Циклонний декарбонізатор

Циклонный декарбонизатор, содержащий рабочую камеру с тангенциально установленными дутьевыми соплами, загрузочную течку и расположенные в нижней части камеры тангенциальные каналы для вывода пылегазового потока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что тангенциальные каналы для вывода пылегаэового потока установлены под углом 100...150° к оси рабочей камеры и их суммарная площадь поперечного сечения составляет 0,5...0,8 площади поперечного сечения рабочей камеры. Изобретение относится к области термической обработки мелкоизмельченного известняка и может быть использовано для производства порошкообразной извести, применяемой в металлургических переделах, промышленности строительных материалов и т.д Для производства мелкодисперсной извести применяются аппараты различных конструкций. Известна, например, циклонная печь для производства порошкообразной извести, содержащая цилиндрический корпус с газогорелочными устройствами, патрубок центральной загрузки, выполненный в виде диффузора и снабженный направляющим аппаратом, патрубок для нижнего вывода дымовых газов и материала [1]. 8 нижней части известной циклонной печи на пережиме перед отводящим патрубком происходит отложение пылевидного материала, который спекается с образованием настылей. Это ухудшает аэродинамическую обстановку в рабочей камере и требует частых остановок для чистки лечи. Кроме того, для предотвращения отложений материала на внутренней цилиндрической поверхности печи, обусловленных сверхвысоким уровнем тангенциальной составляющей скорости газового потока, необходимо соблюдение определенного соотношения площадей поперечных сечений рабочей камеры и отводящего патрубка, что не предусмотрено в известном техническом решении. Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявленному является кольцевая циклонная печь для термохимической обработки мелкоизмельченного минерального сырья, содержащая рабочую камеру с выводом пылегазового потока через тангенциальные каналы и соосно расположенную с камерой полую вставку, имеющую профиль внутрен С 6973 ней поверхности камеры, тангенциально установленные дутьевые сопла и загрузочную течку, при этом камера по высоте выполнена из чередующихся между собой прямых и обратных усеченных конусов расположены в 5 каждом прямом конусе [2]. Недостаток известной конструкции заключается в том, что в рабочей камере созданы условия для отложений материала, во-первых, на ее стенках из-за пульсации 10 скорости пылегазового потока при изменении профиля рабочей камеры и, во-вторых, в нижней части рабочей камеры из-за выпадения пыли из газового потока под влиянием инерционного фактора. Отложение матери- 15 ала внутри рабочей камеры ведет к образованию настылей, что нарушает оптимальные аэродинамические условия термической обработки материала и требует частых остановок печи для чистки рабочей камеры. Все это 20 снижает эксплуатационную надежность аппарата. Этому может способствовать чрезмерно высокий или низкий уровень тангенциальной составляющей скорости газового потока в рабочей камере, что возни- 25 кает при определенных соотношениях площадей проходных сечений рабочей камеры и тангенциальных каналов (не предусматриваемых в известном решении). Задачей, на решение которой направлено 30 данное техническое решение, является создание циклонного декарбонизатора, обеспечивающего более высокий технический результат, а именно повышение эксплуатационной надежности аппарата, засчет отсутствия 35 отложений материала и н астылеоб разова ний в рабочей камере декарбонизатора, и повышение активности извести (повышение активности извести и снижение времени гашения извести). 40 Задача решается тем, что в циклонном декарбонизаторе, содержащем рабочую камеру с тангенциально установленными дутьевыми соплами, загрузочную течку и расположенные в нижней части камеры тан- 45 генциальные каналы для вывода пылегазового потока, согласно изобретению, тангенциальные каналы для вывода пылегазового потока установлены под углом 100...150° коси рабочей камеры и их суммар- 50 ная площадь поперечного сечения составляет 0,5...0,8 площади поперечного сечения рабочей камеры. Установка под углом 100...150° к оси рабочей камеры тангенциальных каналов 55 обеспечивает надежное удаление из рабочей камеры обрабатываемого материала без его отложений. В случае, когда угол меньше 100° на границе рабочей камеры с каналами наблюдается отложение материала под дей 4 ствием инерционного фактора. Кроме того, из-за создаваемого каналами аэродинамического подпора увеличивается тангенциальная составляющая газового потока и за счет эгого материал отбрасывается на стенки рабочей камеры, образуя настыли. При углах более 150° происходит снижение уровня тангенциальной составляющей скорости газового потока в рабочей камере из-за уменьшения аэродинамического подпора, создаваемого каналами. Т.е. при углах более 150° коэффициент аэродинамического сопротивления на границе "рабочая камера каналы" резко снижается и, таким образом, уменьшается подпор, создаваемый каналами. При снижении тангенциальной составляющей увеличивается аксиальная составляющая, что снижает интенсивность теплообмена и способствует выпадению материала из газового потока под действием инерционного фактора в нижней части рабочей камеры. Установка тангенциальных каналов под углом 100...150° к оси рабочей камеры является необходимым, но не достаточным условием для достижения поставленной задачи. Для ее достижения необходимо соблюдение соотношения площадей поперечных сечений тангенциальных каналов и рабочей камеры, величина которого составляет 0,5...0,8. Определяющим параметром для аппаратов циклонного типа является их диаметр, являющийся функцией множества факторов, в том числе степени крутки потока, качества извести, производительности, расходов топлива и воздуха, температуры и др. При этом величина соотношения диаметров рабочей камеры и тангенциальных каналов или, что то же самое, соотношение площадей поперечных сечений рабочей камеры и тангенциальных каналов во многом определяет аэродинамическую обстановку в рабочей камере, обусловленную уровнем тангенциальной составляющей скорости газового потока, который достигает оптимального значения при величине соотношения площадей 0,5...0,8. В случае, когда суммарная площадь поперечных сечений каналов меньше 0,5 площади поперечного сечения рабочей камеры, происходит резкое увеличение степени крутки потока в рабочей камере с образованием спеков материала на стенках камеры. При суммарной площади поперечного сечения каналов больше 0,8 площади поперечного сечения рабочей камеры резко снижается тангенциальная составляющая скорости газового потока и увеличивается аксиальная составляющая, в результате чего 6973 снижается интенсивность теплообмена в рабочей камере и материал отлагается в нижней части рабочей камеры декарбонизатора. На фиг,1 представлен общей вид циклонного декарбонизатора; на фиг,2 - разрез 5 по А-А фиг. 1; на фиг.З - разрез по Б-Б фиг. 1. Циклонный декарбонизатор содержит расположенную в цилиндрическом корпусе 1 рабочую камеру 2, тангенциальные дутьевые сопла 3 для ввода теплоносителя, загру- 10 зочную течку 4 для подачи материала на термообработку. В нижней части корпуса 1 установлены тангенциальные каналы 5 для удаления из рабочей камеры 2 пылегазового потока. При этом тангенциальные каналы 5 15 расположены к оси рабочей камеры 2 под углом а, величина которого составляет 100...150°. Суммарная площадь поперечных сечений тангенциальных каналов 5 составляет 0,5..0,8 площади поперечного сечения 20 камеры 2. Предложенная конструкция циклонного декарбонизатора испытывалась на лабораторной горячей модели и в опытно-промышленных условиях; диаметр рабочей камеры, 25 соответственно, составлял 0,6 м и 1,8 м. Обжигу подвергался известняк, содержащий СаО 52,08%; МдО 2,34%; SIO2 1,53%; п.п.п. 43,47%; пр. 0,58% и измельченный в шаровой барабанной мельнице до содержания 30 класса "-74 мкм" 89...96%. В качестве топлива использовался природный газ с теплотворной способностью 34,95 ,МДж/м . При розжиге декарбонизатора в рабочую камеру 2, ограниченную футерованным 35 цилиндрическим корпусом 1, через тангенциальные дутьевые сопла 3 подавалась газовоздушная смесь, которая сгорала с выделением теплоты. После прогрева декарбонизатора устанавливался необходимый 40 расход теплоносителя через сопла 3 и через загрузочную течку 4 подавался мелкоизмельченный известняк. Обжиг известняка осуществлялся в закрученном потоке тепло.носителя. После термообработки материал 45 вместе с дымовыми газами удалялся из ра бочей камеры 2 через тангенциальные каналы 5. При этом угол а расположения тангенциальных каналов 5 относительно оси рабочей камеры 2 и величина соотношения их площадей поперечного сечения оказывали существенное влияние на эксплуатационную надежность декарбонизатора. По тангенциальным каналам 5 пылегазовый поток поступал в систему улавливания готового продукта^ для чего использовались аппараты циклонного типа и электрофильтр. Результаты проведенных испытаний циклонного декарбонизатора приведены в таблице. Как видно из приведенных данных, при расположении тангенциальных каналов под углом 100...150°коси рабочей камеры и суммарной площади поперечного сечения каналов, равной 0,5...0,8 площади поперечного сечения рабочей камеры (см. п.п. 2, 3, 4, 7 и 8) в декарбонизаторе не наблюдается отложений материала и отсутствуют настыли, чем достигается высокая эксплуатационная надежность аппарата. При этом известь имеет высокую активность (83,9...86,0%) и быстро гасится (1 мин. 30 с). В случае, когда величины угла и отношения площадей меньше заявленных значений (см. п.п. 1, 6 и 10), увеличивается тангенциальная составляющая скорости и, как следствие, образуются настыли в рабочей камере. Одновременно с этим снижается скорость гашения извести (увеличивается время гашения до3 мин. 15с... 3 мин, 45 с). При величинах угла и отношении площадей больше заявленных значений (см. п.п. 5, 9 и 13) кроме настылеобразований в рабочей камере наблюдается уменьшение активности извести до 58,5.-64,2% с временем гидратации 1 мин. 50 с... 2 мин. 15 с из-за снижения интенсивности теплообмена (т.к. уменьшилась тангенциальная составляющая и возросла аксиальная составляющая скорости газового потока). Такая же картина наблюдается при одновременном увеличении одной и снижении другой величины относительно заявленных значений (см. п.п. 11 и 12). 6973 Результаты испытаний циклонного декарбонизатора пп Угон а, град. ОтношеСредние составляюние площа- щие скорости газового дей потока в рабочей капоперечн. мере х ' сечений тангенаксиальканалов и циальная, ная, рабочей U/V W/V камеры, доли ед. 0.6 2,73 0.44 Качество извести Наличие отложений материала и настылей в рабочей камере, да - нет активность, % скорость (время) гашения, мин.-с 84,6 3-45 да 1 90 2 100 0,6 2,28 0,69 84,3 1-30 нет 3 120 0,6 2,23 0,72 83.9 1-30 нет 4 150 0,6 2,14 0,74 85,7 1-30 нет 5 160 0,6 1,47 1,03 60,6 1-50 да 6 120 0,4 2,63 0,49 120 0,5 2,27 0,68 3-15 1-30 да 7 85,1 85,4 нет 8 120 0,8 2,12 0,76 86,0 1-30 нет 9 120 0,9 1,68 1,08 64.2 да 10 90 0,4 3,06 0,30 85,3 11 90 0,9 1,88 0,91 66,7 12 160 0,4 1,67 0,92 63,6 2-00 3-30 2-Ю 2-Ю 13 160 0,9 1,25 1,22 58,5 2-15 да х) Примечание: да да да W, U, V - соответственно тангенциальная и аксиальная составляющие скорости и условная скорость в рабочей камере. 6973 WZZZZ/2ZZZ7, Фиг. 3 Упорядник В.Бойко Замовлення 4508, Техред М.Моргентал Коректор О.КозорІз Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл,, 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101