SU958824A1 - Cyclone furnace for heat treatment of loose material - Google Patents

Cyclone furnace for heat treatment of loose material Download PDF

Info

Publication number
SU958824A1
SU958824A1 SU802998865A SU2998865A SU958824A1 SU 958824 A1 SU958824 A1 SU 958824A1 SU 802998865 A SU802998865 A SU 802998865A SU 2998865 A SU2998865 A SU 2998865A SU 958824 A1 SU958824 A1 SU 958824A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
furnace
heat treatment
chamber
combustion chamber
working chamber
Prior art date
Application number
SU802998865A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Николаевич Сабуров
Юрий Леонидович Леухин
Сергей Васильевич Карпов
Original Assignee
Архангельский Ордена Трудового Красного Знамени Лесотехнический Институт Им.В.В.Куйбышева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Архангельский Ордена Трудового Красного Знамени Лесотехнический Институт Им.В.В.Куйбышева filed Critical Архангельский Ордена Трудового Красного Знамени Лесотехнический Институт Им.В.В.Куйбышева
Priority to SU802998865A priority Critical patent/SU958824A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU958824A1 publication Critical patent/SU958824A1/en

Links

Landscapes

  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Description

(54) ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА(54) CYCLONE FURNACE FOR HEAT TREATMENT OF BULK MATERIAL

1one

Изобретение относитс  к устройствам термохимической обработки мелкоизмельченного минерального сырь  и может быть применено в химической и металлургической промышленности, а также при производстве строительных материалов.The invention relates to devices for the thermochemical processing of finely divided minerals and can be used in the chemical and metallurgical industries, as well as in the production of building materials.

Дл  термообработки сыпучих материалов широкое применение наход т вращаюш,иес  печи.For heat treatment of bulk materials, rotary rotary kiln has been widely used.

Известна установка, состо ш.а  из двухступенчато расположенных вращающихс  печей с самосто тельной подачей топлива и , подогретого воздуха, теплообменников барабанного колосникового и циклонного типов , циклонный пылеуловитель. Данные вращающейс  печи обеспечивают довольно равномерную термообработку материала, име.ют достаточно высокую производительность, дают возможность примен ть комплексную механизацию и автоматизацию производственного процесса 1.A known installation, consisting of two-stage rotary kilns with independent supply of fuel and, heated air, drum heat-exchangers of the grate and cyclone types, cyclone dust collector. These rotary kilns provide a fairly uniform heat treatment of the material, have a sufficiently high performance, make it possible to apply complex mechanization and automation of the production process 1.

Недостатком установки  вл етс  высокий удельный расход топлива и пылеунос материала, что вызывает необходимость установки громоздких обеспыливающих систем с циклонными отделител ми.The disadvantage of the installation is a high specific fuel consumption and dust removal material, which necessitates the installation of bulky dust removal systems with cyclone separators.

Дл  интенсификации процесса термообработки сыпучих материалов в насто щее врем  все чаще используютс  печи циклонного типа.In order to intensify the process of heat treatment of bulk materials, cyclone-type furnaces are now increasingly used.

5Известна циклонна  камера дл  термообработки полидисперсного материала, содержаща  цилиндрический корпус с газогорелочными устройствами, центральной загрузкой обрабатываемого материала и нижним выводом из циклонной камеры ды° мовых газов и обрабатываемого материала. С целью интенсификации теплообмена на внутренней поверхности камеры выполнены выступы, расположенные в несколько р дов по высоте корпуса под углом к образующей 5 в направлении крутки газового потока 2.5 A known cyclone chamber for heat treatment of a polydisperse material, comprising a cylindrical body with gas-burning devices, a central loading of the material being processed and a bottom outlet from the cyclone chamber of the dyestuff gases and the material being processed. In order to intensify heat transfer, protrusions are arranged on the inner surface of the chamber, arranged in several rows along the height of the body at an angle to the generatrix 5 in the direction of the twist of the gas flow 2.

Однако печь требует установки дополнительного сепарационного оборудовани  вследствие того, что дымовые газы имеют непосредственный контакт с сыпучим материалом .However, the furnace requires the installation of additional separation equipment due to the fact that the flue gases have direct contact with the bulk material.

2020

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  печь дл  термообработки сыпучего материала , содержаща  коническую расшир ющуюс  книзу рабочую камеру с центральным расшир ющимс  кверху дымоходом, соединенным с топочной камерой, окружающей рабочую камеру. С целью интенсификации теплообмена и снижени  пылеуноса, верхн   часть топочной камеры соединена с нижней частью дымохода каналом, оборудованным топливосжигающим устройством , а стенки рабочей камеры выполненьг , сплошными 3. Однако в этой печи не используютс  все возможности интенсификации рабочего процесса за счет повышени  уровн  конвективного теплообмена, которые открывает применение закрученных циклонных потоков . Кроме того, печь обладает большим гидравлическим сопротивлением газового тракта, что предопредел ет значительные затраты энергии на дутье в процессе ее эксплуатации. Цель изобретени  - повышение тепловой эффективности печи и снижение ее гидравлического сопротивлени . Цель достигаетс  тем, что в циклонной печи дл  термообработки сыпучего материала , содержащей коническую расшир ющуюс  книзу рабочую камеру с центральным расшир ющимс  кверху дымоходом, соединенным с топочной камерой, окружающей рабочую камеру, последн   установлена, эксцентрично топочной камере, в нижней части дымохода выполнены тангенциально расположенные каналы, а на боковой поверхности топочной камеры выполнены выхлопные окна. На фиг. 1 изображена печь, вертикальный разрез; на фиг. 2 - 2 разрезы А-А и Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - сравнительные данные тепловой эффективности и гидравлического сопротивлени  известной и предлагаемой печи. Печь содержит коническую расшир ющуюс  книзу рабочую камеру 1 с центральным расшир ющимс  кверху дымоходом 2, топочную камеру 3 с расположенными тангенциально к ее внутренней поверхности горелками 4. Топочна  камера 3 при помощи выхлопных окон 5 и каналов 6 и 7 соедин етс  с дымоходом 2. Рабоча  камера 1 расположена эксцентрично топочной камере 3, каналы 7 - тангенциально к внутренней поверхности дымохода 2. Дымоход 2 в своей нижней части снабжен топливосжигающим устройством 8. Печь оборудована разгрузочным приспособлением 9. Печь работает следующим образом. Сыпучий материал поступает в рабочую камеру, образованную коническими трубами , 10 и 11. Трубы 10 и 11 изолируют обрабатываемый материал от греющего.агента дымовых газов. Под действием собственного веса материал опускаетс  сверху вниз со скоростью, определ емой разгрузочным приспособлением 9. При работе печи топливо и воздух подаютс  в необходимых количествах в горелки 4. Образующиес  дымовые газы обогревают обрабатываемый материал снаружи через трубу 10. Через выхлопные окна 5 в боковой поверхности камеры 3 они отвод тс  в каналы б, а затем в тангенциальные каналы 7, осуществл ющие закрутку дымовых газов в центральном дымоходе. За счет эксцентричного расположени  рабочей камеры создаютс  услови  дл  срыва потока с ее внешней поверхности. Отрывной - вихревой характер обтекани  приводит к существенной интенсификации процесса теплоотдачи от дымовых газов к нагреваемому материалу через внещнюю поверхность . Вывод греющих газов из топочной ка- « меры через выхлопные окна позвол ет значительно снизить гидравлическое сопротивление топочной камеры. Закрутка дымовых газов в центральном дымоходе позвол ет интенсифицировать теплообмен между греющими газами и обрабатываемым материалом с внутренней стороны рабочей камеры. На фиг. 3 приведена зависимость теплоотдачи на внешней поверхности рабочей камеры при осесимметричном ее расположении в топочной камере (лини  1) и эксцентричном (лини  2) от нагрузки устройства по газу. Опыты выполнены на модел х печи, известной и предлагаемой конструкции , с одинаковыми геометрическими размерами и прочими равными услови ми. На фиг. 3 Nu etd/A- число Нуссельта, Re wd/S - число Рейнольдса, где oL - коэффициент теплоотдачи; d - средний диаметр рабочей камеры; w - скорость газов на выходе из горелок; Л и - соответственно , коэффициенты теплопроводности и кинематической в зкости газов при их температуре на выходе из горелок. Зависимость гидравлического сопротивлени  от нагрузки по газу дл  обоих случаев приведены на фиг. 4 (где w - суммарный коэффициент сопротивлени  топочной камеры, АРп - перепад полного давлени  в топочной камере; плотность газов при их температуре на выходе из горелок ). Обозначени  те же, что и на фиг. 3. Полученные авторами результаты исследований по распределени м местных коэффициентов теплоотдачи по периметру и средних по боковой поверхности рабочей камеры при различных ее расположени х в топочной камере позвол ют утверждать, что эксцентричное расположение рабочей камеры приводит к значительному повышению уровн  теплоотдачи за счет отрывного ее обтекани . Как следует из представленных опытных данных (фиг. 3 и фиг. 4). предлагаема  конструкци  печи позвол ет на 5-30% повысить уровень теплоотдачи через внешнюю боковую поверхность рабочей камеры и в 1,5-3,0 раза снизить гидравлическое сопротивление топочной камеры за счет расположени  в ее боковой поверхности выхлопных окон.The closest in technical essence and the achieved effect is a furnace for heat treatment of bulk material, containing a conical downwardly expanding working chamber with a central upwardly expanding chimney connected to the combustion chamber surrounding the working chamber. In order to intensify heat exchange and reduce dust removal, the upper part of the furnace chamber is connected to the lower part of the chimney with a channel equipped with a fuel-burning device, and the walls of the working chamber are solid 3. However, this furnace does not use all the possibilities to intensify the working process by increasing the level of convective heat exchange, which opens the application of swirling cyclone flows. In addition, the furnace has a large hydraulic resistance of the gas path, which predetermines a significant energy cost for the blast during its operation. The purpose of the invention is to increase the thermal efficiency of the furnace and reduce its hydraulic resistance. The goal is achieved by the fact that in a cyclone furnace for heat treatment of bulk material, there is a working conical downward-expanding working chamber with a central upward-expanding chimney connected to the combustion chamber surrounding the working chamber, the latter is installed eccentrically to the combustion chamber, in the lower part of the flue vent channels, and on the side surface of the combustion chamber are exhaust windows. FIG. 1 shows a furnace, vertical section; in fig. 2 - 2 sections aa and bb in fig. one; in fig. 3 and 4 are comparative data of the thermal efficiency and hydraulic resistance of the known and proposed furnace. The furnace contains a conical downwardly working chamber 1 with a central chimney 2 expanding upwards, a combustion chamber 3 with burners 4 arranged tangentially to its inner surface 4. The combustion chamber 3 is connected to exhaust chimney 2 by means of exhaust ports 5 and channels 6 and 7. chamber 1 is located eccentrically to the combustion chamber 3, channels 7 are tangential to the inner surface of the chimney 2. Chimney 2 in its lower part is equipped with a fuel-burning device 8. The furnace is equipped with a discharge device 9. The furnace works with eduyuschim way. Bulk material enters the working chamber formed by conical pipes 10 and 11. Pipes 10 and 11 isolate the processed material from the heating flue gas agent. Under the action of its own weight, the material is lowered from top to bottom at a speed determined by the discharge device 9. When the furnace is operating, the fuel and air are supplied in the required quantities to the burners 4. The resulting flue gases heat the material to be processed from the outside through the pipe 10. Through the exhaust ports 5 in the side surface of the chamber 3, they are diverted to the channels b, and then to the tangential channels 7, spinning the flue gases in the central chimney. Due to the eccentric arrangement of the working chamber, conditions are created for cutting off the flow from its outer surface. The tear-off - vortex nature of the flow wrap leads to a significant intensification of the process of heat transfer from the flue gases to the heated material through the external surface. The removal of heating gases from the combustion chamber through the exhaust windows allows a significant reduction in the hydraulic resistance of the combustion chamber. The twisting of the flue gases in the central chimney allows to intensify the heat exchange between the heating gases and the material being processed from the inside of the working chamber. FIG. 3 shows the dependence of heat transfer on the outer surface of the working chamber with its axisymmetric arrangement in the combustion chamber (line 1) and eccentric (line 2) on the device load in gas. The experiments were performed on models of the furnace, known and proposed design, with the same geometric dimensions and other equal conditions. FIG. 3 Nu etd / A is the Nusselt number, Re wd / S is the Reynolds number, where oL is the heat transfer coefficient; d is the average diameter of the working chamber; w is the gas velocity at the burner outlet; L and -, respectively, the coefficients of thermal conductivity and kinematic viscosity of gases at their temperature at the exit of the burners. The dependence of the hydraulic resistance on the gas load for both cases is shown in FIG. 4 (where w is the total coefficient of resistance of the combustion chamber, ARp is the differential pressure of the total pressure in the combustion chamber; the density of the gases at their temperature at the outlet of the burners). The designations are the same as in FIG. 3. The results obtained by the authors on the distribution of local heat transfer coefficients around the perimeter and middle over the side surface of the working chamber at various locations in the combustion chamber suggest that the eccentric location of the working chamber leads to a significant increase in the level of heat transfer due to its tear-off flow. As follows from the presented experimental data (Fig. 3 and Fig. 4). The proposed furnace design allows a 5–30% increase in heat transfer through the outer side surface of the working chamber and a 1.5–3.0-fold reduction in the hydraulic resistance of the combustion chamber due to the location of exhaust windows in its side surface.

В зависимости от площади поперечного сечени  тангенциальных каналов, теплова  эффективность устройства с закрученным потоком в трубе 6-9 раз выше, чем в трубе с осевым потоком газов. Таким образом, (даже без учета повышени  эффективности устройства за счет интенсификации теплоотдачи по внутренней стороне рабочей камеры ) коэффициент тепловой эффективности равный отношениюDepending on the cross-sectional area of the tangential channels, the heat efficiency of a device with a swirling flow in a pipe is 6–9 times higher than in a pipe with an axial flow of gases. Thus, (even without taking into account the increase in the efficiency of the device due to the intensification of heat transfer along the inner side of the working chamber), the thermal efficiency coefficient is equal to

JNIU2.JNIU2.

Т ь/.T /.

и определ ющий, во сколько раз предлагаема  конструкци  печи эффективнее известной , в исследованном диапазоне нагрузки по газу (диапазоне чисел Re) составл ет 1,8- 3,5. В приведенном выражении индексы 1 и 2 относ тс  соответственно к известной и печи предлагаемой конструкции.and determining how many times the proposed furnace design is more effective than the known one, in the studied gas load range (Re range) is 1.8-3.5. In the above expression, the subscripts 1 and 2 refer respectively to the known and the furnace of the proposed design.

Claims (1)

1. Цибин И. П. и др. Пуск, наладка и теплотехнические испытани  печей и сущил огнеупорной промышленности. М., Металлуги , 1978, с. 256.1. Tsibin, I.P., et al. Start-up, adjustment, and heat engineering tests of furnaces and fireproof industry. M., Metallugi, 1978, p. 256. 2Авторское свидетельство СССР № 346563, кл. F 27 В 15/00, 1970.2 USSR Author's Certificate No. 346563, cl. F 27 B 15/00, 1970. 3Авторское свидетельство СССР3Awtor's certificate of the USSR № 381854, кл. F 27 В 1/08, 1971 (прототип ).No. 381854, cl. F 27 В 1/08, 1971 (prototype).
SU802998865A 1980-10-27 1980-10-27 Cyclone furnace for heat treatment of loose material SU958824A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802998865A SU958824A1 (en) 1980-10-27 1980-10-27 Cyclone furnace for heat treatment of loose material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802998865A SU958824A1 (en) 1980-10-27 1980-10-27 Cyclone furnace for heat treatment of loose material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU958824A1 true SU958824A1 (en) 1982-09-15

Family

ID=20924053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802998865A SU958824A1 (en) 1980-10-27 1980-10-27 Cyclone furnace for heat treatment of loose material

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU958824A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5018707A (en) Heating furnace
US2932498A (en) Heat-treating furnace for particulate solids
SU958824A1 (en) Cyclone furnace for heat treatment of loose material
US2595574A (en) Solid material heating method and apparatus
US3542347A (en) Fluid bed heating of discrete material
US4059393A (en) Apparatus for calcining powder materials
KR870001568B1 (en) Precalciner for cement raw material
US2512442A (en) Solid material heating apparatus
US2571749A (en) Fluid heating
US2520164A (en) Fluid heating
US2520096A (en) Fluid heater and reactor unit
US2731955A (en) Pulverized coal furnace
US2541548A (en) Pebble heating chamber for pebble heaters
KR830008144A (en) Cement baking equipment
SU924478A1 (en) Cyclone shaft furnace
US4204836A (en) Cyclone furnace for intensive treatment or combustion of dispergated mineral raw materials
SU972203A1 (en) Apparatus for preheating and partly calcinating lump material
RU2066029C1 (en) Pulp drier burner
EP0304532B1 (en) A combustion plant including at least one tubular furnace
SU977913A1 (en) Apparatus for heat treatment of fine material
US3071358A (en) Apparatus for forming clay spheres
SU1134869A1 (en) Shaft cyclone furnace
RU2016852C1 (en) Cyclone glass furnace
SU378691A1 (en) MINE FURNACE FOR MELTING COPPER CATHODS
SU976270A1 (en) Furnace for heat treatment of loose material