Устройство для плавления мелкодисперсной шихты

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцнвлистнчесхихРеспублик и 708129(22) Заявлено 12.09.77 (21) 2523365/29-33с присоединением заявки РЙао делам изобретений н отхрытнй(72) Авторы изобретения Днепропетровский ордена Трудовсго Красного Знамени металлургический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ МЕЛКО ДИСПЕРСНОЙ Ш ХТЫИзобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к оборудованию, где применяетсяплавка мелкоизмельченных материалов.Известна циклонная стекловаоенная5печь, в которой сонно для подачи шихтысоединено с инжектором и расположенов нижней части выхошого сечения горелки на расстоянии от свода 0,7-1,0.диаметра горелки,1,У этой печи процессы подачи шихты итопливо-воздушной смеси не разделены,что затрудняет управление плавкой, аразнородность частнц в предварительноне термообработанной шихте уменьшаетпроизводительность циклона.Из известных технических решенийнаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являетсяустройство, которое содержитциклоннуюкамеру с тангенциально расположеннымигорелками, В верхней части циклоннойкамеры, над тангенциальными горелками,диаметрально расположены сопла форсунок, газоход и патрубки для подвода шихты вместе с газо-воздушной горящейсмесью. Смесь шихты с газом и воздухомподают под давлением через диаметрально расположенные сопла форсунок встре пыми струями. Полурасплавленные во встречных струях частицы шихты, опускаясь, подхватываются струями горяшего газа тангенпиальных горелок и окончательно плавятся с дополнительным перемешиване 1 21Известночто введение дополнительной обработки шихты во встречных струях увеличивает производительность, однако данное устройство все же имеет следуюшие недостатки:1. Эффективность теплообмена в циклонной камере и ее тепловой коэффициент полезного действия в случае верхней подачи шцхты бутет ниже, чем, например, ее псцаче через диаметрально расположенные сопла форсунок так как известно что иитенсифик гния тепло- и массооб л 1 енных процессов достигается при увеличе1 О 30 где: омЙС 18 нии относительных скоростей газовогопотока и твердой фазы,2 К. Кдк следует из описания работыустройства, после обработки шихты вовстречных струях ее частицы опускаются в приосевой зоне циклонной камеры иподхватываются тангенциальными газовымиструями. Однако частицы будут попадать взону минимальных тангенциальных скоростей, и часть их будет опускаться в егонижнюю часть, не захватываясь вращающимся газовым потоком. Это не позволитдостичь значительного увеличения производительности установки, так как частьшихты будт выносится иэ камеры непроплавленной.Цель изобретенияувеличение производительности и повышение тепловогоКПД устройства.Она достигается тем, что в известном 20устройстве для плавления мелко-дисперснойшихты, содержащем циклонную камеру стангенциально установленными горелками и форсунки, каждая иэ которых снабжена газоходом и патрубками подводашихты, установлены на каждой форсункерасположенные перпендикулярно к газоходу и патрубкам подачи шихты пневмотрубы с форкамерными горелками на торцах,причем каждая форсунка установленатангенциално к циклонной камере.Устройство позволяет достичь поставленную цель по следующим причинам.В установке термообработднная в реакторах на встречных струях. шихта с газомносителем подается тангенциально к циклонной камере, в результате чего увеличивается центробежная сила и скоростьвращения частиц. Вследствие этого будетувеличиваться эффективность теплообмена 40в циклонной камере и ее тепловой коэффициент полезного действия по сравнениюс радиальной подачей шихты или подачейее сверху, Для интенсификации тепло- имассообменных процессов необходимо увеличить относительную скорость газовогопотока и твердой фазы (увеличение силы.межфазного трения). Этого можно достичь,например, наложением на частицы твердойфазы дополнительных сил (инерционных,центробежных и т.п.).Критерий эффективности теплообменавыражается следующей формулой: О.) скорость ччстины,1) - кинемдтическдя вязкость,Д - диаметр частицы,С - коэффициент аэродинамическогосопротивления частиц,В реакторах на встречных струях и вциклонных грегатах для увеличения относительной скорости движения фаэ начастицы твердой фазы накледьеают дополнительные инерционные и центробежгные силы соответственно,Центробежный эффект реализуется вциклоннЬ 1 х аппаратах этих устройств является то, что величина центробежнойсилы, действующей на частицу твердойфазы, обратно пропорциональна радиусуаппарата и для существенного увеличенияэтой силы приходится уменьшать радиусциклоне, что в свою очередь, сокращаетпуть, проходимый частицами твердой фазы в реакционном объеме аппарата. В результате этого частицы твердой фазыбыстро выводятся из процесса, При этомтакже существенно увеличивается, гидравлическое сопротивление аппарата. Нижеприведенная формула показывает, каким образом производительность циклонного агрегата растет с увеличением егодиаметра.5=ВВгде - ц-производительность по шихте,т/чдс;Я - коэффициент, зависящий от осуществляемого. процесса;Эц- диаметр циклонной камеры.Таким образом, наблюдается техническое противоречие между КПД и произво- дительностью циклонного агрегата, связанное с тем, что КПД завися 1 ций от сксрости частиц, обратно пропорционален, а производительность - прямо пропорциональна диаметру аппарата.Для циклонов с большой производительностью диаметр форкдмеры для подогрева шихты на встречных струях будет всегда меньше диаметра циклона. В этом случае часть шихты будет попадать в приосевую часть циклона и выходить через летку, не сепарируясь на его стенках. В результате этого не может быть достигнута высокая производительность циклонд.Устройство по изобретению благодаря тенгенциальному вводу шихты позволяет неограниченно увеличивать диаметр й тем самым производительность циклонной ка-, меры с одновременным повышением теплс- вого КПД устройства, что обеспечивается708129 го увеличением относительных скоростей фаз при тангенциадьной подаче горячей шихты, термообработанной во встреччых струях в пневмотрубах форсунки.Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен вид сверху устройства в разоезе.Устройство дпя ппавпения мепко-дисперсной шихты содержит вертикальную цик-" понную камеру 1 с двумя тангенциапь- ными горепочными устройствами 2 и две форсунки 3 дпя подачи аэрозоли шихты, подведенные к циклонной камере 1 тангенциапьно. Каждая форсунка имеет газоход 4 и снабжена двумя пневмотрубами 5 с патрубками 6 подвода шихты. Пневмотрубы уствновпены соосно и перпендикупярно к гвзоходу 4. На торцах пневмотруб установпены форкамерные горелки 7 дпя предваритепьного сжигания топпива.Устройство работает следующим образом. Подаваемые под давпенкем топливо нг 5 воздух предваритепьно сжигают в форкамера,х 7, из которых гвзсвые струи, выходят встречными потоками и движутся по пневмотрубам 5. После выхода тазовыхзо струй из форкамер в них вводят шихту через патрубки 6. Несущггеся навстречу друг другу с большой скоростью струи своеобразной аэрозспи встречаются в начапе газохода 4, где за счет горючей смеси большой энергии струй образует ся зона с высокой температурой и давпением. Бпагсдаря взаимному рсникнс вению встречных потоков друг в друга, происходит интенсивное смешивание,разчг. породных частиц шихтьг, находящихся в различных фазовых состояниях, причем легкоплавкие компоненты в виде капепь сливаются с тугоппавкими част;щаминаходящимися в размягченном состоянии,45Образуется раскаленное облако дополнительно измельченной попурасплавпеннойоднородной шихты, которое движется погазоходу 4 и тацгенццапьно вводится вциклонную камеру. В циклонной камеренопурасппавленцые частицы шихты подхватываются струями горящего газа тангецциапьных горелок 2 и,закручиваясьвдоль цилиндрической части циклона,окончательно плавятся, Стекаюгций постенкам расплав гомогенизцруется и через пережим стекает в копцпьцик ( нвчертеже це иоказац),Установка двух пневмотруб дпя тапгенциапьной подачи шихты приведет куйепичению относительной скорости газового потока и твердой фазы по сравнениюс прототипом в 1,3-1,5 раза, В результате критерий эффективности теппообменац соответственно тепловой КПД унепичатся. Согпасно формулы критерия эффективности теплообмена, имеемо,В=О,м =1,2 Ф,Таким образом, КГП увеличиваетсяна 24%,Производительность устройства увеличится за счет;,1) увеличения интенсивности тепдообмена;2) уМеньщенияг количества непроппавленной шихты, попавшей в приосевую частьцикпона.В случае тангенциапьной подачи термообработаццая во встречных струях шпхта практически вся проппавцтся па стенках циклона. В рез;льтате этого производитепьнссть заявляемого агрегата будет вь.ше на 5-7%, что позволит снизитьэксппуатационные затраты прц производстве синтетического шлака на 4-5 руб. нв1 т. шпака. При годовом выпуске360000 тонн шпака ожидаемый годовоггэкономический эффект составляет 14401800 тыс. руб. Форл 1 уг, а изобретения Устройство дпя плавления мепкс-дисперсной шцхты, содержащее циклоннуюкак;еру с тацгецциально установленнымигсрепкамц и форсуцкц, кадая цз которых снаб.кена газоходом и патрубкамиподвода шцхты, о т и и ч а ю щ е е с ятом, что, с цепью увеличения производцтепьцостц ц повышения теплового КПДоно снабжено пневмотрубквми с форкамернымц горелками ца торцах, установ-ленными на каждой форсунке, расположенными перпендикулярно к газ ходу и патрубком подачи шцхты, причем каждаяфорсунка установлена тагггенццапьно кциклонной камере,Источники информации,принятые во внимание прц экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМа 330114, С 03 В 5/14, 1972,2. Авторскоо свидетельство СССРХ 357158, С 03 В 5/00, 1072..708129 кто 6/32 Тираж 671, ИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб Заказ .8 1