Решетка-газораспределитель печи кипящего слоя для обжига известняка

Изобретение относится к технике псевдоожижения, в частности к производству высококачественной активной извести для внепечной обработки чугуна и стали в многозонных печах кипящего слоя, и может быть использовано в металлургической, химической, строительной отраслях промышленности. Технический результат: повышение эксплуатационных характеристик, выражающееся в обеспечении снижения расхода топлива на процесс, повышения качества извести при снижении выхода пылевидной извести, снижении простоев печи. Решетка-газораспределитель печи кипящего слоя для обжига известняка содержит в вертикальном корпусе печи горизонтальную перфорированную плиту, опирающуюся нижней частью на закрепленные на корпусе арки с примыкающей к плите верхней горизонтальной частью, установленные с промежутками. Плита выполнена из металла толщиной, обеспечивающей протяженность газового канала 5-10 мм. Арки выполнены металлическими или из огнеупоров, скрепленных между собой и в верхней части посредством отвержденного металлического расплава с образованием горизонтальной металлической поверхности, из условия сокращения числа арок в печи, при котором собственная высота их не входит в общую протяженность газового канала, причем плита в нижней части, а арки в верхней части снабжены совмещенными друг с другом соответственно отверстиями и металлическими выступами. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к технике эндотермического обжига полидисперсных карбонатных материалов, например известняка, в кипящем слое и может быть использовано в металлургической, химической и строительной промышленности.

Известно газораспределительное устройство печи кипящего слоя с керамическими арками, установленными в цилиндрическом корпусе с промежутками, и металлическими перфорированными корытообразными вставками, полки которых прижаты к аркам металлическими брусьями (Авторское свидетельство СССР №877292, кл. F27В 15/00, 1980).

К недостаткам известного устройства относится его эксплуатационная неустойчивость к термическим деформациям в процессе термической диссоциации карбонатов, происходящей в интервале температур 950-1100°С, и значительная протяженность каналов для прохода запыленных продуктов горения газа, включающих арки (на их высоту) и металлические вставки (на высоту подъема донных частей), интенсифицирующая отложения пылевидной извести, негативные для работы устройства. Применение для груза металлических брусьев экономически невыгодно, т.к. брусья из рядовой стали быстро выходят из строя, а специальные марки стали дороги. Известна огнеупорная газораспределительная решетка для высокотемпературных аппаратов кипящего слоя, содержащая несущие элементы, расположенные с зазором по отношению друг к другу и выполненные в виде арок, выложенных из сплошных клиновых огнеупорных кирпичей, поверх которых уложен слой огнеупорного материала с верхней плоской горизонтальной поверхностью, причем в слое огнеупорного материала выполнены отверстия, совпадающие с зазорами между арками (Авторское свидетельство СССР №672466, кл. F27В 15/00, 1979). Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

К недостаткам известной решетки относятся: большая протяженность каналов для прохода запыленного газового потока в межарочных промежутках и отверстиях в слое огнеупорного материала, что способствует отложению известковой пыли и затрудняет работу устройства (Нехлебаев Ю.П. Экономия топлива при производстве извести. М.: Металлургия, 1987, с.95-119); различную по площади решетки протяженность каналов для прохода запыленного потока каналов друг от друга, что делает работу решетки нестабильной, способствует перераспределению материала по объему кипящего слоя при различном темпе залипания отверстий пылью (Гельперин Н.И. и др. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия. 1967, с.45-49, 271-275); также затруднительны или невозможны профилактические ремонты решетки, поскольку одновременно с налипанием пыли в одних каналах решетки происходит абразивный износ огнеупорного материала в других каналах решетки и требуется полная замена решетки

Данное изобретение направлено на усовершенствование конструкции решетки-газораспределителя многозонной печи кипящего слоя для обжига известняка, что достигается за счет повышения надежности работы устройства при снижении простев печи, выхода пылевидной извести, расхода топлива на процесс и повышении качества извести.

Поставленная задача достигается тем, что в решетке-газораспределителе печи кипящего слоя для обжига известняка, содержащей в вертикальном корпусе печи горизонтальную металлическую перфорированную плиту, опирающуюся нижней частью на закрепленные на корпусе арки с примыкающей к плите верхней горизонтальной частью, установленные с промежутками, плита в нижней, а арки в верхней части снабжены совмещенными друг с другом соответственно отверстиями и металлическими выступами, причем арки выполнены из металла либо из огнеупоров, скрепленных между собой и в верхней части посредством металлического расплава.

Техническим результатом от использования решетки-газораспределителя печи кипящего слоя для обжига известняка является сокращение простоев печи, расхода топлива на процесс, выхода пылевидной извести и повышение качества и выхода кусковой извести.

Этот результат достигается следующим образом. Решетка-газораспределитель, рабочим элементом которой является перфорированная плита, является устойчивой конструкцией благодаря связи, образуемой совмещенными друг с другом отверстиями плиты и металлическими выступами верхней горизонтальной части арок. Поскольку арки выполнены металлическими либо комбинированными из огнеупорных изделий, защищенных металлом, их эксплуатационная стойкость по абразивному износу и раскалыванию в несколько раз выше, чем арок, выполненных как комбинация прямых и клиновых огнеупорных кирпичей. Это обстоятельство позволяет сократить простои печи на замену изношенных арок. Следует отметить, что выполнение арок целиком из металла требует применения специальных жароустойчивых сплавов. Металлокерамические арки выполняют из рядовых марок сталей или чугунов, имеют достаточную массу и способны выдерживать большую нагрузку сверху (кипящий слой) и снизу (газовый поток), что позволяет сократить их число, и, таким образом, собственная высота арок не войдет в общую протяженность газового канала, так как расстояние между арками велико по сравнению с промежутками между отверстиями плиты. Также это позволит более равномерно выполнить перфорацию плиты и увеличить полезную площадь подины, повысить однородность кипящего слоя и качество термообработки известняка. Выполнение арок верхней части арок из металла позволяет разместить на них металлические выступы (например, при отливке арок, выполняемой путем раскладки в литейной форме огнеупоров с промежутками в пределах планируемой конфигурации арки (литейной формы) с последующей заливкой промежутков жидким металлическим расплавом и охлаждением по заданному температурному графику), которые обеспечивают сцепление арок с плитой, что позволяет сократить вес плиты, поскольку отпадает необходимость в обеспечении примыкания к аркам за счет собственного веса. Соответственно толщины плиты, а, значит, и протяженность газового канала, составлявшая по прототипу до 1,5 м, может быть уменьшена до 5-10 мм. При этом выступы могут быть выполнены как в виде специальных зацепов, так и пропущены через сквозные отверстия плиты, выше ее среза. В этом случае на конце выступов выполняются отверстия, в которые вставляются крепежные клинья или пруты с опиранием их свободных концов на поверхность плиты. Выполнение арок целиком из металла несколько удорожает (в случае применения специальных марок сталей) их стоимость по сравнению с комбинированными маталлокерамическаими арками, однако при этом увеличивается их долговечность и уменьшаются габариты. Минимальная толщина плиты и исключение из протяженности газового канала высоты арок препятствует образованию отложений пылевидной извести на решетке-газораспределителе, сокращая время на ее последующую чистку и связанные с ней охлаждение и разогрев печи, ведущие к непродуктивному перерасходу топлива. Одновременно вывод печи после чистки решетки-газораспределителя в нормативный режим связан с потерей качества кусковой извести из-за истирания за счет увеличения времени ее пребывания в кипящем слоя для нагрева до необходимой температуры.

На фиг.1 представлена предлагаемая конструкция решетки-газораспределителя печи кипящего слоя для обжига известняка, которая закреплена в металлическом корпусе 1 печи кипящего слоя. Кипящий слой 2 обжигаемого известняка находится в пространстве, образованном горизонтальной поверхностью плиты 3 и внутренней поверхностью металлического корпуса 1 печи кипящего слоя (корпус печи при размещении в этом месте высокотемпературной зоны может быть футерованным). Металлическая плита 3, перфорированная отверстиями 4 (на фиг.2), размещается на горизонтальной металлической поверхности арок 5 (верхняя часть арок 5 условно расположена между верхним срезом арки и штриховой линией) и через специальные отверстия 6 плиты крепится к ней выступами 7 через отверстия в выступах 7 клиньями 8. Кипящие слои зон 2 и 9 соединены переточным устройством 10. На фиг.2 представлено сечение А-А фиг.1.

Работает предлагаемая решетка-газораспределитель следующим образом. Технологически это, например, зона подогрева известняка. Известняк поступает в кипящий слой 2, образованный внутренним пространством корпуса 1 и перфорированной плитой 3. Кипящий слой возникает под воздействием вертикальных газовых струй, выходящих из отверстий 4 плиты 3. При этом арки 5 предохраняются от возможных смещений путем крепления к корпусу 1, а плита 3 удерживается от смещений за счет крепления выступов 7 через отверстия в них клиньями 8. После обработки в кипящем слое 2 известняк переточным устройством 9 направляется в нижерасположенную зону 10, оборудованную, например, аналогичной решеткой-газораспределителем.

Установлено, что решетка-газораспределитель по данному изобретению, для условий печи кипящего слоя для обжига известняка КС-55 ОАО «Таганронский металлургический завод», обеспечивает сокращение остановок печи на чистку решетки-газораспределителя, расхода топлива, доли пылевидной извести и повышение качества кусковой извести

В таблице приведены показатели решетки-газораспределителя печи кипящего слоя для обжига полидисперсного материала по прототипу, в условиях КС-55 и по предлагаемому изобретению.

Таблица
Показатель	Решетка-газораспределитель - прототип	Решетка-газораспределитель печи КС-55	Решетка-газораспределитель по изобретению
1	2	3	4
Расход топлива, кг. усл. топлива/т извести	155,5-156,5	135,0-153,0	130,0-150,0
Пылевидная известь, т/т кусковой извести	0,25-0,35	0,15-0,22	0,10-0,21
Число простоев, усл. ед.	1,00	0,94	0,7
Массовая доля CaO+MgO в кусковой извести, %	88,5-90,5	92,0-93,0	92,5-95,5

Таким образом, предлагаемое техническое решение в оптимизированном варианте по сравнению с прототипом обеспечивает снижение расхода топлива на 4,2-16,9% при снижении в 1,2-3,5 раза выхода пылевидной извести и простоев печи на 30% и увеличение качества кусковой извести на 2,2-7,3%.

Решетка-газораспределитель печи кипящего слоя для обжига известняка, содержащая в вертикальном корпусе печи горизонтальную перфорированную плиту, опирающуюся нижней частью на закрепленные на корпусе арки с примыкающей к плите верхней горизонтальной частью, установленные с промежутками, отличающаяся тем, что плита выполнена из металла толщиной, обеспечивающей протяженность газового канала 5-10 мм, арки выполнены металлическими или из огнеупоров, скрепленных между собой и в верхней части посредством отвержденного металлического расплава с образованием горизонтальной металлической поверхности, из условия сокращения числа арок в печи, при котором собственная высота их не входит в общую протяженность газового канала, причем плита в нижней части, а арки в верхней части снабжены совмещенными друг с другом соответственно отверстиями и металлическими выступами.