Декарбонизатор

(51)4 Р ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ПНТ СССР КОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМУ СВИ ЬСТВУ 254) ДЕКАРБОНИЗАТО57) Изобретениеенности строитель ся к промыш.ериалов и тиос ых м 3(71) Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промышленности(56) Авторское свидетельство СССРУ 855364, кл. Р 27 В 15/00, 1979.Обзорная информация ВНИИЭМ.Сер, 1 "Новое в цементной промышпенности СССР и зарубежных стран". М.1986, вып. 3, группа 1 Ч, с. 38,рис. 329. может быть использовано для декарбонизации цементной сырьевой смесив процессе получения клинкера посухому способу производства, извести и других карбонатов в химическойи металлургической отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности процесса декарбониэации. Для этого по оси рабочейкамеры 1 установлена аэродинамическая вставка 6, выполненная со стороны патрубка 5 для отвода пылегаэовойсмеси в виде цилиндра 7 с плоскимверхом 8 и расположенного под ним3 1502938 свободно обтекаемого тела 9, Диаметр цилиндрической части вставки составляет 0,70-0,98 диаметра рабочей камеры 1, высота цилиндрической части вставки 0,2-0,5 ее диаметра, высота всей нстанки составляет 0,5-1,5 ее диаметра. Топливные форсунки 3 установлены на цилиндрическом участке 10 рабочей камеры над вставкой на расстоянии 1,5-2,0 ее диаметра, а сопла 2 для ввода горячего воздухасмонтированы тангенциально на коническом участке камеры на расстоянии 0,05-0, 15 диаметра вставки от вершины конуса. Разгрузочные окна 12сырьевых точек 4 расположены над уровнем ввода горячего воздуха на расстоянии О, 1-0,2 диаметра вставки ниже центрально-осевой вершины вставки, вставка 6 расположена с со. отнетстнием сечения перехода цилиндрической части н снободно обтекаемое тело сечению перехода цилиндрического участка камеры в конический. Возникновение высокоскоростного вихреного газового потока в зоне расположения аэродинамической вставки ,позволяет интенсифицировать процессы декарбонизации сырьевой цементной муки до полного их завершения.3 з.п. ф-лы, 1 ил, Изобретение относится к промышленности строительных материалов иможет быть использовано для декарбонизации цементной сырьевой смесив процессе получения клинкера по сухому способу производства, известии других карбонатон в химическойи металлургической отраслях промышленности,Целью изобретения является повышение эффективности процесса декарбонизации.На чертеже представлен декарбонизатор, вертикальный разрез,Декарбонизатор содержит цилиндроконическую рабочую камеру 1 с соплами 2 для ввода горячего воздуха,топливными форсунками 3, сырьевыми 40течками 4 и патрубками 5 для отводапылегазовой смеси.По оси рабочей камеры 1 установлена аэродинамическая вставка 6, выполненная со стороны патрубка 5 дляотвода пылегазовой смеси в виде цилиндра 7 с плоским верхом 8 и распо ложенного под ним снободно обтекаемого тела 9. Лиаметр цилиндрическойчасти вставки (цилиндра 7) составляет 0,70-0,98 диаметра рабочей камеры 1, высота цилиндрической частивставки составляет 0,2-0,5 ее диаметра, высота всей вставки равна 0,51,5 ее диаметра. При этом нижнийпредел высоты вставки обусловлен высотой цилиндрической части, а верхний предел - предельным углом конусаности (4) ) с нободно обтекаемой части вставки, высота этой части вставки равна ее диаметру при указанной конусности, что соответствует требованиям компактности вставки, не увеличивающей общую высоту аппарата в целом.Топливные форсунки 3 установлены на цилиндрическом участке 10 рабочей камеры над вставкой на расстоянии 1,0-2,0 ее диаметра. Сопла 2 для ввода горячего воздуха смонтированы танФгенциально на коническом участке 11 камеры на расстоянии 0,05-0,15 диаметра вставки от вершины конуса камеры. При монтаже сопла на расстоянии менее 0,5 диаметра вставки по отношению к вершине конуса декарбонизатора эффект закручивания газового потока исчезает, поток формируется поо оси корпуса, При монтаже сопла на расстоянии более 0,15 диаметра вставки воздушный поток попадает в более широкое сечение декарбонизатора, скорость его снижается, падает и инерционная центробежность потока.Разгрузочные окна 12 сырьевых течек 4 расположены над уровнем ввода горячего воздуха на расстоянии 0,1 - 0,2 диаметра вставки ниже центрально- осевой вершины 13 вставки.При подаче сырья на участке,высота которого превышает 0,2 диаметра вставки над уровнем ввода горячего воздуха, наблюдается снижение геплообмена между горячим воздухом и обрабатываемым материалом ввиду снижения скорости воздуха и степени его1502938 30 тываемым сырьем и горячими газами с последующей декарбонизацией сырья осуществляется эа счет соосно закрепленной в рабочей камере 1 аэродинамической вставки, обеспечивающей прижатие газосырьевой смеси к стенкам конического 11 (на уровне расположения свободно об.екаемого тела 9 вставки 6) и цилиндрического 10 (на уровне расположения цилиндрической части вставки 6) участков рабочей камеры, повышение скорости гаэосырьеэавихреьсия ц Ьоссее широкой части конуса. Л при расположении разгрузочных окон нз расстоянии менее О,1 диаметра всгавки ьсзС уровнем вводз горячего воздуха, т.е. в наиболее узком сечении конуса, резко возрастает аэродинамическое сопротивление декарбонизаторз из- з чрезмерной перегрузки сырьем воздушного потока, что це приемлемо лля нормальной эксплуатации декарбоцизатора.Вставка Ь расположена с соответствием сечения перехода цилиндричес.кой части в свободно обтекаемое 5 тело сеченссю перехода цилиндрического участка камеры и конический.При выполнении цилиндрической части вставки высотой более 0,5 диаметра встав,.сс увеличиваются габаритные 20 размеры декзрбоцпзатора, выполнение цилиндрической части вставки высотой менее 0,2 диаметра вставки приводит к истирацин поверхности вставки плотным сырьевым потоком нз стыке при 25 псреходе в цилиндрическую часть корпуса декзрбонизатора, при этом не обеспчссвается достаточного запаса инерционности высокоскоростному обрабатываемому потоку материала.Топльсвьсссе форсунки 3 монтируются г зоне интенсивного завихрения потока над плоской поверхностью вставки на расстоянии, равном 1-2 диаметрам вставки от указанной поверхности,35 и устанавливаются под раэличьсыми углами к оси декарбонизатора. Угол расположения форсунок определяется свойствами обрабатываемого материала, производительностью, теплотехническим режимом и аппаратурным оформлением всей установки для обжига; при распыложеьсссьс форсунок на расстоянии одного диаметра вставки над нею онио устанавливаются под углом 30-60 к45 вертикагьной оси (или стенке) рабочей камеры, а на расстоянии, равном двум диаметрам вставки над нею, под угломо10-30 . Установка форсунок под углом более 60 (на расстоянии менее одного ,диаметра вставки) и менее 10 (нао 50 расстоянии большем, чем два диаметра вставки над нею) уменьшает экономичность расхода топлива. В первом случае дэа факела направлены друг55 на друга и как бы гасятся в одной плоскости, це распространяя зону горения на весь объем цилиндрической рабочей камеры декарбонизатора, а во втором случае резко увеличиваетсястроительная высота последнего, что ограничивает его применимость.Декарбониззтор представляет собой техногогический аппарат, в котором сжигается часть топлива от общего его количества, расходуемого,например, в цементном производствена обжиг клинкера и осуществляется;секарбоцьсэация термообрабатьсваемыхсырьевых смесей.Декарбоциэатор работает следующимобразом,Горячий воздух иэ клинкерного холодильника (не показан) и часть горячих отходящих печных газов подаются через сопла 2 в коническийучасток 11 рабочей камеры 1 тангенциально на высоте от вершины конуса,равной 0,05-0,15 диаметра плоскойповерхности вставки 6, где создается высокоскоростной вихревой газовыйпоток, в который по загрузочным сырьевым течкам 4 постоянно подается вколичестве, соответствующем производительности декарбонизатора, подлежащее процессу декарбоциэации термообрабатываемое сырье. Разгрузочныеокна 12 сырьевых течек 4 расположены ниже центральна-осевой вершины13 свободно обтекаемого тела 9 аэродинамической вставки 6 на расстоянии,равном О, 1-0,2 диаметра вставки надуровнем ввода горячего воздуха в конический участок 11 рабочей камеры1, на участке с ее небольшим поперечньсч сечением и, соответственно, наиболее высокой скоростью горячеговзвихренного газового потока. Этообеспечивает интенсивное смешение порошкообраэного сырьевого материала спервичным горячим газовым потоком(температура его находится в пределах 150-400 С).Интенсификация процессов болееглубокого теплообмена между обраба 1502938вой смеси в кольцевом пространстве между корпусом рабочей камеры 1 декарбонизатора и корпусом аэродинамической вставки 6 до 20-28 м/с - наи 5 более эффективной центробежной скорости, обуславливающей интенсивное турбулентное смешение материала на этом участке рабочей камеры 1 с обеспечением равномерной степени 10 теплообмена и высокой степени последующей декарбониэации всего полидисперсного порошкообразного материала в декарбониэаторе. Необходимая скорость газосырьевой смеси (20- 15 28 м/с) в кольцевом пространстве между корпусом рабочей камеры 1 и корпусом аэродинамической вставки 6 обеснечивается выполнением соотношения диаметра плоской поверхности 20 вставки 6 к диаметру рабочей камеры 1 на уровне ее цилиндрического участка 1 О в пределах 0,70-0,98.При увеличении диаметра плоской поверхности вставки более 0,98 диа метра камеры резко возрастают аэродинамическое сопротивление декарбонизатора и, соответственно, эксплуатационные затраты.При уменьшении диаметра плоской 30 поверхности вставки менее 0,70 диаметра вставки резко снижается скорость газопылевого потока в щелевом участке (ниже 20,0 м/с) и, соответственно, интенсивность турбулизации и теплообмен, что отрицательно сказывается на эффективности декарбонизатора в целом.Свободно обтекаемая часть аэродинамической вставки, т.е. свободно обтекаемое тело 9, может быть выполнено в виде конуса, овала, полушара, капли, пирамиды, у которых аэродинамическое сопротивление минимально.Аэродинамическая вставка 6 располагается по оси рабочей камеры 1 таким образом, что свободно обтекаемая ее часть с центрально-осевой вершиной 13 расположена на коническом участке 11 камеры 1, а цилиндрическая часть с плоским верхом 8 вставки 6 - в начале цилиндрического участка 10 камеры 1, обеспечивая сбой скорости и направления газо- сырьевого потока, перехода его из упорядоченного центробежного (на коническом участке 11 и в кольцевом пространстве между корпусами рабочей камеры 1 и вставки 6) в беспорядочно-вихревой поток на цилиндрическом участке 10 камеры 1 выше плоской поверхности вставки 6, способствующей этому. За этой плоскостью образуется область вихревого течения, в котором поток тормозится, энергия его настолько снижается,что направление его движения может изменяться на противоположное. Иэ-эа различия в энергетических уровнях набегающего и заторможенного лотоков на границе аэродинамического следа постоянно происходит возникновение новых и новых вихрей. Для интенсификации и полного завершения процессов декарбонизации карбонатного компонента в сырьевых обрабатываемых материалах в это пространство интенсивно вихрящегося потока эа плоской поверхностью в зону, расположенную на расстоянии, равном 1-2 диаметрам вставки, выше от нее вводятся форсунки для подачи и сжигания топлива. Топливо сгорает, выделяя в этой зоне цилиндрического участка 10 рабочей камеры 1 тепло в необходимом количестве для завершения процессов декарбонизации сырья.В верхней части цилиндрической рабочей камеры 1 газовые вихри ослабевают, газовый поток вместе с декарбонизированным сырьем удаляется иэ декарбонизатора через патрубок 5 для отвода пылегаэовой смеси. Декарбонизированные частицы материала,как более легкие, удаляются вместе с отходящими газами через патрубок 5, а остальные частицы, выпадая из потока, опять возвращаются в нижний участок цилиндрического участка 10 рабочей камеры 1 для завершения их декарбониэации.Топливные форсунки 3 в вихревую зону декарбонизатора устанавливаются под различными углами к оси декарбониэатора и на различном расстоянии в пространстве, равном 1-2 диаметрам поверхности, расположенном над нею, определяемом свойствами обрабатываемого материала в соответствии с теплотехническим режимом,производительностью и аппаратурным оформлением установки: при расположении форсунок на расстоянии 1 диаметра поверхности они устанавливаются подоуглом 30-60 к вертикальной стенке рабочей камерь, 1, а на расстоянии, равном 2,0 диаметром поверхности,9 15029 под углом 10-30 к вертикальной стенке рабочей камеры 1. Таким образом, в предлагаемом декарбониэаторе создаются условия для достижения высокой 1степени декарбонизации сырьевой муки, Этому способствует создание вихревых потоков, которые обеспечивают тесный контакт между горячими газами и сырьевыми частицами обрабатывае мого материала на коническом участке 11 и кольцевом пространстве между корпусами вставки 6 и рабочей камеры 1, а с другой - создание высокотемпературной (200-1300 :) и активной вихревой газовой среды на цилиндрическом участке 10 рабочей камеры 1 над плоской поверхностью аэродинамической вставки 6, образующейся в этой зоне за счет сжигания в ней 20 топлива и углового его подвода в зону максимально взвихренного газа. Составитель С. ПрямковаТехред Л.Олийнык Корректор С, Пекмар Реда ктор Н. Бобкова Заказ 5074/51 Тираж 531 Подписное ее ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Гаушская наб д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 При этом особенности конструкции и соответствующий режим раббты декарбонизатора позволяют обрабатывать материалы с высоким показателем полидисперсности и50-60 (10-15) (при обработке сырья в известных декарбониэаторах), что объясняется вы сокими скоростями и активными вихрями газового потока в высокотемпературной зоне (выше аэродинамической вставки) на коническом участке и кольцевом пространстве между корпу сами вставки 6 и рабочей камеры 1..Таким образом, предлагаемая конструкция декарбонизатора позволяет интенсифицировать процессы декарбо ниэации сырьевой цементной муки до полного их завершения и снизить расход топлива на 9-127, при этом повышается производительность печной установки. 45 381,0Ф о р м у ла и з о б р е т е н и1. Декарбонизатор, содержащийцилиндрическую рабочую камеру с соплами для ввода горячего воздуха, тон.ливные форсунки, сырьевые течки нпатрубок для отвода пылегазовой смеси, отличающийся тем,что, с целью повышения эффективности процесса декарбонизации, он снабжен установленной по оси рабочей камеры аэродинамической вставкойвыполненной со стороны патрубка дляотвода пылегаэовой смеси в виде цилиндра с плоским верхом и расположенного под ним свободно обтекаемоготела, диаметр цилиндрической частивставки составляет 0,70-0,98 диаметра рабочей камеры, высота цилиндрической части составляет 0,2-0,5 ее диаметра, высота всей вставки равна 0,5-1,5 ее диаметра, а топливные форсунки установлены на цилиндрическом участке рабочей камеры на расстоянии 1,0-2,0 ее диаметра.2, Лекарбонизатор по п.1, о т л нч а ю щ и й с я тем,что сопла для ввода горячего воздуха смонтированытангенциально на коническом участкекамеры на расстоянии 0,05-0,15 диаметра вставки от вершины конуса камеры.3. Лекарбонизатор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что разгрузочные окна сырьевых течек расположены над уровнем ввода горячего воздухана расстоянии 0,1-0,2 диаметра вставки ниже центрально-осевой вершины вставки.4. Декарбонизатор по и.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что вставка расположена с соответствием сечения перехода цилиндрической части в свободно обтекаемое тело сечению перехода цилиндрического участка камеры в конический.г