Піч з киплячим шаром для ендотермічного випалення полідисперсних карбонатних матеріалів

1. Піч з киплячим шаром для ендотермічного випалення полідисперсних карбонатних матеріалів, що містить зону випалення з газорозподільним пристроєм і підґратчастою камерою і зону охолоджування з трубчастим газорозподільником, підключеним до повітродувного засобу, виконаним у вигляді труб з отворами нижньої перфорації в нижній частині їх бічних поверхонь, встановлених горизонтально із зазором в 4-12 максимальних розмірів часток оброблюваного матеріалу між собою і з корпусом зони охолоджування, перетічний U 1 3 зону охолоджування з трубчастим газорозподільником, підключеним до повітродувного засобу, виконаним у вигляді труб з отворами в нижній частині їх бічних поверхонь (нижня перфорація), встановлених горизонтально із зазором в 4 - 12 максимальних розмірів частинок оброблюваного вапняка між собою і з корпусом зони охолоджування, переточний пристрій для вивантаження вапна із зони охолоджування, причому підґратчата камера зони випалення сполучена з надшаровим простором зони охолоджування повітроводом, а вхід переточного пристрою для вивантаження вапна із зони охолоджування розташований в нижній основі конічної підгратчастої камери зони охолоджування. До недоліків найбільш близького аналога відносяться такі: У зоні охолоджування киплячий шар вапна утворюється вище за горизонтальний зріз отворів, виконаних в нижній частині бічних поверхонь труб газорозподільника, отже отвори і повітряний потік з них орієнтовані вниз, внаслідок чого вапно не може проникнути всередину трубчастого газорозподільника при роботі печі і при її зупинці. В даному випадку нижче за зріз отворів трубчастого газорозподільника матеріал знаходиться в стані щільного шару, при цьому повітряні струмені з отворів трубчастого газорозподільника, спрямовані вертикально вниз, відбиваються від поверхні щільного шару частинок вапна для розвороту вертикально вгору. Оскільки, поверхня щільного шару часток вапна знаходиться на відстані близько 0,5 зовнішнього діаметру труб газорозподільника, то повітряний струмінь потрапляє в обмежений, практично замкнутий простір, що різко збільшує аеродинамічний опір трубчастого газорозподільника (від 1500 - 2500 Па, до 5000 - 7500 Па). Так, при збільшенні опору трубчастого газорозподільника в 1,5 - 2,5 разу доводиться зменшувати висоту киплячого шару в зоні охолоджування, а значить погіршувати умови теплообміну і тепловий к.к.д. печі киплячого шару в цілому, знижувати її продуктивність. При цьому зменшення киплячого шару зони охолоджування може виявитися недостатнім (за умовами існування киплячого шару зони охолоджування потрібна необхідна мінімальна його висота), тоді доводиться скорочувати висоту киплячого шару зони випалення, а це може привести до зниження якості випалення і якості продукції. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення печі з киплячим шаром для ендотермічного випалення полідисперсних карбонатних матеріалів, в якій за рахунок конструктивних особливостей трубчастого газорозподільника зони охолоджування, досягається оптимізація розподілу повітря, що призводить до зниження витрати палива на процес, підвищення якості і виходу матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що в печі з киплячим шаром для ендотермічного випалення полідисперсних карбонатних матеріалів, що містить зону випалення з газорозподільним пристроєм і підгратчастою камерою і зону охолоджування з трубчастим газорозподільником, підключеним до повітродувного засобу, виконаним у вигляді труб з 40735 4 отворами нижньої перфорації в нижній частині їх бічних поверхонь, встановлених горизонтально із зазором в 4 - 12 максимальних розмірів часток оброблюваного матеріала між собою і з корпусом зони охолоджування, переточний пристрій для вивантаження матеріала із зони охолоджування, причому підґратчаста камера зони випалення сполучена з надшаровим простором зони охолоджування повітроводом, а вхід переточного пристрою для вивантаження матеріала із зони охолоджування розташований в нижній основі конічної підґратчастої камери зони охолоджування, згідно корисної моделі в бічних поверхнях труб трубчастого газорозподільника виконані отвори верхньої перфорації співвісно отворам нижньої перфорації. Доцільно, щоб площі отворів трубчастого газорозподільника верхньої і нижньої перфорації співвідносяться як (1,5 - 3,0) : (4,0 - 9,0), отвори нижньої перфорації виконані з профілем у вигляді усіченого конуса, а отвори верхньої перфорації - з профілем у вигляді перевернутого усіченого конуса. Результатом використання пропонованої конструкції печі з киплячим шаром для ендотермічного випалення полідисперсних карбонатних матеріалів є підвищення її експлуатаційних характеристик, що виражається в забезпеченні стійкого технологічного процесу, при зниженні аеродинамічного опору трубчастого газорозподільника в 1,5 - 2,5 разу і відповідному збільшенні корисної маси киплячого шару. При цьому проникнення часток оброблюваного матеріалу усередину труб газорозподільника, що відбувається в результаті флуктуації киплячого шару часток матеріалу в зоні охолоджування, в даному випадку не є лімітуючою стадією процесу, оскільки частки транзитом виходять через отвори нижньої перфорації в підґратчастий простір зони охолоджування. Виконання отворів нижньої перфорації з профілем у вигляді усіченого конуса, а отворів верхньої перфорації - з профілем у вигляді перевернутого усіченого конуса, відповідно до напряму можливого проникнення часток усередину трубчастого газорозподільника, виключає накопичення часток на зрізі отворів верхньої перфорації і, навпаки, сприяє збору часток, що проникли, до отворів нижньої перфорації. Для матеріалу розміром від 0,003 до 0,020 м співвідношення площі отворів верхньої к нижньої перфорації складає (1,5 - 3,0) : (4,0 - 9,0) з погляду аеродинамічних умов існування киплячого шару. На рисунку представлений загальний вигляд пропонованої печі з киплячим шаром для ендотермічного випалення полідисперсних карбонатних матеріалів. Піч має зону випалення 1 з газорозподільним пристроєм у вигляді газового пальниками 2 і повітряними отворами 3, зону охолоджування 4, розташовану в окремому корпусі, повітровод 5, встановлений між зоною випалення 1 і зоною охолоджування 4, підґратчасту камеру 6 зони охолоджування 4, трубчастий газорозподільник 7 зони охолоджування 4, з отворами 8 верхньої перфорації і отворами 9 нижньої перфорації, повітровод 10, підключений до джерела подачі повітря, переточний пристрій 11 із зони випалення 1 в зону охо 5 40735 лоджування 4, переточний пристрій 12 із зони охолоджування 4 для вивантаження готової продукції, вхід якого розташований в нижній основі підґратчастої камери 6 зони охолоджування 4, регулятор подачі повітря 13, підґратчасту камеру 14 зони випалення 1. Пропонована піч працює таким чином. Вапняк величиною 0,003 - 0,012 м завантажується в зону випалення 1, обпалене вапно переточним пристроєм 11 перевантажується в зону охолоджування 4 і, після охолоджування, переточним пристроєм 12 вивантажується із зони охолоджування 4 - з печі. Повітря на охолоджування вапна в киплячому шарі подається повітроводом 10 до газороподільника 7, з якого виходить через отвори 8 і 9. Далі нагріте повітря надходить в підґратчасту камеру 14 зони випалення 1 і через газові пальники 2 і повітряні отвори 3 подається в зону випалення 1 на горіння природного газу. Отримана газо - повітряна суміш згоряє в киплячому шарі зони випалення 1. Опір трубчастого газорозподільника при цьому складає 1000 - 1500 Па за рахунок поєднання верхньої і нижньої перфорації, а киплячий шар зони охолоджування 4 складає 11000 - 11500 Па. При цьому, отвори верхньої перфорації трубчастого газорозподільника 7 меншою мірою схи 6 льні до забивання на виході повітряних струменів потоку (і вході часток матеріалу усередину), а, при проникненні часток усередину трубчастого газорозподільника 7, вони віддаляються через отвори нижньої перфорації з великим діаметром і на виході повітряного потоку (і виході часток, що проникли, назовні). Пропонована піч в порівнянні з відомоюнайближчим аналогом дозволяє знизити незавершеність теплообміну між повітрям і вапном, що надходить на охолоджування, таким чином, що різниця температур киплячого шару зони охолоджування 4 і повітря, що йде на горіння в зону випалення 1 з надшарового простору зони охолоджування 4, знизиться з 50-100 до 40-95 °С. Крім того, збільшується температура повітря, що надходить на горіння палива з 360 - 280 до 370 – 400 °С, що також скорочує витрати палива на процес випалення і теплові втрати печі в цілому. Пропонована корисна модель стосовно умов ВАТ «Мотор Січ» дозволяє забезпечити технологічні показники, представлені в таблиці. Якість вапна, що оцінюється за сумарною часткою оксидів кальцію та магнію, відповідно, збільшується на 2,0 - 2,5 %. Також на 5 – 7 % зростає міжремонтний період експлуатації печі. Таблиця Показник 1 Вихід вапна, т/ доб. Витрати палива, кг умовного палива/т вапна Піч-найближчий аналог 2 55-60 Піч ВАТ «Мотор Січ» Пропонована піч 3 57,5 4 58,5-66,5 135-145 132,5 131-132 7 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 40735 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601