Способ отопления печи ступенчато-взвешенного слоя для термической обработки сыпучих материалов

 

СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ПЕЧИ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий раздельную подачу в печь газообразного и -твердого топлива, сжигание части газообразного топлива вне печи с последующим вводом в нее продуктов горения, сжигание газоугольной смеси непосредственно в объеме агрегата и. отвода отработанных газов, о т л и чающийся тем, что, с целью стабилизации горения газоугольной смеси на заданных участках печи и интенсификации процессов сушки и подогрева материала,.на первом по ходу материала ряду отапливаемых зон формируют техшовую завесу посредством внепечного сжигания топлива и подачи в печь продуктов горе ,ния с температурой 1050-1200с и начальным количеством движения, равным 0,6-0,8 от начального количества жения струй предыдущих рядов фурм, при этом -газоугольную смесь последующих рядов фурм с горизонтальной скоростью движения угольных частиц, равной 0,6-2,0 м/с, зажигают от g струйной тепловой завесы и сжигают в концевой части печи. Is9 СО

„Я0„„И 27904

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

° WNOlfN. РЕСПУБЛИН

С 21 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AQTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) Зэ91787! 22-02 (22) 18.05.83 (46) 07. 12.84. Бюл. В 45 (72) P.Ô.Êóçêåöîâ, В.Я.Клейнгольц, В.А.Тверитин, А.А.Кутузов, В.А.Халда, В.А.Найденов и Э.П.Иовик (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (53) 669.183.421(088.8) (56) 1. Тациенко П.А. Подготовка труднообогатимых железных руд.

М., "Недра", 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 531009, кл. F 27 В 15/10, 1976. (54)(57) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ПЕЧИ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий раздельную подачу в печь газообразного и твердого топлива, сжигание части газообразного топлива вне печи с последующим вводом в нее продуктов горения, сжигание газоугольной смеси непосредственно в объеме агрегата и отвода отработанных газов, отличающийся тем, что, с целью стабилизации горения газоугольной смеси на заданных участках печи и интенсификации процессов сушки и подогрева материала, на первом по ходу материала ряду отапливаемых зон формируют тепловую завесу посредством внепечного сжигания топлива и подачи в печь продуктов горе.ния с температурой 1050-1200 С и нао чальным количеством движения, равным

Ф.

0,6-0,8 от начального количества дви-g жения струй предыдущих рядов фурм, при этом .газоугольную смесь последующих рядов фурм с горизонтальной ско- ( ростью движения угольных частиц, равной 0,6-2,0 м/с, зажигают от Я струйной тепловой завесы и сжигают в концевой части печи.

Мий

1127904

Изобретение относится к подготовке железорудного сырья в черной металлургии, а именно к восстановительному обжигу железных руд.

Известны способы отопления печи ступенчато-взвешенного слоя для термической обработки сыпучих материалов, включающие раздельную подачу в печь газообразного и твердого топлива, сжигание газоугольной смеси не- 10 посредственно в объеме агрегата и от1вод оТработанных газов (1) .

Недостатками этих способов являются отсутствие стабилизирующих горение устройств и, как следствие, 15 хаотическое со значительными пульсациями сжигание газообразного топлива, возможность захвата отходящими газами природного газа, перемещение

20 его с ними в головную часть печи и накопление в ней, в результате чего в головной части печи периодически происходят "хлопки", понижающие ра-. ботоспособность оборудования, в осо-

25 бенности кладки, и повышающие нестационарность процесса,.и, кроме того, затруднения с формированием газовой фазы в зоне частичного восстановления из-за неорганизованных оттоков из нее части сжигаемогб топлива.

Перечисленные недостатки частично устраняются при сжигании части газообразного топлива вне печи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае- З5 мому результату является способ отопления печи ступенчато-взвешенного слоя для термической обработки сыпучих материалов, включающий раздельную подачу в печь газообразного и @ твердого топлива, сжигание части газообразного топлива вне печи с последующим вводом в нее продуктов горения, сжигание газоугольной смеi си непосредственно s объеме агрегата 45 и отвод отработанных газов (2) .

Недостатками известного способа являются уменьшение количества газа, сжигаемого непосредственно в объеме печи в ".оне частичного восстановле- 50 ния, в результате количество внутренних микроисточников тепла в слое .снижается,. следовательно,.понижается эффективность развития процессов тепло- и массопереноса и падает удель- 55 ная производительность агрегата.

Кроме того, сжигание топлива в компенсационных.камерах.при ограниченных по технологии температурах (до 1150 С) возможно только при высоо ких коэффициентах избытка воздуха (свыше 2,5 м /м ). В результате в печь попадает добавочное количество окислителя, создание в ней восстановительной атмосферы усложняется и ухудшается качество готовой продукции. Причем сжигание топлива непосредственно .в гребнях ступенчатого пода печи приводит к его перегреву вследствие лучистой теплоотдачи от горящего факела (до температур, превышающих .1150 С). В результате на о поде печи образуются спеки и настыЪти и прекращается нормальное передвижение материала,. кроме того, существенно падает стойкость пода печи.

Причем сложность исполнения компенсационных камер в гребнях ступенчатого пода печи и необходимость установки их в значительном числе усложняет конструкцию и работоспособность агрегата. Кроме того, по известному способу отсутствуют методы интенсификации процессов сушки и подогрева материала.

Целью изобретения является стабилизация горения газоугольной смеси на заданных участках печи и интенсификация процессов сушки и подогрева материала.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отопления печи ступенчато-взвешенного слоя для термической обработки сыпучих материалов, включающему раздельйуЮ подачу в печь газообразного и твердого топлива, сжигание части газообразного топлива вне печи с последующим вводом в нее продуктов горения, сжигание газоугольной смеси непосредственно в объеме агрегата и отвод отработанных газов, на первом по хо-ду материала ряду отапливаемых зон формируют тепловую завесу посредст" вом внепечного сжигания топлива и подачи в печь продуктов горения с температурой 1050-1200 С и начальным количеством движения, равным

0,6-0,8 от начального количества движения струй предыдущих рядов фурм, при этом газоугольную смесь последующих рядов фурм с горизонтальной скоростью движения угольных частиц, равной 0,6-2,0 м/с, зажигают от струйной тепловой завесы и сжигают в концевой части печи.

7904 4 ва) . Образование высокотемпературной тепловой завесы производят путем принудительного сжигания топлива в выносных камерах. В противном случае (при отсутствии сжигания топлива в выносных камерах) иэ фурм выходит холодная смесь газа и воздуха, в нижней части печи температура, завесы невелика и здесь становится возможным проскок природного газа в вону. сушки..При принудительном сжигании топлива температура тепловой завесы достаточно высока по всей высоте агрегата ° Тепловую завесу устанавливают отдельными струями, причем струи объединяются одна с другой на уровне гребней ступеней пода.

Далее по всей высоте печи завеса имеет плоский (плрскоструй ый) характер.

Величина скачка (ступенчатого подъема температур) определяется технологическими особенностями рабо» ты зон сушки и подогрева. При температуре начала скачка ниже 300 С существенно падает интенсивность сушки шихты и снижается производительность агрегата. При температуре начала скачка вьппе 400 С возрастают по0 терн тепла с отходящими газами. При температуре завершения -скачка ниже .

1000 С возрастает протяженность зоны подогрева и также падает удельная производительность агрегата. При

1 температуре завершения скачка выше

1 150 С в печи возможно спекообразоd ванне, что приводит к аварийному останову агрегата.

Предлагаемый ступенчатый подъем температур обеспечивают установлением температуры продуктов горения в тепловой завесе. в пределах 1050О

1150 С. При меньшей температуре завесы (менее 1050 С) не обеспечивается

О требуемая интенсификация работы зон сушки и подогрева. Большая температура завесы (более 1150 С) приводит о к образованию спеков в печи.

Количество движения газа в тепловой завесе следует установить равным

0,6-0,8 от количества движения струй предчцущих рядов фурм в зоне сушки.При меньшем количестве движения газа в тепловой завесе (менее 0,6 от количества движения струй в зоне сушки) становится нестабильной транспортировка материала на входе в зону подогрева. При большем количестве движения газа в тепловой завесе (бо3 1 t2

На чертеже представлена печь сту- пенчато-взвешенного слоя.с камерой довосстановления, продольный разрез.

Известные печи ступенчато-взвешенного слоя (СВС) работают при сжигании смеси твердого и газообразного топлива непосредственно в объеме печи. Причем, если твердое топливо подается вместе с потоком руды и последовательно проходит все техноло- 10 гические эоны (сушка, подогрев, частичное восстановление), то газообразное — только зоны подогрева и частичного восстановления. По технологии процесса высокие температуры внутри печи .(свыше 700 С), обеспечивающие о зажигание газоугольной смеси, формируют только в зонах подогрева и час— тичного восстановления. Зона сушки отапливается за счет обратного гото- 2щ . ка газов и темпераутра в ней не превышает 300-400 С. Поэтому горения

0 твердого топлива в ней не происходит.

Такая система отопления обусловливает возможность захвата обратным пото-25 ком газов несгоревшего природного газа и накопления его в зоне сушки и отсутствие внутреннего источника (стабилизатора) зажигания газоугольной смеси в горячих зонах, что ловы- Зо шает нестабильность процесса.

Предлагаемый способ отопления печи СВС устраняет проскоки несгоревmего природного газа в зону сушки и стибилизирует зажигание газоуголь35 ной смеси в горячих зонах. Для этого между зонами сушки и подогрева в печи устанавливают высокотемпературную тепловую завесу (сплошную, плоскоструйную)..Такая завеса спо- 4р собствует дожиганию природного газа в обратном потоке газов и стабилизирует (теплоотдачей излучением) зажигание газоугольной смеси в горячих зонах печи.

На границе зон сушки и подогрева температуру в пели ступенчато поднимают с 300 до 1000-1150 С посредством принудительного сжигания топлива в выносных камерах и установки в пе- 50, чи струйной тепловой завесы из продуктов горения. Ступенчатый подъем температур обеспечивает интенсификацию работы зоны сушки за счет отдачи тепла излучением от тепловой sa- 55 весы к шихте и ускорение подогрева шихты непосредственно на входе в зо- ну (интенсификацию процесса подогре1127904 6 лее 0,8 от количества движения струй в зоне сушки) транспортировка материала уже не улучшается, зато количество сжигаемого в выносных топках газа, а следовательно, .и размеры топок 5 возрастают.

Газоугольную смесь последующих рядов .фурм (зон подогрева и частичного восстановления) зажигают от струйной тепловой завесы посредством передачи тепла излучением. Другие способы стабилизации зажигания приводят к неизбежному вводу в объем печи дополнительных устройств (запальников различного типа) и, следо- 15 вательно, к усложнению конструкции агрегата и технологии его обслуживания.

Газоугольную смесь зажигают непосредственно в объеме агрегата, обеспечивая тем самым наличие многочисленных микроисточников тепла непосредственно в слое обрабатываемой шихты, что приводит к интенсификации процессов тепло- и массопереноса.

При таком подводе тепла к слою горизонтальная скорость движения угольных частиц должна составлять

0,6-2,0 м /м с. Меньшая скорость движения частиц (менее 0,6 м /м . с) ЗО печи СВС приводит к недостатку твердого топлива в камере довосстановления, и, следовательнб, к ухудшению качества готовой продукции. При большей скорости движения частиц (более 3g

2,0 м /м с) в камеру довосстановления попадает избыточное количество твердого топлива и возрастают,его потери с разгружаемой продукцией.

Сущность изобретения заключается 4о в формировании внутри печи на стыке зон сушки и подогрева плоскоструйной тепловой завесы для дожигания попадающего в зону сушки природного газа и стабилизации зажигания газо- 45 угольной смеси в зонах подогрева и частичного восстановления, а также в оптимизации основных. параметров такой тепловой завесы.

Способ осуществляют следующим 50 образом .

В середине рабочего объема 1 камеры 2, например на третьем ряду фурм 3,. устанавливают тепловую завесу из плоской струи продуктов горения с температурой 1100 С и количест0 вом .движения 0,7 от количества движения фурм 4 зоны сушки или 0,7 ° 120=

84 м /м ° с, где 120 м /м -ч — количество движения струй в зоне сушки.

Шихту (руду с углем) через загрузоч-: ный лоток 5 подают в рабочую камеру печи ступенчато-взвешенного слоя.

Под воздействием направленных газовоздушных потоков,.подаваемых через фурмы 4 зоны сушки и фурмы 6 зон подогрева и частичного восстановления и имеющих скорость, превышающую скорость витания отдельно взятого куска, шихта передается со ступени на ступень во взвешенном состояний по направлению к камере 7 довосстановления. Топливовоздушную смесь формируют из природного газа, угля и воздуха. Смесь газа и воздуха подают через фурмы 6, смешивают с углем и сжигают непосредственно в объеме печи.

Часть природного газа сжигают в выносной топке 8, а продукты горения используют для формирования тепловой завесы. Газоугольную смесь, образуемую подачей газа с воздухом через фурмы 6, зажигают излучением от тепловой завесы.

Выходящие из фурм газозоздушные потоки после затухания скорости перемещаются под сводом печи в сторону камеры 7 довосстановления, опускаются над слоем шихты вниз, поворачиваются и двигаются по нижней части печи по направлению к тракту 9. При встрече с тепловой завесой природный газ воспламеняется и сгорает, что исключает его попадание в головную часть печи.

Обрабатываемая шихта подвергается предварительно сушке при 300 С за счет тепла обратного, потока газов, ступенчатому подогреву в тепловой завесе (скачком) до 1050 С и предвао рительному восстановлению до 407 в среде с присутствием СО, Н и СН4.

Формированию восстановительной среды способствует частичное горение и разложение твердого топлива, для чего в горячих зонах его перемещают с горизонтальной скоростью 1,5 м /м t с.

После поступления разогретой шихты в камеру 7 довосстановления завершается процесс ее термообработки, под воздействием входящего в состав шихты твердого угля восстанавливается равномерно по всему объему до степени 120Х (по магнетиту). Готовая продукция разгружается устройстСоставитель А.Савельев

Редактор Н.Джуган Техред З.Палий Корректор А.Ильин

Заказ 8877/19 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4

7 1 вом 10 в ванну 11 с водой и переда- ется на обогащение.

Температуры тепловой завесы и всех технологических зон контролируют стандартными термопарами и регулируют изменением соотношения топлива к воздуху. Количество движения тепловой завесы и струй, выходящих из фурм 4 зоны сушки, контролируют стандартными расходомерами и регулируют дроссельнымн заслонками тягодутьевого оборудования. Горизонталь127904 В ную скорость движения угольных частиц контролируют периодическими отборами проб газовзвеси во времени и регулируют изменением количества

5 транспортирующего агента.

Изобретение обеспечивает увеличв ние производительности агрегата на

4-7Х, повышение степени извлечения железа из руды на 2-4Х, улучшение ,качества готовой продукции и снижение потерь металла с хвостами при последующем обогащении.