3.4. Шахтные реакторы (печи)
В настоящее время в качестве твердофазных реакторов находят широкое применение аппараты шахтного типа.
Шахтная печь, например, для производства кальцинированной соды представляет собой шахту цилиндрической формы с внутренним диаметром 4,5 м и высотой 17 м (рис. 3.10).
Рис.3.10. Шахтная печь с вращающимся подом:
1 – загрузочное устройство; 2 – труба для выхода газов; 3 – цилиндрическая шахта; 4 – стальной кожух; 5 – теплоизоляция; 6 – огнеупорный слой; 7 – колпак; 8 – вращающийся под; 9 – неподвижный стол; 10 – нож; 11 – понижающая передача; 12 – течка; 13 – лопастной питатель; 14 – окна для подачи дымовых газов.
Шахта выложена из обычного красного кирпича 3 и внутри футерована огнеупорным кирпичом 6. Между кладкой 3 и футеровкой 6 находится слой теплоизоляции 5. Исходные компоненты поступают в шахту через загрузочное устройство 1. Слой реагентов медленно опускается по шахте сверху вниз под действием силы тяжести и прогревается конвективным потоком дымовых газов, поступающих в окна 14. Горячие газы, пронизывая весь реагирующий слой, охлаждаются и выводятся через кольцевую трубу 2 из шахты в атмосферу. Внизу шахты находится вращающийся под 8, который с малой скоростью подводит готовый продукт к ножу 10, сбрасывающему его в течку 12 к секторному питателю 13, герметизирующему выгрузочное отверстие.
3.5. Реакторы под давлением (автоклавные реакторы)
Примером реактора под давлением в системе твердое – твердое являются автоклавные реакторы в производстве силикатного кирпича, который представляет собой комплекс гидросиликатов, когда реакция между SiO2, гидроокисью и окисью кальция протекает в паровой среде, в среде насыщенного пара при температуре 1740С.
Автоклавы под давлением пара представляют собой горизонтальные цилиндрические сварные аппараты внутренним диаметром 2000 мм, длиной 17, 19 или 40 м со сферическими крышками. Автоклавы длиной 17 и 19 м отличается односторонней загрузкой и выгрузкой вагонеток с кирпичом-сырцом. Сорокаметровые автоклавы имеют торцевые крышки с двух сторон цилиндрического корпуса.
На рис. 3.11 представлена схема автоклава с двумя торцовыми крышками 1 с байонетными затворами, имеющими рычаги подъема крышки 2. Фланцы 14, которые служат элементами байонетного затвора, снабжены кольцевым выпуском для посадки байонетного кольца. Гидроцилиндр 5 диаметром 160 мм с рабочим давлением масла 5 МПа прикреплен к кронштейну 6 механизма подъема, приваренному к корпусу автоклава с помощью цапф. Шток 4 гидроцилиндра проушиной соединен с рычагом.
Рис. 3.11. Автоклав СМС-171: 1 – крышка; 2 – механизм подъема крышки; 3, 5 –гидроцилиндры; 4 – штоки гидроцилиндров; 6 – кронштейны; 7 – манометры; 8 – пружинный фланцевый клапан; 9 – корпус; 10 – термоэлектрический термометр; 11, 24, 28 – магистрали; 12 – прокладка; 13 – уравнительная линейка; 14 – фланец; 15, 18, 20 – вентили; 16 – рамка указателя уровня; 17 – регулятор-сигнализатор уровня; 19 – сосуд; 21 – реперное устройство; 22 – рельсовый путь; 23 – тепловые трубы; 25, 29 – опоры; 26 – реверсивный распределитель масла с электрическим управлением, 27 – катодная защита; 30 – опорный ролик.
Поднимаясь или опускаясь, рычаг ведет за собой крышку автоклава.
Скорость подъема крышки регулируется сечением демпферного кольца, установленного в гидроцилиндре. На кронштейне механизма подъема закреплен хомут, который поворачивается на определенный угол вторым гидроцилиндром диаметром 50 мм и служит для фиксации крышки в поднятом положении.
На автоклаве установлено четыре гидроцилиндра 3 диаметром 125 мм с целью поворота байонетного кольца при открывании и закрывании крышки. Для подачи и распределения масла в гидроцилиндры механизмов подъема крышки автоклава, поворота байонетных колец, поворота хомутов применена гидравлическая система с насосной станцией.
Внутри корпуса 9 автоклава внизу по всей длине укреплен рельсовый путь 22 и тепловые трубы 23, по которым через перфорации поступает насыщенный пар.
С помощью откидных мостиков колея автоклавов соединена с общезаводской системой передвижения вагонеток.
В загруженном вагонетками с кирпичем автоклаве предусмотрена оригинальная система компенсации температурных деформаций. Для компенсации температурных деформаций при нагреве корпуса до 1700С к корпусу автоклава приварено восемь подвижных роликовых опор 25 и одна неподвижная опора 29. Подвижными опорами корпус при монтаже устанавливают на ролики диаметром 112 мм с промежуточным устройством типа рейка-шестерня. Для увеличения надежности работы компенсатора температурных напряжений температурные удлинения аппарата каждый раз замеряются и фиксируются, чтобы избежать перекосов и защемлений опор.