RU2813645C1 - Method of drying loose materials, increasing environmental efficiency of shaft furnaces and device for its implementation - Google Patents
Method of drying loose materials, increasing environmental efficiency of shaft furnaces and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813645C1 RU2813645C1 RU2023111796A RU2023111796A RU2813645C1 RU 2813645 C1 RU2813645 C1 RU 2813645C1 RU 2023111796 A RU2023111796 A RU 2023111796A RU 2023111796 A RU2023111796 A RU 2023111796A RU 2813645 C1 RU2813645 C1 RU 2813645C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inlet manifold
- dryer
- dust
- flow
- vertical
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 title claims description 17
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 20
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 6
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 45
- CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;hydroxy(trioxido)silane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])([O-])[O-].O[Si]([O-])([O-])[O-] CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052620 chrysotile Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011044 inertial separation Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способам сушки сыпучих материалов, повышения экологической эффективности шахтных сушильных печей и устройствам для их осуществления. Способ наиболее применим для вертикальных шахтный печей для сушки рудных и нерудных материалов, в частности к печам для сушки хризотил-асбеста с верхней загрузкой исходного сыпучего материала и нижней выгрузкой готового продукта.The invention relates to methods for drying bulk materials, increasing the environmental efficiency of shaft drying furnaces and devices for their implementation. The method is most applicable to vertical shaft furnaces for drying ore and non-metallic materials, in particular to furnaces for drying chrysotile asbestos with top loading of the starting bulk material and bottom unloading of the finished product.
Известна вертикальная шахтная сушильная печь (ВШСП), реализующая сушку хризотил-асбеста, приведенная в (Евстратенко А.Ю. Изучение процесса сушки асбестовой руды в шахтных печах // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве, 2019, С. 46-51) [1], включающая в себя загрузочное устройство, сушило, устройство выгрузки, входной коллектор газоотводящих каналов, трубопровод для подачи теплоносителя в зону противотока.A vertical shaft drying furnace (VSHSP) is known, which implements the drying of chrysotile asbestos, given in (Evstratenko A.Yu. Study of the process of drying asbestos ore in shaft furnaces // Thermal engineering and informatics in education, science and production, 2019, pp. 46-51 ) [1], including a loading device, a dryer, an unloading device, an inlet manifold of gas outlet channels, and a pipeline for supplying coolant to the counterflow zone.
Реализованный в указанной ВШСП способ сушки сыпучих материалов заключается в конвективном теплообмене между теплоносителем и исходным материалом в режиме противотока, то есть при встречных направлениях движения исходной руды сверху в вниз, а теплоносителя снизу в верх. В силу аэротермодинамических закономерностей противоточного движения теплоносителя по отношению к движению исходного материала, входной коллектор газоотводящих каналов при таком способе сушке расположен в верхней части сушила, то есть непосредственно в зоне загрузки исходного материала, что приводит к попаданию большого количества влажных мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли из исходного материала непосредственно из зоны загрузки во входной коллектор и далее в газоотводящие каналы, существенно снижая экологическую эффективность печи. Высокая концентрация влажных мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли в газоотводящих каналах, кроме того, повышает нагрузку на циклоны, что увеличивает концентрацию поступающих в атмосферу газов от сушильных печей.The method of drying bulk materials implemented in the specified HSSP consists of convective heat exchange between the coolant and the source material in a countercurrent mode, that is, with counter-directions of movement of the source ore from top to bottom, and the coolant from bottom to top. Due to the aerothermodynamic laws of the countercurrent movement of the coolant in relation to the movement of the source material, the inlet manifold of the gas outlet channels with this drying method is located in the upper part of the dryer, that is, directly in the loading zone of the source material, which leads to the ingress of a large number of wet, fine particles of material into including dust from the source material directly from the loading zone into the inlet manifold and further into the gas exhaust channels, significantly reducing the environmental efficiency of the furnace. The high concentration of wet fine particles of material, including dust, in the gas exhaust channels, in addition, increases the load on the cyclones, which increases the concentration of gases entering the atmosphere from drying ovens.
Наиболее близким по исполнению к предлагаемому способу сушки сыпучих материалов, повышения экологической эффективности шахтных сушильных печей и устройствам для их осуществления является ВШСП, приведенная в (Юрьев Б.П. Сушка хризотиловой руды в вертикальных аппаратах шахтного типа // Строительные материалы. 2016. №8, С.80) [2], работающая по комбинированной, то есть прямоточно-противоточной схеме движения теплоносителя и исходной руды, содержащая загрузочное устройство, верхнюю прямоточную часть сушила, нижнюю противоточную часть сушила, устройство выгрузки в нижней части сушила, входной коллектор в газоотводящие каналы в зоне схождения прямоточной и противоточной частей сушила.The closest in implementation to the proposed method of drying bulk materials, increasing the environmental efficiency of mine drying furnaces and devices for their implementation is VShSP, given in (Yuryev B.P. Drying chrysotile ore in vertical mine-type apparatuses // Construction materials. 2016. No. 8 , P.80) [2], operating according to a combined, that is, direct-counterflow flow pattern of the coolant and the original ore, containing a loading device, an upper direct-flow part of the dryer, a lower counter-flow part of the dryer, an unloading device in the lower part of the dryer, an inlet manifold into the gas outlet channels in the convergence zone of the direct-flow and counter-flow parts of the dryer.
Данный способ сушки сыпучих материалов, повышения экологической эффективности шахтных сушильных печей и устройство для его осуществления способствует снижению концентрации влажных мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли, поступающей во входной коллектор газоотводящих каналов за счет частичной сушки её в зоне прямоточного движения теплоносителя и исходной руды, поскольку входной коллектор в газоотводящие каналы расположен в зоне схождения прямоточной и противоточной частей сушила, то есть на значительном расстоянии от загрузочного устройства, что обеспечивает существенное снижение влажности мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли за счет конвективного теплообмена их с теплоносителем в зоне прямотока их аутогезии, что способствует повышению экологической эффективность ВШСП. This method of drying bulk materials, increasing the environmental efficiency of shaft drying furnaces and the device for its implementation helps to reduce the concentration of wet fine particles of material, including dust, entering the inlet manifold of gas exhaust channels due to its partial drying in the zone of direct flow of the coolant and the original ore , since the inlet manifold into the gas outlet channels is located in the zone of convergence of the direct-flow and counter-flow parts of the dryer, that is, at a considerable distance from the loading device, which ensures a significant reduction in the humidity of fine particles of material, including dust due to their convective heat exchange with the coolant in the direct-flow zone their autohesion, which helps to increase the environmental efficiency of HSSP.
Однако нестабильность физико-химических параметров исходной руды и в первую очередь ее влажности и температуры, существенно изменяющихся в летне-зимний период, приводит к недостаточному конвективному теплообмену между исходной рудой, включающей влажные мелко дисперсные частицы материала, в том числе пыли, что не позволяет добиться стабильного, устойчивого, достаточного повышения экологической эффективности ВШСП. Кроме того, значительное количество влажных мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли засасывается во входной коллектор газоотводящих каналов непосредственно с теплоносителем из прямотока при движении вниз под действием гравитации за счет депрессии, создаваемой дымососам.However, the instability of the physicochemical parameters of the original ore and, first of all, its humidity and temperature, which change significantly in the summer-winter period, leads to insufficient convective heat exchange between the original ore, which includes moist fine particles of material, including dust, which does not allow achieving stable, sustainable, sufficient increase in the environmental efficiency of VShSP. In addition, a significant amount of wet, finely dispersed particles of material, including dust, is sucked into the inlet manifold of the gas exhaust channels directly with the coolant from the direct flow when moving downward under the influence of gravity due to the depression created by the smoke exhausters.
Цель предлагаемого изобретения заключается в разработке способа сушки сыпучих материалов повышения экологической эффективности шахтных сушильных печей и устройства для её осуществления, обеспечивающего стабильное, устойчивое, достаточное повышение экологической эффективности ВШСП, то есть снижение концентрации влажных мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли, поступающей во входной коллектор газоотводящих каналов, за счет организации инерционной, центробежной, аэрационной сепарации и дополнительной сушки влажных мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли во входном коллекторе газоотводящих каналов, расположенном в зоне схождения прямоточной и противоточной частей сушила.The purpose of the present invention is to develop a method for drying bulk materials to increase the environmental efficiency of shaft drying furnaces and a device for its implementation, providing a stable, sustainable, sufficient increase in the environmental efficiency of VShSP, that is, reducing the concentration of wet fine particles of material, including dust entering the the inlet manifold of the gas outlet channels, due to the organization of inertial, centrifugal, aeration separation and additional drying of wet fine particles of material, including dust, in the inlet manifold of the gas outlet channels, located in the convergence zone of the direct-flow and counter-flow parts of the dryer.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе сушки сыпучих материалов, повышения экологической эффективности шахтных сушильных печей, включающем подачу через её загрузочное устройство сыпучего материала, сушку за счёт конвективного теплообмена его с теплоносителем, подаваемым по прямотоку и противотоку по отношению к направлению движения сыпучего материала под действием гравитационных сил, выдачу высушенного сыпучего материала из шахтной сушильной печи через устройство выгрузки, подачу теплоносителя вместе с мелко дисперсными частицами материала, в том числе с пылью в виде аэрозоля на вход во входной коллектор газоотводящих каналов, далее через пылеуловители в атмосферу за счёт депрессии, создаваемой дымососом, при этом часть мелкодисперсных частиц материала, в том числе пыли из прямотока до входа во входной коллектор газоотводящих каналов инерционно и центробежно сепарируют, далее осаждают витанием за счёт снижения скорости аэрозоля в вертикальном диффузорном канале входного коллектора газоотводящих каналов в процессе их высыхания до требуемой влажности. Дополнительно часть мелкодисперсных частиц материала, в том числе пыли направляют из вертикального диффузорного канала в пылеосадочную камеру, дополнительно осаждают витанием в вертикальный диффузорный канал до полного их поворота в горизонтальной плоскости в направлении к пылеуловителю.This goal is achieved by the fact that in the proposed method of drying bulk materials, increasing the environmental efficiency of shaft drying furnaces, including feeding bulk material through its loading device, drying it due to convective heat exchange with the coolant supplied in direct flow and countercurrent with respect to the direction of movement of the bulk material under the influence of gravitational forces, delivery of dried bulk material from the shaft drying furnace through the unloading device, supply of coolant along with finely dispersed particles of material, including dust in the form of an aerosol, to the entrance to the inlet manifold of gas exhaust channels, then through dust collectors into the atmosphere due to depression created by a smoke exhauster, while some of the fine particles of material, including dust from the direct flow before entering the inlet manifold of the gas outlet channels, are inertially and centrifugally separated, then deposited by hovering due to a decrease in the speed of the aerosol in the vertical diffuser channel of the inlet manifold of the gas outlet channels in the process of drying to required humidity. Additionally, some of the fine particles of material, including dust, are directed from the vertical diffuser channel into the dust-sedimentation chamber, and are additionally deposited by floating in the vertical diffuser channel until they are completely rotated in the horizontal plane in the direction of the dust collector.
ВШСП, реализующая предлагаемый способ сушки сыпучих материалов и повышения экологической эффективности, содержит загрузочное устройство, верхнюю прямоточную часть сушила, нижнюю противоточную часть сушила, устройство выгрузки в нижней части сушила, входной коллектор в газоотводящие каналы в зоне схождения прямоточной и противоточной частей сушила, при этом вход во входной коллектор газоотводящих каналов выполнен горизонтально, входной коллектор газоотводящих каналов выполнен в виде диффузорного вертикального канала, стенка которого со стороны прямотока примыкающая к верхней прямоточной части сушила и являющаяся её продолжением выполнена по лемнискате Бернулли. Кроме того, диффузорность вертикального канала входного коллектора газоотводящих каналов определяется по формуле где δ – угол наклона средней линии вертикального диффузорного канала входного коллектора, площадь выходного и входного сечений вертикального входного коллектора газоотводящих каналов, скорость витания удаляемых взвешенных частиц пыли в расчёте на минимально допустимую температуру и максимально допустимую влажность пыли по медианному диаметру, скорость аэрозоля на входе в коллектор газоотводящих каналов. Дополнительно угол наклона стенки диффузорного вертикального канала входного коллектора газоотводящих каналов, протиположной по отношению к стенке, примыкающей со стороны прямотока к верхней проточной части сушила определяется по формуле , где коэффициент трения мелкодисперсных частиц материала и пыли об стенки входного коллектора. Кроме того лемниската Бернулли, по которой выполнена стенка входного коллектора газоотводящих каналов, примыкающая к верхней прямоточной части сушила и являющаяся её продолжением выполнена в диапазоне углов 20° ≤ β ≤ 35° и 0° ≤ γ ≤ 10° в местах её примыкания к верхней проточной части сушила и входа в вертикальный диффузорный канал входного коллектора газоотводящих каналов соответственно.The VShSP, which implements the proposed method of drying bulk materials and increasing environmental efficiency, contains a loading device, an upper direct-flow part of the dryer, a lower counter-flow part of the dryer, an unloading device in the lower part of the dryer, an inlet manifold into the gas outlet channels in the convergence zone of the direct-flow and counter-flow parts of the dryer, while the entrance to the inlet manifold of the gas outlet channels is made horizontally, the inlet manifold of the gas outlet channels is made in the form of a diffuser vertical channel, the wall of which on the side of the direct flow adjacent to the upper direct-flow part of the dryer and being its continuation is made according to the Bernoulli lemniscate. In addition, the diffusivity of the vertical channel of the inlet manifold of the gas outlet channels is determined by the formula where δ is the angle of inclination of the center line of the vertical diffuser channel of the input collector, area of the outlet and inlet sections of the vertical inlet manifold of gas exhaust channels, soaring speed of removed suspended dust particles based on the minimum permissible temperature and maximum permissible dust humidity along the median diameter, aerosol velocity at the entrance to the gas exhaust channel manifold. Additionally, the angle of inclination of the wall of the diffuser vertical channel of the inlet manifold of the gas outlet channels, opposite to the wall adjacent from the forward flow side to the upper flow part of the dryer, is determined by the formula , Where coefficient of friction of fine particles of material and dust against the walls of the inlet manifold. In addition, the Bernoulli lemniscate, along which the wall of the inlet manifold of the gas exhaust channels is made, adjacent to the upper direct-flow part of the dryer and being its continuation, is made in the angle range of 20° ≤ β ≤ 35° and 0° ≤ γ ≤ 10° in the places where it adjoins the upper flow parts of the dryer and the entrance to the vertical diffuser channel of the inlet manifold of the gas outlet channels, respectively.
Дополнительно между входным коллектором и газоотводящими каналами установлена пылеосадочная камера, примыкающая к верхней прямоточной части сушила, бункером-осадителем витающей пыли для которой служит диффузорный вертикальный канал входного коллектора. Additionally, between the inlet manifold and the gas exhaust channels there is a dust-sedimentation chamber adjacent to the upper direct-flow part of the dryer, for which the diffuser vertical channel of the inlet manifold serves as a precipitating hopper for floating dust.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является: The technical result of the proposed invention is:
1. Дополнительная сушка влажных мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли в вертикальном диффузорном канале входного коллектора и пылеосадочной камере в процессе их аэрационной сепарации, движения снизу вверх за счет аэродинамических сил противотока, преодолевающих силу Архимеда, в том числе силу гравитации.1. Additional drying of wet finely dispersed particles of material, including dust in the vertical diffuser channel of the inlet collector and the dust-sedimentation chamber during the process of their aeration separation, movement from bottom to top due to aerodynamic countercurrent forces overcoming the Archimedes force, including the force of gravity.
2. Снижение концентрации пыли в аэрозоли, поступающей в циклоны и далее через дымосос в атмосферу. 2. Reducing the concentration of dust in aerosols entering the cyclones and then through the exhaust fan into the atmosphere.
3. Повышение экологической эффективности ВШСП.3. Increasing the environmental efficiency of VShSP.
На фиг.1 изображён продольный разрез ВШСПFigure 1 shows a longitudinal section of the VShSP
На фиг. 2 изображён вид А фиг. 1.In fig. 2 shows view A of FIG. 1.
На фиг. 3 изображён вид А фиг. 1 с пылеосадочной камерой.In fig. 3 shows view A of FIG. 1 with dust chamber.
ВШСП, реализующая предлагаемый способ сушки сыпучих материалов и повышения экологической эффективности, содержит загрузочное устройство 1, верхнюю прямоточную часть сушила 2, нижнюю противоточную часть сушила 3, устройство выгрузки в нижней части сушила 4, входной коллектор 5 в газоотводящие каналы 6, с горизонтальным входом 7 в зоне схождения прямоточной и противоточной частей сушила, выполненный в виде вертикального диффузорного канала 8, стенка 9 которого примыкающая к верхней прямоточной части сушила 2 и являющаяся её продолжением, выполнена по лемнискате Бернулли. The VShSP, which implements the proposed method of drying bulk materials and increasing environmental efficiency, contains a loading device 1, an upper direct-flow part of the dryer 2, a lower counter-flow part of the dryer 3, an unloading device in the lower part of the dryer 4, an inlet manifold 5 into gas exhaust channels 6, with a horizontal inlet 7 in the zone of convergence of the direct-flow and counter-flow parts of the dryer, made in the form of a vertical diffuser channel 8, the wall 9 of which adjacent to the upper direct-flow part of the dryer 2 and being its continuation, is made according to the Bernoulli lemniscate.
Кроме того, диффузорность вертикального канала 8 входного коллектора 5 газоотводящих каналов 6 определяется по формуле где δ – угол наклона средней линии вертикального диффузорного канала 8 входного коллектора 5, площадь выходного и входного сечений вертикального входного коллектора 8 газоотводящих каналов 6, скорость витания удаляемых взвешенных частиц пыли в расчёте на минимально допустимую температуру и максимально допустимую влажность пыли по медианному диаметру, скорость аэрозоля на входе в коллектор 5 газоотводящих каналов 6. Дополнительно угол наклона стенки 10 вертикального диффузорного канала 8 входного коллектора 5 газоотводящих каналов 6, протиположной по отношению к стенке 9, примыкающей к верхней проточной части сушила 2 определяется по формуле , где коэффициент трения мелкодисперсных частиц материала и пыли об стенки входного коллектора 5. Кроме того лемниската Бернулли, по которой выполнена стенка 9 входного коллектора 5 газоотводящих каналов 6, примыкающая к верхней прямоточной части сушила 2 и являющаяся её продолжением выполнена в диапазоне углов 20° ≤ β ≤ 35° и 0° ≤ γ ≤ 10° в местах её примыкания к верхней проточной части сушила 2 и входа в вертикальный диффузорный канал 8 входного коллектора 5 газоотводящих каналов 6 соответственно. Дополнительно между входным коллектором 5 и газоотводящими каналами 6 установлена пылеосадочная камера 11, примыкающая к верхней прямоточной части сушила 2, бункером-осадителем витающей пыли для которой служит диффузорный вертикальный канал 8 входного коллектора 5.In addition, the diffuseness of the vertical channel 8 of the inlet manifold 5 of the gas outlet channels 6 is determined by the formula where δ is the angle of inclination of the center line of the vertical diffuser channel 8 of the input manifold 5, area of the outlet and inlet sections of the vertical inlet manifold 8 gas outlet channels 6, soaring speed of removed suspended dust particles based on the minimum permissible temperature and maximum permissible dust humidity along the median diameter, the speed of the aerosol at the entrance to the manifold 5 gas outlet channels 6. Additionally, the angle of inclination of the wall 10 of the vertical diffuser channel 8 of the inlet manifold 5 gas outlet channels 6, opposite to the wall 9 adjacent to the upper flow part of the dryer 2 is determined by the formula , Where coefficient of friction of fine particles of material and dust on the walls of the inlet manifold 5. In addition, the Bernoulli lemniscate, along which the wall 9 of the inlet manifold 5 of the gas outlet channels 6 is made, adjacent to the upper direct-flow part of the dryer 2 and being its continuation, is made in the angle range 20° ≤ β ≤ 35° and 0° ≤ γ ≤ 10° in the places where it adjoins the upper flow part of the dryer 2 and the entrance to the vertical diffuser channel 8 of the inlet manifold 5 of the gas outlet channels 6, respectively. Additionally, between the inlet manifold 5 and the gas outlet channels 6, a dust-sedimentation chamber 11 is installed, adjacent to the upper direct-flow part of the dryer 2, for which the diffuser vertical channel 8 of the inlet manifold 5 serves as a precipitating hopper for floating dust.
Процесс сушки сыпучего материала в ВШСП предлагаемой конструкции включает в себя 3 последовательных этапа. На 1-ом этапе в сыпучем материале, поступающем через загрузочное устройство 1 за счет роста динамического давления, обусловленного увеличением его скорости под действием сил гравитации, происходит нарушение аутогезионных связей пылевых частиц, формирование аэродисперсной системы, то есть пылевого аэрозоля, состоящего из пылевых частиц и теплоносителя. На 2-ом этапе за счет конфузного канала, образованного стенками 9, примыкающими к верхней прямоточной части сушила 2, являющимися её продолжением, выполненными по лемнискате Бернулли происходит ускорение движения аэрозоля и частичное расслоение мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли за счет действия на них инерционной сепарации от контакта со стенкой 9, силы Стокса, обусловленной вязкостью теплоносителя, сил Магнуса и Кориолиса, обусловливающих криволинейное движение из верхней прямоточной части сушила 2 в нижнюю противоточную часть сушила 3 к горизонтальному входу 7 во входной коллектор 5 газоотводящих каналов 6. Траектории движения мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли дополнительно определяется поперечной скоростью теплоносителя, зависящий от депрессии дымососа, центробежными силами, определяемыми кривизной линией тока теплоносителя и зависят от парусности частиц, определяемых их плотностью, диаметром, миделевым сечением. На 3-й стадии в области нижней противоточной части сушила 3 в вертикальном диффузорном канале 8 входного коллектора 5 газоотводящих каналов 6 в процессе аэрационной сепарации за счет динамического витания влажные мелко дисперсные частицы материала, в том числе пыли оседая в следствии малой парусности, то есть большей силы гравитации по отношению к динамическому давлению аэрозоля в область повышенных температур теплоносителя в противоточной части сушила 3 отдают влагу за счет конвективного теплообмена с ним, достигают достаточной влажности и температуры, при которой их парусности, фактической массы достаточно для подъема по вертикальному диффузорному каналу 8 входного коллектора 5 в газоотводящие каналы 6.The process of drying bulk material in the VShSP of the proposed design includes 3 successive stages. At the 1st stage, in the bulk material entering through the loading device 1, due to an increase in dynamic pressure caused by an increase in its speed under the influence of gravitational forces, the autohesive bonds of dust particles are disrupted, the formation of an aerodisperse system, that is, a dust aerosol consisting of dust particles and coolant. At the 2nd stage, due to the awkward channel formed by the walls 9 adjacent to the upper direct-flow part of the dryer 2, which are its continuation, made according to Bernoulli’s lemniscate, the movement of the aerosol is accelerated and the partial stratification of finely dispersed particles of material, including dust, occurs due to the action on them, inertial separation from contact with the wall 9, the Stokes force due to the viscosity of the coolant, the Magnus and Coriolis forces, which determine the curvilinear movement from the upper direct-flow part of the dryer 2 to the lower counter-flow part of the dryer 3 to the horizontal entrance 7 to the inlet manifold 5 of gas exhaust channels 6. Movement trajectories finely dispersed particles of material, including dust, are additionally determined by the transverse velocity of the coolant, depending on the depression of the smoke exhauster, centrifugal forces, determined by the curvature of the coolant flow line and depend on the windage of the particles, determined by their density, diameter, midsection. At the 3rd stage, in the area of the lower counterflow part of the dryer 3 in the vertical diffuser channel 8 of the inlet manifold 5 of the gas outlet channels 6, in the process of aeration separation due to dynamic hovering, wet finely dispersed particles of material, including dust, settle due to low windage, that is, greater gravitational forces in relation to the dynamic pressure of the aerosol in the region of elevated temperatures of the coolant in the counterflow part of the dryer 3 release moisture due to convective heat exchange with it, reach sufficient humidity and temperature at which their windage, actual mass is sufficient to rise through the vertical diffuser channel 8 of the inlet manifold 5 into gas exhaust channels 6.
Учитывая, что парусность мелко дисперсных частицы материала, в том числе пыли определяется их формой, размерами, физическими свойствами, а аэротермодинамические параметры прямотока и противотока зависят от их расхода, температуры, геометрии сушила 2,3 и вертикального диффузорного канала 8 входного коллектора 5, с использованием математических моделей, современного инженерного компьютерного анализа и экспериментальных исследований можно рассчитать параметры, обеспечивающие вынос из сушила 2,3 мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли с медианным диаметром менее заданного, определяющего максимальную допустимую концентрацию аэрозоля, поступающего в газоотводящие каналы 6 с учетом плотности сыпучего материала, определяемой температурой и влажностью. Considering that the windage of finely dispersed particles of material, including dust, is determined by their shape, size, physical properties, and the aerothermodynamic parameters of forward and counterflow depend on their flow rate, temperature, geometry of the dryer 2.3 and the vertical diffuser channel 8 of the input manifold 5, with Using mathematical models, modern engineering computer analysis and experimental studies, it is possible to calculate parameters that ensure the removal from the dryer 2.3 of finely dispersed particles of material, including dust with a median diameter less than a given one, which determines the maximum permissible concentration of the aerosol entering the gas exhaust channels 6, taking into account density of bulk material, determined by temperature and humidity.
Частицы сыпучего материала диаметром больше выше указанного двигаясь под действием силы гравитации в нижней противоточной части сушила 3 поступают в устройство выгрузки 4 в нижней части сушила.Particles of bulk material with a diameter greater than the specified one, moving under the influence of gravity in the lower countercurrent part of the dryer 3, enter the unloading device 4 in the lower part of the dryer.
Чем больше диффузорность вертикального канала 8 входного коллектора 5 тем меньше медианный диаметр и соответственно концентрация пылевых части в аэрозоли, поступающих в газоотводящие каланы 6. The greater the diffuseness of the vertical channel 8 of the inlet manifold 5, the smaller the median diameter and, accordingly, the concentration of dust particles in the aerosols entering the gas outlet ducts 6.
Для каждого медианного диаметра мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли существует конкретная величина скорости витания . Следовательно диффузорность вертикального канала входного коллектора газоотводящих каналов должна определяться по формуле где δ – угол наклона средней линии вертикального диффузорного канала входного коллектора, площадь выходного и входного сечений вертикального входного коллектора газоотводящих каналов, скорость витания удаляемых взвешенных частиц пыли в расчёте на минимально допустимую температуру и максимально допустимую влажность пыли по конкретному медианному диаметру, скорость аэрозоля на входе в коллектор газоотводящих каналов.For each median diameter of fine particles of material, including dust, there is a specific value for the soaring speed . Therefore, the diffusivity of the vertical channel of the inlet manifold of the gas outlet channels should be determined by the formula where δ is the angle of inclination of the center line of the vertical diffuser channel of the input collector, area of the outlet and inlet sections of the vertical inlet manifold of gas exhaust channels, soaring speed of removed suspended dust particles based on the minimum permissible temperature and maximum permissible dust humidity for a specific median diameter, aerosol velocity at the entrance to the gas exhaust channel manifold.
Для того, чтобы оседающие в процессе аэрационной сепарации влажные мелко дисперсные частицы материала, в том числе пыли, контактируя со стенкой 10 входного коллектора 5 беспрепятственно под действием сил гравитации могли опускаться вниз в зону более высоких температур теплоносителя, необходимо чтобы минимальный угол наклона стенки 9 определялся из соотношения где коэффициент трения мелкодисперсных частиц материала и пыли об стенки входного коллектора.In order for wet, finely dispersed particles of material, including dust, settling during the aeration separation process, in contact with the wall 10 of the inlet manifold 5 to freely fall down into the zone of higher coolant temperatures under the influence of gravity forces, it is necessary that the minimum angle of inclination wall 9 was determined from the relation Where coefficient of friction of fine particles of material and dust against the walls of the inlet manifold.
Выполнение стенки 9 входного коллектора 5 газоотводящих каналов 6, примыкающей к верхней прямоточной части сушила 2 и являющаяся её продолжением в форме лемнискаты Бернулли в диапазоне углов 20° ≤ β ≤ 35° и 0° ≤ γ ≤ 10° в местах её примыкания к верхней проточной части сушила и входа в вертикальный диффузорный канал входного коллектора газоотводящих каналов соответственно существенно повышает эффективность инерционной и центробежной сепарации мелко дисперсных частиц материала, в том числе пыли при движении её из верхней прямоточную части сушила 2 в нижнюю противоточную часть сушила 3, на вход 7 коллектора 5 газоотводящих каналов 6, улучшая тем самым показатели экологичности ВШСП.Execution of the wall 9 of the inlet manifold 5 of the gas outlet channels 6, adjacent to the upper direct-flow part of the dryer 2 and being its continuation in the form of a Bernoulli lemniscate in the angle range of 20° ≤ β ≤ 35° and 0° ≤ γ ≤ 10° in the places where it adjoins the upper flow channel parts of the dryer and the entrance to the vertical diffuser channel of the inlet manifold of the gas outlet channels, respectively, significantly increases the efficiency of inertial and centrifugal separation of finely dispersed particles of material, including dust when it moves from the upper direct-flow part of the dryer 2 to the lower counter-flow part of the dryer 3, to the inlet 7 of the manifold 5 6 gas outlet channels, thereby improving the environmental performance of the VShSP.
Установка между входным коллектором 5 и газоотводящими каналами 6 пылеосадочной камеры 11, примыкающей к верхней прямоточной части сушила 2, бункером-осадителем витающей пыли для которой служит диффузорный вертикальный канал 8 входного коллектора 5, позволяет дополнительно повысить эффективность пылеосаждения за счет увеличения времени, в течении которого мелко дисперсные частицы материала, в том числе пыли находятся в области конвективного теплообмена с теплоносителем через вертикальный диффузорный канал 8.The installation between the inlet manifold 5 and the gas outlet channels 6 of the dust sedimentation chamber 11, adjacent to the upper direct-flow part of the dryer 2, the hopper-precipitator of the floating dust for which the diffuser vertical channel 8 of the inlet manifold 5 serves, makes it possible to further increase the efficiency of dust deposition by increasing the time during which finely dispersed particles of material, including dust, are in the area of convective heat exchange with the coolant through the vertical diffuser channel 8.
Экспериментальные исследования, проведенные на ВШСП 2х2х18 при производительности 180 т/час расходе теплоносителя 68 000 м3/час влажности руды 2,8 % в цехе ДиСхр АО «Костанайские минералы» г. Житигара, республики Казахстан подтвердили существенный рост экологической эффективности за счет снижения концентрации хризотил-асбестовой пыли на входе в циклон. Experimental studies carried out on VShSP 2x2x18 with a productivity of 180 t/hour, coolant flow rate of 68,000 m 3 /hour, ore moisture content of 2.8% in the DiShr workshop of Kostanay Minerals JSC, Zhitigara, Republic of Kazakhstan, confirmed a significant increase in environmental efficiency due to a decrease in concentration chrysotile-asbestos dust at the entrance to the cyclone.
Для ВШСП, выполненной в соответствии с п. 3, 5 формулы изобретения, концентрации хризотил-асбестовой пыли на выходе из печи снизилась с 75 г/м3 до 37 г/м3, то есть более чем в 2 раза, что позволяет существенно снизить концентрацию хризотил-асбестовой пыли на входе в циклон тем самым повысив его эффективность пылеулавливания.For VShSP, made in accordance with clauses 3, 5 of the formula of the invention, the concentration of chrysotile-asbestos dust at the outlet of the furnace decreased from 75 g/m 3 to 37 g/m 3 , that is, by more than 2 times, which makes it possible to significantly reduce concentration of chrysotile-asbestos dust at the entrance to the cyclone, thereby increasing its dust collection efficiency.
Установка пылеосадочной камеры 11 между вертикальным входным каналом 8 входного коллектора 5 ВШСП и газоотводящими каналами 6 в соответствии с п. 6 позволила дополнительно снизить концентрацию хризотил-асбестовой пыли на выходе из печи до 25,6 г/м3, то есть в итоге более чем в 2,9 раза. The installation of a dust-sediment chamber 11 between the vertical inlet channel 8 of the inlet manifold 5 of the VShSP and the gas outlet channels 6 in accordance with clause 6 made it possible to further reduce the concentration of chrysotile-asbestos dust at the outlet of the furnace to 25.6 g/ m3 , that is, ultimately more than 2.9 times.
Таким образом, предложенный способ сушки сыпучих материалов, повышения экологической эффективности шахтных сушильных печей позволяет довести коэффициента эффективности в реализующих его ВШСП до величины ηэ = 66%, то есть более чем 2,9 раза снизить концентрацию хризотил-асбестовой пыли на выходе из печи, при этом 66%, мелко дисперсных частиц хризотил-асбеста будут высушены в печи и через устройство выгрузки 4 войдут в состав готового продукта.Thus, the proposed method for drying bulk materials and increasing the environmental efficiency of shaft drying furnaces makes it possible to increase the efficiency coefficient in the VShSP implementing it to the value η e = 66%, that is, to reduce the concentration of chrysotile-asbestos dust at the outlet of the furnace by more than 2.9 times, in this case, 66% of finely dispersed particles of chrysotile asbestos will be dried in an oven and, through the unloading device 4, will become part of the finished product.
Claims (13)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813645C1 true RU2813645C1 (en) | 2024-02-14 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2545590B1 (en) * | 1983-05-02 | 1986-04-11 | Gillet Marcel | PROCESS FOR DRYING BULK GRANULAR PRODUCT AND INSTALLATION FOR IMPLEMENTING SAME |
| SU1249279A1 (en) * | 1985-01-11 | 1986-08-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" | Method of heat treatment of lump materials and device for effecting same |
| RU2171958C1 (en) * | 2000-06-23 | 2001-08-10 | Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина | Process of drying of grain and granulated materials |
| RU2472085C1 (en) * | 2011-06-16 | 2013-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Method of drying seeds and grains and device for its implementation |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2545590B1 (en) * | 1983-05-02 | 1986-04-11 | Gillet Marcel | PROCESS FOR DRYING BULK GRANULAR PRODUCT AND INSTALLATION FOR IMPLEMENTING SAME |
| SU1249279A1 (en) * | 1985-01-11 | 1986-08-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" | Method of heat treatment of lump materials and device for effecting same |
| RU2171958C1 (en) * | 2000-06-23 | 2001-08-10 | Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина | Process of drying of grain and granulated materials |
| RU2472085C1 (en) * | 2011-06-16 | 2013-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Method of drying seeds and grains and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4351119A (en) | Apparatus and method for drying compact, vitrifiable mixtures | |
| CN104399607A (en) | Cyclone separating device and cyclone separation system based on cyclone separating device | |
| CN108164161A (en) | A kind of extra light calcined magnesia suspended state calcination system and preparation method of magnesia | |
| RU2813645C1 (en) | Method of drying loose materials, increasing environmental efficiency of shaft furnaces and device for its implementation | |
| US3146998A (en) | Method and apparatus for preheating of fine-grain material | |
| CN102401546A (en) | Drying process of bagasse charged to boiler | |
| JP2001323326A (en) | Sintering machine operating method | |
| JP6187315B2 (en) | Fluid calciner | |
| US4318692A (en) | Helical duct gas/meal separator | |
| CN102003876B (en) | Culvert raw material delivery and smoke dust recovery device | |
| Missalla et al. | Significant improvement of energy efficiency at alunorte’s calcination facility | |
| CN105753348B (en) | A kind of production technology of Indonesia's bituminous rock tailing particles nsp kiln | |
| CN201858861U (en) | Ducted raw material conveying and smoke dust recycling device for smelting containers | |
| CN102295945B (en) | Humidity conditioning device for coking coal | |
| CN108105762B (en) | It is a kind of to prepare kaolin Circulation fluidized-bed furnace material returning device application method | |
| KR101130876B1 (en) | Improvement of gas permability in preheater of rotary kiln calciner | |
| CN201430907Y (en) | Airflow drying equipment for tobacco material | |
| CN202297485U (en) | Humidifying device for coking coal and drying device for granular materials | |
| SU817057A1 (en) | Skip hoist loading device of blast furnace | |
| SU156441A1 (en) | ||
| RU2283812C1 (en) | Method of thermally treating powdered aluminum hydroxide | |
| CN203990100U (en) | A kind of sedimenting system of the coal ash that is applicable to burn | |
| RU2036404C1 (en) | Heat exchanger for revolving furnace | |
| RU2662578C1 (en) | Drying unit for materials contact drying | |
| JP6652088B2 (en) | Exhaust gas treatment equipment for coke ovens |