Способ получения извести
Владельцы патента RU 2677724:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) (RU)
Изобретение относится к строительной промышленности и может быть использовано при производстве извести путем обжига известняка в специальных печах. Предварительно приготовленный и отобранный известняк из бункера подают на желоб вибрационного конвейера, расположенный горизонтально внутри футерованной печи, и подвергают обжигу. Известняк перемещают в зоне обжига со скоростью 400-800 мм/мин. В процессе перемещения вибрационному конвейеру придают колебательные движения амплитудой 2-4 мм и частотой вибрации 1000-1500 1/мин. Нагрев и обжиг известняка осуществляют комбинированным теплоносителем: каталитическим теплогенератором и источником инфракрасного излучения. Режимы перемещения известняка регулируют в зависимости от размеров кусков известняка. Выделяющиеся в процессе обжига газы удаляют через окна, выполненные в футерованной печи. Готовую известь после обжига собирают в приемный бункер. Регулирование процессов обжига известняка и использование эффективного источника тепловой энергии позволяют простым и экономичным способом с использованием малогабаритного оборудования производить качественную известь. 1 ил.
Изобретение относится к строительной промышленности, и может быть использовано при производстве извести путем обжига известняка в специальных печах.
Известные способы обжига известняка осуществляют за счет тепла при сгорании топлива во вращающихся и шахтных печах. Преимущества вращающихся печей - получение извести высокого качества, использование любого вида топлива, высокая производительность, но, как недостаток, - при больших габаритных размерах печей. Известен способ получения извести по патенту на изобретение RU 2348587, МПК С04В 2/12, опубл. 10.03.2009, согласно которому известняк дробят и через коаксиально расположенные отверстия по оси вращения поворотного барабана мельницы подают в пылесборник пылевидные частицы дробимого материала. Дозируют по весу известняк и твердое топливо, отсеивая фракции топлива менее 20 мм. Загружают шихту во вращающуюся печь, где перемешивают ее с СО2 и обжигают при 450-1000°С в течение 4-5 минут. Основным недостатком способов получения извести во вращающихся печах является большой удельный уровень потребления топлива на тонну выпускаемой продукции. Так, по данным В. Бюльдикевича («Энергосберегающие технологии производства извести из влажного и рыхлого мела», журнал «Строительные материалы», №5 - 2012, с. 11-13) на производство 1 т извести во вращающихся печах затрачивается 280-320 кг условного топлива. Это значительно больше, чем при обжиге известняка в шахтных печах. Для отечественного сырья с влажностью от 25 до 30 процентов средний удельный расход условного топлива составляет 180-200 кг на одну тонну извести.
При производстве извести в шахтных печах известняк в шахтную печь загружают периодически или непрерывно сверху. Материал по мере выгрузки извести опускается вниз, и навстречу обжигаемому материалу просачиваются горячие дымовые газы. По характеру процессов, протекающих в шахтной печи, различают зоны подогрева, обжига и охлаждения. Известен способ обжига кускового известняка в шахтной печи по патенту на изобретение RU 2213918, МПК F27B 1/00, опубл. 10.10.2003. Обжиг кускового известняка в шахтной печи включает подогрев, обжиг известняка и охлаждение получаемой извести, осуществляемые в противотоке с продуктами горения топлива и воздухом. На нижний и верхний уровень топливосжигающих устройств подают газообразное топливо и газ-окислитель для горения топлива, в качестве которого на верхнем уровне топливосжигающих устройств используют воздух. В качестве газа-окислителя для горения топлива на нижнем уровне топливосжигающих устройств, расположенных на расстоянии 1,4-2,0 м от топливосжигающих устройств верхнего уровня, используют атмосферный воздух, причем подают его в количестве, соответствующем величине коэффициента расхода воздуха αнижн, равном 0,2-0,15. Способ обеспечивает снижение удельного расхода условного топлива до 131-133 кг/т. Однако, выпуск небольших объемов извести или незначительных запасов сырья на месте строительства является экономически нецелесообразным в шахтных печах. К тому же при обжиге известняка в шахтных печах трудно изменять режим его обжига.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ прокалки сыпучих материалов в печи по патенту на изобретение RU 2247288, МПК F27B 1/00, опубл. 27.02.2005. Подготовленное сырье через загрузочное приспособление подают сверху в зону обжига цилиндрического футерованного корпуса (футерованной печи) и перемещают его вертикально сверху вниз по полой винтообразной поверхности, закрепленной на осевой трубе внутри футерованной печи.
Полость винтообразной поверхности выполняет функцию жарового канала, поэтому при перемещении сырья по винтообразной поверхности одновременно происходит его обжиг указанной винтообразной поверхностью. Для предотвращения зависания материала его подвергают вибрации за счет вибрации печи, основание которой установлено на вибраторах. Полученный в процессе обжига материал разгружают через окно, выполненное в нижней части футерованной печи. Дутье горячего воздуха при таком способе обжига материала происходит в закрытом жаровом канале, выход газов из жарового канала осуществляется в верхней части печи. Такой способ обжига улучшает качество прокаливаемого материала, экологические показатели, снижает удельный расход топлива. По сравнению с предыдущими аналогами снижены и габариты печи. Недостатком прототипа является невысокий КПД теплопередачи газовой горелки при нагревании сыпучего материала. К тому же для реализации способа требуется печь сложной конструкции, предусматривающая изготовление сварной полой винтовой поверхности, а для вибрации осевой трубы с винтообразной поверхностью и сыпучего материала - наличие мощных вибраторов.
Техническая проблема, решаемая изобретением, направлена на создание более простого и экономичного способа, не требующего громоздкого и сложного оборудования, позволяющего производить небольшие объемы извести и регулировать процесс обжига для повышения качества получаемой извести.
Для решения указанной проблемы, как и по прототипу, подготовленное сырье подают в зону обжига футерованной печи, в процессе перемещения сырья в зоне обжига его подвергают вибрации, а полученную в процессе обжига известь разгружают через окно, выполненное в нижней части футерованной печи.
В отличие от прототипа согласно заявляемому способу сырье подают и перемещают в зоне обжига по вибрационному конвейеру, расположенному горизонтально в нижней части футерованной печи. Перемещают сырье в зоне обжига со скоростью 400-800 мм/мин с амплитудой вибрации 2-4 мм и частотой вибрации 1000-1500 1/мин. Отличием является также то, что обжиг сырья проводят комбинированным нагревом. Для нагрева используют каталитический теплогенератор переменной мощности, который закрепляют в верхней части футерованной печи над вибрационным конвейером, и источник инфракрасного излучения, закрепленный внутри футерованной печи. Выделяющиеся в процессе обжига газы удаляют через окна, выполненные в футерованной печи.
На чертеже приведено устройство для реализации заявляемого способа. В нижней части футерованной печи 1 установлен вибрационный конвейер 2, на который из бункера 3 подают для обжига сырье (известняк). В верхней части футерованной печи 1 закреплен каталитический теплогенератор 4 с зеркальным теплоотражателем 5. Источник инфракрасного излучения на чертеже не показан. Он может быть закреплен в любом удобном месте: сбоку, сверху или в нижней части футерованной печи. Для удаления выделяющихся в процессе обжига газов в футерованной печи 1 выполнены окна 6 и 7. Для сбора готовой извести служит приемный бункер 8.
Способ осуществляют следующим образом.
Предварительно приготовленный и отобранный известняк размером от 20 до 50 мм из бункера 3 подают на желоб вибрационного конвейера 2. Виброприводом создают возмущающую силу и предают грузонесущему органу (желобу) вибрационного конвейера колебательные движения амплитудой 2-4 мм и частотой вибрации 1000-1500 1/мин. В зоне обжига каталитическим теплогенератором 4 совместно с источником инфракрасного излучения обеспечивают нагрев известняка до температуры 980°-1200°С. Выбор марок указанных теплоносителей осуществляют согласно условию обеспечения ими суммарной температуры обжига 980°-1200°С. Известняк перемещают в зоне обжига по вибрационному конвейеру 2 со скоростью 400-800 мм/мин. Режимы перемещения известняка, амплитуду и частоту вибрации, температуру обжига регулируют в зависимости от размеров кусков известняка. Указанные значения скорости вибрационного конвейера и параметры колебаний были установлены экспериментально. Эксперименты показали, что именно в этих пределах регулирование режима обжига известняка обеспечивает достаточный его обжиг для получения качественной извести. Выделяющиеся в процессе обжига известняка газы удаляются через окна 6, 7, выполненные в футерованной печи 1. Готовую известь после обжига через окно, выполненное в нижней части футерованной печи 1, собирают в приемный бункер 8. Регулирование процессов обжига известняка за счет изменения колебаний и скорости вибрационного конвейера и использование эффективного комбинированного теплоносителя (каталитического теплогенератора и источника инфракрасного излучения) позволяют упростить и само устройство для реализации заявляемого способа в сравнении с прототипом, а сам способ получения извести сделать проще и экономичнее.
Способ получения извести, согласно которому подготовленное сырье подают в зону обжига футерованной печи, в процессе перемещения сырья в зоне обжига его подвергают вибрации, а полученную в процессе обжига известь разгружают через окно, выполненное в нижней части футерованной печи, отличающийся тем, что сырье подают на вибрационный конвейер, расположенный горизонтально в нижней части футерованной печи, и перемещают его в зоне обжига по вибрационному конвейеру со скоростью 400-800 мм/мин, с амплитудой вибрации 2-4 мм и частотой вибрации 1000-1500 1/мин, причем обжиг сырья проводят комбинированным нагревом с помощью каталитического теплогенератора переменной мощности, который закрепляют в верхней части футерованной печи над вибрационным конвейером, и источника инфракрасного излучения, закрепленного внутри футерованной печи, при этом выделяющиеся в процессе обжига газы удаляют через окна, выполненные в футерованной печи.
