Циклонная печь

Союз СоветсиинСоциалистическиеРеспублик ОП КСАН НЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 916938(53) УДК 62854(088 8) по делам нэобретеннй и открытий(54) ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности, к циклонным печам для получения силикатной связки абразивных изделий н может быть исполь- зовано в химической и металлургнческОй промышленности.Современные циклонные печк в основном предназначены для переработки од нокомпонентных рудных материалов, представляющих собой однородные продукты., Прн переработке многокомпонентных туго плавких шихт, составляющие которых отличаются между собой плотностью от 800 до 3000 кг/м ), гранулометрнческим составом (от нескольких микрон до 2-3 мм) и температурой плавлення (от15 100 до 1700 С) в этих печах получить качественные продукты практически не-возможно, В связи с этим возникает необходимость создання цнклонных печей дпя термохимической переработки многькомпонентной тугоплавкой шихты.Известна циклонная печь, для термо химической переработки минерального сырья, содержащая рабочую камеру с пережимом, соединенным с копильннком расплава, Пережим выпопнен со щелями. переменного сечения по высоте, направленными тангенцнально вдолв образующих в направлении крутки газового потока, Пережим опущен в копнльник чак, что его выходное отверстие расположено в плоскости, параллельной продопьной осн копильнпка, отстоит от днища копильника, на 0,2-0,5 внутреннего диаме 1 ра рабочей камеры циклонной печк и находится непосредственно над расплавом . П 3Циклонная печь с таким пережямом позволяет полчнть бопее качественные 1 продукты из. однокомпонентных однородных матерналов, однако улучшение качества готовых продуктов в ней незначительно. Это связано со снижением кннематической энергии газового потока, вследствие расширенияего в пережимедиффузоре, В результате этого снижается эффективность перемешнвания расплава и сепарации нз газового потока час3 9169 тиц шихты и расплава. Кроме того, происходит образование настыпей на щелях пережима, приводящее к срыву крутки потока и ухудшению перемешивания расппава в копипьнике, что в конечном итоге способствует получению мапокачественного продукта. Кроме того, срыв крутки газового потока вызывает появление по капьных зон, из-за которых поток становится мапостабипьным (ппохо органиэо ванным), и это также небпагоприятно ска- зывается на качестве продукта. Другим существенным недостаткомизвестной цикпонной печи является низкий выход продукта, предопределенныйблизким распопожег ием пережима к зеркалу расплава. Такое расположение пережима способствует интенсивному перемешиванию расплава, его гомогениэации 20и усреднению по химическому составу,но при этом газовый поток проникаетвгпубь расплава, а выходя из него, захватывает с собой и уносит из печи значительное количество расплава. Установ- р 5ка эа печью жидкопленочного сепараторане устраняет это явление, так как расппав осаждается на трубах сепаратораи происходит уменьшение проходного .сечения газовому потоку между грубамичто вызывает увеличение скорости газовв межтрубном пространстве срыв осевщего па трубах расппава и вынос его взапечную теплоиспопьзующую установку.35В известной циклонной печи не удается попучить качественные продукты свысоким выходом даже иэ однородныходнокомпонентных рудных материалов итем бопее невозможно получить качественные продукты иэ многокомпонентныхтугоппавких шихт, так как относительномепкие и пегкие компоненты этой шихтыпроскакивают через щепи пережима, уносятся за печь и практически не участвуют в химических реакциях, протекающихФв расппаве,Наиболее близкой к нредпагаемой является цикпонная печь, содержащая рабочую камеру с пережимом, соединенным50с цилиндрическим копильником расплава.Пережим установлен на копильнике (сопряжен с ним) и расположен тангенциапьно к его поперечному сечению, Припрохождении через такой пережим в газовом потоке будут отсутствовать локаль 55ные эоны с эавихренИями он будет высокостабильным с практически одина-ковым профипем скоростей по всей вы 38 4соте ережима. При этом образуетсягазовый поток с мощнымй центробежными силами, позвопяющий легко отделатьот него частицы расплава и эффективноперемешивать расплав в копильнике, создавая благоприятныеусловия для попучения однородного по химическому составу продукта. Удаление.пережима отзеркала расплава позволяет попучитьвысокий выход готового продукта (унос.частиц расплава незначителен) 2) .Недостатком печи является невозможность попучения качественных продуктов из многокомпонентной тут оплавкой шихты вследствие того, что при выходе газового потока из пережима вкопипьник в верхней части копипьникапроисходит расширение газового потокаи отделение части потока, несущего частицы легких компонентов шихты и расплава от основного потока, движущегосяв нижней части копиг.ьника. Это приводитк увепичению в расплаве тяжелых частиц, Легкие частицы внедряются в расппав по мере продвижения по копильнику и возпе гетки, Однако усреднениерасплава по химичесюму составу не успевает произойти, Кроме того, расплав,содержащий тугоппавкие частицы, быс 1 розастывает иэ-аа охпаждающего действиястенок копипьника и эндотермическихреакций, протекающих в расппаве, вязкость его увеличивается, перемешиваниезатрудняется. В результате готовый продукт получается нео 1 щородным и содер- .жит частицы непрореагировавших компонентов шихты,Существенным недостатком являетсятакже нарушение вращатепьного движения газового потока при столкновении егос ванной расппава, так как теряемаяпри этом энергия не испопьзуется дпяперемешивания расплава и газового потока, которое способствовапо бы в некоторой степени получению качественного продукта.Цель изобретения - попучение качественного однородного продукта из многэкомпонентной тугоплавкой шихты засчет эффективного использования энергиигазового потока в пережиме и копильнике расплава, при обеспечении высокоговыхода готового продукта. Указанная цель достигается тем что в цикпонной печи, содержащей рабочую камеру с перегкимом тангенциально соединенным с ципиндрическим копильником расплава, нижняя часть пережима5 916введена в копильник, причем выходноеотверстие пережима расположено в плоо- .кости, проходящей диаметрально и подуглом 30-40 к вертикальной плоскости копильника, а последний снабжен 5расположенной вдоль его образующих вдонной части ванной с горелками. попупогруженного горения,Конструкция пережима позволяет переформировать газовый поток из закру 1 Оченного (в начале пережима) в прямолинейный (в конце пережима) и далееизменить его направление из вертикального в закрученный. При этом частицыасплава легкого комйонентв многокомпонентной шихты внедряются в зеркало,фрасплава непосредственно под пережимом,а не выносятся вдоль копильника и клетке, и таким образом становится возможным получение продукта заданногосостава. Оаовременно в, пережиме происходит дополнительное высокоэффективное перемешивание расплава и сепарациячастиц расплава иэ газового потока. Все.это благоприятствует получению качественного продукта.Выполнение копильника расплава спродольной ванной, установленной так,что газовый поток скользит по зеркалурасплава, позволяет газовому потоку пе Зфремещаться беэ нарушения вращательногодвижения и высокоеффективно использоватьсвою энергию для поверхностного перемешивания расплава и сепарации частицрасплава и шихты из него, При этом35частицы расплава не срываются с зеркала и не уносятся с потоком из печи.,Чтобы расплав не застывал и быпжидкотекучим, продольная ванна копиаьника снабжена горелками попупогруженноОго горения, которые не только подводятдополнительное топливо, но и перемешивают .расплав по вски глубине, облегчаяпри этом и ускоряя процессы гомогенизации и усреаения расплава по химическому составу,938 6 Высокоэффективное использование энергии газового потока, как в пережиме, таки в копильнике, позволяет качественно.переработать многокомпонентттую туго-,50плввкую шихту,. Одновременно обеспечивается высокий выход готового продукта,Выходное отверстие пережима целесообразно располагать в плоскости, преходящей диаметрально и под углом ЗО40 к вертикальной плоскости копильника,отак как если выходное отверстие пере жима будет расположено в плоскости, проходящей диаметрально и под углом ) 40 к вертикальной плоскости кспильника расплава, то газовый поток будет врезаться в зеркало расплава и произойдет срыв крутки и снижение кинетической энергии, что в конечном итоге отразится на качестве и выходе готового продукта.Если же выходное отверстие пережима будет расположено в плоскости, проходящей диаметрально и под углом с 30 к вертикальной плоскости. копильника, то газовый поток будет закручиваться .над зеркшюм расплава и захватывать с собой легкие частицы, что приведет к получению неоднородного малокачественного продукта.На фиг. 1 показана предлагаемая циклонная печьпродольный разрез; на фиг, 2- сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2.Биклонная печь для термохимической переработки многокомпонентной тугоплавкой шихты содержит рабочую камеру 1 с двумя верхними вводами шихты 2 и двумя форкамерами 3, установленными тангенциально в верхней части камеры форкамеры имеют вомюхлаждаемую футеровку и снабжены центробежными механическими форсунквми, установленными в начале форкамеры 3 (не указаны)." Рабочая камера 1 соединена с цилиндрическим копильником расплава 4 с йомощью щелевидного (ипи цилиндрического пере- жима 5. Пережим 5 расположен тангенциально к поперечному сечению копиль 1 ника 4. Верхняя часть пережима 5 входит в днище рабочей камеры 1 и имеет скос, а нижняя часть пережима опущена в копильник зак, что выходное отверстие нережима расположено, в плоскости, про ходящей диаметрально и под углом 35 ф к вертикальной плоскости копильника 4. При этом длина пережима составляет 0,7-0.,8 диаметра копильника, а диаметр копильника 4 равен диаметру рабочей ка- меры 1, Внешняя стенка нижней части пережима совпадает со стенкой копильника, внутренняя - ей симметрична, Копильник расплава 4 снабжен продольной ванной 6 с горелками нопупогруженного горения 7, Внутренняя поверхность копильника 4 имеет огнеупорную кирпичную футеровку, а внутренняя поверхность ванны 6 и рабочей камеры 1 - гврнисажную, Кроме того, копильник имеет летку 8 для вывода расплава и торцовое отверо 47 9169тие 9 для выхода высокотемпературныхпродуктов сгорания,Циклонная печь работает следующимобразом. Иногокомпонентная полидисперсная тугоплавкая шихта для получения силикатной связки абразивных изделий через вводы шихты 2 поступает в верхнюю часть рабочей камеры. Зля исключения настылеобразования на выходе из вводов шйхты 2 в них также подается небольшое количество сжатого воздуха. Одновременно горячий воздух и жидкое топливо поступают в форкамеры 3. Воспламенение топлива во время пуска циклонного агрегата осуществляется от запальника, а при работе агрегата от раскаленной поверхности футеровки форкамер 3, Продукты сгорания топлива, имеющие высокую температуру из за небольшого коэффициента расхода воздуха, с большой скоростью поступают в рабочую камеру 1 циклон ной печи и благодаря тангециальной кс тановке форкамеры 3 образуется закрученный турбулентный газовый поток. Частицы шихты, попадая в этот поток, мгновенно прогреваются до температуры плавления, и под действием центробежных сил отбрасываются на стенки рабочей камеры зо 1, где образуют на поверхности гарни- сажной футеровки тонкую пленку расплава, стекающую вниз, В стекающую пленку расплава из закрученного газового потока непрерывно поступают частицы шихты, нагретые до температуры близкой35 к температуре плавления илй расплавленные частицы. Вследствие этого, толщина пленки расплава на стенках рабочей камеры 1 по мере продвижения вниз не 40 прерывно увеличивается. На днище рабочей камеры 1, благодаря скосу на пере- жиме, образуется кольцевая ванна расплава, где происходит его интенсивное перемешивание газовым потоком, Расп 45 лав из ванны через скос непрерывной струей движется по правой стенке пере- жима 5, Закрученный газовый поток, поступая в пережим 5 вначале имеет высокую степень закрутки, но вследствие зрения потока о струю расплава и стенки пережима степень закрутки резко снижается и газовый поток постепенно переформировывается в прямолинейный, Средняяоскорость газового потока в пережиме 5 возрастает в несколько раэ, так как плой 55 щадь поперечного сечения пережима в 4-4,5 раза меньше площади поперечного сечения рабочей камеры 1. Благодаря 38 8высокой скорости газового потока и достаточно большой высоте пережима в нем происходит дополнительная тепловая обработка и перемешивание расплава, Величина времени и интенсивность тепловой обработки расплава в пережима 3 весьма близки к времени и.интенсивности тепловой обработки расплава в рабочей камере 1 циклонной печи. Выходная часть пережима 5 установлена тангенциально к внутренней поверхности копильника 4 и, вследствие этого, в нем образуется закрученный газовый поток, Из пережима 5 расплав стекает в продольную ванну 6 копильника 4. Грушевидная форма копильника позволяет получить высокоорганизованный закрученный газовый поток, соприкосновение с расплавом которого происходит только на поверхности последнего. Наличие такого газового потока способствует максимальному осаждению частиц шихты и расплава из потока в начале копильника, что в значительной мере повышает качество готового продукта и снижает потери шихты с пылеунос омПри движении расплава вдоль ванныпроисходит его интенсивное перемешивание и гомогенизация, как на поверхности за счет газового потока так и по всей глубине ванны за счет горелок по- лупа руженного горения. Работа этих горелок позволяет также поддерживать необходимую температуру расплава, Из копипьника расплав выводят через летку 8 и направляют на грануляцию. Высокотемпературные продукты сгорания через торцовое отверстие 9 поступают в запеч- ную теплоиспользующую установку.Выход готового продукта составляет 93 97%,Средний коэффициент неоднородностиготового продукта равен 0957, что подтверждает получение качественного однородного продукта из многокомпонентной тугоплавкой шихты в циклонной печи.К онструкция предлагаемой циклоннойпечи позволяет получить более качественный однороднвп готовый продукт из мнь- гокомпонентной полидисперсной тугоцлавкой шихты, выход продукта при этом составляет 93-97% вследствие уменьшения выноса шихтовых материалов и расплава из печи. ф ормула изобретения Циклонная печь для термохимической переработки шихты, содержащая рабочую9 916938 10 камеру с пережимом, тангенциально со- тикальной плоскости копильника, а пооединенным с цилиндрическим копильником ледний снабжен расположенной вдоль его расплава, о т л и ч а ю щ а я с я тем, образующих в донной части ванной с гьчто, с целью получения качественного релками полупогружного горения. однородного продукта с высоким выходом. Источники ийформации, при термохимической переработке много- принятые во внимание при экспертизе компонентной тугоплавкой шихты, нижняя 1, Авторское свидетельство СССР часть пережима введена в копильник, .401875, кл, т 27 В 15/00, 1973. причем выходное отверстие пережима 2, Авторское свидетельство СССР расположено. в плоскости, проходящей 1 О478989 кл, Г 27 В 15/00 р 1975 диаметрально и под углом 30-40 к вер- (прототип),