Пристрій для оброблення твердих матеріалів та/або газів

Реферат: Пристрій для оброблення твердих матеріалів та/або газів, який має реактор (1) з псевдорідинним середовищем, в якому тверді матеріали псевдозріджують за допомогою псевдозріджуючого газу і термічно і/або хімічно обробляють, і відцентровий сепаратор (2), де газ і тверді матеріали відокремлюють один від одного, в якому реактор (1) з псевдорідинним середовищем з'єднаний з відцентровим сепаратором (2) через перехідний канал (3). Щоб уникнути утворення напливу, який дуже насичений твердим матеріалом у верхній зоні відцентрового сепаратора, перехідний канал (3) відходить від реактора (1) з псевдорідинним середовищем з поперечним перерізом, горизонтальний розмір якого є більшим, ніж вертикальний розмір, причому поперечний переріз перехідного каналу (3) зростає донизу у вертикальному напрямку від реактора (1) з псевдорідинним середовищем до відцентрового сепаратора (2). UA 102467 C2 (12) UA 102467 C2 UA 102467 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується пристрою для оброблення твердих матеріалів та/або газів, який має реактор з псевдорідинним середовищем, в якому тверді матеріали псевдозріджені за допомогою псевдозріджуючого газу і термічно та/або хімічно обробляють, відцентровий сепаратор, в якому газ і тверді матеріали відокремлюють одне від одного, і в якому реактор з псевдорідинним середовищем з'єднаний з відцентровим сепаратором перехідним каналом. Такі пристрої давно відомі, наприклад, для кальцинування твердих матеріалів (див. ЕР 0 861208 В1). В реакторі з псевдорідинним середовищем тверді матеріали обробляють гарячими газами і кальцинують. Суміш газ/тверді матеріали розвантажують з реактора через перехідний канал і розділяють у відцентровому сепараторі, зокрема у циклоні, в якому гази видаляють догори, а тверді матеріали видаляють знизу. Але, було визначено, що формування напливів на вході відцентрового сепаратора негативно впливає на властивість відокремлення. В існуючих пристроях трубопроводи конструювали, тільки виходячи з умов швидкості потоку на вході циклона, а формування напливів не приймалось до уваги. Наприклад, у патенті US 6,322,601 описано вхідний канал для циклону, який визначений випуклою поверхнею і вгнутою поверхнею, де вгнута поверхня вигнута так, що дотичні, які умовно прикладені до неї, перетинають випуклу поверхню в певних точках. При криволінійній формі вгнутої поверхні тверді частинки повинні бути направлені на випуклу поверхню і у циклон, щоб покращити ефективність прискорення. Для подальшої оптимізації вгнута поверхня може мати канавки для направлення потоку твердих матеріалів. Тим самим повинна бути оптимізована швидкість потоку. Але при цьому не уникнути формування напливів у верхній частині циклону. Виміри, проведені на існуючих пристроях з циркуляцією псевдорідинного середовища підтвердили, що вплив формування напливів на властивість відокремлення в циклоні є значним і в основному залежить від формування вхідного потоку. Напливів, які формуються у верхній частині вхідного каналу і тому покривають найвищий граничний шар відцентрового сепаратора, необхідно уникати. Тому задачею винаходу є створення конструкції, яка дозволяє уникнути формування напливу, який є дуже насиченим твердими частинками, у верхній зоні відцентрового сепаратора. В пристрої, згаданому вище, ця задача вирішується зокрема тим, що перехідний канал, який відходить від реактора з псевдорідинним середовищем, має поперечний переріз, горизонтальний розмір якого є більше за вертикальний розмір, і тим, що поперечний переріз перехідного каналу збільшується донизу у вертикальному напрямку від реактора з псевдорідинним середовищем до відцентрового сепаратора. Як вже було зауважено, конструкція вхідного каналу у відцентровий сепаратор, зокрема, є важливою для його властивості відокремлен ня. Тому, суттєвим аспектом винаходу є мінімізація негативного ефекту від імпульсу, направленого догори у системах з твердими матеріалами, що доставляються донизу. За винаходом, ефективну довжину вхідного каналу підвищують і тим забезпечують утворення напливу у нижній частині цього каналу. Крім того, у відповідності до винаходу, конструктивна висота пристрою, яка простягається догори, може бути зменшена, і, крім того, може бути попереджений повторний вхід у канал напливу, сформованого у верхній частині циклону, , що призводить до помітного зменшення зносу від матеріалу. Для досягнення сталого потоку нижня гранична поверхня перехідного каналу є нахиленою донизу в напрямку відцентрового сепаратора у відповідності з переважним аспектом винаходу. Коли, у переважному втіленні, поперечний переріз проміжного каналу є меншим на вході відцентрового сепаратора, ніж на виході з реактора з псевдорідинним середовищем, то швидкість потоку газу може бути підвищеною. Іншим аспектом винаходу є те, що поперечний переріз перехідного каналу є меншим на виході з реактора з псевдорідинним середовищем, ніж на вході відцентрового сепаратора на величину 1,12,5, зокрема, 1,21,8. Ця величина розраховується як відношення (поперечний переріз перехідного каналу на виході реактора) / (поперечний переріз перехідного каналу на вході відцентрового сепаратора). Переважно, поперечний переріз перехідного каналу поступово зменшується у горизонтальному напрямку від реактора до відцентрового сепаратора. Ще однією перевагою винаходу є те, що перехідний канал має трапецієподібний поперечний переріз у вертикальному і/або горизонтальному напрямках, що полегшує виробництво. Пристрій за винаходом може бути використаний для знепилювання потоків з високим завантаженням твердих матеріалів, наприклад, в пристроях кальцинування для оброблення глинозему. Переважно, відцентровий сепаратор є замкнутим циклоном з циркулюючим 1 UA 102467 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 псевдорідинним середовищем. Але, винахід може бути використаний і в інших подібних відцентрових сепараторах. Додаткові вдосконалення, переваги і можливі застосування можна краще зрозуміти з наступного опису втілень і креслень. Всі описані і/або проілюстровані ознаки або їх будь-якій комбінації формують об'єкт винаходу. На фіг. 1 показаний схематичний вигляд пристрою за винаходом. На фіг.2 показаний інший схематичний вигляд пристрою за винаходом. Пристрій за винаходом має реактор 1 з псевдорідинним середовищем і відцентровий сепаратор 2, виконаний, наприклад, як знепилюючий циклон, які з'єднані один з одним перехідним каналом 3. Вихідний отвір реактора 1 з псевдорідинним середовищем сформований як поперечний проріз, так що на вході перехідного каналу його поперечний переріз є більшим у горизонтальному напрямку, ніж у вертикальному напрямку. Тому зона виходу з реактора 1 є відносно плоскою при такій самій вихідній площі, і тому висота реактора 1 може бути виконана меншою у порівнянні з відомими, де використовують прямокутний, високий перехідний канал 3. Як можна бачити з фігур, перехідний канал 3 має по суті трапецієподібний поперечний переріз як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямках, з шириною перехідного каналу 3, яка зменшується в напрямку відцентрового сепаратора 2. Але, у вертикальному напрямку перехідний канал 3 нахилений донизу в напрямку відцентрового сепаратора 2 так, що його поперечний переріз зростає. Взагалі, поперечний переріз на вході відцентрового сепаратора 2 є меншим у 1,8-1,2 рази, ніж поперечний переріз вихідного отвору реактора 1, тому швидкість газу збільшується. Завдяки такій конструкції перехідного каналу 3, досягається те, що напливи формуються у нижній зоні перехідного каналу 3, а проходження догори направлених твердих матеріалів у перехідному каналі 3 мінімізується. При цьому, можна надійно уникнути або зменшити формування напливів у верхньому граничному шарі відцентрового сепаратора 2 і тому властивості відокремлення відцентрового сепаратора 2 покращуються. Тверді матеріали (не показано на кресленнях) можуть бути рециркульовані з відцентрового сепаратора 2 у реактор 1 (циркулювання псевдорідинного середовища) або передаватися на іншу стадію обробки. Через отвір 5 потік газу виходить зверху відцентрового сепаратора 2. Винахід може бути застосований у всіх відцентрових сепараторах для підвищення їх ефективності, особливо у циклонах з високим вхідним завантаженням, коли їх використовують у технологіях з псевдорідинним середовищем, наприклад, для кальцинування глинозему, для обезпилення на фабриках випалювання і т.п. Нумерація позицій 1. реактор з псевдорідинним середовищем 2. відцентровий сепаратор 3. перехідний канал 4. нижня гранична поверхня 5. отвір ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 60 1. Пристрій для оброблення твердих матеріалів та/або газів, який має реактор (1) з псевдорідинним середовищем, в якому тверді матеріали псевдозріджують за допомогою псевдозріджуючого газу і термічно і/або хімічно обробляють, і відцентровий сепаратор (2), де газ і тверді матеріали відокремлюють один від одного, в якому реактор (1) з псевдорідинним середовищем з'єднаний з відцентровим сепаратором (2) через перехідний канал (3), що відходить від реактора (1) з псевдорідинним середовищемі має поперечний переріз, горизонтальний розмір якого є більшим, ніж вертикальний розмір, причому поперечний переріз перехідного каналу (3) зростає донизу у вертикальному напрямку від реактора (1) з псевдорідинним середовищем до відцентрового сепаратора (2), і зменшується у горизонтальному напрямку від реактора (1) з псевдорідинним середовищем до відцентрового сепаратора (2), при цьому перехідний канал має трапецієподібний поперечний переріз у вертикальному і горизонтальному напрямках. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що нижня гранична поверхня (4) перехідного каналу (3) нахилена донизу в напрямку відцентрового сепаратора (2). 3. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що поперечний переріз перехідного каналу є меншим на вході відцентрового сепаратора (2), ніж на виході реактора (1) з псевдорідинним середовищем. 2 UA 102467 C2 5 4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що поперечний переріз перехідного каналу (3) є меншим на вході відцентрового сепаратора (2), ніж на виході реактора (1) з псевдорідинним середовищем, на величину від 1,1 до 2,5. 5. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що відцентровий сепаратор (2) є рециркулюючим циклоном з циркулюючим псевдорідинним середовищем. 3 UA 102467 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4