Доронин С.В. Конструктивные формы металлургического оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 48. Вращающаяся печь: 1 – трубы; 2, 3 – трубные решетки; 4, 5 – обечайки;

6, 7 – боковые стенки; 8 – днище; 9, 10 – коллекторы; 11 – наклонные полки; 12 –

перегородка

Вращающаяся печь содержит трубы 1, концами закрепленные в

трубных решетках 2 и 3. Трубные решетки 2 и 3 закреплены в обечайках

4 и 5, которые установлены на фундаменте. К трубным решеткам 2 и 3

прикреплены боковые стенки 6 и 7 короба и перфорированное днище 8,

а также коллекторы 9 и 10 для подвода и отвода теплоносителя. На бо-

ковой стенке 7 короба со стороны выгрузки материала из печи закрепле-

ны наклонные полки 11. В верху короба к трубным решеткам 2 и 3 при-

креплена продольная вертикальная перегородка 12.

Перегородка 12 не доходит до верхнего ряда труб 1 и установ-

лена со смещением от центра короба к подъемной стороне барабана та-

ким образом, что угол β наклона касательной к описанной окружности

сечения короба в месте контакта с перегородкой 12 равен или меньше

угла естественно откоса обрабатываемого материала. Между стенкой

короба 6 со стороны загрузки и перегородкой 12 могут быть расположе-

ны дополнительные продольные перегородки (не показаны),

Вращающаяся печь работает следующим образом.

Подъемными лопастями барабана материал загружается через

верх короба. Опускаясь по межтрубному пространству, материал нагре-

вается. Достигнув днища 8 короба, материал через отверстия вновь по-

падает на подъемные лопасти барабана и вновь подается на верх короба.

Часть материала, не успевшая опуститься в слой, сбрасывается с верха

короба и наклонными полками 11 постепенно подается к выгрузке (не

показана).

Так как материал на верх короба подается с избытком выше

верхней кромки боковых стенок 6 и 7, он образует слой с поверхностью,

близкой к поверхности описанной окружности сечения короба. Роль

подпорной стенки, исключающей ссыпание материала до образования

угла естественного откоса, выполняет перегородка 12. На участке от

стенки 6 до перегородки 12 наружная поверхность слоя материала рас-

полагается не по окружности, а по прямой линии, соответствующей углу

естественного откоса материала. Количество загружаемого материала с

лопастей барабана на участке от стенки 6 до перегородки 12 меньше, чем

расход материала в межтрубном пространстве на этом участке. Осталь-

ная часть материала для этого участка поступает из-под перегородки 12

с участка от перегородки 12 до стенки 7. Таким образом, на участке от

перегородки 12 до стенки 6 слой материала оказывается ниже верхней

кромки стенки 6, что и гарантирует от обратного осыпания материала в

сторону загрузки.

Экономический эффект предлагаемого теплообменника опреде-

ляется повышением надежности работы печи, так как снижается запы-

ленность отсасываемых из печи реакционных газов.

В данном случае прием формообразования заключается в струк-

турном усложнении, обеспечивающем выполнение дополнительной

функции. Введение дополнительной перегородки изменяет траекторию

движения материала, исключает просыпи материала через загрузочное

отверстие, препятствует уносу пылевидного материала.

Изобретение [22] относится к химическому машиностроению, а

именно к вращающимся барабанным печам с обогревом от трубчатого

теплообменника.

Оно может быть использовано для процессов обжига материа-

лов, не допускающих контакта с дымовыми газами, например, для полу-

чения фтористого водорода из бифторида натрия, кальцинированной

соды, катализаторов и др. материалов, выделяющих большое количество

реакционных газов при термообработке.

Известна печь, во вращающемся барабане которой размещен ав-

тономный трубчатый теплообменник, обогреваемый газообразным теп-

лоносителем.

Недостатком этой печи является значительный пылеунос при

обработке материалов с большим газовыделением, т.к. материал, ссы-

павшийся с подъемных лопастей в этой печи, имеет большой путь сво-

бодного падения.

Известна вращающаяся печь, содержащая барабан с лопастями,

опорными станциями и приводом, трубчатый нагреватель, расположен-

ный в коробе с боковыми стенками и перфорированным днищем.

В известной печи хотя и уменьшена запыленность рабочего про-

странства резким уменьшением пути свободного падения материала в

рабочем пространстве для основной массы материала, часть материала

при существенном выделении реакционных газов будет выноситься к

устройству для выхода последних. Унос материала будет возрастать с

увеличением объёма выделяемых материалом газов. При выделении ре-

акционных газов в количестве, создающем на выходе из слоя скорость,

превышающую скорость начала псевдоожижения материала в межтруб-

ном пространстве нагревателя, помимо резкого увеличения перемешива-

ния его в осевом направлении, будет приводить к сбрасыванию материа-

ла как через стенку со стороны разгрузки, так и загрузки, а это приведет

к возрастанию пылеуноса.

Вместе с тем выделение реакционных газов по длине печи будет

происходить неравномерно. Например, на начальном участке в зоне по-

догрева выделение газов будет малым, затем выделение, будет возрас-

тать, и в районе разгрузки, когда процесс термообработки уже завершен,

выделение реакционных газов будет отсутствовать.

Целью изобретения является снижение пылеуноса.

Указанная цель достигается тем, что вращающаяся печь (рис.

49), содержащая барабан с лопастями, опорными станциями и приводом,

трубчатый нагреватель, расположенный в коробе с боковыми стенками и

перфорированным днищем, устройство для вывода реакционных газов,

загрузочное и разгрузочное устройства, снабжена желобами, прикреп-

ленными со стороны разгрузки к боковой стенке короба, в которой в

месте расположения желобов выполнены окна, а короб снабжен крыш-

кой, выполненной в виде воронок с опускными трубками и установлен-

ной с зазором по отношению к боковой стенке со стороны загрузки.

Данная конструкция обеспечивает эффективную термообработ-

ку материалов на определенной стадии нагрева, выделяющего большие

объемы реакционных газов. При этом обеспечивается минимальное рас-

пыление материала в реакционных газах и, следовательно, минимальный

вынос материала.

Печь содержит барабан 1 с бандажами 2 и 3, опирающимися на

опорные станины 4 и 5. На барабане закреплен зубчатый венец 6, соеди-

ненный с приводом 7, а на внутренней поверхности барабана подъемные

лопасти 8 и теплоизоляция 9, Внутрь барабана 1 введен трубчатый на-

греватель 10, закрепленный в днищах 11 и 12 обечаек 13 и 14. Трубча-

тый нагреватель 10 расположен в коробе с боковыми стенками 15 и 16,

перфорированным днищем 17 и крышкой 18, набранной из воронок 19 с

опускными трубами 20. На стенке 16 короба закреплены закрытые жело-

ба 21. В стенке 16 в районе каждого желоба выполнены окна 22 на уров-

не слоя материала в теплообменнике 10. Крышка 18 по отношению к

стенке 15 установлена с зазором 23.

Трубчатый нагреватель снабжен поперечными перегородками

24. В днище 11 закреплено устройство загрузки 25, а в днище 12 устрой-

ство для разгрузки 26.

Печь работает следующим образом.

Рис. 49. Вращающаяся печь: 1 – барабан; 2, 3 – бандажи; 4, 5 – станины; 6 – зуб-

чатый венец; 7 – привод; 8 – лопасти; 9 – теплоизоляция; 10 – нагреватель; 11, 12

– днища; 13, 14 – обечайки; 15, 16 – боковые стенки; 17 – перфорированное

днище; 18 – крышка; 19 – воронки; 20 – опускные трубы; 21 – желоба; 22 – окна;

23 – зазор; 24 – перегородки; 25 – устройство загрузки; 26 – устройство разгруз-

ки

Барабан 1 приводится во вращение на бандажах 2 и 3 и опорных

станциях 4 и 5 от зубчатого венца 6 и привода 7. В трубчатый теплооб-

менник 10 подается теплоноситель. Загрузочным устройством 25 внутрь

барабана подается обрабатываемый материал. Материал поднимается

лопастями 8 и ссыпается в воронки 19 крышки 18. Через опускные трубы

20 материал поступает в межтрубное пространство теплообменника 10 в

районе загрузочного устройства и постепенно заполняет его, т.к. матери-

ал, просыпавшийся через перфорированное днище 17, вновь подается в

то же место теплообменника. Если в начальной зоне термообработки

материал выделяет малое количество реакционных газов, то после подъ-

ема слоя материала в межтрубном пространстве теплообменника до опу-

скных труб материалом заполнятся и воронки 19, и излишки материала,

превышающие пропускную способность перфорированного днища 17,

будут сбрасываться лопастями в желоб 21, по которому материал пере-

местится в следующую зону по длине барабана.

Аналогично материал поступает в следующую зону, пока не за-

полнит полностью межтрубное пространство теплообменника и не нач-

нет поступать в разгрузочное устройство.

Если в какой-либо зоне будет происходить интенсивное выделе-

ние реакционных газов, то материал в верхней части слоя будет приве-

ден в псевдоожиженное состояние и из воронок 19 через опускные труб-

ки 20 весь материал будет уходить в слой. Однако, так как перфориро-

ванное днище 17 не сможет пропустить весь материал, его избыток бу-

дет переливаться через окна 22 в желоба 21 и далее в следующий отсек.

Реакционные газы, выходящие из слоя по зазору 23 между

крышкой 18 и стенкой 15, выводятся из зоны теплообменника и отсасы-

ваются из печи через штуцер в днище 12 (не показан).

Таким образом, описанная вращающаяся печь обеспечивает на-

дежную работу печи как при интенсивном, так и при умеренном выделе-

нии реакционных газов. При этом достигается резкое снижение пыле-

уноса, т.к. материал с подъемных лопастей 8 не падает свободно на-

встречу потоку реакционных газов, а опускается по стенкам воронок 19.

Формообразование данной конструкции основано на оптимиза-

ции компоновки функциональных элементов. Так, циклонный элемент

внесен в рабочую область, что практически полностью исключает пыле-

вынос из печи. Это позволяет упростить структуру системы и исключить

из нее некоторые элементы.

Изобретение [23] относится к химическому машиностроению, а

именно к вращающимся барабанным печам с обогревом от трубчатого

теплообменника. Оно может быть использовано для обжига газовыде-

ляющих материалов, не допускающих контакта с теплоносителем, на-

пример, для получения фтористого водорода из бифторида натрия, ката-

лизаторов.

Известна печь, во вращающемся барабане которой размещен ав-

тономный трубчатый теплообменник, обогреваемый газообразным теп-

лоносителем.

Недостатком этой печи является высокий пылевынос при обра-

ботке газовыделяющих материалов, так как пылеосадительный объем в

барабане отсутствует, и пыль ссыпается с лопастей со значительным

путем свободного падения.

Целью изобретения является снижение пылеуноса при обработ-

ке газовыделяющих материалов.

Указанная цель достигается тем, что вращающаяся печь, содер-

жащая барабан с лопастями, опорными станциями и приводом, трубча-

тый нагреватель, торцовые обечайки и циклон, закрепленные вне бара-

бана, загрузочное и разгрузочное устройства, снабжена подпорным

кольцом, установленным на разгрузочном конце печи, перегородкой,

расположенной на нагревателе, и наклонными лопастями, при этом ци-

клон и наклонные лопасти размещены на участке печи, ограниченном

подпорным кольцом и перегородкой, и прикреплены к обечайке.

Вращающаяся печь (рис. 50) содержит барабан 1 с бандажами 2

и 3, опирающимися на опорные станции 4 и 5. На барабане закреплен

зубчатый венец 6, соединенный с приводом 7. На внутренней поверхно-

сти барабана закреплены подъемные лопасти 8 и 9. На концах барабана

закреплены клиновые отбойные насадки 10. Внутрь барабана введен

трубчатый нагреватель 11, закрепленный концами в днищах 12 обечаек

13 и 14. На трубчатом нагревателе 11 установлена поперечная перего-

родка 15. На участке от перегородки 15 до днища обечайки 14 на нагре-

вателе 11 сняты боковые стенки и перфорированное днище. На днище

обечайки 14 закреплен циклон 16 со стояком 17 и наклонные полки 18.

Стояк 17 циклона 16 опущен ниже внутреннего диаметра подпорного

кольца 19, закрепленного на барабане 1. Барабан 1 на участке от подпор-

ного кольца 19 до поперечной перегородки 15 не имеет подъемных ло-

пастей. Для удобства монтажа и демонтажа часть днища обечайки 14, к

которой крепится циклон 16, выполнена съемной. В днище обечайки 13

закреплено устройство 20 для загрузки материала в печь, а в днище обе-

чайки 14 – разгрузочное устройство 21. Для регулирования высоты слоя

материала на барабане 1 в зоне установки стояка 17 может быть уста-

новлено второе подпорное кольцо 22, с внутренним диаметром мень-

шим, чем у подпорного кольца 19. На внутренней поверхности барабана

установлена теплоизоляция 23. Для отсоса газов имеется патрубок 24,

соединенный с циклоном.

Печь работает следующим образом.

Барабан 1 приводится во вращение на бандажах 2 и 3 и опорных

станциях 4 и 5 от зубчатого венца 6 и привода 7. Внутри барабана 1 уст-

ройством 20 подается материал для термообработки, а в трубчатый на-

греватель 11 подается теплоноситель.

Материал лопастями 8 загружается на трубчатый нагреватель 11

и опускается между трубами до днища нагревателя, через отверстия ко-

торого вновь высыпается на подъемные лопасти. После заполнения меж-

трубного пространства нагревателя материалом до перегородки 15 часть

материала, поступающая в зону, прилегающую к перегородке 15, лопа-

стями 8 сбрасывается в разгрузочное устройство 21.

Рис. 50. Вращающаяся печь: 1 – барабан; 2, 3 – бандажи; 4, 5 – опорные станции;

6 – зубчатый венец; 7 – привод; 8, 9 – лопасти; 10 – отбойные насадки; 11 – на-

греватель; 12 – днища; 13, 14 – обечайки; 15 – перегородка; 16 – циклон; 17 –

стояк; 18 – полки; 19, 22 – подпорное кольцо; 20 – устройство загрузки; 21 – раз-

грузочное устройство; 23 – теплоизоляция; 24 – патрубок

Выделяющиеся в процессе нагрева реакционные газы (напри-

мер, фтористый водород при нагреве бифторида натрия), увлекают мел-

кие частицы материала и выносят его в зону установки циклона 16. Про-

ходя циклон, газы выделяют пыль, которая по стояку 17 опускается

вновь в барабан 1, а реакционные газы отсасываются через патрубок 24.

Пыль, поступающая из стояка 17 в барабан 1, при вращении барабана

образует сегмент из подвижного материала на участке барабана без ло-

пастей между подпорными кольцами 19 и 22. Конец стояка находится в

слое этого материала, что исключает подсос газов через стояк и связан-

ное с ним ухудшение работы циклона. Пыль материала, попадающая в

зону отбойных клиновых насадок 10, отбрасывается ими на подъемные

лопасти 9. Поднятый лопастями 9 материал ссыпается на наклонные

полки 18 и по ним поступает в слой материала, находящийся за подпор-

ным кольцом 19. Достигнув кромки подпорного кольца 22, материал

переливается на лопасти 8, которыми подается на разгрузочное устрой-

ство 21.

Описанная конструкция печи обеспечивает надежную обработку

материалов, выделяющих реакционные газы, а также отсос последних из

печи, при одновременной надежной работе циклона и печи, так как ниж-

ний конец стояка циклона находится в слое материала, причем исключа-

ется попадание материала в уплотнение.

Экономический эффект определяется снижением потерь мате-

риала с реакционными газами, повышением надежности работы уста-

новки по сравнению с выносной системой пылеулавливания, так как не

требуются специальные устройства на выгрузке пыли из циклона, мень-

ше металлоемкость установки в целом.

При компоновке данной конструктивной формы за счет даль-

нейшего усложнения структурной схемы и увеличения количества вспо-

могательных функциональных элементов обеспечивается оптимизация

разделения и распределения входного и выходного потоков, что позво-

ляет улучшить условия работы печи, уменьшить пылеунос, улучшить

распределение материала по всему пространству печи, перераспределить

избытки материала с последующей его загрузкой в рабочую камеру.

Изобретение [24] относится к химическому машиностроению, а

именно к вращающимся барабанным печам с обогревом от трубчатого

теплообменника. Оно может быть использовано для процессов обжига

материалов, не допускающих контакта с дымовыми газами, например,

для получения фтористого водорода из бифторида натрия, кальциниро-

ванной соды, катализаторов.

Известна вращающаяся печь, содержащая барабан и помещен-

ный внутри него трубный нагреватель с коллекторами, снабженными

трубными решетками и патрубками, в которой предусмотрено дополни-

тельное сжигание топлива, что повышает тепловой КПД.

Однако в этом случае решается проблема повышения коэффи-

циента теплоотдачи от теплоносителя к трубкам.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению яв-

ляется вращающаяся печь с трубами U-образной формы, прикрепленны-

ми к днищу обечайки, закрепленной вне барабана на подвижной опоре.

Недостатком этой печи, является сложность использования ее

при применении в качестве теплоносителя газовзвеси твердых частей,

так как узел передачи теплоносителя от неподвижной топки к подвиж-

ным (в осевом направлении) трубам будет сложным и мало надежным,

так как через этот узел будет проходить высокотемпературный газ с

большой концентрацией твердых частиц (5-20 кг/м

Цель изобретения – снижение расхода топлива и повышение на-

дежности работы.

Для достижения указанной цели вращающаяся печь, содержа-

щая барабан с лопастями, опорными станциями и приводом, нагревате-

ли, расположенные вдоль оси барабана и выполненные из U-образных

труб, через ряд прикрепленных к днищам противоположных обечаек,

соосных с барабаном и установленных на откатных тележках, устройст-

ва для ввода теплоносителя, снабжена циклонами, а концы U-образных

труб пропущены через днища обечаек и объединены в пакеты, одни из

которых подсоединены к циклонам, а другие к устройствам для ввода

теплоносителя, установленным вместе с циклонами на откатных тележ-

ках, причем циклопы и устройства для ввода теплоносителя соединены

инжекторами.

Предлагаемая конструкция (рис. 51) позволяет использовать в

качестве теплоносителя газовзвесь твердых частиц без чрезмерного ус-

ложнения конструкции печной установки, увеличить коэффициент теп-

лоотдачи к трубам и поднять тепловой КПД печи за счет уменьшения

количества газообразного теплоносителя выбрасываемого с высокой

температурой в атмосферу. Последний эффект достигается тем, что топ-

ливо сжигается при малом избытке воздуха и снижение температуры

газообразного теплоносителя до рабочей температуры производится не

холодным воздухом, а рециркулирующими твердыми частицами.

Рис. 51. Вращающаяся печь: 1 – барабан; 2, 3 – бандажи; 4, 5 – опорные станции;

6 – зубчатый венец; 7 – привод; 8 – подъемные лопасти; 9 – клиновые насадки;

10, 12 – трубы; 11, 13 – трубные решетки; 14, 17 – днища; 15, 18 – обечайки; 16,

19 – тележка; 20, 21, 24, 25 – пакеты; 22, 23 – циклоны; 26, 28 – топка; 27, 29 –

инжектор; 30 – загрузочные патрубки; 31 – перфорированное днище

Печь состоит из барабана 1 с бандажами 2 и 3, опирающимися

на опорные станции 4 и 5. На барабане закреплен зубчатый венец 6, со-

единенный с приводом 7. На внутренней поверхности барабана закреп-

лены подъемные лопасти 8. На концах барабана закреплены клиновые

насадки 9. Внутрь барабана введены вертикальные ряды труб 10, закреп-

ленные обоими концами в трубной решетке 11 и вертикальные ряды

труб 12, закрепленные обоими концами в трубной решетке 13. Трубная

решетка 11 прикреплена к днищу 14 обечайки 15, установленной на те-

лежке 16, а трубная решетка 13 прикреплена к днищу 17 обечайки 18,

установленной на тележке 19.

Верхние ряды труб 10 и 12 пропущены через соответствующие

днища 14 и 17, объединены в пакеты 20 и 21 и подсоединены к циклонам

22 и 23, закрепленным на тележках 16 и 19.

Нижние ряды труб 10 и 12 объединены в пакеты 24 и 25.

Пакет 24 подсоединен к циклону 22 и топке 26 через инжектор

27, а пакет 25 подсоединен к циклону 23 и топке 28 через инжектор 29.

Циклоны 22 и 23 имеют патрубки для загрузки в них твердого сыпучего

материала 30. На боковой стенке крайнего ряда труб со стороны выгруз-

ки прикреплены наклонные полки (не показаны), а к нижним трубам,

прикрепленным к одной из трубных решеток, закреплено перфориро-

ванное днище 31.

В днище 14 смонтировано загрузочное устройство, а в днище 17

разгрузочное (не показано). На крайних вертикальных рядах навешены

боковые стенки, препятствующие боковому просыпанию материала (не

показаны) и к одной из них (со стороны выгрузки) закреплены наклон-

ные лопасти.

Печь работает следующим образом.

Барабан 1 приводится во вращение на бандажах 2 и 3 и опорных

станциях 4 и 5 от зубчатого венца 6 и привода 7.

В топки 26 и 28 подается воздух и топливо и производится их

розжиг.

Внутрь барабана 1 подается загрузочным устройством подле-

жащий термообработке материал, который лопастями 8 загружается на

трубы 10 и 12 в короб, образуемый навешенными на крайние трубы 10 и

12 боковыми стенками и днищем 31. Материал постепенно заполняет

короб со стороны загрузки, так как просыпающийся через перфориро-

ванное днище 31 материал вновь подается лопастями 8 в то же место

короба. После заполнения короба в зоне загрузки излишек материала

лопастями 8 подается на наклонные полки, прикрепленные к боковой

стенке короба, по которым он перемещается на длину полки вдоль оси

барабана и вновь попадает в подъемные лопасти 8, заполняя короб далее

по длине, пока не дойдет до разгрузочного устройства и удаляется из

барабана.

Через патрубки 30 в циклоны 22 и 23 подается по порции твер-

дого сыпучего материала, который через инжекторы 27 и 29 попадает в

пакеты 24 и 25 нижних рядов труб и вместе с дымовыми газами обогре-

вает их. Из верхних рядов труб через пакеты 20 и 21 дымовые газы с

частицами попадают в циклоны 22 и 23, частицы отделяются и вновь

попадают в инжекторы 27 и 29. При этом уменьшается объем газов, про-

ходящих через систему нагрева, а, следовательно, и выбрасываемых в

атмосферу, и увеличивается коэффициент теплоотдачи от теплоносителя

к трубам. Все это достигается при повышении надежности работы печи,

так как практически отсутствуют горячие газоходы, трубам возможно

сообщить возвратно-поступательное относительное движение (вдоль оси

барабана).