Горн агломерационной машины

Горн агломерационной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

союз советских, бч -И" -"

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ зс50 F 27 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3368635/22-02 (22) 23.12.81 (46} 07.05.83. Бюл. М 17 (72) В.А. Шурхал, А.Е. Еринов, Б.Д. Сезоненко, В.Г. Власов, Е.В. Невмержицкий, В.Д. Вижанский, Т.В. Скотникова и В.ф. Щукин (71) Институт газа АН Украинской ССР (53) 669.1.622.785.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 487122, кл. F 27 В 21/00, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

N 735892, кл. F 27 B 21/00, 1977. (54)(57) 1. ГОРН АГЛОНЕРАЦИОННОЙ МАШИНЫ, содержащий основную камеру зажигания, в своде или боковых стенах которой установлены горелки, подсоединенные к распределительным коллекторам окислителя и топлива, и дополнительную камеру с каркасом и коллекторами для подвода холодных окислителя и/или топлива и отвода нагретых окислителя и/или топлива, о т л ич а ю шийся тем, что,с целью уменьшения энергозатрат на производство агломерата и увеличения производительности агломерационной машины, свод дополнительной камеры выполнен из прикрепленных к ее каркасу модульных элементов струйного рекуператора, причем модульные элементы плотно рас-положены друг к другу плоскими боковыми стенками в поперечных рядах, а в продольных рядах установлены с зазорами> выполненными в виде туннелей с плавным расширением книзу и образованными их плосковыпуклыми торцовыми стенками, при этом отношение суммарной площади поперечного в горизонтальной плоскости сечения туннелей в их наиболее узком участке к общей площади дополнительной камеры равно

0,05-0,20.

2. Горн по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что модульные элементы свода дополнительной камеры соединены трубопроводами последовательно или попарно последовательно.

101бб

Изобретение относится к предварительной обработке руд, а именно к спе канию руд, и может быть использовано в металлургической и химической промышленности и в промышленности стро- 5 ительных материалов.

Известно устройство для нагрева воздуха, состоящее иэ зонта, трубопроводов насадки, заключенной в металлический футерованный кожух, и 10 форкамеры, выполненное из соединенных между собой съемных воздухонагревателей рекуперативного типа с насадкой в виде трубок с пластинами и устанавливаемое после зажигательного горна агломерационной машины Ц.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является горн агломерационной машины, содержащий основную 20 камеру зажигания, в стенках которой установлены горелки, подсоединенные к распределительным коллекторам окислителя и топлива, и дополнительную камеру с каркасом и коллекторами 25 для подвода холодных окислителя и/или топлива и отвода нагретых окислителя и/или топлива (2) .

Недостаток известного горна - низкая эффективность рекуперации тепла, излучаемого аглоспеком, что обусловлено малой интенсивностью теплоотдачи от внутренней поверхности радиационных труб к проходящему внутри них воздуху или газовому топливу.

Вследствие низкого теплового КПД радиационной трубы проходящий по трубам газ нагревается до сравнительно низких температур (503-543 К), поскольку длина участка агломерационной

40 машины, на котором имеет место интенсивная радиация тепловой энергии от поверхности аглоспека, является ограниченной, в результате в недостаточной мере реализуются преимущества использования нагретого воздуха в процессе агломерации.

Низкая интенсивность теплоотдачи от внутренней поверхности радиационных труб к проходящему через них газу обусловливает повышение их температу- 50 ры и особенно резко на начальных по ходу агломашин участках дополнительной камеры. При горизонтальном расположении труб это приводит к их деформации под действием собственной массы. 55

Кроме того, вследствие высокой температуры радиационных труб в процессе эксплуатации горна на наружную их поверхность налипают частицы спекаемого материала, что значительно ухуд- шает теплопередачу от аглоспека к нагреваемому газу.

Недостатком известного горна является также неравномерность по ширине агломашины подвода воздуха, используемого для спекания шихты под дополнительной камерой. Поскольку дополнительная камера имеет сплошной свод, то поступление в нее воздуха возможно только через зазоры между боковыми стенками дополнительной камеры и через зазор между поверхностью аглоспека и сводом в заднем торце камеры, в результате усиливаются бортовые подсосы воздуха и неравномерность спекания шихты по ширине агломашины со всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями: замедление процесса спекания шихты, ухудшение качества получаемого агломерата, уменьшение удельной производительности агломашины,увеличение удельного расхода электроэнергии и топлива.

Цель изобретения - уменьшение энергозатрат на производство агломерата и увеличение производительности агломерационной машины.

Поставленная цель достигается тем, что в горне агломерационной машины, содержащем основную камеру зажигания, в своде или боковых стенках которой установлены горелки, подсоединенные к распределительным коллекторам окислителя и топлива, и дополнительную камеру с каркасом и коллекторами для подвода холодных окислителя и/или топлива и отвода нагретых окислителя и/или топлива, свод дополнительной камеры выполнен из прикрепленных к ее каркасу модульных элементов струйного рекуператора, причем модульные элементы плотно расположены друг к другу плоскими боковыми стенками в поперечных рядах, а в продольных рядах установлены с зазорами, выполненными в виде туннелей с плавным расширением книзу и образованными их плосковыпуклыми торцовыми стенками, при этом отношение суммарной площади поперечного в горизонтальной плоскости сечения туннелей в их наиболее узком участке к общей площади дополнительной камеры равно 0,05-0,20.

Кроме того, модульные элементы свода дополнительной камеры соединены трубопроводами последовательно или попарно последовательно, В струйном рекуператоре поток нагреваемого газа при помощи перфори016654 4

Ю

10 !

20

3S

3 рованной стенки-решетки дробится на отдельные струи, которые, ударяясь о теплообменную поверхность, интенсифицируют отвод от нее поглощенной теп ловой энергии, излучаемой поверхнос-. тью аглоспека. Интенсификация теплообмена от поверхности к струям воздуха обусловливается турбулизацией вязкого воздушного подслоя внутри рекуператора. При струйном теплообме не представляется возможным получать высокие значения удельных тепловых яотоков (ц = 70-110 Вт/м2) ot поверх» ности теплообмена к нагреваемому газу.

В табл. 1 представлены полученные на модельной установке струйного рекуператора экспериментальные данные по зависимости удельной тепловой нагрузки теплообменной поверхности сь от количества подведенного к ней тепла

9! при скорости струй воздуха, обдувающего поверхность теплообмена, равной 20 м/с.

Горн обеспечивает подогрев окислителя и/или газового топлива, используемых для внешнего нагрева, до температуры 775-.87. К и равномерный; по, площади дополнительной камеры доступ воздуха в зону горения твердого топлива спекаемой шихты.

Использование нагретого окислителя при сжигании топлива в основной камере горна позволяет уменьшить удельный расход топлива на зажигание спекаемой шихть», и повысить концентрацию свободного кислорода в горновом газе основной камеры, в результате чего интенсифицируется процесс горения технологического топлива шихты и повышается химическая полнота его сгорания, а также увеличивается производительность агломерационной машины. Произ;водительность машины увеличивается и

;благодаря равномерному распределению воздуха по ширине машины под дополни.:тельной камерой горна.

В результате существенно уменьшаются затраты энергии на процесс спе-. кания шихты и увеличивается производительность агломерационной машины.

Ка фиг. 1 изображен предлагаемый горн, продольный разрез; на фиг. 2то we, вид сверху; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 1.

Горн агломерационной машины содержит основную камеру 1, в своде или в боковых стенах которой установлены горелки 2, подсоединенные к распределительным коллекторам 3 и 4 для подвода топлива и окислителя, и соединенную с ней дополнительную камеру 5, содержащую коллекторы 6 и 7 для подвода холодных окислителя и/или топлива и коллекторы 8 и 9 для отвода нагретых окислителя и/или топлива.

Свод дополнительной камеры выполнен из модульных элементов 10 струйного рекуператора, каждый иэ которых содержит успокоительную камеру 11 с перфо" рированной стенкой 12, тепловоспринимающую стенку 13 и патрубки 14 и

15 для подвода и отвода нагреваемого газа. Модульные элементы 10 расположены вплотную один к другому наружными плоскими боковыми стенками 16 и установлены с зазорами 17 между попе" речными рядами в виде туннелей с плавно расширяющимися амбразурами, об.разованными плоскими и выпуклыми участками торцовых стенок 13 модульных элементов 10. Отношение суммарной площади поперечного в горизонтальной плоскости сечения туннелей в наиболее узких их участках(;г5,) к активной площади дополнительной камеры 5(5 ) равно 0,05-0,20. к !

Модульные элементы 10 при помощи патрубков 14 и 15 и коллекторов 18 и 19 соединены один с другим последовательно или попарно последовательно.

Модульные элементы крепятся к карка" су 20 дополнительной камеры 5 внутри ее боковых стенок 21, футерованных огнеупорным материалом. Для уменьшения потерь тепла модульные элементы 10 укрыты слоем теплоизоляционного материала 22.

Горн работает следующим образом.

В коллектор 6 подводят холодный окислителе, откуда через патрубки .14 он поступает в успокоительные камеры 11 модульных элементов 10 струйных рекуператоров, которые расположены в задней торцовой части дополнительной камеры 5. Из успокоительных . камер 11 окислитель выходит через отверстия в перфорированных стен" ках 12 и омывает изнутри тепловоспринимающие стенки 13, от которых принимает тепловую энергию, поглощенную их наружными поверхностями.

Затем окислитель через выходные патрубки 15 выходит из крайних модульSS"

"ных элементов и по коллектору I8 поступает во входные патрубки 14 соседних модульных элементов, проходит через них и подается в послеТ а б л и ц а 1

Свойства

Тепловой поток, подаваемый к поверхности нагрева, 10 Вт/м

127 145 160

110

Тепловая нагрузка поверхности нагрева, 10 Вт/и

70

90 100 110

0,71 0,69 0,69

Степень рекуперации

0,75 0,73

5 1 0166 дующие модульные элементы. Нагретый воздух, выходящий из модульных элементов, которые расположены у начальной < передней ) торцовой. части дополнительной камеры 5, поступает в коллектор 8, а затем через коллектор 4 - в горелки 2 основной камеры 1 горна. В горелки 2 через коллектор 3 подводится газовое или жидкое топливо. Образовавшаяся го- 1о рючая смесь сгорает в объеме основной камеры 1, а получаемые при этом продукты сгорания просасываются через слой спекаемого материала. Аналогично может подогреваться и газовое з топливо, при этом оно поступает че" рез коллектор 7 дополнительной камеры 5 в модульные элементы 10 задней торцовой части камеры 5, затем через коллектор t9 подается в сосед- 20 ние модульные элементы, а по выходе из крайних модульных элементов нагретое топливо поступает в коллектор 9, а из него через колллектор 3 - в горелки 2 основной камеры 1 горна. 25

В случае выхода модульных элементов из строя зажигательный горн в межремонтном периоде может работать на холодных окислителе и топливе, поступающих в горелки 2 через коллекторы 3 и 4.

Воздух, необходимый для протекания процесса горения твердого топлива шихты на участке под дополнительной камерой, поступает из окружающей атмосферы под действием разрежения, имеющегося у поверхности слоя спекаемой шихты, через туннели с плавно расширяющейся амбразурой. Равномерность распределения воздуха по площади дополнительной камеры достигает- ся выбором отношения суммарной площади(15т j поперечного в горизонталь54 6 ной плоскости сечения туннелей в их наиболее узком участке к общей площади дополнительной камеры (5к ) в пределах 0,05-0,20.

В табл. 2 сопоставлены давления воздуха над слоем материала в дополнительной камере горна и доля рекуперируемой тепловой энергии, излучаемой поверхностью аглоспека, при различных значениях, При т(6 с 0,05 вследствие малой относительнои площади туннелей давление воздуха по оси камеры меньше атмосферного давления, т.е. в этом случае усиленное развитие получают бортовые прососы воздуха, что приводит к нарушению равномерности процесса спекания шихты по ширине агламашины.

При .Ебт/5к r 0,2 большой величины достигают потери тепла в окружающее пространство через туннели, вследствие чего повышаются затраты энергии на производство агломерата.

Выполнение свода дополнительной камеры горна из прикрепленных к каркасу модульных элементов упрощает монтаж и демонтаж горна.

Предлагаемый горн по сравнению с известным позволит повысить температуру подогрева окислителя (воздуха) или топлива от 500-540 до 775-875 К обеспечив прирост концентрации кислорода в горновом газе на 2,6i (абс.), при этом производительность агломерационной машины увеличится на 2,3, а удельный расход твердого топлива в пересчете на условное топливо уменьшится на 0,78 кг/т агломерата. Кроме того, подогрев воздуха за счет утилизированного тепла аглоспека обесI печит экономию газового топлива в пересчете на условное топливо в количестве 0,61 кг/т агломерата.

1016654

Показатель

Отношение

0 03 005

"40

Доля рекуперированного тепла, 3

72,8

71,2

0,$6

Избыточное давление воздуха в ополнительной камере горна, Па

Производитель.:ность агломерационной машины, отн.ед.

Таблица 2

1 t 1 3 Г

0,10 0,15 0,20 0,25

67,5 63,8 60,0 56,2

1 0 104 103 0Ä9

1016654

101665>> !

I

I ц

Ь

Ч

РИШ

1 016654

Фиа 7

Составитель А, Сидоренко

Редактор А; Лежнина Техоец Т.фанта Кооректоо А. Ноах

Заказ 3371/41 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. 8. 4/5

35, 5, у

° ь ъыь филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, ч