RU2608155C1 - Screw-tube furnace (versions) - Google Patents
Screw-tube furnace (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608155C1 RU2608155C1 RU2015133425A RU2015133425A RU2608155C1 RU 2608155 C1 RU2608155 C1 RU 2608155C1 RU 2015133425 A RU2015133425 A RU 2015133425A RU 2015133425 A RU2015133425 A RU 2015133425A RU 2608155 C1 RU2608155 C1 RU 2608155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screw
- retort
- pipe
- tube furnace
- furnace according
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 43
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 25
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 16
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 11
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000012173 estrus Effects 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- HRBJILZCKYHUJF-UHFFFAOYSA-J [Pu+4].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O Chemical compound [Pu+4].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O HRBJILZCKYHUJF-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 3
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 3
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 3
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SHZGCJCMOBCMKK-KGJVWPDLSA-N beta-L-fucose Chemical compound C[C@@H]1O[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O SHZGCJCMOBCMKK-KGJVWPDLSA-N 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- XPDICGYEJXYUDW-UHFFFAOYSA-N tetraarsenic tetrasulfide Chemical compound S1[As]2S[As]3[As]1S[As]2S3 XPDICGYEJXYUDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000004047 hole gas Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 206010022000 influenza Diseases 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 102200118166 rs16951438 Human genes 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- MZQZQKZKTGRQCG-UHFFFAOYSA-J thorium tetrafluoride Chemical compound F[Th](F)(F)F MZQZQKZKTGRQCG-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- MZFRHHGRNOIMLW-UHFFFAOYSA-J uranium(4+);tetrafluoride Chemical compound F[U](F)(F)F MZFRHHGRNOIMLW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
Landscapes
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к обжиговым печам непрерывного действия, предназначенным для термической обработки материала при контролируемой газовой атмосфере и температуре нагрева в режиме непрерывной работы и постоянном перемешивании материала, и особенно, но не ограничиваясь, пригодна для обжига материалов содержащих одновременно уголь, сульфиды, мышьяк и сурьму.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to continuous kilns, designed for heat treatment of the material under a controlled gas atmosphere and heating temperature in continuous operation and constant mixing of the material, and especially, but not limited to, suitable for burning materials containing coal, sulfides, arsenic and antimony.
Известна трубчатая (барабанная) вращающаяся печь, предназначенная для обжига материалов с целью реализации окислительных процессов и/или процессов термической диссоциации или иных физико-химических процессов. (Лякишев Н.П. и др. Энциклопедический словарь по металлургии: Справочное издание. В 2-х т. Т.2. - М.: «Интермет Инжиниринг», 2000. - с. 38).Known tubular (drum) rotary kiln designed for firing materials with the aim of implementing oxidative processes and / or processes of thermal dissociation or other physico-chemical processes. (Lyakishev N.P. et al. Encyclopedic Dictionary of Metallurgy: Reference publication. In 2 volumes of T.2. - M.: Intermet Engineering, 2000. - p. 38).
Недостатками барабанной печи являются: относительно высокий вынос пыли (до 20-25%) при переработке тонких порошкообразных материалов (менее 1 мм) из-за высокой скорости газового потока внутри барабана печи; образование бугров настылей, образующихся на внутренней поверхности печи при переработке сырья, содержащего легкоплавкие компоненты, что требует аварийной остановки печи.The disadvantages of the drum furnace are: relatively high dust removal (up to 20-25%) during the processing of fine powder materials (less than 1 mm) due to the high gas flow rate inside the furnace drum; the formation of bumps of nastily formed on the inner surface of the furnace during processing of raw materials containing low-melting components, which requires an emergency stop of the furnace.
Известна трубчатая печь, содержащая рабочую камеру, бункер с загрузочным шнеком, загрузочную камеру, разгрузочную камеру со шнеком, специальное приспособление для удаления налипания (Авт.св. SU №855357, M. кл. F27B 7/20, опубл. 15.08.1981).Known tube furnace containing a working chamber, a hopper with a loading auger, a loading chamber, an unloading chamber with a screw, a special device for removing sticking (Autosw. SU No. 8555357, M. CL F27B 7/20, publ. 08/15/1981) .
Недостатком печи является налипание слоя перерабатываемого материала на внутреннюю поверхность барабана и необходимость в размещении внутри нагреваемого барабана специального водоохлаждаемого приспособления для удаления налипающего материала, что влечет удорожание печи, усложняет конструкцию печи. Существенным недостатком известной печи является потенциальная опасность взрыва из-за возможной протечки воды водоохлаждаемых элементов специального приспособления размещенного внутри разогретого барабана (замкнутого объема), так как оперативный осмотр степени износа воодоохлаждаемого приспособления внутри нагреваемого барабана печи не предусмотрен.The disadvantage of the furnace is the sticking of a layer of processed material on the inner surface of the drum and the need to place inside a heated drum a special water-cooled device to remove the sticking material, which entails an increase in the cost of the furnace, complicates the design of the furnace. A significant disadvantage of the known furnace is the potential danger of explosion due to the possible leakage of water from the water-cooled elements of the special device located inside the heated drum (closed volume), since there is no operational inspection of the degree of wear of the water-cooled device inside the heated drum of the furnace.
Известна вращающаяся барабанная обжиговая печь, применяемая в металлургии редкоземельных элементов для сыпучих материалов, включающая стальной барабан, с размещенными на его внутренней стороне винтовыми пластинами (RU №2113671 «Термическая печь для обработки углеродсодержащих материалов», МПК F27B 7/14, опубл. 20.06.1998).Known rotary drum kiln used in the metallurgy of rare-earth elements for bulk materials, including a steel drum, with screw plates placed on its inner side (RU No. 21116767 "Thermal furnace for processing carbon-containing materials", IPC F27B 7/14, publ. 20.06. 1998).
Недостатками печи являются наличие размещенных на внутренней стороне стального барабана винтовых пластин, что влечет забивание и залипание межвиткового пространства при работе с влажным материалом, и приводит к уменьшению геометрического и рабочего пространства барабана печи и, как следствие, к уменьшению производительности печи. Сложная геометрия внутреннего пространства барабана данной печи приводит к низкой управляемости процессом при регулировании продолжительности обжига и плохой отгонке возгоняющихся элементов, а также к плохому прогреву обжигаемого материала при косвенном нагреве барабана печи из-за возможного забивания и залипания межвиткового пространства, что существенно ухудшает управляемость процесса и качество обожженного продукта - огарка.The disadvantages of the furnace are the presence of screw plates located on the inner side of the steel drum, which entails clogging and sticking of the inter-turn space when working with wet material, and leads to a decrease in the geometric and working space of the furnace drum and, as a consequence, to a decrease in furnace productivity. The complex geometry of the inner space of the drum of this furnace leads to low process control when controlling the firing duration and poor distillation of sublimated elements, as well as to poor heating of the fired material during indirect heating of the furnace drum due to possible clogging and sticking of the inter-turn space, which significantly worsens the controllability of the process and The quality of the calcined product is cinder.
Общим недостатком известных трубчатых (и барабанных) печей также является то, что в известных трубчатых (барабанных) печах перемещение и перемешивание обжигаемого материала происходит за счет вращения трубы (барабана), а шнеки являются элементами узла загрузки материала и узла разгрузки продукта термической обработки (огарка).A common disadvantage of the known tubular (and drum) furnaces is that in the known tubular (drum) furnaces, the movement and mixing of the calcined material occurs due to the rotation of the pipe (drum), and the screws are elements of the material loading unit and the heat treatment product unloading unit (cinder) )
Недостатков трубчатых (барабанных) вращающихся печей лишены печи, реакторы и устройства, снабженные перемешивающими устройствами, располагаемыми внутри статичной трубы, нагреваемой косвенно.The disadvantages of tubular (drum) rotary kilns are deprived of furnaces, reactors and devices equipped with mixing devices located inside a static pipe heated indirectly.
Известно устройство для очистки нефтезагрязненных грунтов (RU №2297288, МПК В09С 1/06, опубл. 20.04.2007). Известное устройство содержит корпус шнекового транспортера, помещенный в него шнек, загрузочный бункер, нагреватель, резервуар. Нагреватель выполнен масляным, состоит из емкости, заполненной маслом, и узла подогрева масла. Корпус шнекового транспортера помещен в емкость масляного нагревателя.A device for cleaning oil-contaminated soils (RU No. 2297288, IPC
Недостатком известного устройства является сложность масляной системы подогрева, ее пожаро- и взрывоопасность, и невозможность применения данного устройства для выполнения термической обработки при температуре более 200°С.A disadvantage of the known device is the complexity of the oil heating system, its fire and explosion hazard, and the inability to use this device to perform heat treatment at a temperature of more than 200 ° C.
Известен реактор для высокотемпературной химической обработки материалов (RU №2222374, МПК B01J 8/10/J, опубл. 27.01.2004), в частности рудных концентратов, концентрированной серной кислотой. Отличием данного реактора является то, что площадь и геометрия лопастей шнека выполнены так, чтобы они удовлетворяли определенному соотношению, зависящему от теплопроводности шихты, вал шнека выполнен с каналами для подачи и вывода хладагента, а материалом реактора и лопастей шнека является углеродистая сталь.Known reactor for high-temperature chemical processing of materials (RU No. 2222374, IPC
Недостатком химического реактора является выбор конструкционного материала - углеродистой стали, что не позволяет его использовать при температуре более 150-200°С; заложенная зависимость конструкции лопастей шнека от теплопроводности шихты, такой реактор не является универсальным и потребует каждый раз замены шнека при изменении состава шихты; наличие хладагента (например, воды) в каналах вала шнека является потенциально опасным из-за сложности контроля утечки хладагента из вала в разогретый реактор.The disadvantage of a chemical reactor is the choice of structural material - carbon steel, which does not allow it to be used at temperatures above 150-200 ° C; the inherent dependence of the design of the screw blades on the thermal conductivity of the charge, such a reactor is not universal and will require replacement of the screw each time when changing the composition of the charge; the presence of refrigerant (e.g. water) in the auger shaft channels is potentially hazardous due to the difficulty of controlling the refrigerant leakage from the shaft into the heated reactor.
Известно устройство для пиролиза измельченных материалов (полезная модель RU №132073, МПК C10G 9/00, опубл 10.09.2013), содержащее загрузочный бункер, шнековый питатель с вертикальным отводом, сообщающимся с верхней частью трубы-реторты, содержащей шнек для перемещения обрабатываемого материала от зоны загрузки к зоне выгрузки с одновременной реализацией процесса пиролиза за счет подвода тепла от системы нагревателей, расположенных по всей длине реторты, при этом в верхней части трубы-реторты по всей длине выполнена система отверстий-газоходов для отвода газов, образующихся при пиролизе, а в противоположном от загрузки конце реторты располагается устройство выгрузки получаемого угля.A device for the pyrolysis of crushed materials (utility model RU No. 132073, IPC C10G 9/00, published September 10, 2013) is provided, comprising a loading hopper, a screw feeder with a vertical outlet communicating with the upper part of the retort pipe containing a screw for moving the material to be processed from loading zone to the discharge zone with the simultaneous implementation of the pyrolysis process by supplying heat from a system of heaters located along the entire length of the retort, while in the upper part of the retort pipe along the entire length a hole-gas duct system is made for exhaust gases generated during pyrolysis, and at the opposite end of the retort from the load is a device for unloading the resulting coal.
Недостатком устройства для пиролиза является применение системы отверстий-газоходов в верхней части трубы-реторты, что приводит при заполнении трубы реторты измельченным материалом к попаданию измельченных материалов в отверстия-газоходы и их забивание. Особенно этот недостаток проявляется при работе с влажными тонкодисперсными материалами и одновременном присутствии высокотемпературных возгонов. Этот недостаток не позволяет использовать данное устройство для обжига, так как забивание газоходных отверстий приводит к нарушению процесса обжига, т.е. данное устройство не предусматривает специальную подачу газа в трубу-реторту.The disadvantage of the device for pyrolysis is the use of a system of openings-flues in the upper part of the retort pipe, which, when filling the retort pipe with crushed material, crushed materials get into the flue holes and clogging them. This drawback is especially apparent when working with wet finely dispersed materials and the simultaneous presence of high-temperature sublimates. This drawback does not allow the use of this device for firing, since clogging of the gas ducts leads to a violation of the firing process, i.e. This device does not provide for a special gas supply to the retort pipe.
Известен аппарат обжига оловосодержащих сульфидных хвостов (RU №2529349, МПК С22В 25/02, С22В 1/04, опубл. 27.09.2014), содержащий загрузочный бункер, теплоизолированную обогреваемую печь, выполненную в виде трубы с разгрузочным затвором на конце трубы, снабженную осевым шнеком для перемещения шихты в трубе. Печь выполнена с герметизированным затвором для подачи шихты из загрузочного бункера и снабжена трехсекционным нагревателем, состоящим из секций нагрева до температуры: в первой секции 20-350°С, во второй 350-500°С и в третьей 500-650°С, при этом на участке от 3/4-5/6 длины трубы во второй секции нагревателя печь выполнена с окном отвода паров, соединенным с конденсатором, выполненным в виде трубы со шнеком для перемещения возгонов, рубашкой охлаждения, состоящей из двух секций охлаждения до температуры 650-300°С и 300-60°С и с затвором разгрузки конденсата сульфида мышьяка в нижней ее части и газоходом отвода газов.A known apparatus for roasting tin-containing sulfide tails (RU No. 2529349, MPK С22В 25/02, С22В 1/04, published September 27, 2014), comprising a loading hopper, a heat-insulated heated furnace, made in the form of a pipe with an unloading lock at the end of the pipe, equipped with an axial a screw to move the mixture in the pipe. The furnace is made with a sealed shutter for feeding the charge from the loading hopper and is equipped with a three-section heater, consisting of sections for heating to a temperature: in the first section 20-350 ° C, in the second 350-500 ° C and in the third 500-650 ° C, in a section from 3 / 4-5 / 6 of the pipe length in the second section of the heater, the furnace is made with a vapor removal window connected to a condenser made in the form of a pipe with a screw for moving sublimates, a cooling jacket consisting of two cooling sections to a temperature of 650-300 ° С and 300-60 ° С and with a condensate discharge valve arsenic sulfide in its lower part and flue gas duct.
Основной недостаток известного аппарата заключается в наличии конденсатора, выполненного в виде трубы со шнеком и рубашкой охлаждения. Такой аппарат не позволяет перерабатывать материалы со значительным содержанием влаги (более 2%), так как совместно с целевой конденсацией возгонов (сульфида мышьяка) будет происходить конденсация паров воды. Таким образом, перед загрузкой материала в известный аппарат его требуется предварительно подвергнуть обезвоживанию и сушке, что не всегда возможно и порой существенно удорожает технологический процесс.The main disadvantage of the known apparatus is the presence of a condenser made in the form of a pipe with a screw and a cooling jacket. Such an apparatus does not allow processing materials with a significant moisture content (more than 2%), since together with the target condensation of sublimates (arsenic sulfide), water vapor will condense. Thus, before loading the material into a known apparatus, it is required to first be subjected to dehydration and drying, which is not always possible and sometimes significantly increases the cost of the process.
Наиболее близким аналогом является устройство (RU №2260564, МПК C01G 56/00, опубл. 20.09.2005), предназначенное для выполнения преобразования оксалата плутония в оксид плутония посредством сушки и последующего обжига. Устройство представляет собой печь цилиндрической формы, оснащенную вдоль своей продольной горизонтальной оси винтовым шнеком. Шнек при своем вращении вокруг горизонтальной оси обеспечивает транспортирование подвергающегося термической обработке продукта от первой зоны печи, где он подвергается сушке, ко второй зоне, где он подвергается обжигу. Печь снабжена отверстиями для загрузки оксалата плутония в корпус со стороны первой зоны, разгрузки оксида плутония из корпуса на другом конце со стороны второй зоны, вдувания кислорода во внутреннее пространство печи и вывода газов из печи. В пределах толщины корпуса выполнены полости с возможностью размещения в них, с доступом с передней стороны перчаточной камеры, трубчатых нагревателей. Трубчатые нагреватели печи предназначены для обеспечения одновременно сушки оксалата плутония и обжига оксалата плутония. Кроме того, корпус печи содержит средства для вывода газов из печи через отверстие вывода газов, с поддержанием в нем разрежения, а также блок фильтрации. Блок фильтрации содержит батарею из N-фильтрующих свечей, установленных параллельно одна другой и предназначенных для удаления пыли твердых частиц, захватываемой потоком газов.The closest analogue is the device (RU No. 2260564, IPC C01G 56/00, publ. September 20, 2005), designed to convert plutonium oxalate to plutonium oxide by drying and subsequent firing. The device is a cylindrical furnace equipped with a screw auger along its longitudinal horizontal axis. The auger during its rotation around the horizontal axis provides transportation of the product undergoing heat treatment from the first zone of the furnace, where it is dried, to the second zone, where it is fired. The furnace is equipped with holes for loading plutonium oxalate into the housing from the side of the first zone, unloading plutonium oxide from the housing at the other end from the side of the second zone, injecting oxygen into the interior of the furnace, and removing gases from the furnace. Within the thickness of the case, cavities are made with the possibility of placing tubular heaters in them with access from the front of the glove box. Tubular furnace heaters are designed to simultaneously dry plutonium oxalate and to burn plutonium oxalate. In addition, the furnace body contains means for removing gases from the furnace through the gas outlet, while maintaining a vacuum therein, as well as a filtration unit. The filtration unit contains a battery of N-filter plugs installed parallel to one another and designed to remove particulate dust trapped by the gas stream.
Недостатками известного аналога является наличие многокомпонентного блока фильтрации для очистки технологических газов от пыли, снабженного специальным устройством для сверхзвуковой очистки (регенерации) блока фильтрации и необходимостью одновременно подавать в печь кислород и создавать разрежение, что сложно как в аппаратурном оформлении, так и в обслуживании, и в работе. Подача кислорода в печь приводит к выбиванию опасной пыли из печи наружу, что требует специальной двойной защиты от пыли, например, размещением печи в специальном боксе, как указано в известном аналоге. Также известное устройство не предназначено для работы с материалами, способными к возгонке и конденсации, так как блок фильтрации предназначен для очистки от пыли, состав и свойства которой идентичны получаемому огарку, что существенно сужает область применения известного устройства. Недостатком известного шнекового устройства является также то, что винтовой шнек размещен внутри цилиндрического корпуса с минимальным зазором между винтом шнека и внутренней стенкой корпуса, что существенно снижает производительность шнековой печи при обжиге и нагреве материалов, сопровождающихся возгонкой летучих элементов (например, мышьяка, сурьмы или их сульфидов), так как весь объем образующихся технологических газов, паров и возгонов вынужден проходить через стесненный узкий зазор между винтом шнека и корпусом, что вызывает ускорение газового потока и влечет дополнительный вынос пылевидных частиц обжигаемого материала и/или огарка.The disadvantages of the known analogue are the presence of a multicomponent filtration unit for cleaning process gases from dust, equipped with a special device for supersonic cleaning (regeneration) of the filtration unit and the need to simultaneously supply oxygen to the furnace and create a vacuum, which is difficult both in hardware design and maintenance, and in work. The supply of oxygen to the furnace leads to the expulsion of hazardous dust from the furnace to the outside, which requires special double protection from dust, for example, placing the furnace in a special box, as indicated in the well-known analogue. Also, the known device is not intended to work with materials capable of sublimation and condensation, since the filtration unit is designed to clean from dust, the composition and properties of which are identical to the cinder, which significantly narrows the scope of the known device. A disadvantage of the known screw device is that the screw screw is placed inside the cylindrical body with a minimum gap between the screw of the screw and the inner wall of the case, which significantly reduces the performance of the screw furnace during firing and heating of materials accompanied by the sublimation of volatile elements (for example, arsenic, antimony or their sulphides), since the entire volume of generated process gases, vapors and sublimates is forced to pass through the narrow narrow gap between the screw of the screw and the body, which causes rooting of the gas stream and entails an additional removal of the pulverulent particles of the calcined material and / or cinder.
Известно устройство (аналог) для переработки материала при пиролитических условиях, содержащее корпус для переработки материала, в котором расположен сдвоенный экструзионный шнек с поочередно расположенными лопастями соседних шнеков, имеющих противоположные направления вращения (заявка №2005113720/15, МПК С10В 7/10, опубл. 20.09.2005).A device (analogue) is known for processing material under pyrolytic conditions, comprising a housing for processing material, in which a twin extrusion screw is located with alternately located blades of neighboring screws having opposite directions of rotation (application No. 2005113720/15, IPC
Недостатком устройства является корпус, имеющий поперечное сечение в форме "∞" и расположение шнеков как можно ближе к корпусу для расположения перерабатываемого материала между лопастями шнеков. Такое известное устройство наиболее удобно для переработки термопластичных и гомогенных материалов, способных прилипать при нагреве к корпусу и шнекам. Однако при переработке недеформируемых или малодеформируемых материалов сдвоенные шнеки по типу экструзионных будут заклинивать, что повлечет аварийный останов известного устройства и необходимость выполнения его ремонта в разогретом состоянии, что весьма проблематично при переработке материалов, содержащих опасные вещества (серу, сульфиды, мышьяк и т.п.).The disadvantage of this device is a housing having a cross section in the shape of "∞" and the location of the screws as close to the housing as possible for the location of the processed material between the blades of the screws. Such a known device is most convenient for processing thermoplastic and homogeneous materials capable of sticking when heated to the housing and screws. However, when processing non-deformable or slightly deformable materials, the twin extruder screws will jam, which will cause an emergency shutdown of the known device and the need to repair it in a heated state, which is very problematic when processing materials containing dangerous substances (sulfur, sulfides, arsenic, etc. .).
Известно применение горизонтальных шнековых реакторов с перемешиванием слоя (аналог) в технологии производств тетрафторида тория и тетрафторида урана (Джемрек У.М. Процессы и аппараты химико-металлургической технологии редких металлов, сокр. перевод с англ. / Под ред. A.M. Розена, 1965, с. 202-203, с. 214-215). Реактор состоит из трубчатого корпуса, обогреваемого при помощи внешних электронагревателей печи, и мешалки-транспортера, включающей вал и набор скребков, изогнутых винтообразно вокруг вала и прикрепленных к валу при помощи стоек так, что их плоские кромки располагаются по поверхности коаксиально корпусу реактора. Для повышения эффективности использования реакционных газов применяют цепочку реакторов, соединенных последовательно, при этом каждый аппарата (реактор) рассматривают как одну ступень.It is known to use horizontal screw stirred bed reactors (analogue) in the production technology of thorium tetrafluoride and uranium tetrafluoride (Dzhemrek W.M. Processes and Apparatuses for Chemical and Metallurgical Technology of Rare Metals, abbr. Translation from English / Ed. By AM Rosen, 1965, p. 202-203, p. 214-215). The reactor consists of a tubular casing, heated by external electric heaters of the furnace, and a conveyor stirrer, including a shaft and a set of scrapers, curved screwwise around the shaft and attached to the shaft with racks so that their flat edges are located coaxially on the surface of the reactor vessel. To increase the efficiency of the use of reaction gases, a chain of reactors connected in series is used, and each apparatus (reactor) is considered as one step.
Основным недостатком реактора (аналога) является чрезмерно сложная конструкция мешалки-транспортера, которая при нагреве приводит к соприкосновению перемешивающих скребков, что в свою очередь приводит к «задиранию» полос при их вращении. Такое поведение мешалки-транспортера во время работы приводит к быстрому истиранию перемешивающих скребков и самой трубы.The main disadvantage of the reactor (analogue) is the overly complex design of the conveyor stirrer, which when heated leads to the contact of the mixing scrapers, which in turn leads to the “scoring” of the strips during their rotation. This behavior of the conveyor stirrer during operation leads to the rapid abrasion of the mixing scrapers and the pipe itself.
Задачей изобретения является устранение перечисленных выше недостатков трубчатых (барабанных) печей и шнековых печей за счет изменения внутреннего пространства трубы печи; снижения пылевыноса при переработке тонких материалов; повышения управляемостью производительности печи и продолжительности обжига; повышения эффективности возгонки легколетучих элементов.The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages of tubular (drum) furnaces and screw furnaces by changing the internal space of the furnace pipe; reduction of dust removal during processing of thin materials; increasing controllability of furnace productivity and firing duration; increasing the efficiency of sublimation of volatile elements.
Поставленная задача решается тем, что в шнеко-трубчатой печи, содержащей теплоизоляционный корпус, электронагреватели, трубу-реторту, оснащенную отверстиями - загрузочной и разгрузочной течками и патрубком для подачи/забора воздуха, шнек, расположенный внутри трубы-реторты и выполненный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, электропривод, газоход, систему пылеулавливания и систему КИП, согласно изобретению труба-реторта выполнена диаметром в 1,4-2,5 раза больше диаметра шнека с формированием надшнекового пространства внутри трубы-реторты, а аптейк размещен в пределах первой половины трубы-реторты по ходу движения материала;The problem is solved in that in a screw-tube furnace containing a heat-insulating casing, electric heaters, a retort pipe equipped with openings - loading and unloading chutes and a pipe for air supply / intake, a screw located inside the retort pipe and made to rotate around horizontal axis, electric drive, gas duct, dust collection system and instrumentation system, according to the invention, the retort pipe is made with a diameter of 1.4-2.5 times the diameter of the screw with the formation of a supra screw space inside -Retort pipe and apteyk disposed within said first half-tube retort during the movement of the material;
- труба-реторта и шнек выполнены из нержавеющей стали или из специальных жаростойких материалов и сплавов при выполнении термических процессов при 900°С и выше;- the retort tube and screw are made of stainless steel or of special heat-resistant materials and alloys when performing thermal processes at 900 ° C and above;
- через аптейк трубы-реторты осуществляют вывод паров воды, технологических газов и возгонов;- through the pharmacy, the retort pipes carry out the withdrawal of water vapor, process gases and sublimates;
- патрубок для подачи/забора воздуха выполнен удлиненным и размещен над электронагревателями рядом с трубой-ретортой;- the pipe for supply / intake of air is made elongated and placed above the electric heaters next to the retort pipe;
- шнек выполнен в виде непрерывной ленты или в виде разрезанной ленты, закрепленной на валу по спирали;- the auger is made in the form of a continuous tape or in the form of a cut tape mounted on a shaft in a spiral;
- межвитковое расстояние витков шнека больше или равно высоте витка;- the inter-turn distance of the screw turns is greater than or equal to the height of the coil;
- загрузочная течка выполнена в виде нижней части загрузочного бункера, а шнек одновременно служит для перемещения материала из загрузочного бункера в трубу-реторту;- loading estrus is made in the form of the lower part of the loading hopper, and the screw simultaneously serves to move the material from the loading hopper into the retort pipe;
- внутри трубы-реторты размещены два шнека, при этом витки одного шнека совпадают с межвитковым пространством второго шнека;- two screws are placed inside the retort pipe, while the turns of one screw coincide with the inter-turn space of the second screw;
- электропривод шнека выполнен с возможностью вращения шнека вокруг горизонтальной оси в цикличном реверсно-поступательном режиме.- the electric screw drive is configured to rotate the screw around the horizontal axis in a cyclic reverse-translational mode.
Технический результат достигается тем, что за счет образования в трубе-реторте надшнекового пространства, из-за разницы диаметров шнека и трубы-реторты, предназначенного для свободного перемещения выделяющихся технологических газов и возгонов, а также за счет перемешивания обжигаемого материала при его транспортировании шнеком, значительно повышается производительность печи, степень возгонки летучих элементов, качество обжига, степень десульфуризации.The technical result is achieved by the fact that due to the formation of a super-screw space in the retort pipe, due to the difference in the diameters of the screw and the retort pipe, designed for the free movement of the released process gases and sublimates, as well as due to mixing of the calcined material during its transportation by the screw, significantly increases the productivity of the furnace, the degree of sublimation of volatile elements, the quality of firing, the degree of desulfurization.
Технический результат достигается также тем, что наличие надшнекового пространства способствует свободному перемещению выделяющихся технологических газов и легколетучих возгонов.The technical result is also achieved by the fact that the presence of a super-screw space contributes to the free movement of the evolved process gases and volatile sublimates.
Технический результат достигается также тем, что пылевынос снижается за счет уменьшения скорости газового потока.The technical result is also achieved by the fact that dust removal is reduced by reducing the gas flow rate.
Технический результат достигается также тем, что за счет повышения качества управления процессом обжига достигается увеличение производительности печи, улучшение качества огарка, снижение пылевыноса огарка, увеличение степени десульфуризации и степени возгонки легколетучих соединений.The technical result is also achieved by the fact that by improving the quality of the control of the firing process, an increase in the furnace productivity, an improvement in the quality of the cinder, a decrease in the dust removal of the cinder, an increase in the degree of desulfurization and the degree of sublimation of volatile compounds are achieved.
Технический результат достигается также тем, что улучшение качества огарка, увеличение степени возгонки и степени десульфуризации достигают управлением цикличного возвратно-поступательного вращения шнека.The technical result is also achieved by the fact that improving the quality of the cinder, increasing the degree of sublimation and the degree of desulfurization achieve control of the cyclic reciprocating rotation of the screw.
Технический результат достигается также тем, что шнек выполняет одновременно или попеременно функции транспорта и функции перемешивателя, что позволяет увеличить производительность печи и скорость возгонки легколетучих соединений за счет более эффективного доступа кислорода воздуха в зону горения (химической реакции) и более эффективного отвода продуктов горения и/или возгонки в надшнековое пространство.The technical result is also achieved by the fact that the auger performs simultaneously or alternately the transport and mixer functions, which allows to increase the furnace productivity and the sublimation rate of volatile compounds due to more efficient access of atmospheric oxygen to the combustion zone (chemical reaction) and more efficient removal of combustion products and / or sublimation into the supernatal space.
Технический результат достигается также тем, что труба-реторта содержит аптейк для отвода паров воды, технологических газов и возгонов. Аптейк располагают на верхней части трубы-реторты в пределах первой половины длины трубы-реторты походу движения материала и преимущественно над зоной сушки.The technical result is also achieved by the fact that the retort pipe contains a pharmacy for the removal of water vapor, process gases and sublimates. The drugstore is placed on the upper part of the retort pipe within the first half of the length of the retort pipe to the material movement path and mainly above the drying zone.
Такое расположение аптейка позволяет сократить пылевынос обжигаемого материала из-за встречной направленности потока паров воды от сушки материала с технологическими газами и возгонами, из-за изменения направления газового потока относительно движения его в надшнековом пространстве трубы-реторты и из-за увеличения сечения аптейка относительно сечения трубы-реторты, что способствует уменьшению вероятности возможного выноса в газоход тонких частиц обжигаемого материала.This location of the pharmacy allows you to reduce the dust removal of the material being burned due to the opposite direction of the water vapor flow from drying the material with process gases and sublimates, due to a change in the direction of the gas flow relative to its movement in the super-screw space of the retort pipe and due to an increase in the pharmacy cross section relative to retort tubes, which reduces the likelihood of possible removal of fine particles of calcined material into the duct.
По первому варианту в шнеко-трубчатой печи, содержащей теплоизоляционный корпус, электронагреватели, трубу-реторту, оснащенную отверстиями - загрузочной и разгрузочной течками и патрубком для подачи/забора воздуха, шнек, выполненный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и расположенный внутри трубы-реторты, электропривод, газоход, систему пылеулавливания и систему КИП, согласно изобретению шнеко-трубчатая печь выполнена, по меньшей мере, двух-, трех- или четырехступенчатой, при этом каждая ступень включает электронагреватели, трубу-реторту, оснащенную отверстиями - загрузочной и разгрузочной течками и патрубком для подачи/забора воздуха, шнек, выполненный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и расположенный внутри трубы-реторты, электропривод, газоход, каждую ступень располагают одну над другой, в верхнюю ступень, загружают исходный материал, а выгрузку огарка осуществляют из нижней ступени, причем аптейк первой ступени размещен в пределах первой половины трубы-реторты преимущественно над зоной сушки, а аптейки второй, третьей и четвертой ступеней размещены в пределах первой трети длины трубы-реторты по ходу движения обжигаемого материала;According to the first embodiment, in a screw-tube furnace containing a heat-insulating casing, electric heaters, a retort pipe equipped with openings - loading and unloading chutes and a pipe for air supply / intake, an auger made to rotate around a horizontal axis and located inside the retort pipe, electric drive, gas duct, dust collection system and instrumentation system, according to the invention, the screw-tube furnace is made of at least two, three or four stages, with each step including electric heating and, a retort pipe equipped with openings - loading and unloading chutes and a pipe for supplying / taking air, a screw made with the possibility of rotation around the horizontal axis and located inside the retort pipe, an electric drive, a gas duct, each stage is placed one above the other, at the top stage, load the starting material, and the cinder is unloaded from the lower stage, and the first stage pharmacy is located within the first half of the retort pipe mainly above the drying zone, and the second, third and fourth pharmacy are fines are placed within the first third of the length of the retort pipe along the path of the calcined material;
- труба-реторта и шнек выполнены из нержавеющей стали или из специальных жаростойких материалов и сплавов при выполнении термических процессов при 900°С и выше;- the retort tube and screw are made of stainless steel or of special heat-resistant materials and alloys when performing thermal processes at 900 ° C and above;
- патрубки для подачи/забора воздуха выполнены удлиненными для каждой ступени и размещены над электронагревателями рядом с трубой-ретортой;- pipes for air supply / intake are made elongated for each stage and placed above electric heaters next to the retort pipe;
- патрубки подачи/забора воздуха выполнены для каждой ступени, кроме предпоследней ступени;- air supply / intake nozzles are made for each stage, except for the penultimate stage;
- шнек выполнен в виде непрерывной ленты и/или в виде разрезанной ленты закрепленной на валу по спирали;- the auger is made in the form of a continuous tape and / or in the form of a cut tape mounted on a shaft in a spiral;
- межвитковое расстояние витков шнека больше или равно высоте витка;- the inter-turn distance of the screw turns is greater than or equal to the height of the coil;
- загрузочная течка первой ступени выполнена в виде нижней части загрузочного бункера, а шнек одновременно служит для перемещения материала из загрузочного бункера в трубу-реторту;- the feed chute of the first stage is made in the form of the lower part of the feed hopper, and the screw simultaneously serves to move the material from the feed hopper to the retort pipe;
- внутри трубы-реторты размещены два шнека, при этом витки одного шнека совпадают с межвитковым пространством второго шнека;- two screws are placed inside the retort pipe, while the turns of one screw coincide with the inter-turn space of the second screw;
- электропривод шнека выполнен с возможностью вращения шнека вокруг горизонтальной оси в цикличном реверсно-поступательном режиме.- the electric screw drive is configured to rotate the screw around the horizontal axis in a cyclic reverse-translational mode.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображена конструкция шнеко-трубчатой печи.In FIG. 1 shows the design of a screw-tube furnace.
На фиг. 2 изображена схема формирования надшнекового пространства.In FIG. 2 shows a diagram of the formation of a super screw space.
На фиг. 3 изображена схема размещения двух шнеков в трубе-реторте.In FIG. 3 shows a layout of two screws in a retort pipe.
На фиг. 4 изображена конструкция шнеко-трубчатой печи, по меньшей мере, 2-, 3- или 4-ступенчатой (по первому варианту).In FIG. 4 shows the construction of a screw-tube furnace of at least 2-, 3- or 4-stage (according to the first embodiment).
Шнеко-трубчатая печь содержит корпус 1, выполненный из теплоизоляционного материала 2, снаружи обшитый кожухом из листовой стали, в нижней части корпуса 1 расположены электронагревательные элементы 3, которые подключены к сети электропитания по трехзонной схеме через щит 4 управления (на фиг. 1 не показан). Труба-реторта 5 размещена непосредственно над электронагревателями 3. Внутри трубы-реторты 5 размещен шнек 6, концы вала которого закреплены в герметичных подшипниковых узлах 7, расположенных в торцевых фланцах трубы-реторты 5. Шнек 6 выполнен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси от электродвигателя 8 соединенного с валом шнека 6 через редуктор 9 и муфту 10. Труба-реторта 5 выполнена внутренним диаметром в 1,4-2,5 раза больше диаметра шнека 6 с формированием надшнекового пространства 11 (фиг. 1 и 2). Труба-реторта 5 оснащена специальными отверстиями: загрузочной течкой 12 для герметичной подачи исходного материала в печь; разгрузочной течкой 13 для выгрузки обожженного материала (огарка) из печи в бункер-контейнер 14; патрубком 15 для организованной подачи воздуха в трубу-реторту 5; для отвода технологических газов через аптейк 16, соединенного с газоходом 17.The screw-tube furnace contains a
Система пылеулавливания (на фиг. не показана) и очистки отходящих газов шнеко-трубчатой печи состоит из последовательно расположенных: двух мокрых скрубберов - горячего и водоохлаждаемого, конденсатора, фильтра и дымососа 22.The dust collection system (not shown in FIG.) And exhaust gas cleaning of the screw-tube furnace consists of successively arranged: two wet scrubbers - hot and water-cooled, a condenser, a filter and a
Система контроля и управления процессом обжига в шнеко-трубчатой печи содержит: датчики 23 измерения температуры нагрева трубы-реторты 5; датчик 24 контроля температуры технологических газов в аптейке 16; датчик 25 контроля разрежения в аптейке 16 и датчик 26 контроля разрежения на подаче воздуха в трубу-реторту 5.The system for monitoring and controlling the firing process in a screw-tube furnace contains:
Управление производительностью и продолжительностью обжига выполняют регулированием скорости и направления вращения шнека 6 и изменением температуры по зонам нагрева с точностью ±10°С и автоматическим регулированием разрежения в аптейке 16 с точностью ±10 Па.The performance and duration of firing are controlled by adjusting the speed and direction of rotation of the
Внутренний диаметр трубы-реторты 5 выбирают больше диаметра шнека 6 в 1,4-2,5 раза. Выполненными опытно-конструкторскими работами установлено, что уменьшение соотношения внутреннего диаметра трубы-реторты 5 к диаметру рабочего шнека 6 меньше чем 1,4 приводит к чрезмерному увеличению скорости образующихся технологических газов в надшнековом пространстве 11 и, как следствие, ведет к росту выноса пылевидных частиц из трубы-реторты 5. Увеличение соотношения внутреннего диаметра трубы-реторты 5 к диаметру рабочего шнека более чем 2,5 ведет к непроизводительному расходу металла для изготовления трубы-реторты 5.The inner diameter of the
Трубу-реторту 5 и шнек 6 шнеко-трубчатой печи выполняют из жаростойких и коррозионностойких материалов. Как правило, при эксплуатации печи с нагревом трубы реторты до 900°С в качестве конструкционного материала для изготовления трубы-реторты 5 и шнека 6 используют нержавеющую сталь, например, марки 12Х18Н9Т, или сталь, не уступающую ей по эксплуатационным свойствам. Применение широко распространенной нержавеющей стали или ее аналогов облегчает работы при изготовлении шнеко-трубчатой печи и ускоряет и удешевляет ее ремонт и эксплуатацию. При эксплуатации шнеко-трубчатой печи при температурах нагрева свыше 850°С выбор конструкционного материала для изготовления трубы-реторты и шнека выполняют тщательнейшим образом в каждом конкретном случае, например, из ряда жаростойких сплавов.The
Аптейк 16 размещают в пределах первой половины длины трубы-реторты 5 по ходу движения материала и преимущественно над зоной сушки.
При необходимости патрубок 15 для забора свежего воздуха может быть выполнен удлиненным и размещен над электронагревателями 3 рядом с трубой-ретортой 5, что позволит подогревать воздух одновременно с трубой-ретортой 5 вплоть до рабочей температуры, при этом может быть сэкономлена энергия, так физико-химические процессы и химические реакции (например, горение углерода и/или сульфидов) с разогретым воздухом будут протекать быстрее.If necessary, the
Шнек 6 преимущественно выполняют в виде винтового шнека, при этом винтовая часть шнека может быть непрерывной или с прорезями. Преимуществом непрерывных витков винтового шнека 6 является более высокая скорость транспортирования и лучшее регулирование скорости перемещения обжигаемого материала внутри трубы-реторты 5, а преимуществом винтового шнека 6 с наличием разрезов винтовой части является лучший доступ воздуха или иного рабочего газа к обжигаемому материалу за счет увеличения числа элементов перемешивания, т.е. улучшается эффективность перемешивания материала внутри трубы-реторты 5 особенно при вращении шнека в цикличном реверсно-поступательном режиме.The
Межвитковое расстояние винтового шнека 6 всегда больше или равно высоте витка, что предотвращает зависание обжигаемого материала в процессе обжига между витками шнека 6.The inter-turn distance of the
Загрузочная течка 12 может быть выполнена в виде нижней части загрузочного бункера, тогда рабочий шнек 6 одновременно является и питающим шнеком и дополнительно служит для перемещения материала из загрузочного бункера в трубу-реторту 5. Исполнение такой конструкции трубы реторты (фиг. 2) позволяет экономить на изготовлении узла загрузки, а именно не требуется отдельный питающий шнек для перемещения материала из загрузочного бункера на обжиг в трубу-реторту 5 через течку 12.The
Внутри трубы-реторты 5 размещают два шнека 6 таким образом, что при разнонаправленном вращении шнеков витки одного шнека совпадают с межвитковым пространством второго шнека и оба шнека являются взаимозаменяемыми. Таким образом достигается эффект очищения шнеков друг друга при вращении. Выполнение такой шнеко-трубчатой печи позволяет увеличить производительность печи по перерабатываемому материалу на единицу оборудования и экономить производственные площади.Two
Работает шнеко-трубчатая печь следующим образом.Works screw-tube furnace as follows.
Влажный тонкодисперсный материал или предварительно просушенный дисперсный материал (например рудный концентрат) загружают в разогретую до заданных температур по зонам нагрева (например, 600°С, 700°С, 800°С) трубу-реторту 5 при работающей системе эвакуации технологических газов и вращающемся шнеке 6. Загрузку материала выполняют в непрерывном режиме через загрузочную течку 12, одновременно с другого конца трубы-реторты 5 происходит выгрузка огарка через разгрузочную течку 13 в бункер-контейнер 14. Воздух поступает в трубу-реторту 5 через патрубок 15 за счет создаваемого разрежения (например, в интервале от 30 Па до 70 Па) при эвакуации технологических газов через аптейк 16 по газоходу 17 и далее в систему 18-21 улавливания пыли, очистки и эвакуации газов. В процессе обжига материал перемешивается и перемещается шнеком 6 по разогретой трубе-реторте 5, где происходят физико-химические превращения в нагретом материале при контролируемой газовой атмосфере (сушка, горение угля и/или органических веществ, горение сульфидов, окисление металлов и элементов, испарение и возгонка легколетучих соединений).A wet finely dispersed material or previously dried dispersed material (for example, ore concentrate) is loaded into a
Воздух, поступающий через патрубок 15 в трубу-реторту 5, взаимодействует с разогретым обжигаемым материалом, который перемешивается шнеком 6, выполненным с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси или шнеком 6, выполненным с возможностью вращения в задаваемом цикличном реверсивно-поступательном режиме.The air entering through the
Образующиеся при этом технологические газы и образующиеся за счет температуры возгоны легколетучих элементов легко эвакуируются из зоны обжига по надшнековому пространству 11 в аптейк 16 и далее по газоходу 17 в систему 18-21 улавливания пыли, очистки и эвакуации газов за счет разрежения создаваемого дымососом 22. При этом скорость движения газов по надшнековому пространству 11 в трубе-реторте 5 является наименьшей (минимальной) из-за того, что объем технологических газов состоит только из паров воды, газов, образующихся в результате горения веществ, составляющих обжигаемый материал, азота, привнесенного воздухом, образующихся возгонов, и не содержит топочных газов от сжигания топлива. Прогретое до температуры обжига надшнековое пространство 11 постоянной температуры и геометрии внутри трубы-реторты 5 над шнеком 6 не дает сконденсироваться и осесть образовавшимся возгонам в огарок, так как выполнено без усложнений внутренней поверхности трубы-реторты 5, и одновременно предотвращает чрезмерный вынос пыли за счет увеличенного в 1,4-2,5 раза внутреннего диаметра трубы-реторты 5 относительно диаметра шнека 6. Интенсификацию взаимодействия обжигаемого материала с воздухом, регулирование продолжительности обжига, предотвращение образования настыли обеспечивают регулированием числа оборотов шнека 6, температуры нагрева трубы-реторты 4 по трехзонной схеме и автоматическим регулированием разрежения в аптейке 16 с точностью ±10 Па.The process gases generated during this process and the sublimates of volatile elements formed due to temperature are easily evacuated from the firing zone through the
Управление термическими процессами выполняют при помощи системы КИП, включающей термодатчики 23, и обеспечивая контроль нагрева трубы-реторты 5 до необходимой температуры. Управление производительностью печи и качеством обжига выполняют регулированием разрежения в аптейке 16, которое выбирают в пределах 30-100 Па. Необходимое разрежение в надшнековом пространстве 11 и аптейке 16 трубы-реторты 5 обеспечивают дымососом 22. Управление производительностью шнеко-трубчатой печи и качеством обжига выполняют также регулированием и настройкой циклов реверсно-поступательного режима вращения шнека 6.Thermal processes are controlled using the instrumentation system, including
Шнеко-трубчатая печь, выполненная с двумя шнеками (фиг. 2), отличается наличием внутри трубы-реторты 5 двух шнеков 6, выполненных с возможностью разнонаправленного вращения, при этом витки одного шнека совпадают с межвитковым пространством второго шнека и оба шнека являются взаимозаменяемыми.A screw-tube furnace made with two screws (Fig. 2) is characterized by the presence of two
Работа шнеко-трубчатой печи с двумя шнеками аналогична работе шнеко-трубчатой печи с одним шнеком.The operation of a screw-tube furnace with two screws is similar to the work of a screw-tube furnace with one screw.
По первому варианту предлагаемая схема многоступенчатой печи применяется для существенного (в несколько раз) увеличения производительности шнеко-трубчатой печи, печь выполняют, по меньшей мере, 2-, 3- или 4-ступенчатой, при этом каждую ступень располагают одну над другой, загрузку материала осуществляют в верхнюю ступень, а выгрузка осуществляется из нижней ступени.According to the first option, the proposed multi-stage furnace scheme is used to significantly (several times) increase the capacity of a screw-tube furnace, the furnace is performed at least in 2-, 3- or 4-stage, with each stage being placed one above the other, material loading carried out in the upper stage, and unloading is carried out from the lower stage.
При этом каждая ступень по существу конструкции и своей работы представляет печь, представленную на фиг. 1.At the same time, each stage of the construction and its operation essentially represents the furnace shown in FIG. one.
Многоступенчатая шнеко-трубчатая печь согласно первому варианту (фиг. 4) содержит корпус, выполненный из теплоизоляционного материала, трубы-реторты 5 в количестве, равном количеству ступеней, по меньшей мере 2-, 3- или 4-ступенчатой, электронагревательные элементы 3 (на фиг. не показаны) для разогрева труб-реторт 5, подключенных к сети электропитания по трехзонной схеме через щит 4 управления. Трубы-реторты 5 каждой ступени размещены непосредственно над электронагревателями 3. Внутри труб-реторт 5 размещены шнеки 6, концы валов которых закреплены в герметичных подшипниковых узлах 7, расположенных в торцевых фланцах труб-реторт 5. Шнеки 6 выполнены с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси от электродвигателей 8, соединенных с валами шнеков через редукторы 9.The multi-stage screw-tube furnace according to the first embodiment (Fig. 4) contains a housing made of heat-insulating material,
Трубы-реторты 5 выполнены с внутренними диаметрами в 1,4-2,5 раза больше диаметров шнеков 6 с формированием надшнекового пространства 11. Трубы-реторты 5 оснащены отверстиями: загрузочной течкой 12 для герметичной подачи материала в печь; разгрузочной течкой 13 для выгрузки обожженного материала (огарка) из печи в бункер-контейнер 14; патрубками 15 для организованной подачи воздуха в трубы-реторты 5; для отвода технологических газов через аптейки 16, соединенные с газоходом 17.
Каждая ступень многоступенчатой шнеко-трубчатой печи содержит: датчики 23 измерения температуры нагрева трубы-реторты 5; датчики 24 контроля температуры технологических газов в аптейках 16; датчики 25 контроля разрежения в аптейках 16 и датчики 26 контроля разрежения на подаче воздуха в трубы-реторты 5.Each step of a multi-stage screw-tube furnace contains:
Заявляемая схема многоступенчатой шнеко-трубчатой печи работает следующим образом. Влажный тонкодисперсный материал или предварительно просушенный дисперсный материал (например, рудный концентрат) непрерывно подают посредством загрузочного устройства 27 через загрузочную течку 12 и в первую (по ходу движения материала) верхнюю ступень - трубу-реторту 5 при работающей системе эвакуации технологических газов и вращающемся шнеке 6. Загрузку материала выполняют в непрерывном режиме через загрузочную течку 12, одновременно с другого конца трубы-реторты 5 происходит выгрузка высушенного и подвергаемого обжигу материала через разгрузочную течку 13, являющуюся одновременно загрузочной течкой 12 для второй (по ходу движения материала) ступени - трубы-реторты 5, также нагретой до заданной температуры. Аналогично выполняется транспортирование обжигаемого материала (огарка) по следующим (по ходу движения материала) ступеням. При этом на каждой ступени - трубы-реторты 5 поддерживают температуру, задаваемую с щита 4 и контролируемую термодатчиками 23. Огарок из последней (нижней) ступени - трубы-реторты 5 выгружается через разгрузочную течку 13 в бункер-контейнер 14.The inventive scheme of a multistage screw-tube furnace operates as follows. Wet finely dispersed material or pre-dried dispersed material (for example, ore concentrate) is continuously fed through a charging
Воздух поступает в трубы-реторты 5 через патрубки 15 за счет разрежения, создаваемого при эвакуации технологических газов через аптейки 16 по газоходу 17, в систему улавливания пыли, очистки и эвакуации газов. В процессе обжига материал перемешивается и перемещается шнеками 6 по разогретым трубам-ретортам 5 ступенчато. При этом каждой ступени (трубы-реторты 5) соответствует своя стадия физико-химических превращений в нагреваемом и разогретом материале при контролируемой газовой атмосфере (например, 1-я ступень - сушка и испарение физической влаги, 2-я и 3-я ступени - обжиг, горение сульфидов, горение угля и/или органических веществ, глубокое окисление металлов и элементов, испарение и возгонка легколетучих соединений, 4-я ступень - термолиз и прокаливание, или охлаждение огарка).The air enters the
Воздух, поступающий через патрубки 15 в трубы-реторты 5, взаимодействует с разогретым обжигаемым материалом, который перемешивается шнеком 6, выполненным с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси или шнеком 6, выполненным с возможностью вращения в задаваемом цикличном реверсивно-поступательном режиме.The air entering through the
Образующиеся при этом технологические газы и образующиеся за счет температуры возгоны легколетучих элементов легко эвакуируются из зоны обжига по надшнековому пространству 11 в аптейк 16 и далее по газоходу 17 в систему улавливания пыли, очистки и эвакуации газов за счет разрежения, создаваемого дымососом 22.The process gases generated during this process and the sublimates of volatile elements formed due to temperature are easily evacuated from the firing zone through the
Управление термическими процессами выполняют при помощи системы КИП, сведенной в щит 4 управления работой многоступенчатой шнеко-трубчатой печи и процессом обжига.Thermal processes are controlled using the instrumentation system, reduced to a
Заявляемая схема шнеко-трубчатой печи работает по выше приведенным описаниям для шнеко-трубчатой печи с одним шнеком 6 внутри трубы-реторты 5 или двумя шнеками 6 и для многоступенчатой шнеко-трубчатой печи.The inventive scheme of a screw-tube furnace operates according to the above descriptions for a screw-tube furnace with one
Таким образом, меняя схему печи одноступенчатую (одноретортную), с одним или с двумя шнеками, многоступенчатую, также с одним или с двумя шнеками, достигают желаемой производительности шнеко-трубчатой печи по количеству перерабатываемого материала и по количеству огарка, получаемого с одной печи или с одного производственного участка. Конструирование шнеко-трубчатой печи, как это здесь указано, естественно позволяет экономить производственные площади на единицу оборудования и единицу перерабатываемого материала.Thus, changing the scheme of the furnace single-stage (one-cake), with one or two screws, multi-stage, also with one or two screws, achieve the desired capacity of the screw-tube furnace by the number of processed material and the number of cinders obtained from one furnace or one production site. The design of a screw-tube furnace, as indicated here, naturally allows you to save production space per unit of equipment and unit of material processed.
Выполнение печи такой конструкции позволяет добиться следующих преимуществ:The implementation of the furnace of this design allows you to achieve the following advantages:
- обеспечить постоянство геометрии пространства трубы-реторты с принудительным движением и перемешиванием обжигаемого материала постоянно вращающимся шнеком внутри трубы-реторты как в направлении перемещения материала от загрузочной течки 12 к разгрузочной течке 13, так и с заданием цикличного реверсно-поступательного режима вращения шнека (например, 1 мин вперед при скорости вращения шнека 0,4 об/мин, 20 с назад при скорости вращения шнека 1 об/мин, 20 с вперед при скорости вращения шнека 1 об/мин, 1 мин вперед при скорости вращения шнека 0,4 об/мин, и далее по циклу);- to ensure the constancy of the geometry of the space of the retort pipe with forced movement and stirring of the calcined material by a constantly rotating screw inside the retort pipe both in the direction of movement of the material from loading
- образование настыли и прилипание материала к трубе предотвращается постоянным вращением шнека;- the formation of nastily and adhesion of the material to the pipe is prevented by the constant rotation of the screw;
- контролируемо низкий вынос пыли при сушке, обжиге и/или термической обработке тонкодисперсных материалов достигается за счет добавления надшнекового пространства над шнеком, что позволяет снизить скорость потока технологических газов и количество пыли, выносимой из трубы-реторты;- a controlled low dust removal during drying, roasting and / or heat treatment of finely dispersed materials is achieved by adding a super-screw space above the screw, which reduces the flow rate of process gases and the amount of dust carried out from the retort pipe;
- эффективность возгонки легколетучих элементов и вынос их в систему пылеулавливания обеспечивается постоянством геометрии внутри трубы-реторты за счет формирования надшнекового пространства;- the efficiency of sublimation of volatile elements and their removal into the dust collection system is ensured by the constancy of the geometry inside the retort pipe due to the formation of a supernatal space;
- возможность переработки тонкодисперсных материалов без предварительной их грануляции и без опасения потери обжигаемого материала с пылью;- the possibility of processing finely dispersed materials without prior granulation and without fear of loss of calcined material with dust;
- возможность переработки как предварительно просушенных сыпучих материалов, так и влажных материалов;- the possibility of processing both pre-dried bulk materials and wet materials;
- возможность переработки влажных тонкодисперсных материалов, обводненных до состояния пасты;- the possibility of processing wet finely dispersed materials, watered to the state of paste;
- управление качеством процесса обжига, а также производительностью печи достигают совместным регулированием режимов нагрева трубы-реторты и разрежения и режима вращения рабочего шнека.- quality control of the firing process, as well as furnace productivity, is achieved by jointly regulating the heating regimes of the retort pipe and the vacuum and the rotation mode of the working screw.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015133425A RU2608155C1 (en) | 2015-08-10 | 2015-08-10 | Screw-tube furnace (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015133425A RU2608155C1 (en) | 2015-08-10 | 2015-08-10 | Screw-tube furnace (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2608155C1 true RU2608155C1 (en) | 2017-01-16 |
Family
ID=58455970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015133425A RU2608155C1 (en) | 2015-08-10 | 2015-08-10 | Screw-tube furnace (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2608155C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107057737A (en) * | 2017-06-19 | 2017-08-18 | 中鑫科创（北京）科技有限公司 | A kind of thread mixing dry distiller |
| CN110006247A (en) * | 2019-05-10 | 2019-07-12 | 黎柴佐 | A regenerative powder heat treatment device and method thereof |
| RU2742422C1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-02-05 | Сергей Яковлевич Чернин | Device for thermal processing of wastes containing organic substances, with multi-start single-turn auger-mixer and electric heating chamber |
| RU2813403C1 (en) * | 2023-11-30 | 2024-02-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет | Complex for thermal treatment of raw materials |
| CN119123808A (en) * | 2024-09-13 | 2024-12-13 | 广东中鹏新能科技有限公司 | A furnace core tube with high efficiency heating |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2113671C1 (en) * | 1997-06-19 | 1998-06-20 | Жуков Дмитрий Сергеевич | Heat-treatment furnace for carbon-containing materials |
| WO2002057008A1 (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-25 | Forkers Limited | Treatment of a solid material with a fluid |
| RU2260564C2 (en) * | 2000-01-03 | 2005-09-20 | Компани Женераль Дю Матье Нюклер | Method and device for continuous transformation of plutonium oxalate into plutonium oxide |
| RU132073U1 (en) * | 2013-04-10 | 2013-09-10 | Юрий Геннадьевич Скурыдин | CONTINUOUS DEVICE FOR THE PYROLYSIS OF MILLED MATERIALS |
-
2015
- 2015-08-10 RU RU2015133425A patent/RU2608155C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2113671C1 (en) * | 1997-06-19 | 1998-06-20 | Жуков Дмитрий Сергеевич | Heat-treatment furnace for carbon-containing materials |
| RU2260564C2 (en) * | 2000-01-03 | 2005-09-20 | Компани Женераль Дю Матье Нюклер | Method and device for continuous transformation of plutonium oxalate into plutonium oxide |
| WO2002057008A1 (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-25 | Forkers Limited | Treatment of a solid material with a fluid |
| RU132073U1 (en) * | 2013-04-10 | 2013-09-10 | Юрий Геннадьевич Скурыдин | CONTINUOUS DEVICE FOR THE PYROLYSIS OF MILLED MATERIALS |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107057737A (en) * | 2017-06-19 | 2017-08-18 | 中鑫科创（北京）科技有限公司 | A kind of thread mixing dry distiller |
| CN110006247A (en) * | 2019-05-10 | 2019-07-12 | 黎柴佐 | A regenerative powder heat treatment device and method thereof |
| CN110006247B (en) * | 2019-05-10 | 2024-04-12 | 黎柴佐 | A regenerative powder heat treatment device and method thereof |
| RU2742422C1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-02-05 | Сергей Яковлевич Чернин | Device for thermal processing of wastes containing organic substances, with multi-start single-turn auger-mixer and electric heating chamber |
| RU2813403C1 (en) * | 2023-11-30 | 2024-02-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет | Complex for thermal treatment of raw materials |
| CN119123808A (en) * | 2024-09-13 | 2024-12-13 | 广东中鹏新能科技有限公司 | A furnace core tube with high efficiency heating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205472672U (en) | Continuous high temperature heat treatment production line of powdered graphite | |
| CN104180649B (en) | A kind of microwave dynamic high temperature continuous calcining equipment | |
| US4361100A (en) | Procedure and installation for the incinerating of sludge | |
| RU2608155C1 (en) | Screw-tube furnace (versions) | |
| BG99420A (en) | Method for improved manufacture of cement in long kilns | |
| KR20130038634A (en) | Multi-stage rotary kiln for saving energy | |
| CN111270077A (en) | Chain plate type high temperature reduction furnace disposing of dust collection system and method in iron and steel plant | |
| CN105197903A (en) | Drying system for residue liquid treatment of calcium oxide or calcium chloride or benzoyl chloride | |
| KR20200100196A (en) | Sludge treatment method and cement manufacturing system | |
| JP6657815B2 (en) | Sludge carbonization equipment | |
| CN101852542A (en) | Vertical kiln | |
| CN203928703U (en) | A kind of microwave dynamic high temperature continuous calcining equipment | |
| CN112225420A (en) | Oil sludge pyrolysis carbonization furnace | |
| RU2666559C1 (en) | Installation for thermal processing of waste | |
| CN104694138B (en) | A kind of mixed heating equipment and its application | |
| CN110470131A (en) | A kind of sleeve is every scorching calcining kiln | |
| JP7190641B1 (en) | Continuous carbonization equipment | |
| RU182327U1 (en) | REACTOR FOR THE PYROLYSIS OF CARBON-CONTAINING MATERIALS | |
| CN111996067A (en) | Closed-cycle oil roasting and extracting system and process | |
| JP2017088309A (en) | Conveyance device | |
| CN215249593U (en) | External heating type flat plate activation furnace adopting continuous phosphoric acid method | |
| RU2553116C1 (en) | Method of metallurgical coke production | |
| CN212673223U (en) | Roasting furnace for treating industrial waste salt | |
| CN114593598A (en) | A high-efficiency boiling furnace to prevent material accumulation | |
| CA1300874C (en) | Apparatus and method for disposing of waste material |