Установка для термообработки мелкодис-персного материала

Установка для термообработки мелкодис-персного материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗЬВРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»842369 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.06.79 (21) 2785841/29-33 (51) М. К с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

F27 В 7/34

Гевударствеиимй квмитет

Опубликовано 30.06.81. Бюллетень № 24 (53) УДК 666.94. .041 (088.8) IIo делам иэвбретений и вткрмтий

Дата опубликования описания 05.07.81

А. Б. Уполовников, В. Л. Иваницкий, В. Д. Кривее

Н. Н. Крашенинников, В. А. Нелидов и М. С. Ци ципер";.-,, .@ ";- p

I

;. . ) (I

Государственный ордена Трудового Красного Знамени всесоюзный проектный и научно-исследовательский институт цементной промышленности «Гипроцемент» (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО

МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к термической обработке мелкодисперсного,материала, например цементной сырьевой смеси.

Известна установка для термообработки цементной сырьевой смеси, содержащая вращающуюся печь, многоступенчатый циклонный подогреватель, соединенный с печью газоходом, топливоподающие приспособления, патрубок для подачи материала из вышестоящей ступени подогревателя (1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является установка для термообработки цементной сырьевой смеси, содержащая вращающуюся печь, многоступенчатый циклонный подогреватель соединенный с печью газоходом, топливоподающие приспособления, патрубок для ввода материала из вышестоящей ступени подогревателя, а в гломежутке между патрубком и топливоподающим устройством имеется мостообразный распределительный орган. В верхней части газохода над загрузочным отверстием расположены дополнительные горелки для предотвращения случаев неполного сгорания топлива (2).

В известных установках топливоподающие приспособления в виде форсунок рас положены так, что топливо, поступая в газоход, образует горизонтальный вихревой поток. Наличие в газоходе вихревого потока приводит к возникновению циклонного эффекта и сепарации материала из газового потока за счет центробежных сил к стенкам газохода, где вертикальная составляющая скорости потока и, следовательно, его несущая способность минимальны, поэтому в таких условиях значительная часть материала проваливается вниз по газоходу в печь, не получив необходимой тепловой обработки. Таким образом, нарушается основной принцип (теплообмен в прямотоке), на котором основана конструкция запечного по1 догревателя. Недостатком известной установки является и то, что горелки создают поток, перпендикулярный потоку отходящих газов из печи, гидравлическое сопротивление газохода в этом случае существенно возрастет, кроме того, создает дополнительное

20 сопротивление и сам распределительный орган, это приводит к увеличению потребляемой мощности приводом дымососа. Мостообразная конструкция распределительного ор842369

Цель изобретения — интенсификация теплообмена и повышение эксплуатационной надежности установки.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для термообработки мелкодисперсного материала, преимущественно цементной сырьевой смеси, содержащей вращающуюся печь, многоступенчатый подогреватель, соединенный с печью газоходом, топливоподающие устройства и патрубки для ввода материала из предпоследней ступени подогревателя, газоход выполнен с пережимом, расположенным под патрубками для ввода материала, а топливоподающие устройства установлены по обе стороны пережима, причем отношение расстояния от срединной плоскости пережима до верхних и соответственно нижних топливоподающих устройств составляет от 0,08 до 1,5, общее расстояние между верхними и нижними, топливоподающими устройствами относится к периметру проходного сечения пережима в пределах от 0,1 до 0,8, при этом нижние топливоподающие устройства расположены соосно навстречу друг другу, а верхние — со смещением осей на расстояние от 0,05 до

0,15 периметра пережима.

30

Кроме того, проекции осей топливоподающих устройств на горизонтальную плоскость перпендикулярны проекциям патрубков для ввода материала.

При этом топливоподающие устройства .установлены наклонно под углом от 3 до 10 вверх от горизонтальной плоскости.

Установку для термообработки мелкодисперсного материала предусматривается использовать в обжиговых агрегатах сухого способа производства клинкера с вращающимися печами и запечными теплообменниками циклонного или шахтно-циклонного типа.

Установка монтируется на газоходе (шах- 50 те) первой ступени теплообменника. Газоход (шахта) может иметь сечение различного профиля (круглое, квадратное, прямоугольное и т. п.), поэтому за масштабную единицу выбран периметр проходного сечения.

Абсолютная величина периметра сечения газохода регламентируется. Она определяется, в зависимости от производительности гана имеет недостатки эксплуатационного характера. Монтаж и ремонт распределительного органа связан с определенными трудностями, так как в процессе эксплуатации в теле распределительного органа возникают знакопеременные температурные деформа- 5 ционные нагрузки, передаваемые на стенки газохода. Расположение горелок для предотвращения недожога топлива в верхней части газохода сокращает время пребывания материала в теплоносителе и уменьшает степень нагрева материала.

1О обжигового агрегата, из условия обеспечечения скорости движения отходящих газов в газоходе в пределах 16 — 20 м/с.

Длина газохода каждой ступени также регламентирована конструктивными факторами. Отношение расстояния от срединной плоскости пережима до верхних топливоподающих устройств и соответственно нижних к периметру проходного сечения пережима составляет от 0,08 до 1,5.

Положение верхних топливоподводящих устройств относительно пережима регламентировано нижним пределом (0,08) и это обусловлено тем, что они должны быть расположены в непосредственной близости над пережимом, в зоне где отходящие газы, проходящие сужение пережима, образуют в пристенном пространстве газохода вихреобразные потоки.

Расстояние, регламентируемое верхним пределом (1,5), является ограничительным, соотношение, равное 1,5, соответствует реально возможной длине участка газохода первой ступени теплообменника, расположенным между патрубками для ввода сырья и обрезом вращающейся печи. Общее расстояние между верхними и нижними топливоподводящими устройствами относится к периметру пережима в пределах от 0,1 до 0,8. Указанные соотношения определяютформу пережима, а именно пережим может быть выполнен либо в виде диафрагмы (в случае изготовления его из бетона), либо в виде укороченного сопла типа Лаваля (в случае выполнения в кирпичной кладке), т. е. эти соотношения определяются конструктивными факторами, а также необходимостью создания зон завихрения над пережимом.

Горелки верхнего яруса установлены напротив друг относительно друга и смещены по осям на расстояние от 0,05 до 0,15 периметра пережима.

При смещении осей на расстояние меньше 0,05 периметра пережима происходит соударение встречных топливных потоков, что приводит к повышению гидравлического сопротивления газохода и снижению эффективности закрутки потока отходящих газов.

При смешении осей на расстояние больше

0,15 периметра пережима происходит перегрев футеровки боковых стенок газохода, так как в данном случае используются короткопламенные горелки с большим (до 100 ) углом раскрытия факела.

Как верхние, так и нижние топливоподводящие устройства расположены под углом от 3 до 10 вверх от горизонтальной плоскости. Это обусловлено тем, что наклон в таких пределах уменьшает сопротивление газохода, так как потоки продуктов горения становятся сопутствующими потоку отходящих газов.

Уменьшение угла наклона приводит к увеличению сопротивления газохода, а уве842369

Формула изобретения личение — ухудшает процесс смещения указанных потоков.

На фиг. 1 изображена установка, вертикальный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1.

Установка содержит подогреватель 1, состоящий из нескольких расположенных друг над другом циклонов, из которых показаны только два нижних циклона 2 и 3, врашающуюся печь 4, соединенную с подогревателем газоходом 5, патрубки 6, идущие от вышестоящих циклонов, через которые в газоход подается сырьевой материал, загрузочное отверстие 7, верхние топливоподводящие устройства 8, пережим 9 и нижние топливоподающие устройства.

Оси верхних топливоподающих устройств смещены на расстояние от 0,05 до 0,15 периметра пережима 9 для создания вихревого тока в центральной части газохода. Патрубки 6 расположены в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии верхних топливоподводяших устройств, для образования перекрестного тока сырья и топочных газов от верхних топливоподводящих устройств 8. Нижние топливоподводящие устройства 10 расположены под пережимом 9 навстречу друг другу для образования встречных струй.

Установка работает следующим образом.

Сырьевой материал, подогретый в вышестоящих ступенях подогревателя, поступает в газоход 5 по патрубкам 6 через отверстия 7.

Из печи 4 отходящие газы движутся по газоходу 5 вверх, диспергированное топливо нижними топливоподводяшими устройствами 10 подается во встречных струях, что способствует интенсивному смешению его с отходящими печными газами, нагреву и возгонке, а за счет избыточного кислорода в отходящих газах — частичному горению.

В проходном сечении пережима 9 отходяшие газы в смеси с продуктами недожога топлива приобретают максимальную скорость, исключаюшую возможность провала сырьевого материала в нижнюю часть газохода.

Над пережимом в пристроенной области газохода 5 образуются торообразные вихри.

Верхние топливоподводящие устройства 8, работаюшие с избытком воздуха, создают завихренный поток, пересекая струи сырьевого материала, а за счет избытка воздуха в объеме над пережимом происходит догорание топлива, подаваемого нижними топливоподводяшими устройствами 10. Сырьевой материал под действием кинематической энергии, падая вниз, проходит зону горения под пережимом, а затем увлекается выходяшим потоком газов, истекающих через пережим, и вторично пересекает зону горения, теплообмен между газами и материалом продолжается в верхней части газохо5

Зо

45 да, затем в циклонах 2 и 3 материал отделяется от газов и далее поступает в печь 4, где окончательно обжигается.

Расположение пережима и топливоподающих устройств под патрубками для ввода материала обеспечивает максимальную продолжительность пребывания материала в теплоносителе и, следовательно, более полный теплообмен. В проходном сечении пережима создаются максимальные скорости потока отходяших из печи газов и продуктов частичного сгорания топлива, подаваемого нижним и верхним топливоподающими устройствами, поэтому создаются условия, препятствуюшие провалу материала в газоходе.

Над пережимом образуется торообразный рециркуляционный поток, увеличивающий время термообработки материала, тепло в эту зону подается верхними топливоподающими устройствами, расположенными со смещением осей. Такое положение топливоподающих устройств создает в центральной части газохода вращаюшийся поток, пересекаемый струями сырья из патрубков, что способствует интенсивному смешению и теплообмену сырья с топочными газами. Нижние топливоподающие устройства подают топливо во встречных струях, тем самым турбулизируя поток и улучшая условия теплообмена. Соотношение расстояний между нижними и верхними топливоподающими устройствами, а также смещение осей определяются необходимостью создания в пережиме скоростей, исключающих провал материала в газоход, и обеспечения допустимого объемного теплонапряжения с учетом условий теплообмена и стойкости футеровки газохода.

Проекции осей топливоподающих устройств на горизонтальную плоскость перпендикулярны проекциям патрубков для ввода материала. Такое расположение топливоподающих устройств и патрубков обеспечивает взаимодействие газов и материала в перекрестных токах, интенсифицируя теплообмен.

Топливоподающие устройства расположены наклонно под углом от 3 до 10 вверх от горизонтальной плоскости. Истечение топлива из топливоподаюших устройств происходит в сопутствуюшем направлении с печными отходящими газами и не приводит к значительному увеличению сопротивления газохода.

1. Установка для термообработки мелкодисперсного материала, преимуцественно цеметной сырьевой смеси, содержащая вращающуюся печь, многоступенчатый подогреватель, соединенный с печью газоходом, топливоподаюшие устройства и патрубки для ввода материала из предпоследней ступени подогревателя, отличающаяся тем, 842369

Соетавитель И. Иноземцева

Техред А. Бойкас Корректор.В. Бутяга

Тираж 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор М. Янович

Заказ 5043/38 что, с целью интенсификации теплообмена и повышения эксплуатационной надежности,. газоход выполнен с пережимом, расположенным под патрубками для ввода материала, а топливоподающие устройства установлены по обе стороны пережима, причем отношение расстояния от срединной плоскости пережима до верхних и соответственно нижних топливоподающих устройств составляет от 0,08 до 1,5, общее расстояние между верхними и нижними топливоподающими устройствами относится к периметру проходного сечения пережима в пределах от 0,1 до

0,8, при этом нижние топливоподающие устройства расположены соосно навстречу друг другу, а верхние — со смещением осей нарасстояние от 0,05 до 0,15 периметра пережима.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что проекции осей топливоподающих устройств на горизонтальную плоскость перпендикулярны проекциям патрубков для ввода материала.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что топливоподающие устройства установлены наклонно, под углом от 3 до 10 вверх от горизонтальной плоскости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Фридман Н. А. и Хохлов В. К. Производство цемента по сухому способу за рубежом. Техническая информация ВНИИЭСМ, М., !970, с. 26 — 29.

2. Патент СССР № 629904, кл. F 27 В 7/34, 1974.