Устройство для тепловой обработкипорошкообразного материала

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. КлГ 27 В 7/00 Гееударстеенный комитет СССР пе делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ю. А. Макеев, В. А. Нелидов, Г. А. Червинский и А. Г; Брейкин Государственный ордена Трудового Красного Знамени Всесоюзный проектный и научно-исследовательский институт цементной промышленности Гипроцемент(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПОРОШКООБРАЗНОГО МАТЕРИАЛАИзобретение относится к устройствам для тепловой обработки порошкообразных материалов и может быть использовано в цементной, химической и др. отраслях промышленности, а именно при обжиге материала во вращающихся печах сухого способа производства.Известно устройство, которое состоит из вращающейся печи, запечного теплообменника и холодильника. Запечный теплообменник выполнен двухветвевым, при этом по одной ветви, состоящей из четырех последовательно соединенных циклонов, проходят отходящие печные газы, с помощью которых до температуры 700 - 750 С нагревается 40 - 60% материала от общего количества, подаваемого во вращающуюся печь, Вторая ветвь состоит из четырех последовательно соединенных циклонов и декарбонизатора, в который снизу подается горячий воздух из холодильника, а сбоку на нижнюю конусную часть через загрузочные течки подается остальная часть сырьевой смеси, до этого 20 прошедшая через вышерасположенные циклоны. На эту же конусную часть декарбонизатора под слой материала с помощью специальных устройств вводится топливо(уголь, мазут). Газы и материал в декарбонизаторе движутся снизу вверх и выводятся в вышерасположенный циклон 1 ступени.В результате, во вращающуюся печь из первой ветви за печного теплообменника поступает частично декарбонизированный материал (до 25%), а из второй - материал декарбонизированный до 95%.Применение известного устройства позволяет интенсифицировать процесс тепловой обработки порошкообразных материалов, что резко повышает производительность установки в целом 1). Однако необходимость подачи снизу в декарбонизатор высоконагретого (- 700 С- воздуха из холодильника вынуждает устанавливать дымосос высокого разрежения. К недостаткам устройства относится и значительная рецир куля ция материала в дека рбонизаторе, вызванная обратными потоками вдоль вертикального цилиндрического корпуса, а также возможность прорыва в воздуховод от холодильника сходящей с конусной поверхности декарбонизатора сырьевой смеси и, как следствие, его забивание.5055 Известно также устройство для тепловой обработки порошкообразного материала, в котором используются два декарбонизатора в трехветвевом запечном теплообменнике 2.Такая установка позволяет еще более повысить производительность печного агрегата, но ей присущи те же недос)атки, что и описанному выше устройству.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, которое состоит из вращающейся печи, запечного теплообменника и холодильника. Запечный теплообменник выполнен двухветвевым, при этом по правой ветви, состоящей из четырех последовательно соединенных циклонов, проходят отходящие печные газы, а левая ветвь состоит из декарбонизатора и расположенных над ним четырех последовательно соединенных циклонов.Горячий воздух в декарбонизаторе подается сбоку в нижнюю часть из клинкерного холодильника, а на нижнюю коническую внутреннюю поверхность декарбонизатора через загрузочные течки поступает нагретая сырьевая смесь, причем из левой ветви в декарбонизатор подается вся сырьевая смесь, нагретая в вышерасположенных циклонах, а из правой ветви сырьевая смесь может подаваться как в декарбонизатор, так и непосредственно во вращающуюся печь, для чего на разгрузочной течке второго по ходу печных газов циклона правой ветви установлен специальный распределитель. Газы вместе с сырьевой смесью в декарбонизаторе движутся снизу вверх и выводятся в циклон 1 ступени. Под слой материала на нижнюю конусную часть декарбонизатора с помощью специальных устройств вводится также топливо (уголь, мазут).В установке предусмотрен вывод осевшего в декарбонизаторе материала непосредственно во вращающуюся печь 3.Недостаток устройства - значительная рециркуляция материала в декарбонизаторе и возможность сброса части топлива вместе с материалом, осевшим в бункере декарбонизатора, непосредственно во вращающуюся печь, что ухудшает подготовку материала в теплообменнике и снижает производительность установки в целом.Цель изобретения - увеличение производительности устройства и повышение надежности работы декарбонизатора.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для тепловой обработки порошкообразного материала, содержащем вращающуюся печь, холодильник и запечный теплообменник с декарбонизатором, на котором установлены устройства для ввода топлива, подачи сырьевой смеси и патрубки для отвода газопылевого потока, устройства для ввода топлива выполнены с топочными камерами, установленными в верхней части корпуса декарбонизатора 5 о 15 го 25 зо 35 40 45 с наклоном к вертикальной оси корпуса под углом 45 - 75, а в горизонтальной плоскости под углом 15 - 85 между проекцией оси топочной камеры и касательной к поверхности корпуса декарбонизатора в точке касания, при этом устройства для подачи сырьевой смеси введены в топочные камеры.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - узел 1 на фиг, 1; на фиг. 3 -декарбонизатор и нижняя группа циклонов теплообменника, вид сверху; на фиг. 4 - тангенциальное присоединение циклонов к декарбонизатору.Устройство состоит из вращающейся печи 1, запечного двухветвевого теплообменника 2 и клинкерного холодильника 3, Правая ветвь 4 запечного теплообменника 2, через которую проходят печные газы, состоит из четырех последовательно соединенных циклонов 5 (или групп циклонов) и дымососа 6. Эта ветвь может быть выполнена и по другим известным конструктивным схемам, например в виде шахтного или шахтно- циклонного теплообменника.Левая ветвь 7 теплообменника 2 содержит четыре последовательно соединенных циклона 8, декарбонизатор 9, расположенный между двумя нижними ступенями циклонов 8 (или групп циклонов), а также дымосос 10, газоходы и течки.Декарбонизатор 9 выполнен в виде футерованной вертикальной цилиндрической шахты 11, ограниченной сужением 12 сверху и бункером 13 снизу. На наружной поверхности верхнего конуса 12 декарбонизатора 9 равномерно размещены устройства 14 для ввода топлива с горелками 15. При этом устройства 14 для ввода топлива установлены с наклоном к вертикальной оси декарбонизатора 9 под углом 45 - 75 (угол с(, на фиг. 2), а в горизонтальной плоскости под углом 15 - 85 (угол Ыг на фиг. 3) между проекцией оси камеры и касательной к поверхности корпуса в точке касания.Установка устройств для ввода топлива под углом к вертикали более 75 (т. е. почти горизонтальное положение) ведет к резкому росту сопротивления декарбонизатора (более 100 кгс/м), что экономически не целесообразно, и быстрому разрушению футеровки свода шахты из-за ее омывания высокотемпературными топочными газами. При наклоне устройств для ввода топлива к вертикали менее 45 значительно ухудшается перемешивание материала газами, а время пребывания топочных газов в декарбонизаторе становится недостаточным для передачи тепла от газов к материалу без увеличения высоты декарбонизатора, к тому же появляются трудности по футеровке верхней конусной части корпуса декарбонизатора.При установке устройств для ввода топлива с наклоном в горизонтальной плоскосс помощью тепла отходящих печных газов (в правой ветви 4) и тепла от дополнительно сжигаемого топлива (в декарбонизаторе 9 левой ветви 7).В правую ветвь теплообменника подается 40 - 60/О от всего количества сырьевой смеси, подвергается термообработке, остальное количество сырьевой смеси подается в левую ветвь, при этом степень декарбонизации сырьевой смеси достигается в правой ветви до 25 О/О, в левой ветви до 95 /О, Затем из обеих ветвей теплообменника сырьевая смесь через загрузочную головку 19 подается в печь 1 для дальнейшей термообработки. 50 55 ти под углом более 85 между проекцией оси устройств и касательной к поверхности конуса декарбонизатора (т. е. почти радиально) практически исчезает крутка газового потока внутри декарбонизатора, в связи с этим материал, проходит отдельными струями в центре декарбонизатора. В результате снижается степень термической обработки материала и КПД декарбонизатора.Установка устройств для ввода топлива с наклоном в горизонтальной плоскости под углом менее 15 между проекцией оси устройств и касательной к поверхности корпуса декарбонизатора вследствие сильной крутки газового потока приводит к прижиму материала из-за больших центробежных массовых сил к вертикальным стенкам декарбо низатора, в результате чего материал стекает по стенкам, не участвуя в процессе теплообмена. К тому же вследствие прямого контакта горячих газов быстро выгорает футеровка на уровне установки устройств20 для ввода топлива.Снизу в цилиндрической шахте 11 декарбонизатора 9 имеются окна с патрубками 16 для подсоединения циклонов 17 первой ступени левой ветви теплообменника.В устройства 14 для ввода топлива введены устройства 18 для подачи сырья смеси в декарбонизатор 9 из циклона 8 второй ступени левой ветви теплообменника.В устройстве предусматривается подводвоздуха к устройствам 14 для ввода топлива как из клинкерного холодильника 3 (пунк- ЗО тирная линия на фиг. 3), так и из атмосферы, что повышает гибкость и надежность схемы запечного теплообменника.Для повышения эффективности осаждения термообработанный сырьевой смеси непосредственно в декарбонизаторе 9 циклоны 17 первой ступени к корпусу 11 последнего могут быть присоединены тангенциально.В устройстве предусмотрена установка загрузочной головки 19 для подачи из теп О лообменника в печь сырьевой смеси и вывода отходящих печных газов.Устройство работает следующим образомПодготовленная сырьевая мука подается в запечный теплообменник 2, где подверга-. ется сушке и частичной декарбонизации 45 Полученный цементный клинкер выходит из вращающейся печи 1 и охлаждается, в клинкерном холодильнике 3.Во вращающейся печи предлагаемого устройства сжигается 40 - 60 О/, топлива, остальное количество подается в декарбонизатор 9.Воздух на горение топлива в печи подается из холодильника, а на горение в устройствах для ввода топлива декарбонизатора или из холодильника, или из атмосферы, благодаря чему упрощается управление работой оборудования и повышается надежность схемы в целом.Протягивание дымовых газов через вращающуюся печь и правую ветвь теплообменника осуществляется дымососом 6, а через левую ветвь теплообменника - дымососом 10, что обеспечивает возможность работы печи при отключенном декарбонизаторе.В декарбонизаторе 9 топливо сжигается в устройствах 14 для ввода топлива, образуя газовый поток стемпературой 1400 - 1500 С Для использования тепла этих газов и резкого снижения температуры газового потока сырьевая смесь через устройства 18 для подачи сырьевой смеси подается непосредственно в устройства 14 для ввода топлива.Образовавшаяся газопылевая смесь, закручиваясь и равномерно распределяясь по всему сечению шахты декарбонизатора, движется спирально сверху вниз, при этом происходит интенсивная передача тепла от газа сырьевой смеси, в результате чего в нижней части шахты 11 сырьевая смесь декарбонизируется до 95 О/О, а газы охлаж. даются до температуры 850 в 1000 С.Вращение пыле газового потока внутри декарбонизатора, кроме улучшения тепло- передачи, способствует частичному осаждению сырьевой смеси непосредственно в декарбонизаторе, что в свою очередь улучшает работу циклонов, присоединенных в нижней части декарбонизатора.Простота сжигания топлива в декарбонизаторе, высокая теплонапряженность объема и хороший контакт материала и газов способствуют интенсификации процесса теплообмена, что в целом приводит к росту производительности установки без увеличения площадей и повышению надежности ее работы.Формула изобретенияУстройство для тепловой обработки порошкообразного материала, содержащее вращающуюся печь, холодильник и запечный теплообменник с дека рбонизатором, на котором установлены устройства для ввода топлива, подачи сырьевой смеси и патрубки для отвода газопылевого потока, отличающееся тем, что, с целью увеличенияпроизводительности устройства и повышения надежности работы декарбонизатора, устройства для ввода топлива выполнены с топочными камерами, установленными в верхней части корпуса декарбонизатора с наклоном к вертикальной оси корпуса под углом 45 - 75, а в горизонтальной плоскости под углом 15 - 85 между проекцией оси топочной камеры и касательнсй к поверхности корпуса декарбонизатора в точке касания, при этом устройства для подачисырьевой смеси введены в топочные камеры.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании Мо 1434091,5 кл, 1" 4 В, опублик. 1976.2. Патент США Мо 4022568, кл. 432-14,опублик. 1977.3. Патент ФРГ Мо 2721461, кл. С 04 В 7/44,опублик. 1978 (прототип).815438ФигЗСоставитель И. Иноземцева Редактор И. НиколайчУк Техред А. Бойкас Корректор Ю.Макаренко Заказ 602/63 Тираж 658 Поднисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4