Устройство для загрузки сыпучего материала в печь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 51)5 Р 27 В 15/О ЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАГРУЗКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ПЕЧЬ(57) Сущность изобретения: устройство содержит загрузочный патрубок 1 и сопло 2,концентрично расположенные с образованием кольцевой полости 3 вокруг загрузоч 1788414 А ного патрубка 1, На выходекольцевой полости 3 установлены лопатки 4. Выходные отверстия 5, 6 соответственно загрузочного патрубка 1 и сопла 2 расположены в одной плоскости 7, Средние линии 9 лопаток 4 на выходных участках направлены под углоМ к плоскости 7 выходного сечения кольцевой полости 3, Лопатки 4 установлены с воэможностью перемещения по криволинейным направляющим 10, расположенным вдоль оси загрузочного патрубка 1 и одновременно с возможностью поворота вокруг радиальных осей 11. Кроме того, предусмотрено выполнение стенок сопла 2 и загрузочного патрубка 1, образующих кольцевую полость 3 и/или боковых поверхностей 8 лопаток 4, образующих межлопаточные каналы 12 с профилем сопла Лаваля. 2 з.п, ф-лы, 3 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 Изобретение относится к технике сушки, обжига и плавления сыпучих материаловв печах с противодавлением, в частности, кустройствам для загрузки сыпучих материалов, и может быть использовано в химической, металлургической и горноруднойпромышленности для переработки материалов во взвешенном состоянии.Известно устройство для загрузки сыпучих материалов в печь с противодавлением,содержащее загрузочный патрубок с перегородками на выходной части, установленными под острым углом к его оси,При этом выходная часть загрузочногопатрубка выдвинута в рабочее пространство печи и выполнена в форме лотка.Недостатком этого устройства являются выбросы агрессивных газов из печи череззагрузочный патрубок в окружающую среду, обусловленные тем, что в устройстве непредусмотрено запирание выходного отверстия загрузочного патрубка,Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является взятое заявителем в качествепрототипа устройство для загрузки сыпучих,материалов впечь с противодавлением, содержащее загрузочный патрубок и сужающееся сопло, расположенное концентрично, с образованием кольцевой полостивокруг загрузочного патрубка, радиальныеили винтовые лопатки, установленные навыходе из кольцевой полости,Данное устройство обеспечивает достаточно полное перемешивание сыпучего материала с кислородом или воздухом, но нерешает проблему выброса агрессивных газов из печи через загрузочный патрубок вокружающую среду, Выброс агрессивныхгазов можно предотвратить путем запирания выходного отверстия загрузочного патрубка, Причем, в загрузочных устройствах,содержащих сопло, эффективное запира. ние выходного отверстия загрузочного патрубка целесообразно осуществлять за счетформирования в пространстве печи, непосредственно за срезом выходного отверстия,вихря, т,е. сгустка газа (жидкости), вращающегося как единое целое в пространствепечи.Формирование вихря в данном устройстве возможно только при выполнении лопаток с винтовыми поверхностями, привыполнении же лопаток радиальными вихрьне формируется вообще. Но и при винтовыхлопатках геометрия кольцевой полости неспособствует эффективному разгону и закрутке газового потока, необходимым дляобразования вихря, так кэк истечение струйгазового потока из кольцевой полости сужающегося сопла происходит под углом друг к другу и в результате их соударения теряется часть кинетической энергии потока, необходимой для образования вихря, что в свою очередь снижает КПД устройства.Кроме того, в данном устройстве вихрь образуется в ограниченном пространстве сопла, т.е. ограничен жесткими стенками, что исключает образование циркуляционного течения вокруг вихря в полости печи. Вместе с тем, известно, что максимальный перепад давлений, создаваемый вихрем, образован суммой перепадов, создаваемых циркуляционным течением и собственно вихрем. В данном устройстве перепад давлений от циркуляционного течения не создается, так как циркуляционного течения нет, А перепад, созданный только вихрем в сопловом пространстве, может оказаться недостаточным для эффективного запирания. Для обеспечения перепада давлений, достаточного для запирания и компенсации потерь кинетической энергии от соударения струй газового потока, в данном устройстве необходимо подводить газ с повышенными параметрами, но это приводит, в свою очередь, к повышенному расходу энергии иснижению КПД устройства. Недостатком известного устройства является так же то, что оно не обеспечивает регулирование режимов работы,Целью изобретения является повышение КПД и устранение выброса агрессивных газов в окружающую среду,Целью изобретения является также регулирование режимов работы.Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для загрузки сыпучих материалов в печь с противодавлением, содержащем загрузочный патрубок и сопло,концентрично расположенное с образованием кольцевой полости вокруг загрузочного патрубка, причем, на выходе кольцевой полости установлены лопатки, согласно изобретению, выходные отверстия загрузочного патрубка и сопла расположены в одной плоскости, а средние линии лопаток на выс ходных участках направлены к ней под острым углом.Кроме того, лопатки могут быть установлены с возможностью перемещения по криволинейным направляющим, расположенным вдоль оси загрузочного патрубка и/или с воэможностью поворота вокруг радиальных осей,Стенки сопла и загрузочного патрубка,образующие кольцевую полость, и/или по верхности лопаток, образующие межлопаточные каналы, могут быть выполнены с профилем сопла Лаваля,10 20 25 30 35 40 45 50 55 Благодаря совмещению выходных отверстий загрузочного патрубка и сопла в одной плоскости становится возможным формирование вихря, не ограниченного жесткими стенками, непосредственно за срезом выходного отверстия загрузочного патрубка.Вместе с тем расположение средних линий лопаток под острым углом к плоскости выходного сечения кольцевой полости обеспечивает образование тангенциальных и осевых составляющих скорости. Тангенциальные составляющие скорости формируют вихрь во внутренней области струи и циркуляционное течение во внешней области струи, В результате обеспечивается наиболее эффективное запирание с минимальным расходом энергии, так как перепад давлений, исключающий выброс агрессивных газов, создается за счет суммы перепада давлений, создаваемого собственно вихрем, и перепада, создаваемого циркуляционным течением газа,При этом осевая составляющая скорости предупреждает встречные токи агрессивных газов из печи в полость загрузочного патрубка и исключает, тем самым, перемещение вихря вовнутрь загрузочного патрубка.Таким образом, создаются условия для предотвращения выброса агрессивных газов в окружающую среду путем запирания выходного отверстия загрузочного патрубка. Одновременно, обеспечивается повышение КПД устройства за счет создания необходимого перепада давлений при минимальных расходах энергии благодаря оптимальной геометрии устройства.Кроме того, выполнение лопаток с возможностью перемещения по криволинейным направляющим и/или поворота вокруг радиальных осей позволяет регулировать угол схода струи потока и обеспечивает, тем самым, работу устройства с минимальными затратами энергии при изменении условий (физических свойств газов и шихты, давлений и температур газов в печи и окружающем печь пространстве), В зависимости от условий работы одной и той же печи потребная величина угла может изменяться, с этой целью и предусмотрена возможность его регулировки,Возможности регулирования угла схода струи расширяются при выполнении лопаток одновременно с возможностью перемещения и поворота,Все это способствует наиболее эффективному формированию вихря и запиранию выходного отверстия при одновременном повышении КПД устройства,Выполнение стенок сопла и загрузочного патрубка, образующих кольцевую полость, и/или поверхностей лопаток, образующих межлопаточные каналы, с профилем сопла Лаваля обеспечивает наиболее оптимальные режимы работы в случае, когда потребная для вихреобразования скорость истечения превышает скорость звука Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает достижение положительного эффекта,На фиг, 1 изображено устройство, разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (развертка); на фиг. 3 - вид В на фиг, 1 (развертка без сопла). Устройство для загрузки сыпучих материалов в печь с противодавлением содержит загрузочный патрубок 1 и сопла 2, концентрично расположенные с образованием кольцевой полости 3 вокруг загрузочного патрубка 1. На выходе кольцевой полости 3 установлены лопатки 4, Выходные отверстия 5, б, соответственно загрузочного патрубка 1 и сопла 2 расположены в одной плоскости 7. Боковые поверхности 8 лопаток 4 расположены под одним и тем же углом к цилиндрической поверхности, проведенной соосно загрузочному патрубку 1. Средние линии 9 лопаток 4 на выходных участках 10 направлены под острым углом а к плоскости 7 выходного сечения кольцевой полости 3,Лопатки 4 установлены с возможностьюперемещения по криволинейным направляющим 11, расположенным вдоль оси загрузочного патрубка 1, и одновременно свозможностью поворота вокруг радиальныхосей 12.Форма выполнения загрузочного патрубка 1 и сопла 2 определяется условиямиработы загрузочного устройства,В одном из вариантов устройства предусмотрено выполнение стенок сопла 2 изагрузочного патрубка 1, образующих кольцевую полость 3, и/или поверхностей 8 лопаток 4, образующих межлопаточныеканалы 13, с профилем сопла Лаваля,Устройство может работать в нескольких режимах,Сыпучий материал 14 по загрузочному патрубку 1 подается в печь (на чертеже не показана). Одновременно поток газа 15 под давлением подается в кольцевую полость 3, образованную соплом 2 и загрузочным патрубком 1, и достигает участка, где расположены лопатки 4. Здесь формируется кольцевая струя газового потока с параметрами, необходимыми для образования вихря в печь непосредственно за плоскостью 7л1788414 5 10 15 20 30 35 Если противодавление в печи меньшерасчетной величины, загрузочное устройст во работает в режиме вихревого смесителя.При этом давление в центре выходного отверстия 5 загрузочного патрубка 1 будет . ниже; чем в окружающем печь пространстве, За счет разности давлений начнется до полнителсьный приток воздуха в печь посзагрузочному патрубку 1. В результате повышается эффективность перемешивания и сушки сыпучего материала 14, а также эффективность его окисления. 50 патрубка, образующие кольцевую полость и/или поверхности лопаток, образующие выходного сечения загрузочного патрубка 1 и кольцевой полости 3,Образованию кольцевой струи газового потока с осью, параллельной оси загрузочного патрубка 1, способствует расположение боковых поверхностей 8 лопаток 4 под одним и тем же углом а к цилиндрической поверхности, проведенной соосно загрузочному патрубку 1, За счет ориентирования средних линий 9 лопаток 4 на выходе под острьм углом по отношению к плоскости 7 обеспечивается наиболее эффективное формирование вихря во внутренней области газовой струи и циркуляционного течения во внешней области струи, Одновременно предотвращается перемещение вихря вовнутрь загрузочного патрубка 1, Вихрь и циркуляционное течение создают перепад давлений, достаточный для запирания выходного отверстия 5 загрузочного патрубка 1, и предотвращают выброс агрессивных газов из печи в окружающую среду, не мешая загрузке сыпучего материала 14.При этом зона перемешивания сыпучего материала 14 смещается в полость печи, что уменьшает абразивный износ загрузочного патрубка 1 и повышает надежность работы,Таким образом осуществляется работа устройства при расчетной величине противодавления в печи, При этом, в случае, когда потребная скорость истечения газового потока больше скорости звука, используется конструкция, в которой стенки сопла 2 и загрузочного патрубка 1 и/или поверхности 8 лопаток 4 выполнень. с профилем сопла Лаваля. Возможен и комбинированный режим работы загрузочного устройства, как в режиме запирания, так и в режиме вихревого смесителя.Технико-экономические преимущества устройства для загрузки сыпучих материалов в печь по сравнению с прототипом обусловлены эффективным запиранием выходного отверстия загрузочного патрубка, благодаря оптимальной геометрии устройства. Эти процессы осуществляются с минимальными затратами энергии, В результате повышается КПД и устраняется выброс агрессивных газов из печи в окружающую среду, что чрезвычайно важно с точки зрения экологии и улучшения условий труда, За счет уменьшения абразивного износа загрузочного патрубка повышается надежность работы устройства, Устройство обеспечивает работу с минимальными затратами энергии при изменении условий работы за счет регулирования положения лопаток, а также изменения профиля сопловой части, участвующей в образовании газовой струи. Кроме того, возможна работа устройства в нескольких технологических режимах.Формула изобретения 1, Устройство для загрузки сыпучего материала в печь с противодавлением, содержащее загрузочный патрубок и сопло,концентрично расположенные с образованием кольцевой полости вокруг загрузочного патрубка, причем на выходе кольцевой полости установлены лопатки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения КПД и устранения выброса агрессивнь 1 х газов в окружающую среду, выходные отверстия загрузочного патрубка и сопла расположены в одной плоскости, а средние линии лопаток на выходных участках направлены к ней подострым углом,2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью регулирования режимов работы, лопатки установлены с возможностью перемещения по криволинейным направляющим, расположенным вдоль оси загрузочного патрубка и/или с возможностью поворота вокруг радиальных осей.З,Устройствопоп,1,отличающее с я тем, что стенки сопла и загрузочного межлопаточные каналы, выполнены с профилем сопла Лаваля,1788414 о оставитель Е,Спир ехред М,Моргента рректор С,.Лис актор В,фельдман изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина аказ 68 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5