СИСТЕМА ТЕПЛООБМЕННЫХ УСТРОЙСТВ В БАРАБАННОЙ ПЕЧИ

Система теплообменных устройств в барабанной печи относится к конструкции барабанной печи для обжига строительного материала и может быть использована для производства материалов, получаемых путем обжига в барабанных печах, например керамзита, магнезита, доломита и т.п.
Известно «ВНУТРЕННЕЕ ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧЕЙ», по патенту RU 2383836 от 26.12.2007, опубл. 10.03.2010, МПК F27B 7/00, включающее теплообменные элементы для перемешивания материала, при этом, теплообменные элементы выполнены в виде зубцов с выступающей из футеровки частью в форме треугольника, большая сторона которого ориентирована в направлении, противоположном разгрузочному торцу вращающейся печи, причем угол между большей стороной и смежными с ней составляет не менее 45°, а теплообменные элементы расположены на участках в зоне подогрева материала во вращающейся печи параллельными рядами в шахматном порядке относительно друг друга и соседних участков.
Теплообменные элементы данного устройства не обеспечивают требуемую высоту подъема материала, что препятствует воздействию тепловых газов на материал во время подъема и осыпания с теплообменных элементов.
Так же известна «ФУТЕРОВКА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ» по патенту RU 2049971 от 10.12.1992, опубл. 10.12.1995, МПК F27B 7/28, выполненная из разновысоких огнеупорных кирпичей, образующих развитую поверхность теплообмена, при этом, она выполнена с установленными на стыках разновысоких кирпичей металлическими плитками, выступающими над поверхностью низких кирпичей на высоту 0,5 1,5 разности высот кирпичей.
Металлические плитки на стыках кирпичей, при длительной эксплуатации выгораю, и что приводит к разрушению огнеупорного кирпича.
Так же известна «ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ» по патенту RU 2122695 от 11.06.1997, опубл. 27.11.1998, МПК F27B 7/00, F27B 7/28, содержащая корпус, футеровку, состоящую из ребристых и гладкого участков, горелки, при этом, начало участка с гладкой футеровкой выполнено на расстоянии 30-55%, а конец - на расстоянии 80-90% общей длины печи от загрузочного конца.
Однако, ребристые участки футеровки, из-за изменений температур при перемещении снизу вверх по диаметру, при вращении, разрушаются быстрее, чем гладкие участки.
Наиболее близким по технической сущности является «Однобарабанная вращающаяся печь для обжига керамзита» по а.с. СССР 155432 от 6.01.1962, опубл. 1963, МПК Р27В 7/00, содержащая горелку и смонтированное, внутри нее, на границе зон подготовки сырья и обжига, разделительное кольцо, с площадью проходного отверстия в несколько раз меньшей сечения печи.
Установленное огнеупорное разделительное кольцо, с площадью проходного отверстия в четыре-пять раз меньше сечения печи, отделяющего зону обжига от зоны подготовки сырья, имеет малую площадь проходного сечения, из-за чего материал не пересыпается через разделительное кольцо, а движется в обратном направлении от горелки, по мере накопления в зоне подготовки.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности печи, снижение удельного расхода топлива и улучшение качества обожженного материала.
Поставленная задача решена за счет применения системы теплообменных устройств в барабанной печи, содержащей горелку и разделительное кольцо, отличающейся тем, что, система дополнительно содержит, установленные вдоль печи кольцами, теплообменные лопатки, которые в последующем кольце сдвинуты относительно предыдущего, на угол от 10 до 30 градусов; ближайшее к горелке кольцо с теплообменными лопатками расположено на расстоянии от двух до четырех диаметров печи, от сопла горелки; разделительное кольцо выполнено в виде, расположенного на расстоянии от трех до семи диаметров печи от сопла горелки, пересыпного порога, высотой 0,15-0,3 диаметра печи, и длиной в две высоты порога; система дополнительно содержит опудривающее устройство, расположенное между теплообменными лопатками и пересыпным порогом.
Оснащение системы дополнительно, установленными вдоль печи кольцами, теплообменными лопатками, сдвинутыми в последующем кольце относительно предыдущего, на угол от 10 до 30 градусов, позволяет поднимать материал, идущий по футеровке печи, снизу наверх, до максимально возможной верхней точки по диаметру печи, при падении с которой, происходит уплотнение, уменьшение фракции, и улучшение качества готового продукта, за счет улучшения перемешивания материала в слое, увеличения площади воздействия тепловых газов на материал и теплопередачи.
Расположение ближайшее к горелке кольца с теплообменными лопатками, на расстоянии от двух до четырех диаметров печи от сопла горелки, позволяет применять систему в барабанных печах различных диаметров.
Выполнение разделительного кольца в виде расположенного на расстоянии от трех до семи диаметров печи от сопла горелки, пересыпного порога, высотой 0,15-0,3 диаметра печи, и длиной в две высоты порога, позволяет применять систему в барабанных печах различных диаметров, и аккумулировать тепло, что снижает расход топлива, повышает процент выхода готового продукта и производительность печи, и снижает себестоимость готового продукта.
Систему теплообменных устройств устанавливают в барабанной печи любого диаметра и с различной мощностью горелки, где она обеспечивает экономию газа на участке теплообменных лопаток, за счет перемещения материала на стенках лопаток и подъема в газовый поток, при этом, пересыпной порог позволяет задерживать увеличенный поток пылевидного материала, за счет того, что в месте установки пересыпного порога происходит сужение диаметра прохода дымовых газов.
Система теплообменных устройств в барабанной печи, изображена на чертеже где горелка 1, корпус 2, футеровка 3, теплообменные лопатки 4, опудривающее устройство 5, пересыпной порог 6.
Система теплообменных устройств в барабанной печи выполнена следующим образом.
Барабанная печь расположена с углом наклона к горизонтали. Горелка 1 размещена в нижнем конце барабанной печи, в зоне охлаждения.
Вдоль печи кольцами установлены теплообменные лопатки 4 в каждом кольце содержится несколько лопаток 4. Теплообменные лопатки 4 в последующем кольце сдвинуты относительно предыдущего, на угол от 10 до 30 градусов.
Теплообменные лопатки 4 выполнены из жаростойкой стали в виде пластин, которые выдерживают перепады температур между верхней и нижней точками по диаметру барабана печи без разрушения, что обеспечивает долговременную эксплуатацию печи.
Ближайшее к горелке кольцо с теплообменными лопатками 4 расположено на расстоянии от двух до четырех диаметров печи от сопла горелки.
Теплообменные лопатки 4 позволяют поднимать материал, идущий по футеровке 3 печи, снизу наверх, до максимально возможной верхней точки по диаметру печи. Когда материал находится в верхней части печи, он высыпается с теплообменных лопаток 4, при этом происходит уплотнение, то есть, уменьшение фракции материала при падении. Наличие теплообменных лопаток 4 увеличивает теплопередачу, за счет увеличения площади воздействия тепловых газов на материал и улучшения перемешивания материала в слое.
Разделительное кольцо системы, расположено внутри печи и выполнено в виде, расположенного на расстоянии от трех до семи диаметров печи от сопла горелки, пересыпного порога, высотой 0,15-0,3 диаметра печи, и длиной в две высоты порога; Расстояние, на котором располагают элементы системы, выбирают в зависимости от мощности горелки и диаметра печи. Высота порога менее 0,15 диаметра печи не обеспечивает необходимый перепад температур между зонами и не позволяет аккумулировать достаточное количество тепла от горелки. Высота порога более 0,3 диаметра печи препятствует нормальному перемещению материала из одной зоны в другую.
Опудривающее устройство 5 размещено между участком с теплообменными лопатками 4, и пересыпным порогом 6, что позволяет уменьшить пылеунос с отходящими газами опудривающего материала и пыли, образуемой при подъеме и перемешивании материала теплообменными лопатками 4, и обеспечивает подачу специального опудривающего порошка в барабанную печь для увеличения диапазона вспучивания и уменьшения слипания материала,
Система теплообменных устройств в барабанной печи работает следующим образом.
При вращении печи материал перемещается по наклонной, в сторону горелки 1. На участке подготовки материал задерживается пересыпным порогом 6, на время удаления, из материала химически связанной воды. При перемещении материала через пересыпной порог 6 происходит его опудривание при помощи опудривающего устройства 5. После чего слой материала попадает на теплообменные лопатки 4, где материал интенсивно перемешивается. В зависимости от типа материала, в зоне расположения лопаток может происходить вспучивание материала, например, при производстве керамзита.
Обжиг материала происходит при температурах 950-1400°С в зависимости от обжигаемого материала. Далее происходит охлаждение материала.
Система теплообменных устройств в барабанной печи, обеспечивает экономию газа на участке теплообменных лопаток 4 за счет перемещения материала на стенках лопаток и подъема в газовый поток, что может приводить к увеличению пылеуноса, но пересыпной порог позволяет задерживать пылевидный материал и в результате того, что в месте установки пересыпного порога происходит сужение диаметра прохода дымовых газов, пересыпной порог так же позволяет аккумулировать тепло, что снижает расход топлива, повышает процент выхода готового продукта и производительность печи, и снижает себестоимость готового продукта.
Техническим эффектом является повышение производительности печи, снижение удельного расхода топлива и улучшение качества обожженного материала, за счет применения системы теплообменных устройств в барабанной печи, содержащей горелку и разделительное кольцо, отличающейся тем, что, система дополнительно содержит, установленные вдоль печи кольцами, теплообменные лопатки, которые в последующем кольце сдвинуты относительно предыдущего, на угол от 10 до 30 градусов; ближайшее к горелке кольцо с теплообменными лопатками расположено на расстоянии от двух до четырех диаметров печи, от сопла горелки; разделительное кольцо выполнено в виде, расположенного на расстоянии от трех до семи диаметров печи от сопла горелки, пересыпного порога, высотой 0,15-0,3 диаметра печи, и длиной в две высоты порога.