(54) ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МЕЛКОИЗМЕЛЬЧЕННОГО МИНЕРАЛЬНОГО Изобретение относитс к химическому машиностроению, конкретно к циклонным плавильным камерам дл термохимической переработки мелкоизмельчениого минерального сырь и может быть использовано в химической и металлургической промышленности . Известна циклонна печь дл термохимической переработки мелкодисперсных материалов , с верхним вводом материала и топлива и нижним выводом расплава и продуктов сгорани топлива, содержаща сопр женные цилиндрические камеры, в верхней части которых тангенциально к обраЗУЮШ .ИМ цилиндра установлены шесть-автономных дутьевых патрубков дл подачи газовоздушного топлива. В месте сопр жени цилиндрических камер на противоположных стенках размещены один р дом с другим по два дутьевых патрубка таким образом, что одна из стенок патрубка вл етс общей (сдвоенные дутьевые патрубки) 1. Недостатком известной печи вл етс ее низка эффективность, обусловленна конструкцией узла ввода топливовоздущной смеси .(54) CYCLONE OVEN FOR THERMAL-CHEMICAL PROCESSING OF FINE MINERAL The invention relates to chemical engineering, specifically to cyclone melting chambers for thermochemical processing of finely ground mineral raw materials and can be used in the chemical and metallurgical industries. A well-known cyclone furnace for thermochemical processing of fine materials, with the upper input of material and fuel and the lower output of the melt and fuel combustion products, contains conjugate cylindrical chambers, in the upper part of which six-autonomous cylindrical blow pipes for supplying gas-air fuel are installed tangentially to the CAM. IM cylinder. . At the junction of the cylindrical chambers on the opposite walls, two blow-in pipes are placed next to each other in such a way that one of the walls of the pipe is common (dual blow-pipes) 1. A disadvantage of the known furnace is its low efficiency due to the design of the input unit fuel mixture.
СЫРЬЯ Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс циклонна печь дл термохимической переработки мелкоизмельченного сырь содержаща сопр женные цилиндрические камеры с верхним вводом сырь и топлива и нижним выводом расплава и продуктов сгорани топлива . В верхней части камер тангенциально к образующим цилиндра установлены три самосто тельных дутьевых патрубка. Один из них установлен в месте сопр жени двух камер и вл етс общим дл обеих камер. Площадь проходного сечени этого патрубка равна суммарной площади проходных сечений остальных самосто тельных патрубков 2. Недостатками известной циклонной печи вл етс ее низка эффективность из-за недостаточного полезного объема рабочей камеры , обусловленного формированием единого циклонного потока на 0,3-0,5 высоты камеры, дополнительных энергозатрат на создание равномерного вихревого газового потока , сложности регулировани равномерной закрутки потока, обусловленной конструкцией ввода топливовоздушной смеси. Кроме того, в известной печи получаетс продукт , неоднородный по химнческому составу, в св зи с образованием локальных зон с различными газовыми концентраци ми, новышенными температурами и различными скорост ми вследствие недостаточно интенсивного перемешивани высокотемпературных продуктов сгорани топлива н исходного сырь . Цель изобретени - повышение эффективности печи. Она достигаетс тем, что в циклонной печи дл термохимической переработки тонкоизмельченного сырь , содержащей сопр женные цилиндрические камеры с общим дутьевым патрубком, верхним вводом материала и топлива и нижним выводом расплава и продуктов сгорани топлива, дутьевой патрубок снабжен двум симметрично огибающими внутренние стенки цилиндрических камер газоводами с расположенными в них один над другим постепенно сужающимис каналами, выходные сопла которых имеют одинаковые площади проходных сечений и размещены с угловым смещением относительно друг друга. Первое выходное сопло размещено под углом 45° к продольной оси симметрии циклонной камеры, а последнее - под углом 270° к ней. При этом суммарна площадь грроходных сечений сопел составл ет 5-15% 0т площади рабочей камеры циклона. : Така конструкци узла ввода топлива - воздушной смеси способствует образованию эффективно закрученного газового потока с минимальными потер ми на завихрение в циклонной камере за счет того, что подаваема топливо-воздушна смесь в дутьевом патрубке рассекаетс на несколько потоков, которые при выходе в рабочую камеру скольз т друг над другом. В результате этого одь|овременно с эффективной закруткой потоков в единый циклонный поток создаетс повышенна турбулизаци потока, хорошее перемешивание его, привод щее к образованию однородной газовой смеси. Кроме того, за вл ема конструкци дутьевого патрубка циклонной печи позвол ет уменьшить зону струйного движени газового потока в верхней части циклонной камеры и расширить фронт распределени тангенциальной составл ющей скорости газового потока в пристенной области, и тем самым увеличить полезный объем рабочей камеры. На фиг. 1 показан узел ввода топливовоздушной смеси в аксонометрии;на фиг. 2 циклонна печь в разрезе по вертикальной плоскости; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 на фиг. 4 - форма выходных сопел дутьевого патрубка. Печь содержит вертикальную сопр женную цилиндрическую двухсекционную камеру I, присоединенную к цилиндрическому сборнику 2 расплава при помощи пережи.ма 3 щелевидной формы. Двухкамерна циклонна печь снабжена в верхней части вводами 4 дл обрабать,1ваомой шихты и дутьевым патрубком 5 дл газовоздуьнной смеси, вл ющимс общим дл двух сопр женных камер. Дутьевой патрубок 5 разделен на секции 6, 7, 8, 9, 10, 11 (выходные сопла) соответственно по числу выходных сопел (по три па каждую цилиндрическую камеру). Форма сопел - пр моугольпа . Плошадь поперечного сечени выходных сопел одинакова и равна 0,026 м. Первое сопло дутьевого патрубка 12 (15) размешено под углом 45° к продольной оси симметрии циклонной печи, второе 13(16) размещено на продольной оси симметрии циклонной печи (угол 180°), третье сопло 14(17) расположено под углом 270° к продольной оси симметрии циклона. В сборнике расплава установлена летка 18, через которую расплав выводитс из установки, имеюща систему вод ного (ил1испарительного ) охлаждени . Печь работает следующим образом. Топливовоздущна смесь поступает в верхнюю часть вертикальной двухсекционной камеры 1 через выходные сопла 6, 7, 8, 9, 10, И дутьевого патрубка 5 с образованием двух единых циклонных потоков. Обрабатываема шихта подаетс через два ввода 4 в область развитого горени топлива . Больша часть шихты проходит обработку в объеме двухсекционной камеры 1 и улавливаетс на ее стенках в виде расплава , который затем стекает через пережим 3 в сборник 2 расплава. Меньша часть шихты подхватываетс газовым потоком и выноситс в сборник расплава. Вследствие того , что пережим имеет щелевидную фор.му и установлен тангенциально к поперечному сечению цилиндрического сборника расплава , газовый поток создает в сборнике мошное центробежное силовое поле и частицы шихты, взвешенные в газовом потоке, сепарируютс на стенки сборника расплава. На выходе из сборника 2 расплава расплав выводитс через летку 18 на гранум цию , а газовый поток с незначительным содержанием взвешенных частиц шихты поступает в запечную теплоиспользуюшую уста новку. Применение циклонной печи с описанной конструкцией узла ввода топлива позвол ет повысить производительность печи на 15-25% за счет эффективного сжигани топлива вследствие создани упор доченного движени топливо-воздушного потока; уменьшени гидравлического сопротивлени потока на входе в циклонную камеру и уменьп ени потерь на завихрение потока внутри рабочей камеры при вводе топлива через несколько сопел одного дутьевого патрубка, а также за счет увеличени полезного объема рабочей камеры и интенсификации технологического процесса. Кроме того, улучшаетс качество расплава , он становитс более однородным по химическому составу, так как в св зи с хоро5RAW MATERIALS The closest to the technical essence and the achieved effect is a cyclone furnace for thermochemical processing of finely divided raw materials containing conjugate cylindrical chambers with the upper input of raw materials and fuel and the lower output of the melt and products of combustion of fuel. In the upper part of the chambers, three independent blowing nozzles are tangentially attached to the cylinder generators. One of them is installed at the junction of two cameras and is common to both cameras. The passage area of this nozzle is equal to the total flow area of the remaining independent nozzles 2. The disadvantages of the known cyclone furnace are its low efficiency due to the insufficient useful volume of the working chamber, due to the formation of a single cyclone flow of 0.3-0.5 chamber height, additional energy consumption for the creation of a uniform vortex gas flow, the difficulty of controlling the uniform swirling flow, due to the design of the input of the air-fuel mixture. In addition, in a known furnace, a product is obtained that is not uniform in chemical composition due to the formation of local zones with different gas concentrations, higher temperatures and different speeds due to insufficiently intensive mixing of high-temperature combustion products of the fuel and raw materials. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the furnace. It is achieved by the fact that in a cyclone furnace for thermochemical processing of finely ground raw materials containing conjugate cylindrical chambers with a common blast pipe, the upper input of material and fuel and the lower melt outlet and combustion products of fuel, the blast nozzle is provided with two symmetrically enveloping inner walls of cylindrical chambers with gas pipes located in them one above the other gradually narrowing channels, the output nozzles of which have the same areas of flow sections and are placed with an angular mixture respect to each other. The first output nozzle is placed at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of symmetry of the cyclone chamber, and the last - at an angle of 270 ° to it. In this case, the total area of the grooved nozzle sections is 5-15% 0t of the area of the cyclone working chamber. : Such a design of a fuel injection unit — an air mixture — contributes to the formation of an efficiently swirling gas flow with minimal losses per turbulence in the cyclone chamber, due to the fact that the supplied fuel-air mixture in the blowpipe is dissected into several streams, which, when entering the working chamber over each other As a result, at one time, with an effective swirling of the flows into a single cyclonic flow, an increased turbulization of the flow is created, good mixing, leading to the formation of a homogeneous gas mixture. In addition, the inventive design of the cyclone furnace inlet pipe reduces the area of jet movement of the gas stream in the upper part of the cyclone chamber and expands the distribution front of the tangential component of the gas flow velocity in the near-wall region and thereby increases the effective volume of the working chamber. FIG. In Fig. 1 shows the input unit of the air-fuel mixture in a perspective view; Fig. 2 cyclone furnace in section along the vertical plane; in fig. 3 shows section A-A in FIG. 2 in FIG. 4 - the shape of the output nozzles of the blow pipe. The furnace contains a vertical mating cylindrical two-section chamber I, attached to the cylindrical collector 2 of the melt by means of perezhma.ma 3 slit-shaped. The two-chamber cyclone furnace is provided in the upper part with inlets 4 for processing, with a 1-charge mixture and with a blowing nozzle 5 for the gas-air mixture, which is common to the two adjacent chambers. The blast nozzle 5 is divided into sections 6, 7, 8, 9, 10, 11 (output nozzles), respectively, according to the number of output nozzles (three pa each cylindrical chamber). The shape of nozzles - mougolpa pr. The cross section of the exit nozzles is the same and equal to 0.026 m. The first nozzle of the blowing nozzle 12 (15) is placed at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of symmetry of the cyclone furnace, the second 13 (16) is placed on the longitudinal axis of symmetry of the cyclone furnace (angle of 180 °), the third the nozzle 14 (17) is located at an angle of 270 ° to the longitudinal axis of symmetry of the cyclone. A tap 18 is installed in the melt collector, through which the melt is removed from the installation, having a system of water (evaporative) cooling. The furnace works as follows. The fuel-air mixture enters the upper part of the vertical two-section chamber 1 through the output nozzles 6, 7, 8, 9, 10, and the blowing nozzle 5 with the formation of two single cyclone flows. The batch to be processed is fed through two inlets 4 to the area of developed combustion of fuel. Most of the charge is processed in the volume of the two-compartment chamber 1 and trapped on its walls in the form of a melt, which then flows through the pinch 3 into the melt collector 2. A smaller portion of the charge is picked up by the gas stream and carried to the melt collection. Due to the fact that the clamp has a slit-like shape and is set tangentially to the cross section of the cylindrical melt collector, the gas stream creates a mostomatic centrifugal force field in the collector and the charge particles suspended in the gas stream are separated into the walls of the melt collector. At the exit from the collector 2 of the melt, the melt is removed through the tapping point 18 to granulation, and the gas stream with an insignificant content of suspended particles of the charge enters the furnace heat-using unit. The use of a cyclone furnace with the described design of a fuel injection unit allows an increase in furnace productivity by 15-25% due to the efficient combustion of the fuel due to the creation of an orderly movement of the fuel-air flow; reducing the hydraulic flow resistance at the inlet to the cyclone chamber and reducing the turbulence loss of flow inside the working chamber when fuel is fed through several nozzles of a single blowpipe, as well as by increasing the useful volume of the working chamber and intensifying the process. In addition, the quality of the melt is improved, it becomes more homogeneous in chemical composition, since in connection with good melt
шим перемешиванием и эффективной закруткой потока исключаетс образование локальных зон с повышенной температурой и различными газовыми концентраци ми.By mixing and efficient swirling of the flow, the formation of local zones with elevated temperature and different gas concentrations is eliminated.