.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В кассету 3 загружают обрабатываемый материал и устанавливают ее в рабочей камере.The processed material is loaded into the cassette 3 and installed in the working chamber.

Через тангенциальный патрубок 4 в рабочую камеру подают теплоноситель. Тепловой поток создают с помощью внешнего теплогенератора (на чертежах не показан), например, с помощью горелки любого подходящего типа. Патрубок 4 имеет с наружной стороны рабочей камеры герметизирующую заслонку (на чертежах не показана), при открытом положении которой в патрубок вводится сопло горелки.Through the tangential pipe 4 in the working chamber serves the coolant. The heat flux is generated using an external heat generator (not shown in the drawings), for example, using a burner of any suitable type. The pipe 4 has a sealing flap (not shown in the drawings) on the outside of the working chamber, with the burner nozzle inserted into the pipe when it is open.

Поток теплоносителя устремляется через центральный перфорированный канал 11, образованный внутренними стенками кассеты, и зазор между стенками рабочей камеры и внешней стенкой кассеты в выводной патрубок, при этом он свободно проходит через обрабатываемый материал в кассете 3, располагающейся на пути теплового потока. В результате обеспечивается оптимальный контакт теплоносителя с обрабатываемым материалом и осуществляется эффективная сушка и прогрев материала.The coolant flow rushes through the central perforated channel 11 formed by the inner walls of the cassette, and the gap between the walls of the working chamber and the outer wall of the cassette into the outlet pipe, while it freely passes through the processed material in the cassette 3 located on the heat flux path. As a result, optimal contact of the coolant with the processed material is ensured and effective drying and heating of the material is carried out.

После завершения процесса сушки сопло горелки отводят на некоторое расстояние и патрубок перекрывают накидной заглушкой.After the drying process is completed, the nozzle of the burner is diverted to a certain distance and the pipe is closed with a cap.

Удаление отработанного теплоносителя и водяных паров осуществляется через выводной горизонтальный разъемный патрубок принудительно, например, с помощью дымососа (на чертеже не показан).The removal of waste coolant and water vapor is carried out through the horizontal outlet detachable pipe forcibly, for example, using a smoke exhauster (not shown in the drawing).

После прогрева и сушки сырья при температуре, соответствующей типу обрабатываемого сырья и химического агента, в рабочей камере, не снижая температуры, создают максимально пониженное давление путем соединения камеры с ресивером, из которого вакуум-насосом предварительно откачивают воздух (на чертеже не показаны).After warming up and drying the raw materials at a temperature corresponding to the type of processed raw materials and chemical agent, in the working chamber, without lowering the temperature, they create the most reduced pressure by connecting the chamber to the receiver, from which air is pre-pumped with a vacuum pump (not shown in the drawing).

Для этого внешняя часть 7 разъемного выводного патрубка снабжена заслонкой, необходимой для герметизации рабочей камеры при вакуумировании после просушки материала, и дополнительным патрубком, снабженным вентилем, для соединения с ресивером (на чертеже не показаны).To this end, the outer part 7 of the detachable outlet pipe is provided with a shutter necessary for sealing the working chamber when evacuating after drying of the material, and an additional pipe equipped with a valve for connecting to the receiver (not shown in the drawing).

Вакуум-насос приводят в действие одновременно с горелкой, он создает разряжение в ресивере при перекрытой магистрали «ресивер - рабочая камера». По достижении необходимого разрежения в ресивере, перекрывают магистраль, соединяющую вакуум-насос и ресивер, и открывают вентиль магистрали «ресивер - рабочая камера».The vacuum pump is driven simultaneously with the burner, it creates a vacuum in the receiver when the trunk “receiver - working chamber” is blocked. Upon reaching the required vacuum in the receiver, they block the line connecting the vacuum pump and the receiver, and open the valve of the "receiver - working chamber" line.

Одновременно с помощью питателя 8 начинают подачу жидкого химического агента, например, гидрофобизатора, который, попадая в нагретую рабочую камеру, в том числе, на нагретые стенки кассеты 3, испаряется, в результате чего в рабочей камере создается избыточное давление паров этого агента, что способствует эффективному проникновению этих паров в поры частиц обрабатываемого материала.At the same time, with the help of feeder 8, the supply of a liquid chemical agent, for example, a hydrophobizing agent, which, having got into the heated working chamber, including the heated walls of the cassette 3, begins to evaporate, as a result of which an excessive vapor pressure of this agent is created in the working chamber, which contributes to the effective penetration of these vapors into the pores of the particles of the processed material.

Формирование пленки химического агента, например, гидрофобной пленки, происходит в процессе естественного или принудительного охлаждения материала (без разгерметизации рабочей камеры, т.е. при разрежении).The formation of a film of a chemical agent, for example, a hydrophobic film, occurs during natural or forced cooling of the material (without depressurization of the working chamber, i.e., during rarefaction).

Таким образом, при термохимической обработке как крупнодисперсных высокопористых (например, керамзита, перлита, шлака, вермикулита, кирпичной крошки и т.п.), так и мелкодисперсных (зола пылеуноса ТЭЦ) материалов с помощью заявляемого устройства за счет предварительной подготовки материала (сушка, прогрев) перед химической обработкой, увеличения времени воздействия химического агента и создания избыточного давления его паров обеспечивается интенсивное взаимодействие между химическим агентом и обрабатываемым материалом, при этом обработка крупнодисперсных высокопористых материалов осуществляется не только по внешней поверхности гранул, но и по всему объему внутренних открытых пор, что способствует повышению качества обработки материала и одновременно обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства.Thus, in the thermochemical processing of both coarse highly porous (for example, expanded clay, perlite, slag, vermiculite, crumb brick, etc.), and finely dispersed (fly ash pulverized thermal power plants) materials using the inventive device due to the preliminary preparation of the material (drying, heating) before chemical treatment, increasing the exposure time of the chemical agent and creating excessive pressure of its vapors, intensive interaction between the chemical agent and the processed material is ensured, while Coarse fine-porous materials are weaved not only on the outer surface of the granules, but also on the entire volume of internal open pores, which helps to improve the quality of processing of the material and at the same time provides the extension of the device’s functionality.

Claims

A device for thermochemical processing of dispersed materials, comprising a housing with a removable cover located in the lower part of the housing of a tangential coolant supply pipe and a device for outputting the coolant, characterized in that the device further comprises an annular cassette for the processed material with perforated outer and inner side walls and a perforated bottom coaxially installed in the housing and a device for supplying a liquid chemical agent located in the roofs the housing, while the device for the output of the coolant is a detachable horizontal pipe located on the side of the device, consisting of two parts made with the possibility of tight connection, one of which passes through the side walls of the cassette and is rigidly connected to them, and the other through the side wall case and is rigidly connected to it, and the inlet pipe and the coolant outlet pipe are equipped with sealing flaps.