устройство для тепловой обработки дисперсного материала

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, содержащее теплообменник, шахту с горловиной, снабженной вставкой с центральным отверстием, вихревой реактор с блоком закручивающих лопаток, отличающееся тем, что вставка с центральным отверстием установлена на торцы закручивающих лопаток, основная часть которых выполнена с торцевыми скосами в верхней их части.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шахта снабжена топливными горелками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и служит для термообработки и обжига сырьевых смесей при получении цемента, а также может быть использовано для обжига известняковой муки при получении порошкообразной извести или для обжига других порошкообразных материалов.

Известно устройство для тепловой обработки дисперсного материала, содержащее теплообменник для предварительного нагрева материала, вихревой реактор с закручивающими лопатками, в верхней части которого установлен конусный переход и перегородка с центральной горловиной [1]

Недостатком этого устройства является то, что перегородка с центральной горловиной, через которую проходят одновременно горячие топливные газы и предварительно нагретый материал, отнесена вниз от торца конусного перехода во внутрь вихревого реактора, разделяя его "рабочий" объем по высоте на две части. Это сокращает возможности регулирования тепловым процессом в вихревом реакторе и одновременно может являться причиной замазывания горловины размягченным материалом, так как часть самых горячих топливных газов поступает из щелей вихревого реактора и в объем между нижним обрезом конусного перехода и перегородкой с центральной горловиной. Кроме того, в устройстве предварительный нагрев материала в теплообменнике осуществляется только за счет тепла топливных газов, выходящих из вихревого реактора, где сжигается все топливо.

Это приводит к снижению производительности и ограничивает возможности регулирования теплового процесса в обжиговом агрегате.

Наиболее близким к изобретению является устройство для тепловой обработки порошкообразных материалов, содержащее теплообменник, газоход (шахту), вихревой реактор. Внутри вихревого реактора при помощи блока закручивающих лопаток образована реакционная камера, которая соединена с вышерасположенным газоходом (шахтой) при помощи соединительной горловины. В горловине при помощи ребер, опирающихся на конусную ее часть, установлена вставка, имеющая центральное отверстие для прохода газов. Между горловиной газохода (шахты) и вставкой образована кольцевая щель, перегороженная по окружности ребрами опорами вставки. Таким образом по окружности кольцевой щели ребрами вставки образовано несколько изолированных друг от друга отверстий, сквозь которые должен поступать порошкообразный материал из шахты в реакционный объем вихревого реактора. При этом в горловине газохода (шахты) под отверстиями образована кольцевая сплошная щель, в которую снаружи подается воздух для создания в этой щели и в отверстиях эжекционного эффекта [2]

Недостатком этого устройства является образование в кольцевой щели между горловиной и вставкой ряда изолированных друг от друга отверстий незначительных размеров. Поэтому вращающийся в газоходе (шахте) порошок, попадая в горловину, не сможет беспрепятственно пройти в вихревой реактор через эти отверстия, которые неизбежно будут забиваться, так как создаваемый под ними в кольцевой щели эжекционный эффект недостаточен для "просасывания" сквозь них порошкообразного материала.

Вследствие этого процесс эксплуатации такого обжигового агрегата будет ненадежен.

Кроме того, в этом устройстве топливо сжигается только в вихревом реакторе, что резко ограничивает возможности регулирования теплового процесса в обжиговом агрегате и приводит к снижению его производительности и стабильности процесса.

Целью изобретения является повышение надежности в эксплуатации устройства, увеличение стабильности процесса за счет расширения возможностей его управления и регулирования, а также повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для тепловой обработки, содержащем теплообменник, шахту с горловиной, снабженной вставкой с центральным отверстием и вихревой реактор с блоком закручивающих лопаток, вставка установлена на торцы закручивающих лопаток, основная часть которых выполнена с торцевыми скосами в верхней их части. Кроме того, шахта снабжена топливными горелками.

Установка вставки на торцы закручивающих лопаток, основная часть которых выполнена с торцевыми скосами в верхней части, обеспечивает надежную, непрерывную транспоpтировку порошкообразного материала, так как исключаются возможности его застревания при проходе из шахты в вихревой реактор через суженную горловину, что приводит в конечном итоге к повышению надежности всего обжигового устройства в промышленной эксплуатации.

Снабжение шахты топливными горелками позволяет проводить в ней более глубокую термообработку, что расширяет возможности регулирования процесса, повышая его стабильность и производительность агрегата.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Устройство содержит вихревой реактор 1, внутри которого установлен кольцевой блок закручивающих лопаток 2. Блок монтируется из лопаток двух модификаций нормальной и со скошенным торцом (на фиг. 1 лопатка нормальной модификации поз.2, а лопатка со скошенным торцом поз. 2а). На корпусе вихревого реактора установлено несколько горелок 3. Внутри кольцевого блока с закручивающими лопатками образована реакционная камера 4. Над вихревым реактором 1 расположена шахта 5, которая внизу имеет горловину 6, а по периферии снабжена топливными горелками 7. Над шахтой расположен теплообменник 8. В горловине 6 шахты 5 расположена вставка 9, которая имеет центральное отверстие и опирается на торцы лопаток нормальной модификации 2. В кольцевом блоке лопаток нормальной модификации 2 устанавливается минимальное их количество необходимое только для устойчивого положения вставки 9 (но не менее трех). Остальные блоки, а их в 7-10 раз больше, имеют модификацию 2а со скошенным торцом. Таким образом, между стенками горловины шахты и вставкой образуется сплошная кольцевая щель 10 без радиальных перегородок, а под горловиной несколько радиальных щелей 11, размер которых по радиусу определяется взаимным расположением между собой лопаток нормальной модификации 2.

Устройство работает следующим образом.

Холодный порошкообразный материал вводится в теплообменник 8, где нагревается предварительно, а затем подвергается дополнительному нагреву и частичной декарбонизации при помощи топливных газов из горелок 7 в шахте 5.

Заключительный обжиг осуществляется в реакционной камере 4 вихревого реактора 1. Поступление материала из шихты 5 в реакционную камеру 4 происходит через кольцевую щель 10 в горловине шихты 6 и через окна 11, образованными торцевыми скосами лопаток модификации 2а под кольцевой щелью. Материал частично попадает из сплошной кольцевой щели 10 непосредственно в объем реакционной камеры 4, а частично в промежутки между лопатками модификации 2а. Оттуда он выдувается топливными газами, образованными горением топлива в горелках 3. Поскольку лопатки модификации 2 и 2а установлены в кольцевом блоке тангенциально (или под некоторым углом к касательной окружности), выдуваемые сквозь щели лопаток топливные газы закручиваются в реакционной камере 4 и выходят из вихревого реактора вверх через центральное отверстие вставки 9 в шахту 5 и затем в теплообменник 8. Порошкообразный материал, попавший в реакционную камеру 4 из-за действия центробежных сил, отбрасывается на периферию к блокам 2 и 2а, но не соприкасается с их поверхностью, так как навстречу действует сила потока, выходящего множеством струй из щелей между лопатками. По мере увеличения концентрации в закрученном потоке около лопаток нацело обожженный и сгранулированный материал выпадает вниз из вихревого реактора в качестве готового продукта.