Изобретение относитс к промьгшленности строительных материалов, в частности к оборудованию, где примен етс плавка мелкоизмельченных материалов.The invention relates to the manufacture of building materials, in particular to equipment where smelting of finely divided materials is used.
Известна циклонна стекловаренна печь, в которой сопло дл подачи шихты соединено с инжектором и расположено в нижней части выходного сечени горелки на рассто нии от свода 0,7-1,0диаметр а горелки. t- 3,A known cyclone glass furnace, in which the nozzle for feeding the charge is connected to the injector and is located in the lower part of the output section of the burner at a distance from the arch of 0.7-1.0 diameters a of the burner. t- 3,
У этой печи процессы подачи шихты и топливо-воздушной смеси не разделены, что затрудн ет управление плавкой, а разнородность частиц в предварительно не термообработанной шихте уменьшает производительность циклона.In this furnace, the processes of feeding the charge and the fuel-air mixture are not separated, which makes it difficult to control the melting, and the heterogeneity of the particles in the previously not heat-treated charge reduces the productivity of the cyclone.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату вл етс устройство, которое содержит циклонную камеру с тангенциально расположенными горелками. В верхней части циклонной камеры, над тангенциальными горелками, диаметрально расположены сопла форсунок , газоход и патрубки дл подвода шихты вместе с газо-воздушной гор шей смесью. Смесь шихты с газом н воздухом подают под.давлением через диаметрально расположенные сопла форсунок встрешымш стру ми. Полу расплавленные во встречных стру х частицы шпхты, опуска сь, подхватываютс стру ми гор щего газа тангенциальных горелок и окончательно п ав$;тс с дополнительным перемешива- пнем 2.Of the known technical solutions, the closest in technical essence and the achieved result is a device which contains a cyclone chamber with tangentially located burners. In the upper part of the cyclone chamber, above the tangential burners, the nozzles of the nozzles, the gas duct and the nozzles for supplying the charge with the gas-air mixture are diametrically located. A mixture of gas and air is fed under pressure through diametrically located nozzles of nozzles by means of jets. Semi-melted particles of shpkhty, lowering, are picked up by jets of burning gas of tangential burners and finally p w $; ts with additional mixing 2.
Известно что введение дополнительной обработки шихты во встречных стру х увеличивает производительность, однако данное устройство все же имеет следующие недостатки;It is known that the introduction of additional processing of the charge in opposite streams increases productivity, however, this device still has the following disadvantages;
1, Эффективность теплообмена в циклонной камере и ее тепловой коэ4|фиционт полезного действи в случае верхней подачи шихты бутет ниже, чем, например, ее подаче через диаметрально расположенные сопла форсунок так как известно, что интенсификаци тепло- и массооСмонных процессов достигаетс при уволичеНИИ относительных скоростей газового потока и твердрй фазы, 2. Как следует из описани работы устройства, после обработки шихты во встречных стру х ее частицы опускаютс Б приосевой зоне циклонной камеры и подхватываютс тангенциальными газовыми стру ми. Однако частицы будут попадать в зону минимальных тангенциальных скоростей , и часть их будет опускатьс в его нижнюю часть, не захватьгва сь вращак щимс газовым потоком. Это не позволит достичь значительного увеличени проиэ водительности установки, так как часть шихты будет вьгаоситс из камеры непроплавленной . Цель изобретени - увеличение производительности и повышение теплового КПД устройства. Она достигаетс тем, что в известном устройстве дл плавлени мелко-дисперсн шихты, содержащем циклонную камеру с тангенциально установленными горелками и форсунки, кажда из которых снабжена газоходом и патрубками подвода шихты, установлены на каждой форсунке расположенные перпендикул рно к газоходу и патрубкам подачи шихты пневмотрубы с форкамерными гqэeлкaмк на торцах, причем кажда форсунка установлена тангенциально к циклонной камере. Устройство позвол ет достичь постав- ленную цель по следуквдим причинам. В установке термообработанна в реак на встречных стру х шихта с гасзом носителем подаетс тангенциально к циклонной камере, в результате чего увеличиваетс центробежна сила и скорость вращени частиц. Вследствие этого будет увеличиватьс эффективность теплообмена в циклонной камере и ее тепловой коэффициент полезного действи по сравнению с радиальной подачей шихты или подачей ее сверху. Дл интенсификации тепло- и массообменных процессов необходимо уве личить относительную скорость газового потока и твердой фазы (увеличение силы межфазного трени ). Этого можно дости например, наложением на частицы твердо фазы дополнительных сил (инерционных, центробежных и т.п.). Критерий эффективности теплообмена выражаетс следующей формулой: / 083 - Ои - скорость частицы, Л) - кинематическа в зкость, 5 - диаметр частицы, Сл- коэффициент аэродинамического сопротивлени частиii. В реакторах на встречных стру х и в циклонных агрегатах дл увеличени относительной скорости движени фаз на частицы твердой фазьг нокладьшают дополнительные инерниош ге и центробежные силы соответственно Центробежный эффект реализуетс в циклоннЬтх аппаратах этих устройств вл етс то, что величина центробежной силы, действукшей на частицу твердой фазы, обратно пропорциональна радиусу аппарата и дл существенного увеличени этой силы приходитс у1С1еньшать радиус циклона, что в свою очередь, сокращает путь, проходимый частицами твердой фазы в реакционном объеме аппарата В результате этого частицы твердой фазьг быстро вывод тс из процесса. При этом также существенно увеличиваетс , гидравлическое сопротивление аппарата. Нижеприведенна формула показьшает, каким образом производительность циклонного агрегата растет с увеличением его диаметра. Q--БI)J где - G-производительность по шихте, т/час; 3 - коэффициент, завис щий от осуществл емого . процесса; 1)ц- диаметр циклонной камеры. Таким образом, наблюдаетс техническое противоречие между КПД и производительностью циклонного агрегата, св занное с тем, что КПД завис щий от скорости частиц, обратно пропорционален, а производительность - пр мо пропорциональна диаметру аппарата. Дл циклонов с большой производительностью диаметр форкамеры дл подогрева шихты на встречных стру х будет всегда меньше диаметра циклона. В этом случае часть шихты будет попадать в приосевую часть циклона и выходить через летку, не сепариру сь на его стенках. В результате этого не может быть достигнута высока производительность циклона. Устройство по изобретению благодар тангенциальному вводу шихты позвол ет неограниченно увеличивать диаметр и тем самым производительность циклонной ка- , меры с одновременным повьпиением теплового КПД устройства, что обеспечиваетс увеличением относительных скоростей фа при танген,циальной подаче гор чей шихт термообработанной во встречных стру х в пневмотрубах форсунки. Сущность изобретени по сн етс чер тежом, на котором изображен вид сверх устройства в разрезе. Устройство дл плавлени мелко-диспе сной шихты содержит вертикальную цик лонную камеру I с двум тангенциальными гqpeлoчныш устройствами 2 .и пве форсунки 3 дл подачи аэрозоли шихты, подведенные к циклонной камере i тангенциально . Кажда форсунка имеет газоход 4 и снабжена двум пневмотрубам 5 с патрубками б подвода шихты. Пнев мотрубы установлены соосно и перпендикул рно к газоходу 4. На торцах пневмотруб установлены форкамерные горелк 7 дл предварительного сжигани топлива . Устройство работает следунхдам образом . Подаваемые под давлением топливо н воздух предварительно сжигают в форкам ра;с 7, из которых газовые струй, выход т встречными потоками движутс по пневмотрубам 5. После выхода газшьтх (ртруй из форкамер в них ввод т шихту через патрубки 6. Несущиес навстречу друг рругу с большой скоростью струи своеобразной аэрозоли встречаютс в на чале газохода 4, гее за счет горючей смеси большой энергии струй образуетс зона с высокой температурой и давлением . Благодар взаимному проникновению встречных потоков друг в друга, происходит интенсивное смешивание, разнородных частиц шихты, наход щихс в различных фазовых состо ни х, причем легкоплавкие компоненты в виде капель сливаютс с тугоплавкими частицами, наход щимис в разм гченном состо нии Образуетс раскаленное облако дополнительно измельченной полурасплавленной однородной шихты, которое движетс по газоходу 4 и тангенциально вводитс в циклонную камеру. В циклонной камере полурасплавленные частицы шихты подхватываютс стру ми гор щего газа тангенциальных горелок 2 и,закручива сь вдоль цилиндрической части циклона, окончательно плав тс . Стекающий по стенкам расплав гомогенизируетс и через пережим стекает в копильник ( на чертеже не показан). Установка двух пневмотруб дл тан-генциальной подачи шихты приведет к у&еличению относительной скорости газового потока и твердой фазы по сравнению с прототипом в 1,3-1,5 раза. В результате критерий э ||фектнвности теплообмена и соответственно тепловой КПД унелнчатс . Согласно формулы критери эффективности теплообмена, имеем R ,, о,еэ ,з: -(,24. 2 КПД увеличиваетс образом. на 24%. Производительность устройства увеличитс сза счет;, 1)увеличени интенсивности теплообмена; 2)уменьшений количества непроплавленной шихты, попавшей в приосевую часть циклона. В случае тангенциальной подачи термоосработанйа во встречных стру х шихта гфактбучески вс проплавитс па стенках ЦЕ1к она. В результате этого произ- воглгельность за вл емого агрегата будет вьпие на 5-7%, что позволит снизить эксплуатационные затраты при производстЕй синтетического шлака на 4-5 руб. на 1 г. шлака. При годовом выпуске 36ОООО тонн шлака ожидаемый годовой экономнческкй э.фект составл ет 1440- 18ОО тыс. руб. обретени Фор -,« у л Устройство дл плавлени мелко-дисперсной , содержащее циклотгую с тангенциально установленными горелками и форсунки, кажда из которых снабжена газоходом и патрубками подвода шихты, отличающеес тем, что, с целью увеличени .производительности и повышени теплового КПД , оно С 1абжено пневмотрубками с форкамернымп гррёлками на торцах, установленными на )Гаждой форсунке, расположенными перпендикул рно к газ )ходу и патрубком подачи шихты, причем кажда форсунка установлена тангенциально к циклонной камере. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР NO 330114, С 03 В 5/14, 1072. 2.Авторское свидетельство СССР № 357158, С 03 В 5/ОО, 1972. Топливе- , aoJifi/utHOf Cftfeti Tonfuftво} ушмв Лее :1, The efficiency of heat transfer in the cyclone chamber and its heat coefficient 4 | is beneficial in the case of the upper supply of the bouton charge lower than, for example, its supply through diametrically located nozzles of the nozzles, since it is known that the intensification of heat and mass processes is achieved at the wavelength of the relative velocities gas flow and solid phase, 2. As follows from the description of the operation of the device, after processing the charge in opposing streams, its particles are lowered to the B near the axial zone of the cyclone chamber and picked up by tangential AZOV jets. However, the particles will fall into the zone of minimum tangential velocities, and some of them will fall into its lower part, without being caught by the rotating gas flow. This will not allow to achieve a significant increase in the plant's water content, as part of the charge will be removed from the unmelted chamber. The purpose of the invention is to increase productivity and increase the thermal efficiency of the device. It is achieved by the fact that in a known device for melting a fine-dispersed charge containing a cyclone chamber with tangentially installed burners and nozzles, each of which is equipped with a flue and charge supply nozzles with perpendicular to the flue and nozzles of the feed mixture, prechamber gellets at the ends, each nozzle mounted tangentially to the cyclone chamber. The device allows you to achieve your goal for the following reasons. In the installation, the heat treated in reaction to the opposing jets with the carrier gas is fed tangentially to the cyclone chamber, as a result of which the centrifugal force and the speed of rotation of the particles increase. As a result, the efficiency of heat transfer in the cyclone chamber and its thermal efficiency will increase as compared with the radial feed of the charge or its supply from above. To intensify heat and mass transfer processes, it is necessary to increase the relative velocity of the gas flow and the solid phase (increase in the strength of the interfacial friction). This can be achieved, for example, by imposing additional forces on the particles of a solid phase (inertial, centrifugal, etc.). The criterion of heat transfer efficiency is expressed by the following formula: / 083 - Oi - particle velocity, L) - kinematic viscosity, 5 - particle diameter, SL - aerodynamic drag coefficient of a partii. In counter-jet reactors and in cyclone aggregates to increase the relative velocity of the phases on the solid particles, additional inerioscles and centrifugal forces, respectively, are realized. The centrifugal effect is realized in the cyclone units of these devices, which is the magnitude of the centrifugal force acting on the solid phase particle. is inversely proportional to the radius of the apparatus and for a significant increase in this force it is necessary to have a radius of the cyclone that in turn reduces the path traveled by the particles. Verdi phase in a reaction volume unit As a result, the solid particles rapidly fazg output from the process. It also significantly increases the hydraulic resistance of the apparatus. The formula below shows how the productivity of a cyclone unit grows with its diameter. Q - BI) J where - G-performance by charge, t / h; 3 - coefficient depending on the implemented. process; 1) c is the diameter of the cyclone chamber. Thus, there is a technical contradiction between the efficiency and productivity of the cyclone unit, due to the fact that the efficiency depending on the velocity of the particles is inversely proportional, and the performance is directly proportional to the diameter of the apparatus. For high capacity cyclones, the diameter of the prechamber for preheating the charge on oncoming streams will always be less than the diameter of the cyclone. In this case, part of the charge will fall into the near-axial part of the cyclone and exit through the tap-hole, without separating it on its walls. As a result, the high performance of the cyclone cannot be achieved. The device according to the invention, due to the tangential injection of the charge, allows to increase the diameter and productivity of the cyclone frame unlimitedly, while simultaneously increasing the thermal efficiency of the device, which is ensured by an increase in the relative velocities of the phase tangent, the special supply of the hot charge heated in the pneumatic tubes of the nozzle . The invention is illustrated in Fig. 1, which shows a sectional view above the device. The device for melting a fine-dispersed charge contains a vertical cyclone chamber I with two tangential reciprocating devices 2 and a nozzle 3 for supplying the aerosols of the charge brought to the cyclone chamber i tangentially. Each nozzle has a flue 4 and is equipped with two pneumatic tubes 5 with nozzles used to supply the charge. The pneumatic motrubs are mounted coaxially and perpendicularly to the flue 4. At the ends of the pneumotube, there are pre-chamber burners 7 for preliminary combustion of fuel. The device works like this. The pressurized fuel and air are preliminarily burned into forks; from 7 gas jets, moving counter-flow through the pneumatic tubes 5. After the gas outlet (coming out of the prechamber, the mixture is fed through pipes 6). At a high velocity of the jet, peculiar aerosols occur at the beginning of the gas duct 4. A zone with high temperature and pressure is formed due to the combustible mixture of high energy of the jets. mixing of heterogeneous particles of the charge, which are in different phase states, and the fusible components in the form of droplets merge with the refractory particles, which are in a softened state, forms a hot cloud of additionally crushed semi-melted homogeneous mixture, which moves along the gas duct 4 and is tangential into the cyclone chamber. In the cyclone chamber, the semi-melted charge particles are picked up by the jets of burning gas of tangential burners 2 and, twisting along the cylindrical part of the cyclone Finally melted. The melt flowing down the walls is homogenized and flows through the clamp into the pignik (not shown in the drawing). Installing two pneumotubes for the tangential supply of the charge will result in a & increase in the relative gas flow rate and solid phase compared with the prototype 1.3-1.5 times. As a result, the criterion of the heat transfer efficiency and, accordingly, the thermal efficiency of the heat exchange. According to the formula for the criterion of heat transfer efficiency, we have R ,, o, ee, g: - (, 24. 2. The efficiency increases in a way. By 24%. The productivity of the device will increase due to ;, 1) increasing the heat exchange rate; 2) a decrease in the amount of unmelted charge that fell into the axial part of the cyclone. In the case of a tangential supply of thermo-working in oncoming struc- tures, the charge is completely melted all over the walls of CE1k. As a result, the production capacity of the proposed unit will be 5–7% higher, which will reduce the operating costs for the production of synthetic slag by 4–5 rubles. for 1 g of slag. With an annual production of 36OOOO tons of slag, the expected annual economic effect is 1440–18OOOO thousand rubles. Fore -, "y" gaining device for melting finely dispersed, containing a cyclotte with tangentially installed burners and nozzles, each of which is equipped with a flue duct and charge feed inlets, characterized in that, in order to increase productivity and increase thermal efficiency, it is Pneumatic tubing with pre-chamber heaters on the ends mounted on a) each nozzle located perpendicular to the gas line and a charge feed nozzle, each nozzle being installed tangentially to a cyclone chamber. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate NO 330114, С 03 В 5/14, 1072. 2. USSR author's certificate № 357158, С 03 В 5 / ОО, 1972. Fuel-, aoJifi / utHOf Cftfeti Tonfuftvo} ushmv Lee: