Ротационная качающаяся установка для термообработки и плавки дисперсных и кусковых материалов

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РОТАЦИОННАЯ КАЧАЮЩАЯСЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ И ПЛАВКИ ДИСПЕРСНЫХ И КУСКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское дочернее унитарное предприятие Технолит(72) Авторы Ровин Леонид Ефимович Валицкая Ольга Михайловна Ровин Сергей Леонидович(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское дочернее унитарное предприятие Технолит(57) Ротационная качающаяся установка для термообработки и плавки дисперсных и кусковых материалов, содержащая выполненную с возможностью вращения камеру в виде двух усеченных конических секций, сопряженных большими основаниями, оснащенную устройством, направляющим теплоноситель под углом к оси камеры и дробящим его на струи, и устройством для снижения уноса пыли и наиболее легких частиц материала, отличающаяся тем, что камера снабжена устройством для качания в продольном направлении, при этом угол наклона продольной оси камеры должен быть не меньше угла динамического откоса обрабатываемого сыпучего материала.(Рекламный проспект). 2. Патент на полезную модель 1424 от 1.03.2004, МПК 27 В 7/00, 2004 (прототип). 17323. Г.К. Клейн. Строительная механика сыпучих тел Изд. 2, перераб. и доп. - М. Стройиздат, 1977. - С. 256. Ротационная качающаяся установка для термообработки и плавки дисперсных и кусковых материалов (далее полезная модель) относится к областям металлургии и литейного производства, а более конкретно к конструкции печей для различной термообработки и плавки полидисперсных и кусковых материалов, например сушки, нагрева, охлаждения, обжига, плавления. Полезная модель может найти применение также в химической промышленности и промышленности строительных материалов, например для сушки полидисперсных материалов. Известна установка 1, применяемая для термообработки дисперсных материалов. Ее камера, выполненная с возможностью вращения, представляет собой две сопряженные секции цилиндрическую и усеченную коническую. Установка снабжена устройством, позволяющим ей наклоняться в продольном направлении. При наклоне камеры а) материал через коническую секцию загружается в цилиндрическую секцию и выгружается наружу б) камера начинает вращаться и материал подвергается термообработке. В процессе термообработки материал (в виде неравномерного слоя) не перемещается вдоль камеры, происходит только пересыпание в радиальном направлении. Ввод и вывод теплоносителя происходит через коническую секцию. Теплоноситель проходит над слоем материала. Такая конструкция обеспечивает удобство загрузки, выгрузки материала, обработку небольших порций. Однако в печи невозможно обеспечить условия для приведения материала в состояние, близкое к псевдоожиженному, с перекрестным движением частиц материала и теплоносителя. Конструкция не обеспечивает пылеулавливание. Термический К.П.Д. такой установки остается низким, сравним с к.п.д. барабанных печей. Причиной этого является использование в установке одной конической секции, перемещение теплоносителя над поверхностью слоя с постоянной скоростью, которая ниже скорости витания частиц нагреваемого материала невозможность качания камеры в процессе работы. Улучшение процесса термообработки обеспечивается в установке 2, конструкция камеры которой выполнена с возможностью вращения и состоит из двух усеченных конических секций, сопряженных большими основаниями. Камера имеет устройство для направления теплоносителя под углом к оси камеры и разделения его на струи и устройство для снижения уноса пыли. Теплоноситель получает поступательное и вращательное движение. Вращательная скорость теплоносителя достаточна для дробления слоя материала на комки произвольных размеров. Материал, в результате действия динамического напора потока теплоносителя, сил тяжести, сил адгезии с поверхностью вращающейся камеры,непрерывно разрушается на комки, которые получают сложное движение внутри камеры,близкое к псевдоожиженному. Тепловая обработка происходит за счет конвективного теплообмена между материалом и теплоносителем при интенсивном дроблении комков и перемешивании частиц материала. Кроме того, на выходе из ротационной установки поток теплоносителя создает центробежную силу, благодаря которой частицы материала, в том числе мелкие фракции, прижимаются к внутренней поверхности камеры, отделяясь от выходного потока теплоносителя, и не уносятся из камеры. Отсепарированный от взвешенных частиц материала теплоноситель отводится из камеры через устройство для снижения пылеуноса. Такая конструкция позволяет добиться высокой эффективности нагрева, повысить термический К.П.Д., устранить унос пыли и мельчайших частиц материала. Однако в такой установке в процессе ее работы наиболее крупные комки материала собираются в нижней части камеры (в месте соединения конусов), образуя достаточно толстый неподвижный в продольном направлении слой, в котором процессы перемешивания и теплообмена замедляются, что снижает общую эффективность термообработки материала. 2 1732 Причина заключается в том, что наиболее тяжелые частицы имеют скорость витания большую, чем скорость теплового потока, и, кроме того, камера неподвижна в продольном направлении. Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении термического к.п.д., обеспечении равномерного нагрева полидисперсных и кусковых материалов, интенсификации термообработки. Поставленная задача решается тем, что в известной ротационной установке для термообработки и плавки полидисперсных кусковых материалов, содержащей выполненную с возможностью вращения камеру в виде двух усеченных конических секций, сопряженных большими основаниями, и оснащенную устройством, направляющим теплоноситель под углом к оси камеры и дробящим его на струи, и устройством для снижения уноса пыли и наиболее легких частиц материала, согласно полезной модели, камера снабжена устройством для качания в продольном направлении, причем угол наклона продольной оси камеры должен быть не меньше угла динамического откоса термически обрабатываемого дисперсного материала. Отличительные конструктивные признаки заявляемой полезной модели и связи между ними позволяют ей проявлять ряд дополнительных свойств. Качание камеры в продольном направлении разрушает слой в нижней части камеры и создает дополнительное движение комков материала, образующих этот слой, причем направление движения меняется в зависимости от направления наклона камеры. Угол наклона продольной оси камеры при ее качании должен быть не меньше угла динамического откоса нагреваемого сыпучего материала - для разрушения слоя и преодоления сил трения комков материала о поверхность камеры. Вращение камеры с одновременным качанием создает условия для непрерывного перемещения материала с одновременным утонением слоя и увеличением поверхности теплообмена. На фигуре изображена ротационная качающаяся установка. Ротационная установка состоит из камеры 1, оснащенной устройством 2, направляющим и дробящим на струи теплоноситель, устройством для уменьшения уноса пыли и частиц материала 3. Установка снабжена устройством для качания 4. Отверстие 5 для загрузки и выгрузки материала может быть совмещено с входным отверстием камеры 6. В качестве теплоносителя используются подогретый воздух, продукты сжигания топлива, дымовые технологические газы и др. Ротационная установка работает следующим образом порцию материала загружают в камеру установки через загрузочное отверстие в ней, закрывающееся, например, откидной крышкой. Через входное отверстие подводят теплоноситель, который, проходя через устройство, направляющее теплоноситель под углом к продольной оси камеры и дробящее его на струи, получает вращательное движение по спирали. Слой полидисперсного материала при вращении камеры разрушается на комки, которые получают сложное движение вдоль образующих конусов и вертикально вниз, при отрыве от поверхности корпуса установки. Слой материала, оседающий внизу, при качании и одновременном вращении камеры разрушается и в виде комков движется к входному или выходному отверстию камеры, в зависимости от ее наклона, при этом толщина слоя уменьшается. Тепловая обработка происходит в основном за счет конвективного теплообмена между материалом и теплоносителем. Отсюда следует, что для обеспечения высокой интенсивности процесса необходимо создать такие условия, которые были бы близки к теплообмену в псевдоожиженном слое,как наиболее эффективному. Для этого весь материал должен участвовать в интенсивном теплообмене с теплоносителем. Это невозможно выполнить в известных ротационных установках, т.к. в рабочей камере только часть материала может приводиться в состояние,близкое к псевдоожиженному, а часть (наиболее крупные частицы) оседает внизу в виде рыхлого слоя. Теплообмен внутри слоя происходит преимущественно теплопроводностью. Известно, что коэффициент теплопроводности пористых слоев очень низкий, следовательно теплообмен неэффективный. Для интенсификации теплообмена необходимо слой 3 1732 разрушать на отдельные подвижные комки. Это возможно, если преодолеть силы сцепления частиц материала между собой и с поверхностью камеры. Слой должен находиться на качающейся в продольном направлении поверхности, причем угол наклона поверхности должен быть не меньше угла динамического откоса нагреваемого сыпучего материала. Для каждого материала угол определяется экспериментально. Для большинства сыпучих материалов он составляет 25-35 3. Направление наклона должно меняться, т.к. в противном случае весь слой материала переместиться в нижний конус камеры. В предлагаемой полезной модели это возможно выполнить, т.к. установка снабжена устройством для качания в продольном направлении. Достаточно отрегулировать угол наклона продольной оси камеры при ее качании. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4