Камера довосстановления печи ступенчато-взвешенного слоя

 

Использование: относится к подготовке сырья в черной металлургии и направлено на интенсификацию процесса. Сущность: камера довосстановления содержит вертикальную шахту, разгрузочную решетку и ванну закалки руды с подом и боковыми стенками. Последние выполнены герметичными и соединены с разгрузочной решеткой, ванна оснащена трактом подачи воды с регулирующей задвижкой и наклонным патрубком отгрузки руды с водяным затвором, при этом объем ванны выполнен равным 0,1 - 0,4 объема вертикальной шахты. Например, исходную шихту, смесь руды и угля, загружают в камеру со ступенчатым подом, подвергают сушке и разогреву до 1020°С и загружают в вертикальную шахту. По ней шихта опускается сверху вниз, разгружается через щели разгрузочной решетки и попадает в ванну с водой. За счет физического тепла руды вода с поверхности частично испаряется, повышая давление пара над водой до величины 50 - 25 даПа. Под таким давлением пар проходит через разгрузочную решетку и поступает в поднимающийся по шахте поток углекислотного газа. Воду в ванну подают непрерывно. Закаленную руду отгружают герметичным транспортером. 1 ил.

Изобретение относится к подготовке железорудного сырья в металлургии, а именно к устройствам для восстановительного обжига железных руд.

Известны камеры довосстановления печи ступенчато-взвешенного слоя для восстановления железных руд, содержащие вертикальную шахту, разгрузочную решетку и ванну закалки восстановленной руды с подом и боковыми стенками.

Недостатками известных решений являются отсутствие систем для интенсификации процесса восстановления железной руды твердым углеродом, и отсутствие систем для подвода энергоносителя в нижнюю половину вертикальной шахты.

За прототип принимают камеру довосстановления печи ступенчато-взвешенного слоя, содержащую вертикальную шахту, разгрузочную решетку и ванну закалки восстановленной руды с подом и боковыми стенками. В этом устройстве колошник камеры довосстановления дополнительно оборудован радиационными нагревателями для подвода тепла к опускающемуся слою руды.

Недостатками известного решения являются отсутствие систем для интенсификации процесса восстановления равномерно по всей высоте слоя, что возможно только повышением активности газовой среды в межкусковых порах слоя, отсутствие систем для подвода энергоносителя в нижнюю половину вертикальной шахты и наличие систем для дополнительной подачи энергоносителя на верхнюю поверхность слоя, что усложняет конструкцию системы и понижает коэффициент использования ее оборудования.

Известна камера довосстановления печи ступенчато-взвешенного слоя, содержащая вертикальную шахту, разгрузочную решетку и ванну закалки восстановленной руды с подом и боковыми стенками. В этой системе под и боковые стенки ванны выполнены герметичными и соединены с разгрузочной решеткой, ванна оснащена трактом подачи воды с регулирующей задвижкой и наклонным патрубком с транспортером отгрузки руды и с водяным затвором, при этом объем ванны выполнен равным 0,1-0,4 объема вертикальной шахты.

Восстановление руды в камере довосстановления осуществляют за счет предварительного разогрева шихты и присутствия в ней твердого восстановителя - углерода. Подача в восстанавливаемый слой извне газового восстановителя и других газовых потоков не производится - опускающийся слой работает без его принудительной фильтрации. В этих условиях образующаяся при восстановлении руды углекислота (окисление углерода выделяющимся из руды кислородом) полностью заполняет межкусковые поры слоя и вытесняет оттуда любой другой газ (воздух, азот). Практически весь опускающийся слой, как показали опыты, заполнен углекислым газом, постепенно фильтрующимся под воздействием собственного парциального давления от центральных участков слоя к верхней и нижней плоскостям столба восстанавливаемого материала. Этот поток обеспечивает перенос как восстановителя (СО₂+С=2СО), так и тепла между отдельными элементами слоя и дополняет процесс восстановления руды твердым углеродом. Интенсификация воздействия газовой среды на ускорение процесса восстановления руды возможна при наличии в ней водяного пара, обеспечивающего образование в межкусковых порах слоя водорода и оксида углерода и ускорение процесса переноса тепла за счет оптимизации теплопроводности газовой смеси. В то же время шихта, загружаемая в камеру довосстановления, предварительно прокалена (внешней и гидратной влаги в ней нет), а другие источники водяного пара в камере довосстановления отсутствуют. Приемы и устройства для искусственного обогащения углекислоты перегрева водяным паром в условиях естественного тока газовой смеси по слою также не известны. В предлагаемом изобретении разработана камера довосстановления с герметичной ванной закалки обожженной руды и системой формирования перегретого водяного пара с вводом его в поднимающийся к верху поток углекислоты. Данное устройство имеет следующие отличительные особенности.

Под и боковые стенки водяной ванны должны быть выполнены герметичными и также герметично соединены с разгрузочной решеткой. Тем самым обеспечивается ввод через решетку в воду горячей обожженной руды, испарение части воды с зеркала за счет физического тепла разгружаемой руды, создание над поверхностью избыточного парциального давления пара на уровне 50-250 дПа и подача пара через щели разгрузочной решетки в поднимающийся кверху поток углекислого газа.

Объем водяной ванны должен составлять 0,1-0,4 объема вертикальной шахты. В этой ванне объем воды должен быть не менее 80% от всей ванны. При меньшем объеме ванны (менее 0,1 объема вертикальной шахты) не обеспечивается надежная и равномерная закалка обожженной руды, снижается выход годного и, следовательно, удельная производительноть агрегата. При большем объеме ванны (более 0,4 объема вертикальной шахты) понижается интенсивность испарения воды с ее зеркала вследствие существенного удаления участка охлаждения горячих разгружаемых струй материала от поверхностных слоев воды, и как следствие, понижение интенсивности процесса восстановления.

Водяная ванна должна быть оснащена трактом подачи воды с регулирующей задвижкой. Тем самым обеспечивается подача воды в ванну, ее регулирование и контроль уровня воды в ванне. Ванна должны быть также оснащена наклонным патрубком с транспортером отгрузки обожженной руды и водяным затвором, обеспечивающим герметичность данного узла системы.

Сущность изобретения заключается в оборудовании камеры довосстановления герметичной ванной закалки обожженной руды и системой формирования водяного пара с вводом его в поднимающийся к верху вертикальной шахты поток углекислоты.

На чертеже показана принципиальная схема печи ступенчато-взвешенного слоя с камерой довосстановления.

Камера 1 довосстановления расположена за камерой 2 со ступенчатым подом и состоит из вертикальной шахты 3, разгрузочной решетки 4 и ванны 5 с подом 6, боковыми стенками 7, трактом 8 подачи воды и наклонным патрубком 9. Тракт 8 оснащен регулирующей задвижкой 10, а патрубок 9 - транспортером 11 и водяным затвором 12.

Предлагаемая камера работает следующим образом.

Исходную шахту, смесь железной руды и угля, загружают в камеру 2 со ступенчатым подом, подвергают последовательно сушке и разогреву до 1020^оС и загружают в вертикальную шахту 3. По ней шихта опускается сверху вниз, восстанавливается, разгружается через щели разгрузочной решетки 4 и попадает в ванну 5 с водой. За счет физического тепла обожженной руды вода с поверхности частично испаряется, повышая давление пара под водой до величины 50-250 дПа. Под таким давлением пар проходит через разгрузочную решетку 4 и поступает в поднимающийся к верху вертикальной шахты 3 поток углекислоты. Воду в ванну 5 подают по тракту 8 и регулируют задвижкой 10. Закаленную руду транспортером 11 отгружают на последующее обогащение.

Во всех примерах приемы работы камеры идентичны описанным. Изменению подлежат только конструктивные параметры водяной ванны.

П р и м е р 1. На средние конструктивные параметры. Объем водяной ванны выполнен равным 0,25 объема вертикальной шахты, т.е. 0,25 ˙ 70=17,5 м³ (здесь 70 м³ - объем вертикальной шахты). При указанных конструктивных соотношениях удельная производительность камеры довосстановления составила 6,4 т/м³ ˙ ч. Печь типа СВС-1,0 Лисаковского ГОКа оборудована камерой довосстановления с традиционным исполнением и имеет удельную производительность 4,9 т/м³ ˙ ч. Таким образом, по данному параметру предложенное решение превосходит прототип.

П р и м е р 2. На минимальные значения конструктивных параметров и на отклонения от них. Объем водяной ванны выполнен равным 0,1 объема вертикальной шахты, т. е. 0,1 ˙ 70=7,0 м³. При таких конструктивных соотношениях удельная производительность камеры довосстановления составила 6,2 т/м³ ˙ ч.

Понижение объема водяной ванны возможно только до величины 0,10 объема вертикальной шахты. Так, при объеме водяной ванны, равной 0,08 объема вертикальной шахты, из-за ухудшения процесса закалки руды производительность камеры довосстановления понижается с 6,2 до 5,5 т/м³ ˙ ч.

П р и м е р 3. На максимальные значения конструктивных параметров и на отклонения от них. Объем водяной ванны выполнен равным 0,40 объема вертикальной шахты, т. е. 0,4 ˙ 70=28 м³. При таких конструктивных соотношениях удельная производительность камеры довосстановления составила 6,3 т/м³ ˙ ч.

Повышение объема водяной ванны возможно только до величины 0,40 объема вертикальной шахты. Например, при объеме водяной ванны, равном 0,45 объема вертикальный шахты, из-за понижения интенсивности испарения воды производительность камеры довосстановления уменьшается на 0,6 т/м³ ˙ ч. Промышленная печь СВС-1,0 Лисаковского ГОКа с камерой довосстановления в традиционном исполнении имеет производительность 100 т/ч. Применение изобретения обеспечивает увеличение производительности печи на 10-14% и улучшение качества готовой продукции.

Формула изобретения

КАМЕРА ДОВОССТАНОВЛЕНИЯ ПЕЧИ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ, содержащая вертикальную шахту, разгрузочную решетку и ванну закалки восстановленной руды с подом и боковыми стенками, отличающаяся тем, что под и боковые стенки ванны выполнены герметичными и соединены с разгрузочной решеткой и ванна снабжена трактом подачи воды с регулирующей задвижкой и наклонным патрубком с транспортером отгрузки руды и водяным затвором, при этом объем ванны выполнен равным 0,1 - 0,4 объема вертикальной шахты.

РИСУНКИ

Рисунок 1