Печь ступенчато-взвешенного слоя

 

ПЕЧЬ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ для термообработки полидисперсных железорудных материалов, содержащая рабочую камеру с подовыми ступеньками, транспортирующие газ и топливо фурмы, узлы загрузки материала и отвода дыма, камеру завершения термообработки с разгрузочным устройством, устройства очистки дымовых газов и возврата уловленной пыли, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и увеличения удельной производительности, печь снабжена завихрителем-подогревателем пыли, вьшолненным в виде вертикального цилиндрического корпуса с тангенциально расположенными камерами подогрева и соединенным пылепроводом с камерой завершения термообработки, причем пылепровод расположен от I пода на расстоянии 0,20-0,35 высоты корпуса завихрителя-подогревателя Iw и вьтолнен с сечением равным 1,72 ,5 сечения корпуса, при этом длина Е и диаметр камер подогрева составляют соответственно 1,1-1,4 и 0,6-0,9 диаметра корпуса.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) алло С 21 В 1300

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3524858/22-02 (22) 21.12.82 (46) 07.04.84. Бюл. 9 13 (72) Р.Ф. Кузнецов, А.А. Кутузов, В.А. Тверитин, В.В. Огнев,В.А. Халда, Е.М. Панов и Л.В. Яровский (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (53) 669.421.183 (088.8) (56) 1. Тациенко П.А. Подготовка труднообогатимых железных руд. М., "Недра", 1979, с. 3-30.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 761570, кл. С 21 В 13/00, 1976. (54) (57) ПЕЧЬ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО

СЛОЯ для термообработки полидисперсных железорудных материалов, содержащая рабочую камеру с подовыми ступеньками, транспортирующие газ и топливо фурмы, узлы загрузки материала и отвода дыма, камеру за- вершения термообработки с разгрузочным устройством, устройства очистки дымовых газов и возврата уловленной пыли, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения эффективности и увеличения удельной производительности, печь снабжена завихрителем-подогревателем пыли, выполненным в виде вертикального цилиндрического корпуса с тангенциально расположенными камерами подогрева и соединенным пылепроводом с камерой завершения термообработки, причем пылепровод расположен от пода на расстоянии 0,20-0,35 высоты корпуса завихрителя-подогревателя и выполнен с сечением равным 1,72,5 сечения корпуса, при этом длина и диаметр камер подогрева составляют соответственно 1,1-1,4 и 0,6-0,9 диаметра корпуса.

108 304 сущности и достигаемому результату к предлагаемой является печь ступенчато-взвешенного слоя для термооб- З5 работки полидисперсных железорудных. материалов, содержащая рабочую камеру с подовыми ступеньками, транспортирующие газ и топливо фурмы, узлы загрузки материала и отвода дыма, 40 камеру завершения термообработки с разгрузочным устройством, устройства очистки дымовых газов и возврата уловленной пыли f2) . В этом решении предусмотрена. передача уловленной 45 железорудной пыли под зеркало материала в камере завершения термообработки (2) .

Недостатками этого способа являются необходимость подачи уловленной 50 пыли под зеркало материала, что существенно повышает аэродинамическое сопротивление системы и усложняет перемешивание уловленной пыли со спускающимся слоем материала, недос- 55 таточная равномерность температур уловленной пыли и опускающегося слоя материала, что ухудшает качество roИзобретение относится к подготоь ке железорудного сырья в черной металлургии, а именно к области восстановительного обжига железных

Руд °

Известны печи ступенчато-взвешенного слоя для термообработки полидисперсных железорудных материалов, включающие рабочую камеру с подовыми ступеньками, транспортирующие газ и топливо фурмы системы загрузки материала и отвода дыма, камеру завершения термообработки с разгрузочным устройством j1) .

Недостатками этих печей являются значительные потери металла с пылью отходящих газов, содержащих повышенное содержание железа, отсутствие способов возвращения кондиционной пыли с высоким содержанием железа в готовую продукцию; затруднение с обжиг-магнитным обогащением гемотитовых железосодержащих материалов,в условиях не стабильной по газовой фазе их термообработки; отсутствие способов подогрева пыли для возврата ее обратно в процесс, недостаточно высокая удельная производитель- ° ность обжигового оборудования вследствие значительных потерь железа с отходящими газами.

Наиболее близкой по технической

1О

30 товой продукции; затруднения с обжиг-магнитным обогащением гематитовых железосодержащих материалов в условиях нестабильных по газовой фазе при их термообработке, подогрев пыли в прямоструйном газовом факеле, что повышает неоднородность ее тепловой обработки; невысокая удельная производительность обжигового оборудования вследствие неоднородной тепловой обработки уловленной пыли.

Цель изобретения — повышение эффективности и увеличения удельной производительности.

Поставленная цель достигается тем, что печь ступенчато-взвешенного слоя для термообработки полидисперсных железорудных материалов, содержащая рабочую камеру с подовыми ступеньками, транспортирующие газ и топливо фурмы, узлы загрузки материала и отвода дыма, камеру завершения термообработки с разгрузочным устройством, устройства очистки дымовых газов и возврата уловленной пыли, снабжена завихрителем-подогревателем пыли, выполненным в виде вертикального цилиндрического корпуса с тангенциально равноположенными камерами подогрева и соединенным пыпепроводом с камерой завершения термообработки, причем пылепровод расположен от пода на расстоянии 0,20-0,35 высоты корпуса завихрителя-подогревателя и выполнен с сечением равным 1,7-2,5 сечения корпуса, при этом длина и диаметр камер подогрева составляют соответственно 1,1-1,4 и 0,6-0,9 диаметра корпуса.

Одним из основных недостатков аппаратов с неплотным слоем является повышенный унос материала (главным образом железорудного концентрата) с отходящими газами. Причем этот материал, как правило, уже лишен внешней и гидратной влаги и частично восстановлен, т.е. его завершающая термообработка может быть значительно упрощена.В то же время методов надежного возвращения пыли обратно в процесс термообрабстки не существует.

Разработана печь ступенчато-взвешенного слоя с системой подготовки железосодержащей пыли и возвращения

1084

3 ее обратно в процесс. Данный агрегат характеризуется следующим.

Загружаемая в агрегат сырая шихта с крупностью 0,1- 10,0 мм через загрузочный лоток поступает в рабочую камеру печи ступенчато-взвешенного слоя, в которой из нее удаляется внешняя и гидратная влага, .осуществляется разогрев до требуемых по технологии температур и про- 10 исходит ее предварительное восстановление. При этом шихта рабочей камере передается со ступени на ступень во взвешенном состоянии по направлению к камере завершения, 15 термообработки под воздействием высокоскоростных, подаваемых через фурмы, газовоздушных потоков. Эти потоки после затухания скорости пе-. ремешиваются под сводом печи в сто- 20 рону камеры завершения процесса, спускаются над слоем шихты и движутся в нижней части печи по направлению к месту отвода дымовых газов в районе первого ряда транспорти- 25 рующих фурм.

После рабочей камеры шихта поступает в камеру завершения процесса, в которой под воздействием твердого

1 восстановителя, входящего в состав 30 шихты, восстанавливается равномерно по всему слою до заданной по технологии степени завершения процесса термообработки.

Отходящий из печи газ подвергает- 35 ся сначала сухой, затем мокрой очистке и сбрасывается в дымовой боров. Уловленную при сухой очистке пыль, лишенную внешней и гидратной влаги и прошедшую первые стадии восстановления, в предлагаемом устройстве направляют непосредственно в камеру завершения термообработки. Для этого верхняя часть камеры завершения термообработки над уров- 45 нем транспортирующих фурм последнего ряда рабочей камеры оборудована завихрителем-подогревателем пыли.

В этот завихритель-подогреватель пыль подают пневмотранспортом над . 50 уровнем топливных фурм последнего ряда рабочей камеры с целью введения пыли непосредственно в поток подающего на зеркало шихты предварительно ( обработанного материала. В против- 55 ном случае уловленная пыль либо попадает в слой материала, что ухудшает работу завихрителя вследствие

304 запирания нижней его части либо захI ватывается обратным потоком рециркуляционных газов.

Узел отвода дыма из завихрителяподогревателя совмещен с узлом подачи подогретой пыли в камеру завершения термообработки. При этом, во-первых, упрощается работа завихрителя (отпадает необходимость разделения газового,и материального потока и последующей очистки газов); во-вторых, обеспечивается принудительная транспортировка подогретой пыли самим теплоносителем (т.е. исключение каких-либо зависаний). Другое решение данного узла, не улучшая работу устройства (в ряде случаев ухудшая), приводит к увеличению габаритов установки.

Узел отвода дыма с пылью расположен к нижней части корпуса завихрителя, чем обеспечивается его расположение над уровнем последнего ряда фурм рабочей камеры и занимает по высоте 0,20-0,36 от общей высоты завихрителя. При меньшей высоте узла отвода дыма (менее 0,20 от высоты завихрителя) возникает возможность запирания нижней части завихрителя опускающейся в камере завершения термообработки шихтой. При большей высоте узла отвода дыма (более

0,35 от высоты завихрителя) возможен захват уловленной пыли рециркуляционными газами и, как следствие, выброс ее в рабочую камеру печи.

Соединительный тракт пыпепровода между камерой завершения термообработки и завихрителем-подогревателем изготовлен с живым сечением

1,7-2,5 от горизонтального сечения центрального корпуса завихрителя.

При меньшем сечении соединительного тракта (менее 1,7 от горизонтального сечения завихрителя) возрастает аэродинамическое сопротивление системы и, как следствие, снижается производительность агрегата..

При большем сечении соединительного тракта (более 2,5 от горизонтального сечения завихрителя) транспортировка уловленной пыли уже не улучшается, а габариты оборудования возрастают.

Подогреватель-завихритель оборудован камерами подогрева, расположенными тангенциально относительно центрального корпуса завихрителя.

1084304

55

Такое расположение обеспечивает, по-первых, надежную. крутку газоматериального потока, во-вторых, равномерный подогрев всего объема уловленных железосодержащих частиц, Длина и диаметр камер подогрева равны 1,1-1,4 и 0,6-0,9 от диаметра центрального корпуса завихрителя.

При меньшей длине камер (менее 1,1 от диаметра центрального корпуса завихрителя) в центральный корпус попадает газ с высокой температурой и становится возможным образование спеков и, как следствие, остановка устройства. При большей длине камеры подогрева (более I 4 от диаметра корпуса завихрителя), не улучшая требуемой степени подогрева, возрастают габариты агрегата. При меньшем диаметре камеры подогрева (менее

0,6 от диаметра корпуса завихрителя) не обеспечивается подача требуемого количества теплоносителя. При большем,циаметре камеры подогрева (более 0,9 от диаметра корпуса завихрителя), не улучшая процесса транспортировки газа, возрастают габариты агрегата.

Сущность изобретения заключается в оборудовании печи ступенчато-взвешенного слоя завихрителем-подогревателем для возвращения уловленной пыли обратно в процесс и оптимизации отдельных его конструктивных соотношений.

На фиг. 1 представлена печь ступенчато-взвешенного слоя, продольный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

Печь состоит из рабочей камеры 1 с подовыми ступеньками 2, газо-топливными фурмами 3, лотком 4 для загрузки материала и трактом 5 отвода дыма, камеры 6 завершения термообработки с разгрузочным устройством

7, системы 8 пыпеочистки отходящих газов, тракта 9 возврата пыли обратно в процесс, завихрителя-подогревателя 10 с центральным корпусом 11, ф камерами 12 подогрева газа и соединительным трактом 13 между верхней частью камеры завершения процесса и завихрителем-подогревателем.

Печь работает следующим образом.

-Подготовленную шихту (железную руду и твердый уголь) через загрузочный лоток 4 подают в рабочую камеру

1 печи ступенчато-взвешенного слоя.

Под воздействием направленных газовоздушных потоков, подаваемых через расположенные между соседними ступеньками 2 фурмы 3 и имеющих скорость, превьппающую скорость витания отдельно взятого куска, шихта передается во взвешенном состоянии со ступеньки на ступень по направлению к камере 6 завершения процесса термообработки, Газовоздушную смесь формируют из природного газа и воздуха, подают через транспортирующие фурмы 3 и сжигают непосредственно в рабочей камере 1. Обрабатываемая шихта подвергается предварительно сушке за счет тепла обратного потока газов, подогреву до 950 С за счет тепла продуктов сжигания газа и предварительному восстановлению до

207 в слабо восстановительной среде с присутствием СО, Н> СН4. Слабо восстановительную среду формируют путем частичного разложения твердого топлива.

Выходящие из фурм газовоздушные потоки после затухания скорости перемещаются под сводом печи в сторону камеры 6 завершения процесса, опускаются над слоем шихты, заворачиваются и двигаются в нижней части камеры 1 по направлению к тракту

5 отвода дымовых газов.

После камеры 1 разогретая шихта поступает в камеру 6 завершения процесса, в которой под воздействием входящего в состав шихты твердого восстановителя равномерно по всему объему восстанавливается до степени 120 (по магнетиту), разгружается устройством 7 и направляется на склад готовой продукции.

Отходящие из камеры 1 газы очища-ются в пылеочистных системах 8 и направляются в дымовую трубу. Уловленная пыль пневмотранспортном по пылепроводу 9 подается в завихритель-подогреватель 10, в котором за.кручивается в центральном корпусе

11, перемешивается с потоком газатеплоносителя, выходящего из камер

12 нагрева и имеющего температуру о

950 С, нагревается до этой температуры и через тракт 13 подается на зеркало шихты камеры 6. Далее пыль опускается совместно с основным потоком шихты,восстанавливается и включается в поток готовой продукции.

1084

20

Составитель А., Савельев

Техред.Т.Маточка Корректор А. Тяско

Редактор И. Касарда

Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1927/19

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Работа обеспечивается при следующих конструктивных соотношениях завихрителя-подогревателя 10.

Соединительный пылепровод 13 совмещает узел отвода дыма из завихрителя и узел подачи подогретой пыли в камеру завершения термообработки и расположен выше уровня последнего ряда топливных фурм (уровень фурм на печи типа СВЧ-1,0 одинаков и показан на фиг) для подачи уловленной пыли непосредственно на зеркало шихты. Высота пылепровода 13 составляет 0,3 от высоты завихрителя, т.е. 0,3 X

«7,0=0 21 м (где 7,0 м — высота завихрителя) . Живое сечение пылепровода 13 составляет 2,0 от горизонтального сечения корпуса 11, т.е. применительно к печи СВС

1 0-2,0 ° 2,5 = 5 м (где 2,5 м площадь сечения центрального корпу ра 11 ). Тем самым обеспечивается

304 8 бесперебойная и надежная загрузка уловленной пыли в камеру 6.

Камеры 12 подогрева расположены тангенциально относительно центрального корпуса 11 для повышения степени крутки газоматериального потока. Длину и диаметр камер 12 изготовляют равными соответственно

2 и 0,8 от диаметра корпуса 11, т.е. 1,2 ° 2,5=3,0 м2 и 0,8 ° 2,5=2,0 м .

Тем самым обеспечивается надежная и качественная подготовка газа— теплоносителя для завихрителя— подогревателя пыли.

Применение предлагаемого изобретения обеспечивает увеличение производительности агрегата на

12-207, повышение степени извлечения железа из руды на 15-17X,улучшение качества готовой. продукции и уменьшение потерь металла с хвостами при последующем обогащении концентрата.