SU937943A1 - Теплообменник дл обработки полифракционного материала - Google Patents

Description

(5) ТЕПЛООБМЕННИК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЛИФРЛКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

1

Изобретение, относитс  к цементной промышленности, а именно к устройствам дл  обжига цементного клинкера или подобных ему материалов, и может быть использовано в металлургической и химической промышленности, где есть необходимость единовременной обработки полифракционного материала (в одних и тех же камерах).

Известно теплообменное устройство ,JQ содержащее камеру с р дом каскадно установленных реакторов с горелками в их днищах, шахтный дисперсный подогреватель , установленный над камерой, причем нижн   часть шахты непосред- jj ственно св зана с камерой 1.

Недостатками известного теплообменника  вл ютс  повышенный пылевынос мелкодисперсных фракций из-за отсутстви  циклона - сепаратора камеры,20 недостаточно высока  производительность из-за высокой степени циркул ции между камерой и шахтным подогревателем .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  теплообменник дл  обработки полифракционного материала , содержащий камеру с р дом каскадно установленных реакторов с горелками в их днищах, шахтный дисперсный подогреватель, установленный над камерой и соединенный с каналом дл  перетока материала с загрузочной частью камеры, циклон-сепаратор с патрубком отход щих газов, установленный над каналом дл  выхода обработанного материала из камеры и в рассечку газохода, соедин ющего разгрузочную часть камеры с шахтой дисперсного подогревател  2.

Claims (3)

1. Недостатками известного устройства  вл ютс  достаточно высокие энергетические затраты на термоподготовку материала из-за потерь тепла в окружающую среду слабоизолированными каналами дл  перетока материала и циклоном-сепаратором и высокого аэродинамического сопротивлени  циклонасепаратора известной конструкции, не высока  производительность теплообменника из-за значительного пылевыноса и циркул ции пыли внутри установки , недостаточна  надежность узлов (каналов) перетока материала, не имеющих автоматической очистки, большие габариты установки из-за наружного расположени  переточных ка налов и циклона-сепаратора. Цель изобретени  - снижение энергетических затрат, повышение производительности .надежности и компактности теплообменника. Указанна  цель достигаетс  тем, что в теплообменнике дл  обработки полифракционного материала, содержащем камеру с р дом каскадно установленных реакторов с горелками в их днищах, шахтный дисперсный подогрева . тель, установленный над камерой и соединенный каналом дл  перетока материала с загрузочной частью камеры циклон-сепаратор с патрубком отход щи газов, установленный над каналом дл  выхода обработанного материала из ка меры, канал дл  перетока материала вмонтирован в загрузочную часть камеры , причем выходное отверстие канала снабжено устройством дл  очистки , а циклон-сепаратор и его канал дл  выхода отсепарированного материа ла установлены внутри разгрузочной части реакторной камеры. При этом теплообменник снабжен наклонной стенкой, установленной вну ри камеры и образующей с торцевой и боковыми стенками канал дл  перетока материала с щелевым выходным отверстием. Кроме того, устройство дл  очистки может быть выполнено в виде цепи из жаростойкой стали, концы которой прикреплены к штокам, уст-ановленным во втулках, вмонтированных в боковые стенки реакторной камеры. При том корпус циклона-сепаратора может быть снабжен аксиальной вставкой в виде обечайки, соосной с патрубком отход щих газовой установлен горизонтально. А также аксиальна  вставка может быть установлена с возможностью осевого перемещени  от привода внутри патрубка отход щих газов циклона-сепаратора . При этом теплообменник снабжен ве тикальной стенкой, установленной внутри камеры параллельно торцевой стенке и образующей совместно с торцевой и боковыми стенками реакторной камеры какал дл  выхода отсепарированного материала из циклона-сепаратора . На фиг. 1 показан теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - камера и циклон-сепаратор, поперечный разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - камера , поперечный разрез В-В на фиг.1 с изображением устройства дл  очистки . Теплообменник состоит из камеры 1 и шахтного дисперсного подогревател  2. Подогреватель 2 выполнен в виде цилиндрической футерованной огнеупором 3 шахты k, выполненной в верхней загрузочной части с сужением 5. к которому тангенциально подсоединены входные патрубки циклонов-сгустителей 6. Циклоны-сгустители 6 через мультициклоны подключены к дымососу (не показаны). В сужение 5 шахты k входит трубопровод 7 пневмосистемы подачи сухого полидисперсного материала в шахту k подогревател  2. Нижн   загрузочна  часть шахты,k выполнена в виде усеченного конуса 8, малое сечение которого через свод 9 камеры 1 входит в верхнюю часть канала 10 дл  перетока материала в загрузочную часть камеры 1. Камера 1 снаружи выполнена в виде параллелепипеда с жестким самонесущим металлическим корпусом 11. Изнутри камера 1 футерована двойным слоем огнеупора 12. Свод 9 камеры 1 выполнен в виде плит 13 из жаропрочного армированного шамотобетона. На плиты 13 укладывают слой термоизол ции. Днище 1 камеры 1 также снабжено футеровкой 15 и термоизол цией. Между стандартными кирпичами футеровки 15 укладывают фасонные блоки 16 с отверсти ми дл  ввода сопел подовых клапанных горелок 17. Горелки 17 устанавливаютс  в блоках 16 днища }Ц несколькими р дами, между которыми устанавливаютс  призмы 18, выполненные из шамотобетона. У боковых стен IS камеры 1 на днище 14 по всей длине камеры 1 установлены фасонные блоки 20,. имеющие внутри сквозные цилиндрические каналы 21 и пр моугольные каналы 22, расположенные тангенциально к цилиндрическому каналу. Каналы 22/ направлены на блоки 16, в которых расположены сопла горелок 17 Призмы 18 вместе с блоками 16 и 20 образуют реакторы 23, расположенные каскадно последовательно друг за дру гом по длине днища Н камеры 1. Реакторы 23 представл ют собой две усе ченные пирамиды, установленные одна на другую. В объем меньшей пирамиды вход т сопла горелок.17 и пр моуголь ный канал 22. Фасонные блоки 20 при их стыковке по длине камеры 1 образуют сплошные цилиндрические каналы 21 . вл ющиес  рабочими объемами дополнительных топок 2t. В торцевой стенке загрузочной части камеры 1 по оси топок 2Ц закреплены вихревые горелки 25- Горелки 25 и 17 своими воз духоводами, соответственно, 2б и 27 и газопроводами 28 и 29 через запирающие устройства и устройства дл  замера расхода подсоединены к общим коллекторам и далее к цеховым коммуникаци м . Продолжением пр моугольных каналов 22 в блоках 20  вл ютс  каналы 30, выполненные в боковых стенках 19. На выходе каналов 30 установлены гл делки 31. В загрузочной части камеры 1 между боковыми ее стенками 19 установлена наклонна  плита 32 из жа ропрочного шамотобетона, причем плита 32 не доходит своим нижним торцом до торцевой стены камеры 1. Таким об разом, боковые стены 19, наклонна  плита 32 и торцевые стены образуют канал 10 дл  перетока материала из конуса 8 шахты k в загрузочную часть камеры 1, причем в нижней части кана ла 10 над первым реактором 23 загрузочной части камеры 1 боковые стены 19, плита 32 и торцевые стены образуют щелевое выходное отверстие 33 В боковые стены 19 вмонтированы втул ки 3, в которые вход т штоки 35, с наружной стороны подсоединены к приводам , обеспечивающим возвратно-поступательное движение штокам 35. К торцам штоков 35 внутри канала 10 за креплена цепь 36 из жаропрочной стали . Цепь Зб со штоками 35 и втулками 3 представл ют собой устройство дл  очистки выходного отверсти  33 канала 10. Внутри разгрузочной части камеры 1 над каналом 37 дл  выхода обработанного материала- из камеры 1 установлен циклон-сепаратор 38. Циклон-сепаратор 38 выполнен в виде цилиндра, установленного в верхне части камеры 1 горизонтально таким образом, что его торцы опираютс  на футеровку боковых стен 19. Корпус цилиндра циклона 38 выполнен из шамотобетона . и не имеет металлической оболочки . Шамотобетон корпуса армирован охлаждаемыми воздухом трубами 39. Входное отверстие циклона-сепаратора 38 выполнено в виде пр моугольной щели 40. Внутри корпуса циклона ЗВ установлен патрубок k дл  выхода газов. Патрубок также выполнен из шамотобетона, армированного трубами 42. Трубы iZ проход т через всю камеру циклона-сепаратора 38. Однако шамотобетонное покрытие труб k2 расположено примерно до 0,,5 длины корпуса циклона-сепаратора 38. Входное отверстие 40 расположено в месте, где трубы 42 покрыты шамотобетоном. Внутри патрубка 41 соосно с ним установлена аксиальна  вставка 43 в виде обечайки из жаропрочной стали. Вставка 43 закреплена на осевой трубе 44, котора  выходит за пределы боковой стены 19 камеры 1 через втулку . Вставка 43 имеет возможность возвратно-поступательного движени  от привода, установленного соосно с трубой 44. Труба 44 имеет воздушное охлаждение Выходное отверстие цикло-на-сепаратора 38 выполнено в виде пр моугольной щели 45, причем сечение щели 45 расположено под углом 90° к сечению входного отверсти  40. Щель 45  вл етс  входом канала 46 дл  выхода отсепарированного материала из циклона 38. Сам канал 46 образован торцевой стенкой 47, боковыми стенками 19 и вертикальной стенкой 48, установленной внутри камеоы 1, параллельно торцевой стенке 47.Патрубок 41 посредством газохода 49 соединен с нижней частью шахты 4 подогревател  2. Газоход 49 подсоединен к шахте 4 тангенциально. Устройство работает следующим образом . Через горелки 17 подают небольшое количество воздуха дл  охлаждени  клапанов горелок 17- Провод т розжиг вихревых горелок 25 дополнительных топок 24. Увеличива  подачу газа и воздуха через горелки 25 разогревают опки 24. При этом отход щие высокоемпературные газы через пр моугольые каналы 22 выход т в объем реакopoB 23, последовательно р эзогрева  ижнюю и верхнюю их масти. Благодар  79 высокой температуре в каналах 22 топок 2 разогреваетс  наружна  поверхность блоков 20. При разогреве йижних частей реакторов 23 до температуры 650-750 С последовательно раз жигают горелки 17 во всех реакторах Контроль за температурой в реакторах 23 осуществл етс  посредством те мопар, установленных в блоках 16 (не показаны}. За розжигом горелок 17 и их работой визуально наблюдают через каналы 22, 30 и гл делки 31- Через гл делки 31 при их открытии при необ ходимости осуществл ют очистку каналов 22 и 30. Высокотемпературные газ из реакторов 23 выход т в рабочий об ём камеры 1, разогрева  ее стены. Через отверстие kO под действием разрежени , создаваемого дымососом, газы вход т в циклон-сепаратор 38 и, закручива сь между его корпусом, пат рубком и аксиальной вставкой , проход т в зазоры между арматурными трубками и через торец аксиальной вставки выход т в газоход . Из газохода kS газы тангенциально подаютс  в нижнюю часть шахты 4 над кону сом 8. Поднима сь по спирали вверх газы разогревают футеровку шахты . Далее гор чие газы проход т сужение шахты k и направл ютс  в циклон-сгус титель 6 и далее в мультициклоны и дымосос, из которого выбрасываютс  в атмосферу. После разогрева всего тракта по ходу газов до необходимой температуры начинают подачу полидисперсного сухого материала по трубопроводу 7- Дисперсность материала со ставл ет от 0,01 до 5 мм. Такой материал при получении, например цементного клинкера, отбирают за цепной завесой из вращающейс  печи через сепараторы, установленные в отверсти х боковой поверхности печи. Материал имеет примерно 60-70 фракций от 0,01 до 1 мм и от 1 до 5jHM. При высоких скорост х газов в сужении 5 шахты k мелкодисперсные фракции вынос тс  в циклонысгустители 6 и палее при накоплении в контуре циклон-сгуститель 6 - сужение 5 шахты , опускаютс  вместе с крупными фракци ми |от 1 ,до 5 мм) в нижнюю часть шахты к При противоточном теплообмене с газами происходит нагрев материала в среднем до 650-700°С. Через конус 8 материал по падает на нагретую наклонную плиту 3 получает от нее часть тепла и далее 8 . через щелевое отверстие 33 выходит в рабочий объем камеры 1. Весь материал первоначально устремл етс  в первый реактор 23, расположенный под отверстием 33. однако по мере падени  частиц происходит их сепараци . В нижнюю часть реактора 23 попадают лишь частицы, скорость витани  которых выше скорости газов, проход щих навстречу частицам из глубины реакторов 23. Таким образом, в реактор 23 попадают лишь крупнодисперсныё частицы от 1 до 5 мм. Сечение верхней части камеры 1 (над.реактором 23} расчитано на скорости газов, не превышающие скорость витани  частиц до 0,01 мм. Мелкодисперсные частицы волнообразно двигаютс  по длине камеры 1 над реакторами 23 и rai, где нет восход щего потока газов, т.е. над каналом 37 дл  выхода обработанного материала, опускаютс  в канал 37 и через последний направл ютс  на дальнейшую обработку. Наход сь во взвешенном состо нии в высокотемпературных газах, частицы, например , цементной сырьевой смеси за короткий промежуток воемени декарбо- , низируютс  на . Наиболее мелкие фракции вынос тс  газовым потоком в циклон-сепаратор 38. Благодар  центробежной силе частицы прижимаютс  к верхней стенке циклонной камеры , сползают в щель 5 и далее опускаютс  по каналу k6 в канал 37. Частицы , которые не успели при первоначальном входе попасть в канал , при многократной крутке с газами между корпусом циклона 38 и патрубком 1, вставкой 3 и продвижении по длине корпуса циклона 38 до входа в торец вставки k3 осаждаютс  в канал 6. Часть пыли все же выходит вместе с газами в шахту Ц подогревател . Благодар  аксиальной вставке 3 путем ее перемещени  по оси циклона добиваютс  изменени  степени сепарации настиц при изменении скоростей газо вого потока. Так при снижении скорости газового потока вставку 3 выдвигают из патрубка 41, увеличива  тем самым степень крутки газов с материалом . При этом аэродинамическое сопротивление циклона-сепаратора 38 можно поддерживать на оптимальном уровне, соответствующем стационарному рабочему режиму. При выходе на расчетный режим вставка +3 полностью вдвигаетс  в патрубок 41. Перемещение вставки A3 может осуществл тьс  автоматически по перепаду давлени  на входе и выходе из циклона 38 посредством электропривода,Крупнодисперсные фракции опускаютс  из канала 10 в первый реактор 23 и, заполн   реактор 23, наход тс  в нем в режиме фонтанировани  под действием высокотемпературных газов, образованных в дополнительных топках 2 и при сгорании газовоздушиой смеси в слое материала. При высокоинтенсивном теплообмене в фонтанирующем слое происходит разогрев материала и его частична  декарбонизаци  После заполнени  первого реактора 23 происходит последовательное заполнение последовательно установленных за ним реакторов 23 до полного заполнени  реакторной части камеры 1. При этом по ходу движени  степень декарбонизации материала увеличиваетс . После заполнени  всех реакторов 23 начинаетс  переток обработанного материала в канал 37, где происходит смешение обработанных фракций. Благо дар  длительному пребыванию в объеме реакторов 23 .происходит полна  декарбонизаци  крупнодисперсного материала . Таким образом, в предлагаемом уст ройстве происходит необходима  теплова  обработка полифракционного материала . При нормальной работе агрегата цепь 36 устройства дл  очистки находитс  в нат нутом положении и при этом располагаетс  над отверстием 33 кана ла 10. Дл  устранени  забивани  отверсти  33 материалом автоматически через определенные промежутки времени включаютс  приводы. При этом штоки 35, перемеща сь во втулках З, вход т внутрь канала 10, а цепь Зб провисает под собственным весом, про ходит через щелевое отверстие 33 в объем камеры 1 и при своем движении очищает отверстие 33 от налипшего ма териала. Интервал движени  цепи 36 подбираетс  опытным путем. Благодар  нахождению цепи 36 в канале 10 она защищена от мощного теплового излу ,чени  камеры 1 и высокотемпературног газового потока. Небольшое, количество газов, проход щее через канал 10, и сравнительно низка  температура материала способствует увеличению долговечности цепи 36. Благодар  размещению канала 10 внутри камеры 1 обеспечиваетс  дополнительный разогрев материала на наклонной его плите 32 и работоспособность как самого канала 10, так и теплообменника в целом. Умень-j шение остановок теплообменника дл  очистки канала 10 и снижение пылевыноса из циклона-сепаратора 38 способствует увеличению производительности теплообменника. Низкое сопротивление горизонтального циклона-сепаратора 38 способствует снижению энергетических затрат. Этому же способствует снижение потерь тепла в окружающую среду, Расположение каналов 1C дл  перетока материала внутри камеры 1 обеспечивает уменьшение габаритов и компактность установки, снижает количество металлоконструкций. Формула изобретени  1.Теплообменник дл  обработки полифракционного материала, содержащий камеру с р дом каскадно установленных реакторов с горелками в их днищах, шахтный дисперсный подогреватель , установленный над камерой и соединенный каналом дл  перетока материала с загрузочной частью камеры, циклон-сепаратор с патрубком отход щих газов, установленный над каналом дл  выхода обработанного материала из камеры, отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергетических затрат, повышени  производительности , надежности и компактности, канал дл  перетока материала вмонтирован в загрузочную часть камерь, причем выходное отверстие канала снабжено устройством дл  очистки, а циклон-сепаратор и его канал дл  выхода отсепарированного материала установлены внутри разгрузочной части камеры.
2. 2.Теплообменник по п. 1, о т личающийс  тем, что он снабжен наклонной стенкой, установленной внутри камеры и образующий с торцевой и боковыми стенками камеры канал дл  перетока материала с щелевым выходным отверстием.
3. 3.Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что устройство дл  очистки выполнено в виде цепи из жаростойкой стали, кон9 цы которой прикреплены к штокам, установленным во втулках, вмонтированных в боковые сТенки камеры. Ц. Теплообменник по п. I, о т личающийс  тем, что корпус циклона-сепаратора снабжен аксиальной вставкой в виде обечайки, соосно с патрубком отход щих газов, и установлен горизонтально. 5. Теплообменник по пп. 1, k, о т личающийс  тем, что аксиальна  вставка установлена с возможностью осевого перемещени  от привода внутри патрубка отход щих газов Циклона-сепаратора. 12 6. Теплообменник по п. 1, о т л ичающийс  тем, что он снабжен вертикальной стенкой, установленной внутри камеры параллельно.торцевой стенке и образующей совместно с торцевой и боковыми стенками камеры канал дл  выхода отсепарированного маериала из циклона-сепаратора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.За вка ФРГ W 2737079, кл. 27 В 15/10. 2,Авторское свидетельство СССР по за вке № 2756233f/29-33. . кл. Р 27 В 7/3, 20.0А.79. %wv ;«««z i T r K4i«C4r«««««:«

   г:« ; глогл« :вглчл; тлк г. Фиг. 2

   S хЗ

   у- у

   «waJ

   Зв

   Фи2.