МНОГОЯРУСНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройству для обжига сыпучих материалов и может найти применение в пищевой, строительной, химической, металлургической, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности.
Известна вертикальная печь для термообработки сыпучих материалов, содержащая корпус, внутри которого установлен теплообменник, снабженный патрубком для подачи сырья, горелку и устройство для подачи вторичного воздуха (см., например, патент США №2119790, 263-21, 1961 г.).
Недостатком известного устройства является осуществление утилизации тепла только за счет излучения и потеря тепла с отходящими газами.
Известна печь для обжига сыпучего материала во взвешенном состоянии, содержащая конический корпус с внутренним и наружным конусами, горелочным устройством и устройством для подачи сырья и отвода дымовых газов (см., например, ав.св. СССР 690267, F27В 15/00, 1975 г).
Недостатком известной печи является снижение качества обрабатываемого материала и возникновения значительной просыпи материала при попадании разнородного сырья с различными включениями.
Наиболее близкой по технической сущности является выбранная заявителем за прототип многоярусная печь для обжига сыпучих материалов, включающая вертикальные печи, расположенные одна над другой, содержащие корпуса с тангенциальными патрубками для отвода дымовых газов и мелкой фракции, размещенные в них теплообменники, выполненные в виде усеченных конусов, расположенных большими основаниями вверх, горелочные устройства, воздушную форсунку с завихрителем, устройства для подачи и вывода воздуха с регулирующими элементами, распределители воздуха, при этом вышерасположенная печь снабжена загрузочным устройством, одно горелочное устройство размещено между печами и выполнено в виде тороида (см., например, ав.св. СССР № 744208, F27В 15/00, 1978 г)
Недостатком известной печи является сниженная производительность за счет ограничения топочного объема и нарушения стабильного аэродинамического режима работы.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель является увеличение производительности, установление стабильного аэродинамического режима работы, обеспечение возможности регулировки количества подаваемого сырья в необходимых пределах, предотвращение спекания готового продукта в единую губчатую массу, обеспечение герметичного соединения корпуса рекуператора с корпусом печи.
Решение поставленной задачи достигается тем, что многоярусная печь для обжига сыпучих материалов, включающая вертикальные печи, расположенные одна над другой, содержащие корпуса с тангенциальными патрубками для отвода дымовых газов и мелкой фракции, размещенные в них теплообменники, выполненные в виде усеченных конусов, расположенных большими основаниями вверх, горелочные устройства, воздушную форсунку с завихрителем, устройства для подачи и вывода воздуха с регулирующими элементами, распределители воздуха, при этом вышерасположенная печь снабжена загрузочным устройством, одно горелочное устройство размещено между печами и выполнено в виде тороида, согласно полезной модели, корпуса печей выполнены цилиндрической формы, снабжены конусами-рассекателями, один из которых установлен в воздушной форсунке, а другой - на выходе усеченного конуса нижерасположенной печи и выполнен в виде поплавка, загрузочное устройство расположено вверху над корпусом вышерасположенной печи и содержит корпус с рубашкой, выполненный в виде усеченного конуса с размещенным внутри конусом-распределителем, обращенным вершиной вверх.
На Фиг.1 изображен продольный разрез многоярусной печи для обжига сыпучих материалов.
На Фиг.2 вид сверху.
Многоярусная печь для обжига сыпучих материалов включающая вертикальные печи, расположенные одна над другой, содержащие корпуса 1, 2, выполненные цилиндрической формы с тангенциальными патрубками 3, 4 для отвода дымовых газов и мелкой фракции, размещенные в них теплообменники, выполненные в виде усеченных конусов 5, 6, расположенных большими основаниями вверх, горелочные устройства 7, 8, одно из которых размещено между печами и выполнено в виде тороида, воздушную форсунку с завихрителем 9, устройства 10, 11, 12, 13 для подачи и вывода воздуха с регулирующими элементами 14, 15, распределители 16, 17 воздуха, загрузочное устройство 18, конуса-рассекатели 19, 20, один из которых установлен в воздушной форсунке, а другой - на выходе усеченного конуса нижерасположенной печи и выполнен в виде поплавка. Загрузочное устройство расположено вверху над корпусом вышерасположенной печи, содержит корпус 21 с рубашкой 22 выполненный в виде усеченного конуса с размещенным внутри конусом-распределителем 23, обращенным вершиной вверх. Устройство для подачи и вывода воздуха выполнено в виде гребенок, регулирующие элементы выполнены в виде заслонок. Снаружи печей установлены рекуператоры 24, 25 с рубашками, технологические люки 26, 27 для обслуживания воздушной форсунки и горелочных устройств. Горелочные устройства целесообразно снабжать эжектором 28, нижерасположенная печь имеет топку 29 и снабжена устройством 30 для вывода тяжелой фракции. Целесообразно использовать технологическую вставку 31 для разделения печей во время ремонтных работ.
Многоярусная печь для обжига сыпучих материалов работает следующим образом. Материал, подлежащий обработке, например, порода, содержащая химически связанную воду, раздробленная до оптимального фракционного состава от 0,1 до 0, 63 мм. загружают в загрузочное устройство, где равномерно распределяется по конусу-распределителю и попадает в усеченный конус теплообменника, нагретый от горелочного устройства, расположенного между печами и выполненного в виде тороида, до температуры 700-800°С. Сырье, проходя через усеченный конус теплообменника нагревается и наиболее мелкий фракционный состав от 0,1 до 0,16 мм. к моменту выхода из усеченного конуса достигает размягченного состояния - пиропластичности. Чтобы избежать охлаждения достигшего пиропластичности сырья мелкой фракции, в воздушную форсунку с завихрителем с конусом-рассекателем, подается горячий воздух из рекуператоров. Затем сырье направляют в центральную часть факела горелочного устройства, выполненного в виде тороида. Вспученный продукт, за счет подбора подачи поступающего от воздушной форсунки горячего воздуха и тягового усилия дымового вентилятора (на чертеже не показан), подключенного к тангенциальному патрубку, перемещается из средней зоны факела горелочного устройства на периферию факела и получает оплавленную поверхность с минимальным количеством открытых пор.
В вышерасположенной печи получается однородный продукт, фракционным составом от 0,1 до 0, 63 мм, со сферической формой гранулы, механически прочной, с минимальным водопоглощением и малой удельной поверхностью. Полученный продукт с вышеназванными свойствами может быть использован, например, для производства облегченного гипсокартонного листа, увеличения прочности штукатурных и бетонных растворов и т.д.
Использование для поддержания горения горючего газа в горелочном устройстве, подогретого до температуры 500°С воздуха от рекуператора позволяет резко сократить потребление горючего газа, т.к. на один кубический метр воздуха, подаваемого на поддержание горения горючего газа, приходится 21% кислорода и 79% балластных газов, в основном азота. При подаче подогретого воздуха не приходится затрачивать энергию окисления горючего газа на подогрев всей массы воздушной смеси, что ведет к значительной экономии потребляемых углеводородов на единицу готового продукта. Далее, сырье поступает в усеченный конус-теплообменник нижерасположенной печи. Здесь, проходя по внутренней поверхности усеченного конуса- теплообменника, сырье разогревается и к моменту выхода из него достигает размягченного состояния - пиропластичности. На выходе из усеченного конуса-теплообменника установлен конус-рассекатель, выполненный в виде поплавка, служащий для равномерного распределения поступающего сырья в факеле горелочного устройства нижерасположенной печи и для предотвращения создания зоны противодавления в усеченном конусе-теплообменнике. Зона противодавления формируется выше конуса-рассекателя, за счет энергии факела горелочного устройства нижерасположенной печи и тягового усилия дымового вентилятора (на чертеже не показан), подключенного к тангенциальному патрубку. В этой зоне происходит вспучивание достигшего пиропластичности сырья средней и крупной фракции, а также оплавление гранулы готового продукта за счет витания в верхней части факела горелочного устройства. Легкая фракция отводится в тангенциальный патрубок, а тяжелая - преодолевая поток поступающего воздуха между топкой и корпусом, отводится в устройство для вывода тяжелых фракций. В нижерасположенной печи имеется возможность регулировать качество получаемого продукта соотношением поступающего на горение горючего газа воздуха и тяговым усилием дымового вентилятора. Полученный продукт имеет фракционный состав от 0,63 мм до 1,25 мм, с механически прочной гранулой, малой удельной поверхностью и малым водопоглощением.
Цилиндрическая форма корпусов обеспечивает герметичное соединение рекуператоров с корпусами печей. Наличие конуса-рассекателя и его выполнение в форме поплавка не позволяет факелу горелочного устройства попадать вовнутрь усеченного конуса теплообменника. Расположение загрузочного устройства и наличие технологических люков и технологической вставки упрощает обслуживание и регулировку воздушной форсунки и горелочного устройства, выполненного в виде тороида.
Совокупность заявленных признаков позволяет повысить производительность, регулировать процесс создания гранулы вспученного продукта от полностью открытой, с максимальным количеством наружных пор, до, практически, полностью закрытой, с порами, находящимися внутри сферической гранулы.
Предложенная многоярусная печь для обжига сыпучих продуктов позволяет обеспечить стабильный режим работы, улучшает качество полученного продукта, предотвращая спекание готового продукта в единую губчатую массу.
Многоярусная печь для обжига сыпучих материалов эффективна, надежна и проста в эксплуатации.