Способ сжигания топлива во вращающейся печи

 

(72» Авторы нзобретення

С.П. Поляков, Н.D Ливитан, Б.В. Комар и Л.Г. Сидельковский

Днепропетровский ордена Трудового Крас металлургический институт (71) Заявнтель (54) СПОСОБ С%ТАНИЯ ТОПЛИВА ВО ВРАЦАЮЦЕИСЯ

ПЕЧИ

Изобретение относится к получению прокаленных углеродсодержащих мате" риалов и может быть использовано в электродной и электроугольной промыаленности при высокотемпературной обработке сырьевых материалов so вращающихся печах.

Известен способ сжигания топлива в промышленной печи, включающий подачу в топочный объем струи топлива и струи кислорода в одном направлении и потока воздуха, по которому струю кислорода подают со звуковой или со сверхзвуковой скоростью через поток воздуха под острым углом к струе топлива (1).

Однако при сжигании топлива по известному способу зона горения располагается s печи на сравнительно близком расстоянии от входа в топочный обьем и имеет ограниченную длину, определяемую в основном дальнобойностью топливной и кислородной струй.

Поэтому предлагаемый способ сжигания топлива малоэффективен в тех случаях,. когда необходимо наличие в печи про« тяженной высокотемпературной эоны, что требуется, например при прокаливании углеродсодержащих материалов.

Иаиболее близким по технической сущности к изобретению является способ тепловой обработки сырьевых материалов, например в подготовительной зоне вращающейся печи, включающий ев распределенную подачу и сжигание топлива и воздуха по длине зоны, по которому топливо сжигают в слое футеровки с возрастающей в направлении движения материала интенсивностью12 ).

fS

Однако известный способ не преду" сматривает вовлечение воздуха, под- сасываемого через уплотнения в рабочее пространство печи, в процессе горения вводимого в печь топлива. В случае осуществления высокотемпературной обработки углеродсодержащих материалов во вращающейся печи, под" сасываемый воздух, проходя над рас898241

5 о го

25 зо

55.каленным материалом, вызывает его значительный угар. Кроме того, неравномерные раздача и сжигание топлива по длине зоны прокаливания не позволяет обеспечить достаточно однородную тепловую обработку прокаливаемого материала.

Целью изобретения является снижение угара обрабатываемого материала и повышение однородности его. тепловой обработки путем полного вовлечения в процесс горения топлива подсасываемого в печь воздуха. !

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сжигания топлива во вращающейся печи при прокаливании углеродсодержащих материалов, включающему распределенную подачу и сжигание топлива и воздуха по длине зоны прокаливания печи, топливо подают в зону прокаливания с одинаковой интенсивностью,а подачу воздуха осуществляют в начало зоны прокаливания в стехиометрическом соотношении с вводимым в зту часть зоны топливом и уменьшают его no ходу движения материала от начала зоны прокаливания к ее концу в 1,1-1,7 раза от стехиометрического соотношения.

При прокаливании углеродсодержащих материалов во вращающихся печах наблюдается угар обрабатываемого материала. Одной из главных причин высокого угара материала является неорганизованный подсос в печь воздуха, поступающего в нее через многочисленные уплотнения. Так, постоянными источниками поступления воздуха являются неплотности сопряжения горячей и холодной головок печи с вращающимся барабаном, а также горячей головки с холодильником. Особенно большое количество воздуха поступает в печь через разгрузочное отверстие холодильника. Проходя над раскаленным материалом в зоне прокаливания, подсосанный воздух вызывает его значительный угар.

По предлагаемому способу для сжигания вводимого в печь топлива предусматривается использование не только организованно подаваемого в печь по длине зоны прокаливания воздуха, но и активное использование подсасываемого воздуха. Так как подсосанный воздух постепенно расходуется на горение топлива, то подачу организованно вводимого в печь воздуха иэменяют по длине зоны прокаливания, подавая его в меньшем количестве ближе к месту поступления неорганизованного воздуха в печь.

В зависимости от фактической величины подсосов воздуха во вращающуюся печь, подачу организованно вводимого в печь воздуха уменьшают от начала эоны прокаливания к ее концу в 1,11,7 раза.

Чем больше величина подсосов, тем значительней снижают подачу воздуха по длине зоны прокаливания к ее концу, Из практики эксплуатации прокалочных вращающихся печей известно, что минимальные подсосы в печь составляют

4-53 и не могут быть заметно уменьшены даже эа счет значительного усложнения конструкций уплотнений. С другой стороны при поступлении в печь неорганизованного воздуха в большем количестве, чем 204 от всего необходимого для горения вводимого в печь топлива, резко возрастает угар материала, процесс прокаливания становится неуправляемым, нарушается однородность тепловой обработки материала по длине печи, а в итоге снижаются технико-зкономические и качественные показатели процесса прокаливания.

Таким образом, если уменьшить подачу воздуха по длине прокаливания менее,чем в 1,1 раза, то в соответствии с вышеизложенным в печь подается избыточный воздух, что вызывает угар части прокаливаемого материала.

В случае же уменьшения подачи воздуха для полного сгорания вводимого в печь топлива в ней в допустимом режиме эксплуатации будет заведомо недостаточно. При этом величина подсосов в 5l соответствует уменьшению подачи воздуха в 1,1 раза в 20Ф вЂ” в

1,7 раза.

Раздача и сжигание топлива во вращающейся печи позволяет получить равномерное распределение температур по длине зоны прокаливания, что особенно важно при прокаливании углеродсодержащих материалов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Вращающуюся печь для прокаливания углеродсодержащих материалов по длине зоны прокаливания оборудуют газогорелочными устройствами, обеспечивающими равномерную подачу и сжига ние, например, газообразного топли&9&241

1Е !

26

Ь5 ва, а также подачу воздуха, организованно вводимого в область горения газа. Обеспечивающие указанные условия сжигания газа гаэогорелочные устройства могут быть смонтированы на корпусе печи (совместно с соответствующими устройствами коммутации и подвода к ним газа и воздуха) или же расположены и соответствующим образом сориентированы на консольно размещенном в печи водоохлаждаемом газовоздушном коллекторе.

Организация сжигания газа над поверхностью обрабатываемого материала позволяет оттеснить продуктами

его горения подсасываемый в печь воздух от поверхности раскаленного материала и тем самым создать ему по длине высокотемпературной зоны своеобразную аэродинамическую защиту.

При работе печи прокаливаемый материал последовательно проходит от загрузочного торца печи в зону сушки и нагрева и попадает в зону прокаливания, температура в которой поддерживается на уровне 1250-1400 С. Нагрев материала обеспечивается сжиганием истекающего из сопел газогорелочного устройства газа с использованием для горения как организованно вво- щ димого в печь через газогорелочное устройство, так и подсасываемого воздуха. При этом расход газа через отдельные сопла устанавливают одинаковым, а воздух подают с возрастающей интенсивностью по ходу движения продуктов горения в печи.

Применительно к вращающейся печи, имеющей длину 42 м и характеризуемой

10-метровой зоной прокаливания, раз- щ работан проект многосоплового газогорелочного устройства, реализующего предлагаемый способ. Газогорелочное устройство длиной 10 м консольно закреплено к горячей головке печи. Оно имеет 40 газовоздушных сопел, равномерно размещенных по длине горелки, чем обеспечивается достаточная одно родность тепловой обработки материала по длине эоны прокаливания. Общий

so расход газа составляет 400 м /ч. Для сжигания вводимого в печь газа необходимо 4000 м /ч воздуха. Испытания печи показали, что подсосы в нее воздуха через уплотнения составляют порядка 600 м /ч, что составляет 153

s5 от общего количества необходимого воздуха. В соответствии с предлагаемым способом тепловой обработки подачу газа через отдельные сопла устанавливают равной 10 м /ч. Подачу воздуха через отдельные сопла устанавливают разной, а именно, равномерно уменьшаемой от начала зоны прокаливания к ее концу с учетом того, что от места выгрузки в процесс струйного горения газа активно вовлекается подсосанный воздух. По длине зоны прокаливания подсосанный воздух будет расходоваться и поэтому организованную подачу воздуха через сопла горелки постепенно изменяют. 8 данном случае через первое от места выгрузки материала из печи сопло следует подать на 100 м /ч воздуха, как следует из стехиометрии, а 70 м9/ч, что соответствует значению коэффициента избытка воздуха 0,7. Через второе сопло подают 72 м /ч и т.д. Через последнее сопло подают 99 м /ч воздуха, что соответствует значению коэффициента избытка воздуха примерно равной

1,0 °

В данном случае подачу воздуха по длине эоны прокаливания уменьшают в

1„4 раза. Регулирование расхода воздуха через отдельные сопла осуществляют, например, соответствующим выбором диаметров воздушных сопел.

Существующая практика прокаливания углеродсодержащих материал .в во вращающихся печах показывает, что их угар составляет 20-25 . Тепловая обработка этих материалов по предлагаемому способу позволяет снизить величину угара на 5-7;, что позволяет увеличить выход прокаленного материала на 1-23.

Формула изобретения

Способ сжигания топлива во вращающейся печи при прокаливании углеродсодержащих материалов, включающий распределенную подачу и сжигание топлива и воздуха по длине зоны прокаливания печи, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения угара обрабатываемого материала и повышения однородности его тепловой обработки путем полного вовлечения в процесс горения топлива подсасываемого в печь воздуха, топливо подают в зону прокаливания с одинаковой интенсивностью, а подачу воздуха осущестСоставитель И. Иноземцева

Редактор А. Гулько Техред А, Ач

Корректор Г. Огар

Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 11931/56 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 влаот в начало эоны прокаливания в стехиометрическом соотношении с вводимым в эту часть эоны топливом и ,уменьшают его по ходу движения материала от начала эоны прокаливания к ее концу в 1,1-1,7 раза от стехиометрического соотноаения.

898241 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 666411, кл. Г 27 8 7/36, 1977.

2. Авторское свидетельство CCCP

1 317885, кл. F 27 8 7/36, 1969 (прототип).