Шахтная печь для обжига карбонатного сырья на твердом топливе

 

опислние

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнапистическнх

Республик

748103 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.04.78 (21) 2608571/29-33 (51) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

F 27 В 1/00

Гооударстввииый комитет (23) Приоритет—

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 25.07.80 (53) УДК 666.3. .041 548(088.8) Ilo делам иэобретеиий и открытий (72) А вторы изобретения

В. А. Амстиславский и В. Е. Фильшин (71) Заявитель (54) ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА КАРБОНАТНОГО СЫРЬЯ

НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ

Изобретение относится к шахтным печам для обжига карбоиатного сырья на твердом топливе и может найти применение в химической, металлургической, сахарной и других отраслях промышленности, в частности, в содовой промышленности при обжиге известняка, мела и доломита.

Известна шахтная печь, работающая на твердом топливе, содержащая футерованную шахту с загрузочными и выгрузочными устройствами и систему подачи воздуха для горения топлива (1) Большая часть воздуха подается в шахту печи по ее периферии, меньшая часть — по центральной трубе, которая установлена по вертикальной оси вращающегося выгрузочного устройства типа

«улита» и оснащена отверстиями для выхода воздуха в своей верхней части под защитным колпаком.

В печь через загрузочное устройство периодически подается шихта (смесь сырья с топливом). Г1о мере опускания шихта нагревается идущими снизу пенными газами. В зоне обжига топливо сгорает, отдавая тепло на разложение сырья. В зоне охлаждения происходит теплообмен между известью и поступающим снизу в печь воздухом. Охлажденная известь удаляется из печи с помощью выгрузочного устройства.

Однако неравномерный обжиг сырья приводит к получению извести разной активности и частично к потерям ее в виде «пережога». Это обусловлено тем, что в печи в нижней части зоны обжига, т.е. у границы е зоной охлаждения, имеет место температур ный пик порядка 1200 — 1300 С.

Известна шахтная печь, в которой предусмотрена установка перемещаемого по оси то шахты распределителя воздуха, выполненного в виде полой цилиндрической вставки с перфорированными конусами на концах (21. Подачей холодного воздуха через вставку, перемещаемую вслед за положением температурного пика, можно снизить температуру пограничной области до определенной величины.

Недостатком этой печи является ненадежность работы вставки, так как она должна перемещаться в плотной кусковой засыпке те при температуре порядка 1200 — 1300 С, Ус ловия, в которых должна работать вставка, предъявляют черезвычайно жесткие требования к материалу, применяемому на изготовление вставки.

748103

Кроме того, подьем вставки сопровождается затратой значительного количества энергии.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для подогрева кускового материала, содержащее футерованную шахту с загрузочным и выгрузочным устройствами, распределитель воздуха, выполненный в виде полого цилиндра, в верхней части которого имеется один ряд радиальных отверстий для подачи воздуха.

В зону цилиндра с отверстиями, частично перекрывая их, входит поршень, связанный со штоком (31.

Газы, поступающие снизу в шахту, разделяются на два потока: один проходит в противотоке с опускающимся материалом к выходным отверстиям в стенке шахты, а другой поток через полый цилиндр и отверстия в нем проходит в прямотоке к от-. верстиям в стенке шахты, где и соединяется с первым потоком. Перемещая поршень со штоком вверх или вниз, можно изменять проходное сечение отверстия в верхней части полого цилиндра. В соответствии с изменением этого сечения меняется и количество газов, выходящих в прямотоке к материалу, а следовательно, производится и регулирование температуры материала.

Однако данное устройство не может выполнять функции регулятора температуры в пограничной области между зоной обжига и зоной охлаждения извести в шахтной .печи на твердом топливе уже потому, что эта пограничная зона перемещается вверх или вниз относительно своего номинального положения. В связи с этим получаемая в данной печи известь будет иметь разную активность. Кроме того, печь требует большого расхода топлива на обжиг..

Целью изобретения является улучшение качества обожженного продукта и снижение расхода топлива на обжиг.

Поставленная цель достигается тем, что в шахтной печи для обжига карбонатного сырья на твердом топливе, содержащей футерованную шахту, загрузочное и выгруэочное устройства, распределитель воздуха, выполненный в виде полого цилиндрического корпуса с отверстиями и размещенным внутри него поршнем со штоком, установленным с возможностью перемещения вниз и вверх, отверстия в цилиндрическом корпусе расположены в несколько ярусов по высоте, причем нижний ярус расположен на расстоянии от нижнего края шахты, составляющем 15 — 30% общеи полезной высоты шахты, суммарная высота ярусов отверстий составляет 10 — 20% полезной высоты шахты, а поршень выполнен со сквозными отверстиями.

Полезная высота печей, т.е. высота слоя засыпки кускового материала, различных конструкций составляет обычно от 10 до 20 м.

so

Шахтная печь содержит вертикальную футерованную шахту 1 с загрузочным (на чертеже не показано) и выгрузочным 2 устройствами. Внутри шахты по ее оси установлен .распределитель воздуха, выполненный в виде полого цилиндрического корпуса

3 (может быть футерован). В верхней своей части цилиндрический корпус 3 снабжен тремя ярусами отверстий (верхним — 4, сред ним — 5 и нижним — б), расположенных на различной высоте. Нижний ярус б расположен на расстоянии от нижнего края шахты 1, составляющем 15 — 30% общей полезной высоты .Таким образом, при работе печи нижний ярус б отверстий находится в месте, которое соответствует крайнему нижнему положению пограничной области между зонами обжига и охлаждения обжигаемого материала. Верхний ярус 4 отверстий расположен у пограничной области между зонами обжига и охлаждения материала при крайнем верхнем положении этой области.

Расположение среднего яруса 5 отверстий соответствует номинальному положению пограничной области.

Суммарная высота 4, 5 и б отверстий составляет 10 — 20% полезной высоты шахты.

Для подвода воздуха извне в нижней части корпуса распределителя установлен штуцер 7. Внутри цилиндрического корпуса 3 в зоне ярусов 4, 5 и 6 размещен поршень

8, жестко закрепленный на подвижном штоке

9, нижняя часть которого выведена за пределы основания распределителя воздуха и связана с приводным устройством для перемещения поршня 8 вверх или вниз (на чертеже не показано). Поршень 8 выполнен со сквозными отверстиями, обеспечивающими при закрывании одного из ярусов отверстий открывание других ярусов отверстий.

Предложенная шахтная печь работает следующим образом.

В шахту 1 загружают смесь карбонатного сырья с топливом. В зоне подогрева сыЭта высота в основном и определяет номи нальную протяженность каждой из тепловых зон, т.е. эоны подогрева, зо; ны обжига и зоны охлаждения. Но минальная высота зоны охлаждения со5 .ставляет 15 — 30% рабочей высоты печи. Этими пределами определяется привязка среднего яруса отверстий рыспределителя возду-.

- ха относительно шахты печи. Пограничная зона между зонами .обжига и охлаждения

«плавает» относительно своего номинально1в ro положения на высоту, составляющую 1020% рабочей высоты печи. Этими пределами определяется привязка крайнего верхнего и крайнего нижнего ярусов отверстий распределителя, выход за эти пределы технологи,чески нецелесообразен.

Сущность изобретения поясняется черте „жом, на котором изображен вертикальный разрез печи.

748 103 рья (на чертеже не показана) эта смесь подогревается поступающими снизу горячими печными газами. В зоне обжига. топливо сгорает, а выделяющееся тепло расходуется

B основном на разложение карбонатного сырья. В распределитель воздуха через штуцер 7 непрерывно подают определенную часть общего количества воздуха, необходимого для горения топлива. Количество подаваемого в распределитель воздуха постоянно во времени при неизменной производительности печи и составляет 5-50 /р общего количества воздуха, поступающего в печь.

Остальную часть воздуха подают в нижнюю часть печи, где этот воздух проходит через слой обожженного материала, охлаждает его и уже нагретый поступает в зону горения.

При номинальном положении погранич, ной области между зонами обжига и охлаждения поршень 8 занимает среднее положение, при котором верхний и нижний . ярусы отверстий 4 и 6 закрыты и воздух поступает в печь через средний ярус 5.

Если пограничная область между зонами, а следовательно, и температурный пик смещается вверх (то смещение определяют, например, с помощью термопар, установленных в кладке печи по ее высоте), то шток 9 перемещают вниз. При этом перекрываются средний и нижний ярусы отверстий 5 и б и открывается верхний ярус отверстий 4.

При смещении пограничной области относительно номинального положения вниз шток

9 переводят в крайнее верхнее положение, и /весь воздух из распределителя выходит через нижний ярус отверстий 6, уменьшая величину сместившегося вниз температурного пика.

Установка трех ярусов отверстий в корпусе распределителя для выхода воздуха в слой кускового материала и оснащение штока поршнем со сквозными отверстиями, расположенным относительно ярусов отверстий таким образом, что открывание отверстий одного яруса сопровождается одновременным закрытием отверстий остальных ярусов, позволяет достичь качественно новой возможности регулирования температуры в слое материала, т.е. воэможности регулирования температуры в перемещающейся по высоте шахты пограничной области между зонами обжига и охлаждения. Это становится возможным при соблюдении указанных выше значений расстояния между ярусами и расположения этих ярусов относительно полезной высоты шахты и при синхронности открывания-закрывания отверстий по ярусам

Регулирование может быть осуществлено также автоматически с использованием известных средств автоматизации.

Технико-экономические преимушества шахтной печи заключаются в улучшении процесса обжига карбонатного сырья, т.е. в уменьшении содержания пережженного материала в готовом продукте, в повышении однородности обжига, что оценивается длительностью гашения. Печь обеспечивает получение извести, время гашения которой cosî ставляет 5-8 мин., сокращает расход топлива до 3 5 кг условного топлива на 1 т извести в той его части, которая идет, на образование пережога в обжигаемом материале.

Уменьшение температурного пика позволяет снизить содержание окиси углерода в отходящих печных газах примерно на 40 /о, что также обусловливает экономию топлива и уменьшение выбросов вредных газов в атмосферу.

20 Так как основным лимитирующим фактором при повышении производительности печи является рост температуры в зоне обжига, уменьшение температурного пика позволяет увеличить прэизводительность печи не менее, чем на 20 /р.

2S

Формула изобретения

Шахтная печь для обжига карбонатного сырья на твердом топливе, содержащая фузр терованную шахту, загрузочное и выгрузочное устройства, распределитель воздуха, выполненный в виде полого цилиндрического корпуса с отверстиями и размещенным внутри него поршнем со штоком, установленным с возможностью перемещения вниз и вверх, З отличающаяся тем, что, с целью. улучшения качества обожженного продукта и снижения расхода топлива на обжиг, отверстия в цилиндрическом корпусе расположены в несколько ярусов по высоте, причем нижний

40 ярус расположен на расстоянии от нижнего края шахты, составляющем 15 — 30 /р общей полезной высоты шахты, суммарная высота ярусов отверстий составляет 10-20О/О полезной высоты шахты, а поршень выполнен со сквозными отверстиями.

43 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Табунчиков Н. П. Производство извести. М., «Химия», 1974, с. 53, рис. 12.

2. Авторское свидетельство СССР № 476427, кл. V 227 7 В B 1l//0000, 1973.

sî

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 471498, кл. F 27 В 1/00, 1973 (прототип), 748103

Составитель И. Иноземцева

Редактор Г. Ul мбаева Техред К. Шуфрнч Корректор Г. Назарова

Заказ 42! б/25 Тираж 671 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал flllll «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4