Способ обжига мелкодисперсных карбонатных материалов

Авторы патента:

F27B1/00 - Нагревательные, обжиговые, плавильные, ретортные печи и печи вообще; агломерационные и аналогичные им устройства

C04B2/12 - в шахтных или вертикальных печах (шахтные или вертикальные печи вообще F27B 1/00)

Владельцы патента RU 2723793:

Закрытое акционерное общество "Липецкметаллургпроект" (RU)

Изобретение относится к технологии производства порошковой извести из карбонатного сырья и может быть использовано в агломерационном производстве, цветной металлургии, химической, сахарной промышленности, промышленности строительных материалов, целлюлозно-бумажном производстве. Достигаемый технический результат - повышение качества готового продукта и обеспечение возможности обжигать сырье широкого фракционного состава (0-3 мм). Предлагаемый способ термообработки мелкодисперсного карбонатного материала, преимущественно известняка, включает тангенциальную подачу топлива и воздуха через несколько распределенных по высоте вводов, расположенных в верхних зонах печи, подачу мелкодисперсного карбонатного сырья в верхнюю часть печи, обжиг карбонатного сырья в нисходящем двухфазном потоке, отвод готового продукта из нижней части печи, а отходящих газов из верхней части печи. 1 ил.

Известен способ получения порошкообразной извести в горизонтально расположенной циклонной печи путем рассредоточенной подачи мелкодисперсного карбонатного материала, измельченного до, размеров, соизмеримых с величиной его кристаллов, в вихревой поток напротив ступеней ввода теплоносителя. Теплоноситель подводится, через тангенциально расположенные горелки. При этом температуру дисперсного потока первой ступени поддерживают в интервале 950-1150°С и снижают до 800-900°С в последней ступени на выходе из печи (см. а.с. СССР N 1281537, опубл. 07.01.1987 г., Бюл. 1)

Недостатками данного способа получения порошкообразной извести являются:

- возможность обжига только тонкомолотого материала, соизмеримого с величиной его кристаллов;

- значительные затраты электроэнергии на помол карбонатного материала до вышеуказанного фракционного состава;

- сложность и высокие затраты на систему улавливания готового продукта и обеспыливания дымовых газов из-за тонкого помола обжигаемого материла;

- распределенная подача обжигаемого материала усложняет аппаратное исполнение и герметизацию печи;

- при снижении температуры дисперсного потока ниже температуры диссоциации карбонатного материала будут происходить реакции рекарбонизации: оксид+CO₂=карбонатный материал, например СаО+CO₂=СаСО₃, что приводит к ухудшению качества (активности) готового продукта;

- высокая вероятность оседания и накопления материала в печи.

Известен способ получения порошкообразных продуктов, включающий тангенциальную подачу горючего и предварительно нагретых сырья и воздуха в нижнюю часть вертикальной циклонной печи, обжиг сырья, отвод готового продукта и отходящих газов из верхней части печи и сепарацию готового продукта (см. патент на изобретение RU 2164329, опубл. 20.03.2001 Бюл. №8). Предварительный нагрев сырья и воздуха производится рекуперативно в потоке фаз теплом отходящих газов и готового продукта соответственно.

Недостатками указанного способа являются:

- в связи с подводом материала в нижнюю часть печи и обжига в восходящем потоке, обработке может подвергаться тонкомолотый материал узкого фракционного состава, что влечет дополнительные затраты электроэнергии на помол и сепарацию;

- сложность и высокие затраты на систему улавливания готового продукта, обеспыливания дымовых газов и предварительно нагретого воздуха горения из-за тонкого помола обжигаемого материала;

- при снижении температуры дисперсного потока ниже температуры диссоциации карбонатного материала будут происходить реакции рекарбонизации: оксид+CO₂=карбонатный материал, например СаО+СО₂=СаСО₃, что приводит к ухудшению качества (активности) готового продукта.

Наиболее близким аналогом заявляемому изобретению является способ обжига, реализованный в технологической линии для производства мелкодисперсной извести (патент на полезную модель RU 88350, опубл. 10.11.2009 Бюл. №31), включающий вертикальную циклонную печь с выносной горизонтальной топкой, размещенной тангенциально к наружной боковой поверхности печи и выполненной в виде камеры для сжигания природного газа и камеры для смешения топочных газов с измельченным известняком. Размолотый и высушенный известняк из бункера пневмонасосом подается в камеру смешения и потоком дымовых газов из топки вдувается в печь. Мелкодисперсную известь выгружают из нижней зоны циклонной печи и из циклона уловителя в охладитель-теплообменник.

Данный способ принят за прототип.

Недостатками прототипа, является:

- возможность работать только на тонкомолотом сырье узкого фракционного состава, из-за применения пневмотранспорта для подачи сырья в камеру смешения, что влечет дополнительные затраты на помол, сепарацию, на систему улавливания готового продукта и обеспыливания дымовых газов;

- применение одного тангенциального ввода теплоносителя в печь не обеспечивает равномерного температурного поля по высоте печи, вызывая неравномерность обжига материала;

- наличие выносной топки снижает динамику потока теплоносителя, поступающего в печь, сокращая тем самым время нахождения и витания частиц материала в пространстве печи.

- взаимозависимость расхода вторичного воздуха, подводимого к камере смешения для понижения температуры теплоносителя из выносной топки, и количества вдуваемого этим же воздухом известняка снижают возможность регулирования, как температуры потока теплоносителя, так и расхода материала, поступающего в печь.

Задача настоящего изобретения состоит в создании такого способа для термообработки мелкодисперсного карбонатного материала, преимущественно известняка, который позволит повысить качество готового продукта и обеспечит возможность обжигать сырье с размером частиц, которые бы не вносились дымовыми газами из пространства циклонной печи.

Поставленная задача решается предлагаемым способом термообработки мелкодисперсного карбонатного материала, преимущественно известняка, который включает, как и вышеописанный известный, циклонную печь, бункер и дозатор молотого карбонатного материала, циклон-уловитель мелкодисперсной извести, подогреватель сырья, охладитель мелкодисперсной извести, вентиляторы, дымосос. Согласно основной форме воплощения способа карбонатный материал из бункера питателем подают тангенциально в верхнюю часть циклонной печи, либо через отдельный ввод, либо через верхнюю горелку (загрузочную), топливо и предварительно нагретый воздух горения подают через несколько горелок, расположенных тангенциально к корпусу печи и размещенных на разном уровне по высоте. Обжиг осуществляют в нисходящем двухфазном потоке при температуре теплоносителя 900-1250°С. Обжигаемый материал, перемещаясь вместе с закрученным высокотемпературным потоком сверху вниз, тормозится об огнеупорные стенки печи и накапливается в ее нижней части, дымовые газы, частично обеспыленные, по центральному дымовому каналу выходят из печи и поступают в циклон-уловитель мелкодисперсной извести. Применение распределенного ввода теплоносителя по высоте и окружности печи позволяет иметь равномерное температурное поле в реакционной зоне. Кроме того, динамичное струйное движение дымовых газов от сгорания топлива и воздуха, подводимых через тангенциально расположенные горелочные устройства, создает центробежно закрученный нисходящий двухфазный поток теплоносителя и материала в печи, что на порядок увеличивает время нахождения частиц обжигаемого материала в реакционной зоне печи. Тангенциальная подача материала через отдельный ввод, либо через загрузочную горелку вместе с продуктами сгорания, позволяет придать центробежное ускорение частицам материала, что дополнительно увеличивает время нахождения частиц обжигаемого материала в реакционной зоне печи. Данное техническое решение позволяет расширить фракционный состав обжигаемых частиц, подаваемого карбонатного материала, снизив тем самым затраты на сепарацию материала при помоле, затраты на его улавливание из дымовых газов и их последующее обеспыливание. Кроме того, высокотемпературные продукты сгорания перед их эвакуацией через центральный дымовой канал омывают верхние слои осажденного материала в нижней части печи, что способствует более качественной его декарбонизации.

Устройство для осуществления предлагаемого способа показано на фиг. 1. Оно состоит из циклонной печи обжига - 1, подогревателя сырья - 2, циклона-уловителя - 3, подогревателя воздуха горения - 4, вентиляторов - 5, 6, дымососа - 7. Печь обжига 1 состоит из цилиндрической шахты печи - 8, снабжена тангенциальными горелками 9 для подачи горючего и подогретого воздуха соответственно, загрузочной горелкой 10 для вдувания вместе с топливом и воздухом обжигаемого сырья в верхнюю часть печи, центральным дымовым каналом - 11, бункером-дозатором - 12, выгрузным устройством - 13.

Устройство работает следующим образом. Подготовленный молотый карбонатный материал, фракцией 0-3 мм, подается в подогреватель сырья 2, где подсушивается и нагревается теплом дымовых газов, выходящих из печи, и подается в бункер-дозатор 12. Из бункера-дозатора 12 через загрузочную горелку 10, либо отдельный ввод, вдувается в верхнюю часть цилиндрической шахты печи 1. Через тангенциальные горелки 9 и 10 вводится заранее подготовленная газовоздушная смесь, обеспечивающая циклонный эффект внутри печи. Соотношение газа и воздуха (с учетом температуры подогрева) строго контролируется вручную или автоматическим способом для обеспечения температуры теплоносителя в пределах 900-1250°С. Частицы материала, подаваемые через загрузочную горелку 10, либо через отдельный ввод, закручиваются потоком, декарбонизируются в нисходящем потоке и, тормозясь об огнеупорные стенки цилиндрической шахты 8, накапливаются в нижней части печи, откуда постепенно выгружаются выгрузным устройством 13. Выгрузное устройство 13 оборудовано охладителем, в котором тепло готового продукта используется для подогрева воздуха горения, подаваемого вентилятором 5 и идущего на горелки 9. Дымовые газы, частично обеспыленные, поступают в центральный дымовой канал 11 и отводятся из печи к подогревателю сырья 2, откуда поступают в циклон-уловитель 3, где дополнительно обеспыливаются и поступают в подогреватель воздуха горения 4, а затем дымососом 7 отводятся на дымовую трубу. Воздух горения, подаваемый вентилятором 6, проходя через подогреватель 4 и нагреваясь, поступает к горелке 10.

Способ обжига мелкодисперсных карбонатных материалов, включающий подачу топлива, воздуха и мелкодисперсного карбонатного сырья в обжиговую печь, обжиг карбонатного сырья, отвод готового продукта из нижней части печи, а отходящих газов из верхней части печи, отличающийся тем, что обжиг проводят в нисходящем двухфазном потоке, подачу сырья осуществляют в верхнюю часть печи, а высокотемпературный теплоноситель подают тангенциально через несколько распределенных по высоте вводов, расположенных в верхних зонах печи.

Изобретение относится к области производства легковесных полых гранул из порошкообразного минерального или синтетического сырья для применения в производстве композитных полимерных изделий, облегчённых конструкционных материалов, теплоизоляции для трубопроводов, морозостойких штукатурок и иных строительных материалов.

Износостойкий композитный материал, его применение в охлаждающих элементах для металлургической печи и способ его получения // 2718027

Изобретение относится к устойчивому к истиранию материалу для рабочей поверхности охлаждающего элемента металлургической печи, такого как плитовый холодильник или фурменный холодильник, имеющего корпус, состоящий из первого металла.

Способ и устройство для плавки // 2715924

Изобретение относится к плавке металлсодержащего материала в резервуаре для прямой плавки. Плавильный резервуар включает многочисленные тепловые трубы (21), размещенные в огнеупорной футеровке по меньшей мере части горна (9) для охлаждения по меньшей мере части огнеупорной футеровки.

Комплекс сбора и удаления горновых газов от главного желоба доменной печи // 2715265

Изобретение относится к комплексу для сбора и удаления горновых газов от главного желоба доменной печи. Комплекс содержит боковой и скиммерный зонты - отсосы, укрытие главного желоба, размещенного между боковым и скиммерным зонтами и состоящего из двух стационарных частей, скиммерной и средней, и одной съемной части, соединенных газоходами через коллектор с аспирационной системой, содержит верхний зонт, размещенный над укрытием главного желоба со стороны бокового зонта на высоте, необходимой для свободного перемещения съемной части укрытия главного желоба манипулятором, при этом длина вертикального зонта выполнена с обеспечением перекрытия съемной части и 1/3 длины средней части укрытия главного желоба, а его ширина выполнена с обеспечением перекрытия или равной ширине главного желоба с каждой стороны, причем свободная сторона верхнего зонта установлена на опорную стенку, а противоположная сторона примыкает к фурменной площадке печи и закреплена к опоре верхнего зонта.

Печь, способ эксплуатации печи (варианты) // 2712461

Изобретение относится к печи для обжига карбонатного сырья и способу получения > 99 % извести сильного обжига или для получения > 99 % мягкообожженной извести. Печь содержит, по меньшей мере, две вертикальные шахты для получения извести, каждая из которых имеет соответственно на своем верхнем конце подвод для обжигаемого материала и на своем нижнем конце выпускное отверстие для обжигаемого материала и которые соединены с помощью перепускного канала, причем выше перепускного канала предусмотрена соответственно, по меньшей мере, одна главная горелка, а ниже перепускного канала предусмотрен соответственно подвод охлаждающего газа, при этом в шахтах ниже перепускного канала расположена соответственно, по меньшей мере, одна дополнительная горелка.

Установка для нанесения покрытий в среде легкоплавких материалов // 2711701

Изобретение относится к установкам, предназначенным для создания диффузионных металлических покрытий на стальных изделиях химико-термической обработкой для улучшения физико-химических и механических свойств, и может использоваться в различных отраслях промышленности.

Доменная печь с энергонезависимым контролем вдувания углерода // 2710486

Изобретение относится к доменной печи. Доменная печь содержит стенки с отверстиями, через которые в рабочее пространство поступает горячий воздух, и кольцевой трубопровод горячего воздуха, окружающий стенки печи.

Печь проходного типа для высокотемпературной обработки углеволокнистых материалов с индукционным способом нагрева рабочей зоны // 2710176

Изобретение может быть использовано при изготовлении высокомодульных углеродных материалов (УВМ). Печь проходного типа для высокотемпературной обработки углеволокнистых материалов с индукционным способом нагрева рабочей зоны содержит кольцеобразный графитовый тигель 1, выполненный в виде сплюснутого кольца, горизонтальная часть которого расположена параллельно плоскости обрабатываемого материала.

Плавильный аппарат с боковым погружным сжиганием пылевидного угля и обогащенного кислородом воздуха // 2710084

Изобретение относится к плавильному аппарату с боковым погружным сжиганием пылевидного угля и обогащенного кислородом воздуха, обеспечивающему высокую производительность и широкую применимость при низких эксплуатационных затратах.

Способ и устройство для получения вспученного гранулята // 2709570

Группа изобретений относится к способу и устройству для получения вспученного гранулята перлитового или обсидианового песка. Способ получения вспученного гранулята (29), изготовленного из песчаного минерального материала (1) в форме зерен, с использованием пропеллента, в частности получения вспученного гранулята перлитового песка (1) или обсидианового песка; в котором материал (1) подают в преимущественно вертикальную печь (2), в которой материал (1) транспортируют в направлении пути транспортирования (4) через множество разделенных по вертикали зон нагрева (5) в шахте (3) печи (2), в которой каждая из зон нагрева (5) выполнена с возможностью нагрева по меньшей мере одним независимо управляемым нагревательным элементом (6); при этом материал (1) нагревают до критической температуры, при которой поверхности зерен песка (1) становятся пластичными, и зерна песка (1) вспучиваются с помощью пропеллента; а вспученный гранулят (29) выгружают из печи (2), включает этап, на котором материал (1) подают вместе с объемом воздуха снизу, при этом материал (1) транспортируют снизу вверх в направлении пути транспортирования (4) при помощи объема воздуха, который течет снизу вверх внутри шахты (3) печи и образует воздушный поток (14), и при этом вспучивание зерен песка (1) происходит в верхней половине, предпочтительно в самой верхней трети пути транспортирования (4).

Способ получения извести // 2677724

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.