Спосіб роботи електротермічної печі псевдозрідженого шару

Реферат: Спосіб роботи електротермічної печі псевдозрідженого шару безперервної дії для високотемпературної обробки дисперсних вуглецевмісних матеріалів включає завантаження, термічну обробку та вивантаження матеріалу при сталому електротермічному та сталому гідродинамічному режимах. Процес переміщення матеріалу складається з циклів, кожен з яких включає стадії завантаження, витримки та вивантаження матеріалу. При цьому час витримки матеріалу в одному циклі щонайменше вдвоє перевищує сумарний час завантаження та вивантаження матеріалу, а тривалість циклу більше, ніж в 10 разів менша за відношення ємності печі до її продуктивності. UA 107971 U (54) СПОСІБ РОБОТИ ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОЇ ПЕЧІ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОГО ШАРУ UA 107971 U UA 107971 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель, що заявляється, належить до експлуатації електротермічних печей псевдозрідженого шару для високотемпературної обробки дисперсних вуглецевмісних матеріалів і може бути використана в технології виробництва вуглецевих виробів на підприємствах електродної промисловості. Відомий спосіб роботи електротермічної печі псевдозрідженого шару для високотемпературної обробки дисперсних вуглецевмісних матеріалів, який полягає у реалізації послідовних технологічних стадій: завантаженні певної кількості матеріалу у робочий простір, нагріву псевдозрідженого шару, витримці матеріалу при заданій температурі протягом певного часу, охолодженні печі та вивантаженні матеріалу [Бородуля В.А. Высокотемпературные процессы в электротермическом кипящем слое. - Минск: Наука и техника, 1973. - С. 16]. Недоліком такого способу роботи електротермічної печі псевдозрідженого шару є періодичність процесу, що обумовлює низьку продуктивність технології. Як прототип прийнятий, найбільш близький до корисної моделі за технічною суттю безперервний спосіб роботи електротермічної печі псевдозрідженого шару для високотемпературної обробки дисперсних вуглецевмісних матеріалів, який полягає у завантаженні, термічній обробці та вивантаженні матеріалу при постійній витраті за часом сировини й готового продукту, сталому електротермічному та сталому гідродинамічному 7 режимах [Патент США № US20050062205A1, МПК С22В 5/14, опубл. 24.03.2003]. Недоліком прототипу є часткове проскакування необробленої сировини у потік готового продукту. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення якості готової продукції. Технічний результат полягає у створенні такого безперервного способу роботи електротермічної печі псевдозрідженого шару для обробки вуглецевмісної сировини, який унеможливлює потрапляння необробленої сировини у потік готового продукту та забезпечує тим самим високий ступінь обробки матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що при безперервній роботі електротермічної печі псевдозрідженого шару для високотемпературної обробки дисперсних вуглецевмісних матеріалів, що включає завантаження, термічну обробку та вивантаження матеріалу при сталому електротермічному та сталому гідродинамічному режимах, згідно з корисною моделлю, процес переміщення матеріалу складається з циклів, кожен з яких включає стадії завантаження, витримки та вивантаження матеріалу, при цьому час витримки матеріалу в одному циклі щонайменше вдвоє перевищує сумарний час завантаження та вивантаження матеріалу, а тривалість циклу більше, ніж в 10 разів менша за відношення ємності печі до її продуктивності. Загальними ознаками корисної моделі, що заявляється, й прототипу є наявність завантаження, термічної обробки та вивантаження матеріалу при сталому електротермічному та сталому гідродинамічному режимах. Відмінною ознакою корисної моделі є наявність в процесі переміщення матеріалу циклів, кожен з яких включає стадії завантаження, витримки та вивантаження матеріалу, при цьому час витримки матеріалу в одному циклі щонайменше вдвоє перевищує сумарний час завантаження та вивантаження матеріалу, а тривалість циклу більше, ніж в 10 разів менша за відношення ємності печі до її продуктивності. Необхідність відмінних ознак корисної моделі обумовлена наступними причинами. При безперервній витраті матеріалу його вихід з робочого простору відбувається відповідно до кривої вірогідності для однокамерних агрегатів псевдозрідженого шару, згідно з якою в потік готового продукту обов'язково потрапляє певна кількість вихідної сировини. Крім цього, можливе додаткове проскакування вихідної сировини у потік готового продукту крізь шар псевдозрідженого матеріалу внаслідок наявної кінетичної енергії вихідної сировини через особливості системи завантаження. Як наслідок, готовий продукт містить частку необробленого матеріалу, що суттєво погіршує його властивості. Застосування нового способу роботи електротермічної печі дозволяє при безперервному технологічному процесі, за рахунок імпульсної подачі матеріалу, розвести у часі операції завантаження/вивантаження та витримки у робочому просторі матеріалу, і тим самим уникнути зазначених недоліків. На кресленні представлена схема електротермічної печі псевдозрідженого шару для обробки дисперсної вуглецевмісної сировини, що працює у вказаний спосіб. Електротермічна піч містить корпус 1, теплову ізоляцію 2, графітову футерівку 3, центральний електрод 4, випускну трубу для обробленого матеріалу 5, трубу для завантаження сировини 6, газохід для видалення відхідних газів 7, розподільчу решітку псевдозріджуючого газу 8. Електротермічна піч працює у такий спосіб. 1 UA 107971 U 5 10 15 20 25 30 35 Робочий простір печі обмежує корпус 1, теплова ізоляція 2 та бічна графітова футерівка 3. Дисперсна вуглецевмісна сировина завантажується зверху через трубу для завантаження сировини 6 та оброблюється в електротермічному псевдозрідженому шарі. Готовий продукт виходить з робочого простору печі через випускну трубу для обробленого матеріалу 5. Псевдозріджуючий агент розподіляється у шарі за допомогою розподільчої решітки псевдозріджуючого газу 8. Газ зріджує дисперсний матеріал у печі та разом із газоподібними продуктами термічної обробки залишає робочий простір печі крізь газохід для видалення відхідних газів 7. Підведення електричної потужності у робочий простір відбувається за допомогою центрального електроду 4 та бічної графітової футерівки 3. Реалізація пропонованого способу роботи печі передбачає, при сталому електротермічному та гідродинамічному режимах, імпульсне завантаження/вивантаження та витримку матеріалу. На першому етапі, при майже заповненому об'ємі робочого простору матеріалом, відбувається додавання вихідної сировини у шар протягом певного періоду часу. Далі подача матеріалу припиняється та здійснюється обробка постійної кількості матеріалу у робочому просторі. Після цього реалізується стадія вивантаження частки матеріалу у кількості, відповідній до завантаженого об'єму. З метою забезпечення сталого електротермічного режиму із коливанням температури матеріалу у робочому просторі печі в межах 10 % процес переміщення матеріалу складається з циклів, кожен з яких включає стадії завантаження, витримки та вивантаження матеріалу, при цьому час витримки матеріалу в одному циклі щонайменше вдвоє перевищує сумарний час завантаження та вивантаження матеріалу, а тривалість циклу більше, ніж в 10 разів менша за відношення ємності печі до її продуктивності. За таких умов інтегральна крива вірогідності стохастичного виходу матеріалу з однокамерного псевдозрідженого шару залишається без змін. Корисна модель, що заявляється, ґрунтується на розрахунках теплового балансу електротермічної печі псевдозрідженого шару для переробки вуглецевмісної сировини з урахуванням особливостей корисної моделі. Як критерій ефективності вибрано амплітуду коливання температури матеріалу у робочому просторі печі по відношенню до середньої температури печі в залежності від кількості циклів імпульсної подачі матеріалу за середній період часу його перебування у шарі та відповідній долі часу витримки. Як видно, при кількості циклів імпульсної подачі матеріалу, рівній 10 та долі часу витримки - 0,9, амплітуда коливання температури у робочому просторі становить близько 8 % і зменшується із збільшенням кількості циклів та скороченням долі часу витримки. Отже, реалізація формули корисної моделі забезпечує відповідні властивості електротермічної печі псевдозрідженого шару. Корисна модель, що заявляється, може бути багаторазово відтворена у виробництві для термічної обробки вуглецевмісних матеріалів. Отже, вона відповідає критерію "промислова застосовність". Таблиця Відносна амплітуда коливання температури обробки матеріалу в електротермічній печі псевдозрідженого шару, % Кількість циклів імпульсної подачі матеріалу 10 20 5 2 8 4 Час витримки матеріалу в одному циклі по відношенню до тривалості циклу 0,5 0,9 40 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб роботи електротермічної печі псевдозрідженого шару безперервної дії для високотемпературної обробки дисперсних вуглецевмісних матеріалів, що включає завантаження, термічну обробку та вивантаження матеріалу при сталому електротермічному та сталому гідродинамічному режимах, який відрізняється тим, що процес переміщення матеріалу складається з циклів, кожен з яких включає стадії завантаження, витримки та вивантаження матеріалу, при цьому час витримки матеріалу в одному циклі щонайменше вдвоє перевищує сумарний час завантаження та вивантаження матеріалу, а тривалість циклу більше, ніж в 10 разів менша за відношення ємності печі до її продуктивності. 2 UA 107971 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3