SU1097020A1

SU1097020A1 - Heat- and mass-exchange apparatus

Info

Publication number: SU1097020A1
Application number: SU823526765A
Authority: SU
Inventors: Л.М. Кис; Ю.Б. Костромкин; С.П. Сунцев
Original assignee: Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института галургии
Priority date: 1982-12-20
Filing date: 1982-12-20
Publication date: 1990-10-15

Abstract

ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, преимущественно сушилка дл сыпучих материалов, содержащий вертикальную пневмотрубу, введенную верхним концом , снабженным профильными лопатками , в осадительную камеру, отличающийс тем, чти, с целью повышени эксплуатационной надежности , верхний конец пневмотрубы вьтолнен в виде сочлененных между собой диффузора и цилиндрического насадка, внутрь которого вмонтированы профиль-, laie лопЕтки, причем в осадительном канале дополнительно установлен соосно с пневмотрубой каскад частично вход щих одна в другую конических обечаек, нижн из которых расположена с частичным перекрытием насадка. $A HEAT-AND-EXCHANGE MACHINE, mainly a dryer for bulk materials, containing a vertical pneumatic tubing inserted by an upper end fitted with profiled blades into a settling chamber, characterized in that, in order to improve operational reliability, the upper end of the pneumatic tubing is filled in the form of a diffuser and a cylindrical head, combined with each other, a cylindrical head, combined with a diffuser and a cylindrical head, combined with each other, the upper end of the pneumatic tubing is filled in the form of an articulated diffuser and a cylindrical head, combined with each other and a cylindrical head, combined with a cylindrical paddle inside of which are mounted a profile-, laie blades, and in the precipitation channel an additional cascade is partially installed coaxially with the pneumatic tube; angular conical shells, the lower of which is located with a partial overlap of the nozzle. $

Description

Изобретение относитс к технике проведени йроцессов тепломассообмена между сыпучими материалами и пневмо газовой средой и может быть йсггользовано вхимической, угольной и питьевой промьппленност х, а также в производстве минеральных удобрений, например дл термообработки калийного фпотоконцентрата перед прессовым гранулированием .The invention relates to a technique for conducting heat and mass transfer processes between bulk materials and a pneumatic gas medium and can be used in the chemical, coal and drinking industries, as well as in the production of mineral fertilizers, for example for heat treatment of potash concentrate before press granulation.

Известна установка дл сушки дисперсных материалов, котора содержит вертикально установленную п евмотрубу Вентури с диффузором, размещенн&м внутри осадительной камеры переме1шого сечени . Над выходным окном диффузора расположен плоский отражатель.A known device for drying dispersed materials, which contains a vertically installed eventrub Venturi pipe with a diffuser, placed & a m inside a precipitating chamber of variable cross section. Above the exit window of the diffuser is a flat reflector.

Как показали исследовани , наибольша эффективность улавливани ( 86-89%) в такой установке достигаетс при закреплении отражател подAs studies have shown, the highest capture efficiency (86-89%) in such an installation is achieved when the reflector is fixed under

углом 45-50 к плоскости выходного окна диффузора диаметром d, когда рассто ние от плоскости выходного окна , считыва вдоль оси пневмотрубы, angle 45-50 to the plane of the exit window of the diffuser with a diameter d, when the distance from the plane of the exit window is read along the axis of the pneumatic tube,

со до плоскости отражател составл ет 1,0-1,3d.c to the reflector plane is 1.0-1.3 d.

оabout

Однако такое расположение отража1C тел приводит к росту гидравлического сопротивлени осадительной камеры в 1,5 раза; к ускоренному износу плоского отражател из-за лобового соударени с газовзвесью; к увеличению потерь крупных и средних классов материалов на 18-25% вследствие дроблени при соударении о плоскость отражател .However, such an arrangement of the body's reflection leads to an increase in the hydraulic resistance of the precipitation chamber 1.5 times; to accelerated wear of the flat reflector due to a frontal impact with the gas suspension; to an increase in losses of large and medium-sized materials by 18–25% due to fragmentation during a collision on the reflector plane.

Известен также тепломассообменный аппарат (сушилка) дл сыпучих материалов , содержащий вертикальную пневмотрубу , введенную верхним концом, снабженным профильными лопатками, расположенными вокруг ее вертикальнойAlso known heat and mass transfer apparatus (dryer) for bulk materials, containing a vertical pneumatic tubing introduced by the upper end, equipped with profiled blades located around its vertical

асти, в осадительную камеру, и кониеский отбойник.Asti, in the settling chamber, and in the conical chipper.

В данном аппарате поток газовзве си , истекающий из пнебмотрубы, претер-с певает лобовой удар, о конический отбойник , что обуславливает повьшенное гидравлическое сопротивление и большой абразивный износ отбойника. Кроме того, в этих услови х неизбежна ю потер части крупнозернистых фракций кристаллических продуктов (до 30%), например хлористого кали класса v 1 ,0 мм, измельчающегос в результате дарного взаимодействи с поверхно- tS стью отбойника. -.In this apparatus, the flow of gazvizve si emanating from the airbag, preter-s sings a frontal impact, on a conical bump, which causes increased hydraulic resistance and a large abrasive wear of the chipper. In addition, under these conditions, part of the coarse-grained fractions of crystalline products (up to 30%), such as potassium chloride of class v 1, 0 mm, ground as a result of free interaction with the surface of the striker, is inevitable. -.

В аппарате затруднена одновременна . реализаци - центрЬбе снрго и гравитационного эффектов виДелени пыли: ыбор диаметра цилиндрической осади- 20 тельной камеры из услови усилени вращательного движени двухфазного отока и повьшенй величины центробежного эффекта улавливани з удаает невмосепарацию в.верхней зоне каме- 25 ы и способствует уносу мелкодисперсой части продукта (оптймальйые услови осаждени пыли соответсТвзгют скорости газа в планер 0,8-1 м/с).In the apparatus is difficult simultaneously. Realization — centrifugal and gravitational effects of the dust dust: choosing the diameter of the cylindrical settling chamber from the condition of intensifying the rotational movement of the two-phase flow and increasing the magnitude of the centrifugal catching effect, removes the nephrosisation in the upper chamber zone 25 and contributes to the carry away of the dispersed product. The conditions for the deposition of dust correspond to the gas velocity in the airframe 0.8-1 m / s).

Отраженный от г онйчёского отбойни- Q ка, а затем закрученный лопатками поток отработанного теплоносител , истекающего из пневмотрубы, ориентирован встречно и под углом к выгрузочным отверсти м, что неизбежно создает взмучивающий вихревой эффект в зоне ниже плоскости выходного среза пневмотрубы и ухудшает осаждение частиц .Reflected from the Hong Kong blast and then swirling with a blade, the flow of the spent coolant flowing from the pneumatic tube is directed oppositely and at an angle to the discharge openings, which inevitably creates a roiling vortex effect in the zone below the plane of the output section of the pneumatic tube and impairs particle deposition.

Целью изобретени вл етс повьште- о ние эксплуатационной надежности.The aim of the invention is to increase operational reliability.

Цель достигаетс тем, что в известном тепломассообменном аппарат е дп сыпучих материалов, содержащем вертикальную пневмотрубу, введенную верх- д5 ним концом, снабженньтм профильными лопатками, в осадител1 ную камеру, верхний конец пневмотрубы выполнен в виде сочлененных между собой диффузо- , ра и цилиндрического насадка, внутрь которого вмонтированы профильные лопатки , причем в осадительной камере дополнительно установлен соосно с пневмотрубой каскад частично- вход щих одна в другую конических обечаек, нижн из которых расположена с частичным перекрытием насадка.The goal is achieved by the fact that, in a known heat and mass transfer apparatus e dp of bulk materials containing a vertical pneumatic tube inserted by the upper end, equipped with profile vanes, into the settling chamber, the upper end of the pneumatic tube is made in the form of a diffuser and a cylindrical nozzle joined together , in which the profile blades are mounted, and in the precipitation chamber, a cascade of partially cones of one into another conical shells is additionally installed coaxially with the pneumatic tube, the lower part of which is located with partial overlapping nozzle.

Наличие каскада обечаек, размещенных одна над другой, дает возможностьThe presence of a cascade of shells placed one above the other allows

изолированно создать в осадительной камере благопри тные гидродинамические услови дл центробежного способа разделени фаз без ухудшени условий грайитационной сепарации пьти в верхней зоне камеры.separately create in the precipitation chamber favorable hydrodynamic conditions for the centrifugal phase separation method without worsening the conditions of the gravity separation of the PTI in the upper zone of the chamber.

Вьтолнение обечаек коническими улучшает постадийный отвод пыли через кольцевые зазоры между кромками обечаек и уменьшает предпосылки к абразивному износу.The conical implementation of the shells improves the stepwise removal of dust through the annular gaps between the edges of the shells and reduces the prerequisites for abrasive wear.

Размещение нижней обечайки с частичным охватом нас&дка обеспечивает дополнительно инерционный механизм .разделени части газовзвеси, котора перетекает через кольцевой зазор нежду обечайкой и насадком в полость осадительной камеры с поворотом газового потока на 180.Placing the lower shell with a partial coverage of us & this additionally provides an inertial mechanism for separating a part of the gas suspension, which flows through the annular gap to the outer side of the shell and the nozzle into the cavity of the settling chamber with a turn of the gas flow through 180.

На чертеже изображен описываемый тепломассообменный аппарат, обпшй видThe drawing shows the described heat and mass transfer apparatus, obshchy view

Он содержит вертикальную пневмотрубу 1 с отверстием 2 дл ввода теплоносител и загрузочным патрубком 3. Верхний конец пневмотрубы вьтолнен в виде сочлененных диффузора 4 и цилиндрического насадка 5, внутрь которого вмонтированы профильные лопатки 6, образующие спиральные каналы 7.Соосно с пневмотрубой 1 установлен каскад конических обечаек 8, которые вместе с верхним концом пневмотрубы 1 заключены в осадительную камеру 9 с окном 10 дл вьшода продукта и окном 11 дл отвода отработанного теплоносител . I.It contains a vertical pneumatic tube 1 with a hole 2 for entering the coolant and a charging nozzle 3. The upper end of the pneumatic tube is made in the form of an articulated diffuser 4 and a cylindrical nozzle 5, inside which are mounted shaped blades 6, forming spiral channels 7. Coaxially with pneumatic tube 1 a cascade of conical shells is mounted 8, which, together with the upper end of the pneumatic tube 1, are enclosed in a precipitation chamber 9 with a window 10 for the production of the product and a window 11 for draining the spent heat carrier. I.

Лопатки 6 расположены с переменнымBlades 6 are located with variable

шагом. Величина шага Подбираетс таким образом, чтобы обеспечить наиболее благопри тные гидродинамические услови безотрывного перехода двухфазного потока от восход щего пр моточного движени в пневмотрубе к вихревому движению в насадке 5, а также постепенное наращивание в потоке смеси дымовых газов с воздухом с температурой 350-400°С при массовой концентрации материала в газе |U 4,16 кг/кг высока эффективность улавливани материала в осадительной. камере 96-97% доситигаетс при протекании газового потока через насадок 5 длиной 0,800м с четырьм спиральными каналами 7 площадью живого сечени F. 0,08 м каждый. Длина кромки каждой лопатки по винтовой линии сопр жени с поверхностью насадка 1. 1400 мм, шаг винтовой поверхности измен етс от 60. на входе газового потока в насадок до 15 на выходе из него. Средний диаметр обечаек в каскаде d ер м, угол конусности обечаек У 3 50, число обечаек в каскаде п « 4, обща высота йаскада h 1,8м, ширина зазора между кромками обечаек S 20 мМф Аппарат работает следующим образом . . Теплоноситель через отверстие 2 вводитс в полость пиевмотрубы 1, где подхватывает сыпучий материал, подаваемый в пневмотрубу 1 по загрузочному патрубку 3, При пневмотранспортировании вверх происходит процесс тепло- и массообмена материала с газообразным теплоносителем, после чего двухфазный поток протекает через диффузор 4 и входитв цилиндрический насадок 5, полость которого разделена профильными лопатками 6 на спиральные каналы7. При протекании по каиалам 7 газовому потоку придаетс вращательно-пос тупательное (вихревое) движение; вместе с газом приобретают вращательное движение и содержащиес в ием частицы материала. В результате развити центробежиых сил на выходе из каналов 7 твердые частицы отбрасываютс к внутренней поверхности иижней конической обечайки. В первоначальный момент закРЗ енный поток отработанного теплоио- ,« сител освобождаетс от наиболее крупных фракцийматериала, которые ссьшз ютс внутрь осадительной камеры 9 через эазор между нижней обечайкой 8 и насадком 5. Часть запыленного газо- 40 30 вого потока (15-20 об.%), перетекающего через этот зазор в полость оса-. дительной камеры 9, огибает нижнюю f кромку обечайки 8, резко измен нап равление движени на противоположное. При этом части.тц пыли по ииерции стрем тс двигатьс в первоначальном направлении вниз и в результате этого выдел ютс из газового потока. По мере продвижени основной части (80-85 об.%) закрученного двухфазного потока в пространстве внутри каскада обечаек 8 мелкодисперсные твердые частицы под вли нием центробежных сил достигают внутренней повархности конических обечаек и, перемеща сь по нисход щим траектори м, попадают в зазоры между обечайками и ссыпаютс внутрь осадительной камеры 9. Газовый поток входит в верхик о . часть осадительной 9, где соедин етс с той частью газа, котора истекает через зазор между нижней обечайкой 8 и насадком 5. За счет резкого снижени скорости газового потока здесь происходит выделение пыли под действием сил т жести. Очищенный газ выбрасываетс из осадительной камеры 9 через окно 11. Уловленный в полости осадительной камеры 9 материал выводитс через окно 10. Наличие каскада обечаек, размещенных одна над другой, дает возможность изолированно создать в осадительной камере благопри тные гидррдипамические услови дл центробежного эффекта разделени фаз без ухудшени условий гравитационной сепарации пыли в верхней зоне осадительной камеры.step by step. Step size It is selected in such a way as to ensure the most favorable hydrodynamic conditions for a continuous two-phase flow from upward flowing movement in a pneumatic tube to a vortex movement in nozzle 5, as well as a gradual increase in the flow of flue gas with air with a temperature of 350-400 ° C When the mass concentration of the material in the gas | U is 4.16 kg / kg, the efficiency of collecting the material in the precipitation is high. the chamber 96-97% is reached when a gas stream flows through nozzles 5 with a length of 0.800 m with four spiral channels 7 with an area of the living section F. 0.08 m each. The length of the edge of each blade along the helix of conjugation with the surface of the nozzle 1. 1400 mm, the pitch of the helical surface varies from 60. at the inlet of the gas flow into the nozzle to 15 at the exit from it. The average diameter of the shells in the cascade is d Erm, the angle of taper of the shells is U 3 50, the number of shells in the cascade is n 4, the total height of the cascade is 1.8 m, the width of the gap between the edges of the shells is S 20 mMf. The device works as follows. . The coolant through the hole 2 is injected into the cavity of the pipework 1, where it picks up the bulk material supplied to the pneumatic tube 1 through the charging pipe 3. During the pneumatic transport, the process of heat and mass transfer of the material with the gaseous coolant occurs upward and a two-phase flow passes through the diffuser 4 5, the cavity of which is divided by spiral vanes 6 into spiral channels 7. When flowing through the kiaals 7, the gas flow is given a rotational-contractile (vortex) motion; together with the gas they acquire rotational motion and particles of material contained in it. As a result of the development of centrifugal forces at the outlet of channels 7, solid particles are thrown to the inner surface of the lower conical shell. At the initial moment, the closed propelled heat flux stream is released from the largest fractions of the material, which are connected to the inside of the settling chamber 9 through the cavity between the lower shell 8 and the nozzle 5. Part of the dust-laden 40 30 stream (15-20% by volume ) flowing through this gap into the cavity of the osa. of a positive chamber 9, bends around the lower f edge of the shell 8, abruptly changing the direction of movement to the opposite. In this part, dust particles in the world tend to move in the original direction downwards and as a result of this they are released from the gas stream. As the main part (80-85 vol.%) Of the swirling two-phase flow in the space inside the cascade of shells advances, finely dispersed solid particles under the influence of centrifugal forces reach the inner conicity of conical shells and, moving along descending paths, fall into the gaps between the shells and are poured inside the settling chamber 9. The gas flow enters the top of o. part of the precipitation 9, where it connects with the part of the gas that flows through the gap between the lower shell 8 and the nozzle 5. Due to a sharp decrease in the gas flow rate, dust is released here due to gravity. The cleaned gas is ejected from the precipitation chamber 9 through the window 11. The material caught in the cavity of the precipitation chamber 9 is discharged through the window 10. The presence of a cascade of shells placed one above the other makes it possible to create favorable hydrrdipamic conditions in the precipitation chamber for the centrifugal phase separation without deterioration conditions of gravitational separation of dust in the upper zone of the settling chamber.

Claims

HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE, mainly a dryer for bulk