Циклонная печь

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ щ 863978(22) Заявлено ОУ 07.79 (21) 2790745/29-33с присоединением заявки Йо(51)м, кл,з Г 27 В 15/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЦИКЛОННЛЯ ПЕЧЬ Изобретение относится к обжигу рудного и нерудного сырья, в частности к конструкции печей для обжига дисперсных термочувствительных материалов, н может быть использовано при обжиге и плавлении материалов чувствительных к загрязнению продуктами неполного сгорания топлива.Известна циклонная печь, содержащая бункер шихты с питателем, вертикальную циклонную камеру для тепловой обработки материала, снабженную горелками, и бассейн для гомогенизации, осветления и охлаждения стекломассы. Шихта в виде аэровзвеси вдувается в камеру, подхватывается нисходящим высокотемпературным вихрем газов и в виде расплава посту пает в бассейн. Отходящие из циклона дымовые газы удаляются через дымоход 1Известная циклонная печь не обеспечивает полноты сгорания топлива, не предотвращает зашлаковывания поверхностей топочной камеры и насыщение продукта несгоревшими частицами топлива , что приводит к снижению качества готового продукта,понижает коэффициент использования сырья, топлива, уменьшает межремонтныйпробег печи.Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому эффекту кпредлагаемой является циклонная печь,содержащая камеру горения и камеруобработки материала, разделительный-и выходной аэромеханические пережимь 1воздухоохлаждаемый кожух, соединенный каналами с пережимами, горелку,тангенциальные сопла для подачи воздуха и тангенциальные фурмы для .обрабатываемого материала 2 .Недостатком конструкции печи является возможность контакта частичекматериала с футеровкой печи, что приводит к образованию на ней настылейи быстрому износу футеровки как вследствие контакта ее с обрабатываемымматериалом, так и вследствие перегрева, Кроме того, качество обработки материала снижается, так как частьматериала обрабатывается на поверх"ности футеровки.Цель изобретения - повышение эф"фективности работы печи.Цель достигается тем, что в циклонной печи, содержащей камеру горения и камеру обработки материала, З 0 разделительный и выходной аэромехани 863978ческие пережимы, воэдухоохлаждаемыйкожух, соединенный каналами с пережимами, горелку, тангенциальные сопла для подачи первичного воздуха итангенциальные фурмы для ввода обрабатываемого материала, последниеснабжены соплами для подачи возцуха,выполненными с углом одностороннегоораскрытия 5-15На фиг.1 изображена циклонная печьобщий вид; на фиг.2 - сечение А-Ана фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б нафиг.1; на фиг,4 - фурма для подачиматериала и воздуха в камеру обработ"ки материала, на фиг.5 - вид В нафиг.4.Циклонная печь содержит корпус 1,заключенный в металлическую обечайку 2, между которыми имеется зазор 3для прохождения воздуха, камеру горения 4, камеру обжига 5, разделительный б и выходной 7 пережимы. Камера горения 4 оборудована форсункой 8для пода и топлива, тангенциальнымисоплами первичного воздуха 9, соединенными с зазором 3. Камера обжига 5оборудована фигурными фурмами 10,которые содержат сопло подачи воздуха 11 и сопло подачи продукта 12,разделенные между собой перегородкой13, и которые имеют боковые грани 14,верхнюю грань 15, нижнюю грань 16.Разделительный пережим б выполнен ввиде полого кольца, имеющего наружную стенку 17, внутреннюю стенку 18,между которыми находится полость 19.Наружная стенка 17 оборудована входными окнами 20 с регулирующими клапанами 21. Внутренняя стенка 18 оборудована выходными окнами 22, сообщающимися с отверстием 23 для прохода газов. Выходной пережим 7 так жеоборудован полостью 24 и его стенкииеют входные окна 25 и выходныеокна 26, Бодные окна 25 выполненыв стенке 27, соединяют полость 24с зазором 3 и оборудованы регулирующими клапанами 28. Выходные окна сое.диняют полость 24 с центральным отверстием 29 для выхода продуктовтермообработки из камеры обжига 5в дальнейший технологический процесс. Площадь живого сечения входных окон больше площади живого сечения полости, а площадь живого сечения выходных окон 26 меньше площа"ди живого сечения полости 24. Площадь живого сечения центральногоотверстия 29 составляет 30-85 площади живого сечения камеры обжига 5.Циклонная печь работает следую"вим образом,В камеру горения 4 через форсунку8 поступает топливо, а через тангенциальные сопла 9 - воздух иэ воздушного зазора 3. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами.Топливо сжигают с коэффициентом избытка воздуха Ы =1,03 - 1,05, что обеспечивает высокую экономичностьпроцесса горения и высокую температуру факела. Образовавшиеся продуктысгорания из камеры горения 4 поступают в камеру обжига 5 через разделительный пережим, который выполненаэромеханическим и регулирует времяпребывания топлива в камере горения 4.Процесс регулирования протекаетследующим образом,Воздух из зазора 3 через входныеокна 20 в стенке 17 поступает в полость 19 и его количество регулируется клапанами 21. Площадь живогосечения окон 20 больше площади живого5 сечения полости 19, что обеспечивает равномерное распределение воздуха по всей полости 19 необходимоедля того чтобы обеспечить стабильный выход воздуха по всему перимет 20 ру отверстия 23. Выход воздуха вотверстие 23 происходит через выходные окна 22. Площадь живого сеченияокон 22 меньше площади жирого сечения полости 19 для того, чтобы2 Я обеспечить постоянное давление воз"духа по всей полости 19. Постоянноедавление и равномерный выход воздуха иэ окон 22 в отверстие 23 необ"ходим для регулирования времени наЗО хождения топлива в камере горения 4и ликвидации проскока несгоревшеготоплива в камеру обжига 5. Если давление воздуха в полости 19 являетсяпеременным, то в отверстии 23 возникают области, которые воздух, выходящий иэ окон 22 перекрйвает сильнееи области, в которых воздействиевоздуха ослабляется. Там, где воздействие воздуха ослаблено, продукты сгорания начинают проходить более46 интенсивно и гидродинамический режим работы печи нарушается. В отверстии 23 возникают эоны завихрений,регулирование времени пребываниятоплива в печи затрудняется. При равномерном давлении в полости 19 воздух равномерно вытекает в отверстие23, Регулируя клапанами 21 количество воздуха поступающего в полость 19и выходящего через окна 22 а отверстие 23, тем самым регулируетсн сила прЕпятствия, которую необходимо преодолеть продуктам сгоранияпри движении иэ камеры горения 4 вкамеру обжига 5 через отверстие 23С увеличением силы препятствия увеличивается время нахождения продуктов сгорания в камере горения 4 и наоборот. Таким образом, силой воздушного потока регулируется время нахождения топлива в камере горения 446 и полнота его сгорания. Площадь живого сечения отверстия 23 составляет 30-85 площади живого сечениякамеры горения 4, если его сделать .меньше 30, то резко возрастает аэроЯ динамическое сопротивление газовоготракта, требуется большая мощность тяговых машин, а при увеличении живого сечения более 85 ухудшается качество регулирования процесса горения в камере 4, так как диаметр отверстия 23 нозрастает и для полного перекрытия сечения отверстия 23 воздушной завесой потребуется увеличение мощности воздушного потока выходящего из выходных окон 22, Увеличенный расход воздуха снижает температуру факела, а вместе с ней и тепловую эффективность устройства. Выполнение разделительного пережима б в виде полого кольца, стенкИ которого оборудованы входными 20 и выходными окнами 22, а нходные окна 20 оборудованы регулирующими клапанами 21, позволяет качественно регули ровать время нахождения топлива в камере горения 4, предотвратить его проскок в камеру обжига 5. При полном сгорании топлива в камере горения 4 оно не попадает в камеру обжига 5 и продукты его неполного сгорания не оседают на поверхности обрабатываемого материала и не внедряются в его структуру. Качество обработки материала в камере обжигаулучшается, расход топлива снижается,Продукты сгорания топлива иэ камеры горения 4 поступают через отверстие 23 н камеру обжига 5.В камеру обжига 5 тангенциально вводятся материал, подвергаемый тепловой обработке, и воздух. Ввод их осуществляется через сопла 11 и 12 фигурных фурм 10. Воздух защищает футеровку печи от абразивного износа, охлаждает и оттесняет от нее агрессивные газы, защищает футеронку печи от образования на ней настыли Воздух вводят между слоем материала и футеровкой печи с большой скоростью и относительно низкой температурой. Воздух должен растекаться по всей поверхности футеровки печи, поэтому сопло 11 выполняется специальной фигурной формы. Форма сопла выбрана такой, чтобы можно было больше охватывать потоком воздуха футеровку камеры обжига, Сопло 11 выполнено с односторонним расширением относительно горизонтали. Верхняя грань сопла 15 устанавливается горизонтально к оси днижения потока воздуха, а нижняя грань 16 образует с ней угол 5 - 15 О . Увеличение угла раскрытия сопла более 15 приводит коотрыву воздушной струи от стенки соила, способствует образованию местных завихрений, при этом качество обдува футеровки воздухом ухудшается, Уменьшение угла раскрытия сопла меньше 5 приводит к попаданию обрабатываемого материала на футеровку печи и образованию настылей.Выполнять двухстороннее раскрытиесопла, т,е. расположить грань 16 под.каким-либо углом к оси движения воздуха, нецелесообразно, так как обдувается футеровка, не соприкасающаясяс обрабатываемым материалом. Длятого чтобы скорость воздуха по мередвижения по соплу 11 не падала, сопло 11 по ходу движения воздуха сужается. Подача воздуха между материалом и футеровкой печи с большой скоростью и относительно низкой температурой способствует охлажденю футеровки печи, а выполнение фурмыфигурной обусловлено тем, что в месте выхода иэ сопла ноздушный потокобладает максимальной кинетическойэнергией и, соответственно, для предотвращения соприкосновения продуктасо стенкой требуется меньшая энергиявоздушного потока, чем при вводе егоне в одном месте с продуктом. 20 При тепловой обработке термочувствительных материалов, т.е. материалов температура обжига которых и температура начала плавления близкидруг к другу, например боросодержа щих руд, наблюдается оплавление понерхностных слоев частицы. Соприкасаясь с пористой поверхностью раскаленной футеровки легкоплавкие частицы продукта прилипают к ней своейоплавленной поверхностью и образуютна футеровке печи настыли. Эти настыли заполняют рабочее пространствокамеры обжига 5, нарушают тепловойи гидродинамический режимы печи ивыводят ее из строя.Кроме того, воздух, выходя из сопла 11, обладает большой кинетическойэнергией и отталкивает частицы материала и пары агрессивных газов отстенки и предотвращает ее разруше ние, После термообработки в камереобжига 5 продукты термообработки(продукты разложения материала, обожженный материал, продукты сгораниятоплива) через центральное отверстие29 выходного пережима 7 направляютсяв дальнейший технологический процесс.Выходной пережим 7 выполнен такжеазромеханическим с полостью 24, входными и выходными окнами 25, 26. Иэзазора 3 в полость 24 через входныеокна 25 поступает воздух, расход которого регулируется клапанами 28.В отверстие 29 воздух псступаетчерез выходные окна 26, расположенные по диаметру отверстия 29 равно"мерно, Площадь живого сечения входных окон 25 больше площди живогосечения полости 24, а живое сечениевыходных окон 26 меньше живого сечения полости 24. Такое отношениеживых сечений между окнами и полостью способствует созданию равномерного давления н полости 24 и равномерному истечению воздуха через окна 26 н отверстие 29, что позволяет качественно .регулировать процесс обжигав камере 5 и время пребывания в ней материала.Конструкция циклонной печи позволяет регулировать время горения топлива и ликвидировать его механический и химический недожег в камере горения, что снижает расход топлива на 1-5% ликвидировать проскок топлива из камеры горения в камеру обжига, вследствие чего отсутствует контакт несгоревших частиц топлива с обрабатываемым продуктом и исклю,чается загрязнения его топливом, повышается качество готового продукта увеличить межремонтный пробег футеровки печи, предохранив ее от абразивного износа, раэьедания агрессив ными газами. Формула изобретения20Циклонная печь, содержащая камеругорения и камеру обработки материа 1 ла, разделительный и выходной аэро- механические пережимы, воэдухоохлаждаемый кожух, соединенный каналами с пережимами, горелку, тангенциальные сопла для подачи первичного воздуха и тангенциальные Фурмы для ввода обрабатываемого материала, о т л ив ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения эффективности работы печи, фурмы снабжены соплами для подачи воздуха, выполненными с углом одностороннего раскрытия 5-15 О.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 330114, кл. С 03 В 5/04, 19702. Дорман Е.И, и др. Раэработка,исследования и опыт эксплуатациициклонных энерготехнологических агрегатов для сжигания серы, - Сб,"Знерготехнологические циклонные процессыи установки, И., Цветметинформация,1970, с181-1921863978 оставитель Т. Лепахиехред Т, Маточка орректор М. Коста ини едакто Подписное ПП Патент, г.ужгород, ул.Проектн Фили каз 7753/56 Тираж 661 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откры 113035, Москва, Ж, Раушская