Способ тепловой обработки зернистого материала

ОП Ит АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик п 734493 Фт(22) Занвлено 03.01.78 (21) 2563059/29-3с присоединением заявки ЭЙ(53) УДК 666.94. .04(088,8) до делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНИСТОГО М АТЕР ИАЛАИзобретение относится к тепловой обработке зернистых материалов, широко применяемой в химическойи других отраслях промышленности, в частности, для обжига магнезитов, известняка, сульфатов металлов и т.п. Известны различные способы тепловой обработки зернистых материалов, реализуемые на установках с падающим10 слоем, в которых материал подают сверху вниз по вертикальному или наклонному каналу навстречу потоку газа-теплоноситетя, движущемуся снизу вверх . Эти способы отличаются друг от друга приемами, направленными на увеличение времени контакта обрабатываемого материала с теплоносителем, для чего предложены наклрнньте перегородки, поворотные заслонки и другие решения, применение которых позволяет замедлять скорость падения частиц материала и тем самым увеличить время контакта их с газом Щ и(,2. 2Недостатки известных способов - малое время контакта частиц материала с газом и ограничение скорости теплоносителя скоростью витания частиц материала, большой пылеунос, большая высота аппаратов с падающим слоем.Наиболее близким к изобретешпо по технической сущности является способ тепловой обработки полидисперсных материалов, осуществляемый в вертикальной шахте круглого или иного сечения, постепенно сужающегося кверху, в котором для совмещения стадий тепловой обработки (нагрев, обжиг, охлаждение) теплонюситель подводят пульсирующим потоком в среднюю часть шахты, а в нижнюю часть подают холодный воздух 3.К недостаткам способа относятся неоднородность тепловой обработки материалов, обжиг которых ведется в диффузионной области; невозможность проведения тепловой обработки материалов без контакта с газом-теплосителем; не4493 4 5 0 3 73обходимость применения сложных устройствдля создания высокотемпературного пульсирующего потока газа.Цель изобретения - увеличение производительности и интенсификации теплои массообмена за счет увеличения времени контактирования, уменьшение габаритов аппарата, снижение пылеуноса.Это достигается тем, что в способетепловой обработки зернистого материала, включающем нагрев, обжиг и охлаждение, осуществляемые при встречномдвижении частиц и теплоносителя, материал перед нагревом помещают в разборные контейнеры с проницаемыми стенками, а нагрев и обжиг осуществляютпри скорости теплоносителя, превышающейскорость витания частиц материала,Применение данного способа позволяет резко увеличить коэффициент теплоотдачи от газа к частицам за счет подачи газа в теплоносите со скоростью,превышающей скорость витания частиц,увепиппь в несколько раз время пребывания материала в потоке за счетуменьшения скорости опускания контейнеров практически до нуля, обрабаты -вать полидисперсные материалы при одинаковом времени пребывания крупныхи мелких частиц в потоке, проводитьтепловую обработку при минимальномпылеуносе вследствие совмещения вконтейнере операций тепловой обработкии очистки газов от пыли.На фиг. 1 представлена схема установки для реализации данного способа;на фи;г. 2 - контейнер продольный разрез,Установка для тепловой обработкизернистого материала сод ержит вертикальную шахту 1, пневмотрубу 2,соединенную с шахтой 1 наклонным газоходом 3, топку 4, подсоединенную красширительной камере 5, расположенной в средней части шахты 1, узел 6выгрузки и узел 7 загрузки, расположенные в верхней части установки междупневмотрубой 2 и шахтойВнутри шахты 1, пневмотрубы 2,наклонного газохода 3, узлов выгрузки 6и загрузки 7 расположена система 8замкнутых параллельных направляющих,в пазах которых находятся контейнеры 9Направляющие 8 служат для ориентацииконтейнеров. Вертикальная шахта 1 состоит из зоны 10 подогрева, зоны 11обжига и зоны 12 охлаждения. Шахтаимеет переменное по высоте круглое или другой формы сечение. При необходимости корпус шахты может быть изнутрифутерован. Стенки внутреннего каналашахты в зоне 11 обжига выполнены перфорированными, вокруг зоны обжига расположена расширительная камера 5, Зона 12 охлаждения шахты 1 переходит внаклонный газоход 3, служащий дляскатывания контейнеров в пневмотрубу 2.Газоход 3 снабжен штуцером 13 дляввода холодного воздуха в шахту 1 ипневмотрубу 2,Пневмотруба 2 имеет постоянноепо всей высоте сечение с плошадью,незначительно превышающей площадь сечения контейнера, что обеспечиваеттранспортировку контейнеров вверх потоком холодного воздуха, В верхнейчасти шахты 1 и пневмотрубы 2 имеются заслонки 14 для регулирования расходов холодного воздуха.Подсоединенный к верхней части пневмотрубы 2 узел 6 выгрузки снабженсборником 15 и выгружателем 16, 25Внутри узлов выгрузки 6 и загрузки 7проходит цепной транспортер 17, служащий для перемещения контейнеров 9от пневмотрубы 2 к шахте 1, а такжесоздания необходимого усилия для раскрызотия и закрытия контейнеров, осуществляемых с помощью отжимных планок 18,размещенных в узле 6 выгрузки, и прижимных планок 19, размещенных в узле 7 загрузки.Узел 7 загрузки содержит бункер 20исходного сырья (материала), питатель21 с производительностью несколькобольшей, чем требуется, аппарат 22 спсевдоожиженным слоем, снабженный 40штуцером 23 для вывода избыточногосырья (поддержания . постоянного уровня материала), сонло 24 подачи избыточного сырья в циклон 25. Узел 7загрузки соединен с шахтой 1 и узлом 456 выгрузки.Контейнер 9 представляет собой теловращения (шар, эллипсоид) и содержиткаркас, состоящий из двух половинок 26и 27, с фильтруюшими стенками 28 и 5029, выполненными, например, из сеткиили пористой керамики, закручиваюшихлопаток 3 О, полуосей 31 и 32, к которым крепятся половиви каркаса стопора 33 для фиксации половинок каркаса в собранном или разобранном виде,.двух дисков 34, насаженных на полуоси 31 и 32, причем на дисках закреплены лопатки 3 О. Контейнеры 9, помев контейнерах материал проходит зону 12 охлаждения, наклонный газоход 3 и по направляющим поступает в пневмотрубу2. Переменное сечение канала вертикальной шахты 1 обеспечивает постоянную скорость газового потока при проведщиквысокотемпературного процесса тепловой обработки, осуществляемого с помощью продуктов сгорания топлива, получаемых в топке 4,и поступающих в зону 11 обжига через,расширительную камеру 5 и перфорированные стенки зоны обжига, где они смешиваются с подогретым воздухомзоны 12 до необходимой температурыпроцесса.Воздух, необходимый для охлажденияматериала в зоне 12 охлаждения и дляподъема контейнеров с обработанным материалом (готовым продуктом) наверх, подают через штуцер 13. Использование пневмотрубы позволяет снизить высотуэоны 12 и гаэохода 3, так как охлаждение продукта происходит также и при его подъеме в пневмотрубе. При малом зазоре между стенками контейнера и каналом пневмотрубы обеспечивается требуемое усилие для транспортировкиконтейнеров вверх потоком холодноговоздуха, после чего контейнеры скатываются в узел 6 выгрузки, где подхватываются пластинчатым транспортером17. Набегая на отжжмкые планки 18, контейнер раскрывается, и обработанный материал высыпается из него и выгружается из сборника 15 с помощью выгружателя 16. Раскрытые контейнеры поступают в узел 7 загрузки для повторного цикла. Избыток сырья, выводимый из аппарата 22 с помощью штуцера 23, пневмотранспортом подают в циклон 25 с помощью сопла 24, а чэ циклона 25 - в бункер 20.Газовые потоки от шахты 1, тневмотрубы 2, узла 7 загрузки направляют на тонкую очистку от пыли. В случае необходимости проведения тепловой обработки материалов, не допускающих контакта с теплоносителем (получение кальцинированной соды, получения фтористого водорода из плавикового шпата и др.), стенки контейнеров выполняют сплошными, а зазор между половинками контейнеров обеспечивает удаление выделяющихся при реакции разложения газов.Применение печи контейнерного типа позволяет увеличить производительность по готовому продукту вследствие увеличения расхода газа (скорости газового 5 734493 6 шенные в установку, поочередно повернуты на 180 вокруг горизонтальнойооси для придания им вращения с помощью лопаток по и против часовой стрелки для выравнивания газового потокавнутри шахты 1.Установка работает следуюпям образом.Из бункера 20 с помощью пигателя21 материал поступает в аппарат 22 0с псевдоожиженным слоем, в которомподдерживается постоянный уровень дляобеспечения равномерной загрузки контейнеров 9. При перемещении по направляющим 8 с помощью цецного транспортера 17 раскрытых контейнеров 9 внутри аппарата 22 они заполняются материалом при постоянной степени заполнения каждого контейнера. При набеганиидисков 34 на прижимные планки 19 контейнеры закрываются.Заполненные материалом контейнеры9 скатываются в вертикальную шахту 1.В шахте 1 контейнеры с материаломопускаются по направляющим 8 внизнавстречу газовому потоку, который движется с большой скоростью (превышающей скорость витания частиц материалов).Газовый поток замедляет падение контейнеров и одновременно, вследствие наличия у контейнеров лопаток 30, вращает последовательно опускающиеся контейнеры вокруг их горизонтальной осиво взаимно противоположных направлениях(по и против часовой стрелки).35Наличие дисков 34 предохраняет контейнеры от перекоса и заклинивания. Поддействием набегающего газового потока,поступающего внутрь контейнеров черезфильтрующие стенки 28 и 29, материалв контейнере переходит в режим, отвечающий пневмотранспорту, т.е. поднимается с большой скоростью от низа доверха вращающегося контейнера, прижимается к стенке контейнера в верхнейчасти и опускается на стенке вниз, гдеснова под воздействием газового потокаподнимается вверх, и. т.д. Вращениеконтейнера обеспечивает также продувкуфильтрующих стенок 28 и 29, т.е. очис 50тку их от пыли.При движении материалов в верхнейчасти шахты зоне 10 подогрева он подогревается, а отходящие т азы при этомохлаждаются. Подогретый материал поступает в среднюю зону шахты - зону 11обжига, где происходит прокалка материала. Прошедший тепловую обработку7 7 34493 8 потока) на тепловую обработку, а также ности и интенсификации тепло- и массо- повысить эффективность тепловой обра- обмена за счет увеличения времени кон-, ботки вследствие одновременного увели- тактирования, материал перед нагревом чения коэффициента теплоотдачи и вре- помещают в разборные контейнеры с мени контактирования, т,е, повысить ка проницаемыми стенками, а нагрев и честно продукта. обжиг осуществляют при скорости тепюносителя, превышающей скорость витания частиц материала. Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСпособ тепловой обработки зернистого 1, Патент Англии1311100, материала, включающий нагрев, обжиг кл.4 В, опублик. 1973. и охлаждение, осуществляемые при 2. Авторское свидетельство СССР встречном движении частиц и теплоно-487286, кл.Р 27 В 15/00, 1973, сителя, о т и и ч а ю щ и й с я тем, 15 3, Авторское свидетельство СССР что, с целью увеличения производитель-169021, кл. Р 27 В 15/ОО, 1961.т г -. Мац ставите впп дактор С, Лыжова Т ор еслюк Заказ 2214/7 Тираж 671 4/5 н Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ЦНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и откр13035 Москва, Ж, Раушская Подписноеитета СССРытий