Способ производства извести

 

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ИЗВЕСТИ в шахтной печи путем обжига слоя кускового известняка предварительно полученными продуктами сгорания топлива, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества извести и экономии топлива, продукты сгорания в слой подают периодически с возрастанием их расхода, в каждом периоде при соотношений времени подачи, времени паузы и общего времени обжига равным 1:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1198034 (511 4 С 04 В 2/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3642133/29-33 (22) 29.07.83 (46) 15.12.85. Бюл. У 46 (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И. Брежнева и

Днепропетровский ордена Ленина металлургический завод им. Петровского (72) К.А. Бовкун, Ю.А. Гичев, Ю.Ф. М(цан, И.И. Коркодола, Г.Ф, Кулагин, К.Н. Перевязко, Ю.И. Розенгарт, В.Н. Сулима и О.Г. Федоров (53) 666,97 (088.8) (56) Ионастырев А.В. и др. Печи для производства извести. Справочник.

М., 1979, с. 102. (54)(57 )1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ИЗВЕСТИ в шахтной печи путем обжига слоя кускового известняка предварительно полученными продуктами сгорания топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения качества извести и экономии топлива, продукты сгорания в слой подают периодически с возрастанием их расхода в каждом периоде при соотношении времени подачи, времени паузы и общего времени обжига равным 1:(1-3):(6-36) и продолжительности каждой подачи

8-35 мин.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что минимальный расход продуктов сгорания составляет

0,1-0,4 максимального расхода.!

98034

Изобретение относится к подготовке сырья для черной металлургии, а именно к производству металлургической извести в шахтных печах.

Цель изобретения. " повышение качества извести и экономии топлива.

Необходимость в периодической подаче объясняется следующим, Периодическая подача продуктов сгорания обусловливает паузы между подачами, в течение которых происходит перерас. пределение температуры по толщине частиц известняка. Наиболее нагретые, во время подачи поверхностные обоI ю лочки частиц отдают тепло путем теп;лопроводности своим центральным слоям.

Таким образом, к началу следующей подачи продуктов сгорания за счет перераспределения во время пауз аккумалированного в частицах тепла обеспечивается высокий градиент температур между поверхностью кусков известняка и продуктами сгорания

Паузы исключают также перегрев и длительную выдержку в перегретом состоянии кусков известняка, что повышает реакционную активность полу. чаемой извести. Получение извести высокой активности можно сочетать с высокой начальной температурой подаваемых в слой продуктов сгорания, так как куски известняка практически не успевают достичь этой температуры.

Таким образом, за счет исключения перегрева поверхностных слоев частиц известняка увеличивается доля активной извести в получаемом продукте, а за счет интенсификации теплообмена сокращается удельный расход топлива по сравнению с непрерывной подачей продуктов сгорания, !

Аналогично объясняется необходимость возрастания расхода продуктов сгорания в каждом периоде подачи. В начале подачи, когда температура по верхности известняка минимальная, а градиент температуры максимальный для обеспечения интенсивного нагрева частицы, достаточно подавать продукты сгорания с расходом значитель" но меньшим его максимальной величины. По мере нагрева температура поверхности частиц растет, а градиент температуры и тепловой поток от продуктов сгорания к кускам известняка падает. Поэтому для поддержания постоянного теплового потока снижение

1О

30 градиента температур компенсируют повышением коэффициента теплоотдачи путем увеличения расхода продуктов сгорания в период подачи до макси-. мальной. величины.

Соотношение времени подачи про" дуктов сгорания и интервала времени между подачами выбрано исходя из установленной пропорциональности между интенсивностями двух степеней передачи тепла от продуктов сгорания к поверхности частиц известняка и от поверхностных слоев частиц к центру. Это отношение в зависимости от размера кусков колеблется от 1:1 для кусков 20-.40 мм до 1:3 для кусков 100-120 мм, Чем меньше это отношение, тем больше продолжительность паузы относительно. времени подачи продуктов сгорания. При отношении более 1:1 даже для кусков 20-40 мм времени паузы недостаточно для завершения процесса перераспределения тепла по толщине частицы, а при отношении менее 1:3 времени паузы достаточно для перераспределения тепла даже в кусках 100-120 мм. Поэтому дальнейшее уменьшение отношения времени подачи продуктов сгорания к интервалу времени между подачами нецелесообразно °

Отношение времени подачи продуктов сгорания к общему времени обжига обусловлено температурным режимом

35 процесса, который задается начальной температурой продуктов сгорания. При температуре продуктов сгорания 850о

900 С отношение времени подачи к общему времени процесса составляет

1:36, а при температуре 1250-1300 С о это отношение составляет 1:6. Чем меньше это отношение, тем больше общее время, периоднческого процесса

45 обжига известняка. При этом если отношение менее l:36 то при минимальной температуре обжига 850-900 С процесс обжига принимает завершенный вид, и дальнейшее увеличение степени обжига известняка не происходит.

Поэтому уменьшение указанного предела отношения нецелесообразно. Увеличение отношения более чем 1:6 также нецелесообразно, так как даже при минимально допустимой температуре

55 продуктов сгорания 1300 С времени обо жига, соответствующего отношению менее 1;б недостаточно для завершения процесса обжига.

1198034

Время подачи продуктов сгорания определяется термическим сопротивлением частиц, которое характеризуется критерием Био, определяемым по формуле с R

Ь = — ) ь

40

В идентичных условиях проведены сопоставительные испытания предлагаемого способа производства извести и способа-прототипа. где — коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверх- 10 ности частиц слоя Вш/м К;

R — - радиус средней частицы слоя, м;

Ф вЂ” коэффициент теплопроводности известняка. 15

В процессе обжига значение критериев Bi для обжигаемых кусков укладыI вается в диапазоне 0,8-7,2, а время подачи продуктов сгорания соответственно изменяется в интервале 835 мин. При времени подачи менее

8 мин не успевают прогреться до температуры, близкой к температуре продуктов сгорания даже поверхностные слои наиболее тонких частиц, а при времени подачи более 35 мин температура поверхностных слоев даже наиболее массивных кусков достигает температуры продуктов сгорания. Таким образом, оптимальное время подачи про- 30 дуктов сгорания в интервале 8-35 мин.

Начальный расход продуктов сгорания в каждой подаче должен состав лять 0,1-0,4 от конечного максималького расхода. При расходе менее 0,1 35 от максимального расхода интенсив" ность внешнего теплообмена (от продуктов сгорания к поверхности кусков) превалирует. над внутренним теплообменом (внутри куска), что с точки зрения зффиктивности использования тепла продуктов сгорания является нецелесообразным. При расходе более 0,4 от максимального расхода наоборот внешний теплообмен значительно 45 превышает по интенсивности внутрен.— ний, что также нецелесообразно s начальный момент нагрева. Таким образом, оптимальное значение начального расхода продуктов сгорания лежит в пределах 0,1-0,4 конечного максимального расхода в период подачи, Способ осуществляют следующим образом.

В экспериментальную шахтную печь реакционным объемом 0,0375 м загружают с размерами кусков 20-40, 60-80, 80-100 и 100-120 мм, Обжиг производят предварительно полученными в выносной топочной камере продуктами сгорания природного газа, которые подают в слой известняка с температурой 1200 С. Расход природного газа составляет при непрерывной подаче продуктов сгорания 7,219

7,93 м /ч, а при периодической подаче известняка — в пределах от минимального значения в начале подачи

0,72 3,16 м /ч до максимального зна9 .чения в конце подачи 7,21-7,92 м /ч.

Таким образом, отношение начального минимального к конечному максимальному расходу в каждой подаче составляет 0,1-0,4, что соответствует рекомендуемому интервалу этого отношения.

При периодическом обжиге время подачи продуктов сгорания в слой обжигаемого известняка составляет

8,22 и 35 мин, т.е. включает границы рекомендуемого интервала времени подачи 8-35 мин и среднее значение в этом интервале.

Время пауз при времени подачи 8 и 35 мин соответственно составляет

8 и 35 мин, а при времени подачи

22 мин — 44 и 66 мин. Таким образом, достигается охват рекомендуемого диапазона для отношения времени подачи к интервалу времени между подачами 1:3. !

При времени подачи 22 мин максимальное общее время обжига составляет 792 мин, а при времени подачи

8 мин общее время обжига составило

48 мин, что соответствует рекомендуе. мому интервалу отношений времени по" дачи к общему времени обжига 1:(636).

В таблице приведены данные, полученные в результате испытаний обжига известняка в экспериментальной шахтной печи.

Из таблицы следует, что при периодической подаче продуктов сгорания степень обжига и содержание свободной окиси кальция, которые характеризуют качество полученной извести, выше, чем при непрерывной подаче, соответственно на 3,9-9,3Х и на

В ll

4,41-10,02%. Активность получаемой извести, характеризуемая временем гашения и ростом температуры за первые

"5 с гашения, во всех опытах с перио дической подачей продуктов сгорания, выше, чем при непрерывной. При этом расход природного газа на обжиг известняка ниже по сравнению с базовым

98034 6 опытом на 26,60-57,06Х. Сравнение опытов показывает увеличение продолжительности обжига при периодической подаче по сравнению с непрерывной, что в экономическом плане может быть компенсировано повышение качества готового продукта и снижением расхода топлива.

Способ подачи продуктов сгорания

Показатели

Периодичес- кий

Непрерывный (базовый опыт) Периодический

Пе риодический аИасса известняка

44,6

-44, 6

45,3

36,2

36,2 в печи, кг

20-40

Размеры кусков известняка, мм

60-80 .60-80

60-80

20-40

Расходы природного газа, м /ч минимальный

2, 1 8

2,92

0,72

7,25

7,21

7,31 максимальный

7 21

7,32,4,71

5,12

3,97 средний

Время подачи продуктов сгорания, мин

22

Интервал времени между подачами продуктов сгорания

35

Количество подач продуктов сгорания, мин

Время обжига, мин с подачей продук10

66 тов сгорания

315

132 без подачи

198

48

420 общее

1:3

1:2

1:6

1:9

1:12

Отношение времени подачи к интервалу времени между подачами

Отношение времени подачи к общему времени обжига

Непрервный (базовый опыт) 1198034

Способ подачи продуктов сгорания

Показатели

Периодический

Периодический

Периодический

0,10

0,30

0,40

3,17

4,32

12,07 8,24

5,63

26,60

56,07

58,60

72,30 80,70

63,00 76,2

72,3 тового продукта

51, 16 41, 14 56,29 51, 11

61,54 готовом продукте

Рост температуры . за первые 5 с о гашения, 0

15 36 16 23

Время гашения, мин. с 1 45"

3 30" I 55"

3 40" 2 15"

Продолжение таблицы

Способ подачи продуктов сгорания

Показатели

Непрерывный (базовый

:1 опыт) !

Периодическнй

Непрерывный

Периодический

Масса известняка в печи, кг

45,3 45,3

45,3

45,2

42,3

Размеры кусков известняка, мм

80-100 80-100 100-120 100-120

60-80

Отношение начального расхода продуктов сгорания в подаче к конечному максималь.— ному расходу

Общий расход природного гаМ, Снижение общего расхода природного газа при периодической подаче природного газа по сравнению с базовым опытом, Ж

Степень обжига гоСодержание свободной извести (CaO) в

Непрерывный (базовый опыт) Непрерывный (базовый опыт) 8

Продолжение таблицы

Непрервный (базовый опыт).

1198034

Показатели

Непрерывный

Периодический

Непрерывный (базовый опыт) Непрерывный (базовый опыт) Периодический

2,98

7,92 максимальный

7,46

5,22 средний

7,45

7,93

5,54

7,24

22 тов сгорания

198

132

366 без подачи

594

297

792

158

528

1:3

1:3

1:24

1:36

0,40

0,40

19,07 12,18

26,17 17,23

36,88

53,70

53,27

Расходы природного газа, м /ч минимальный

Время подачи продуктов сгорания, мин

Интервал времени между подачами про" дуктов сгорания

Количество подач продуктов сгорания,. мин

Время обжига, мин с подачей продукобщее

Отношение времени подачи к интервалу времени между подачами

Отношение времени подачи к общему вре-. мени обжига

Отношение начального расхода продуктов сгорания в подаче к конечному максималь.ному расходу

Общий расход природ-. ного газа, м

Снижение общего расхода природного газа при периодической подаче природного газа по сравнению с базовым опытом,. Х

Продолжение таблицы

Способ подачи продуктов сгорания

1198034!

Продолжение таблицы

Способ подачи продуктов сгорания

Показатели

Непрерывный

Степень обжига ro76 60

80,00 80,60

73,10

85,60

Содержание свободной извести (СаО) в

f5

67,13. 60,08 61,24

57,13 готовом продукте

52,3

25

13 19

4 30" 2 45».

Время гашения, мин. с 4 !О»

5 20

2 35"

Составитель А. Кулабухова

Редактор Е. Копча Техред М.Пароцай Корректор И.Эрдейи

Заказ 7683/24 Тираж 604 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

Рост температуры за первые 5 с о гашения, С

Непрерывный (ба зовый опыт) .

Периодическнй

Непрерывный (базовый опыт) Периодический