Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала

Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3I5II F 27 В 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3363630/29-33 (22) 10.12.81 (46) 23. 08 ° 83. Бюл. Р 31 (72) A. Н.Ванжа, Л. В.Пинягина, В.A.Волохов, В.Н,Школьников, А.К.Митрохин, И.A.Äîðîãîé, Н.Ф.Коновалов, В.А.Куличенко, В.A.Ìèðêî и A.È.Ìóä рый (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (53) 666.972,.125(088.8) (56) 1. Мызников Ф.A. и др. Применение кислорода для обжига медноцинковой шихты в печах кипящего слоя. - "Цветная металлургия", 1972, Р 13, с. 34-37.

2. Wrampe P., Polzeth Н.С. The

effect of oxygen upon the rotary

kiIn s production апй fueI efficency:

theory апй practicaI. — IEEE СЬев. Ing, Tichn. Conf., MonreaI, 1975, р, 1-19.

3. Schafer M. Braudt N.W. 1.ime

kiIn desing 2. I lot cyclone development imProves Iime . УieId. — Chem.

Eng, Prop, 1963э р 11с р. 95-99 (прототип) .,SU„„0 8 А (54) (57 ) МНОГОЗОННАЯ ПЕЧБ .КИПЯЩЕГО

СЛОЯ ДЛЯ ОБЖИГА ПОЛИДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, содержащая камеру обжига с газогорелочным устройством, камеру охлаждения и циклон, установленный между камерой обжига и камерой охлаждения, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительноати печи путем равномерного распределения кислорода в дутье, она снабжена кислородопроводом, подсоединенным к входному патрубку циклона слева по ходу движения воздуха при правом исполнении циклона и справа при левом исполнении циклона,при этом отношение эквивалентных диаметров кисло- I родопровода и входного патрубка цикло- щ

Р на равно 0,2-0,4.

1037038

Изобретение относится к технике эндотермического обжига сыпучих и гранулированных карбонатных пород и может быть использовано в металлургической, химической и строительной отраслях промышленности.

Известно, что в печах кипящего слбя черной металлургии интенсификация процесса обжига обогащением дутья кислородом до настоящего времени не имела места. B печах кипяще- 10 го слоя цветной металлургии, где используется кислород для обогащения дутья, кислородопровод соединяется с воздухонодом посредством различного типа смесителеи, принцип действия которых заключается в поступлении струй кислорода в воздушный поток через перфорированную поверхность(1)..

Печи кипящего слоя цветной металлургии однозонные, работают на неэа- 20 пыленном дутье. Применение таких смесителей в многозонных печах кипящего слон невозможно, так как воздух, поступающий на горение в зону обжига после эон охлаждения обрабо- 25 танного материала, содержит частицы мелкой высокоактивной пыли, которые приводят к эарастанию отверстий смесителей или к их забиванию при кратковременном прекращении подачи кислорода, что не позволит достичь равномерного перемешивания воздуха и кислорода.

Известно соединение кислородопровода с газогорелочным устройством, предусматривающее подачу кислорода непосредственно в факел топлиновоздушной смеси(21.

Однако такое соединение требует разводки кислорода по газовым горелкам, что значительно усложняет конструкцию газогорелочного устрой" ства и систему управления технологическим процессом. Достаточно равномерного распределения кислорода в факеле топливоноэдушной струи 45 достичь не удается, а следовательно, не достигается и полное его ис-. пользование в пределах кипящего слоя.

Наиболее близкой к изобретению по 5О ! технической сущности является многозонная известковообжигательная печь кипящего слоя с зонами. подогрева, обжига и охлаждения, содержаФ щи гаэогорелочное устройство и цик-. лон, установленный между зоной обжига и охлаждения (3 ).

Однако в иэвестнОй печи не исчер-, паны все возможности повышения ее производительности.

Дальнейшая интенсификация процес 6О са обжига материала, а значит, и увеличение производительности печи возможны при обогащении дутья, подаваемого в зону обжига, кислородом.

Ф

Производительность печи при застабилизированном аэродинамическом, режиме(постоянном расходе дутья, определяемом размером частиц обрабатываемого материала ) зависит от количества тепла, вводимого с единицей дутья. Обогащение дутья кислородом приводит к увеличению количества тепла, вводимого с единицей объема, а следовательно, и к росту производительности печи . Кроме того, снижение в дутье процентного содержания азота приводит к снижению удельного расхода топлива, что .является. дополнительным фактором роста производитель ности печи.

Целью изобретения является повы" шение производительности печи путем равномерного распределения кислорода в дутье.

Укаэанная цель достигается тем, ! что многозонная печь кипящего -слоя для обжига полидисперсного материала, содержащая камеру обжига с гаэогорелочным устройством, камеру

Ьхлаждения-и циклон, установленный между камерой обжига и камерой .охлаждения, снабжена кислородопроводом, подсоединенным к входному патрубку циклона слева по ходу днижения воздуха при правом исполнении циклона и справа при левом исполнении циклона, при этом отношение эквивалентных диаметров кислородопровода и входного патрубка циклона равно 0,2-0,4 °

При описанном соединении кислородопровода с входным патрубком циклона кислородная струя поступает н циклон в направлении касательной к поверхности внутреннего цилиндра циклона. струя кислорода после попадания в воздушный поток .движется в пристеночной области внутреннего цилиндра циклона. Перераспределение кислорода в дутье происходит в,циклоне за счет центробежной силы, увлекающей более тяжелые молекулы кислорода (yо = 1, 43 кг/м З и заставляющей их проййзынать воздушный поток (g =

1,29 кг/м )при сопоставимых скоростях движения воздуха и кислорода в циклоне. Таким образом, циклон выполняет двойную функцию . очистки воздуха рт высокоактивной пыли извести и перемешинания кислорода и воздуха.

Чтобы испольэовать перемешивание молекул более тяжелого газа от центра циклона к его периферии за счет центробежной силы, необходимо выполнить условие подачи струи кислорода ближе к поверхности внутреннего цилиндра циклона, а потока воздуха - ближе к поверхности циклона. Чтобы добить ся равномерного смешения воздуха и кислорода в дутье, необходимо иметь именно такое поступление кислородной струи в циклон, Если струя кислорода поступает в центральную область

1037038 воздушного потока или в область бЛи- кислородной струи в воздушный поток, же к поверхности циклона, то не насы- что недопустимо, так как влечет эа щается кислородом область воздушно-,собой применение дополнительного обого потока которая находится ближе к рудования и.значительно усложняет поверхности внутреннего цилиндра конструкцию печи. В тЕхнике применяют, циклона. Таким образом, необходимое 5 ся в основном дозвуковне режимы раусловие для эффективной работы цикло- боты и технологическое оборудование о на в качестве смесителя - обеспече- предусматривает рйботу в дозвуковых

;ние попадания кислородной струи в режимах. пристеночную область внутреннего ци- Печь работает следующим образом.

)линдра циклона при скорости воздушно-10 Материал поступает в камеру 1 об го потока, не превышающей скорость жига, где обрабатывается при высокой кислородной струи. температуре и где происходит при помоТехнологический циклон рассчиты- щи газогорелочного устройства 2 сживается на.турбулентный Режим движе- гание топлива в воздухе, обогащенния воздушного потока со скоростью 15 ном кислородом. порядка 10 м/с. При таких скоростях Воздушный поток, обогащенный кислоистечения дальнобойность кислородной родом для интенсификации процесса струи обеспечивает попадание ее в об- обжига материала в камере 1,.поступаласть противоположной к входу стен- ет в газогорелочное устройство 2 ки патрубка и дальнейшее ее движение о из воздушного циклона 5, где происховдоль этой стенки, причем по длине дитперемешивание кислорода с воздухом патрубка кислород и воздух не пере- и очистка воздуха после охлажцения мешиваются и поступают в циклон рас- в подкамерах 3 и 4 обработанного ма,слоенным потоком. териала от частиц высокоактивной пыНа фиг.1 изображена многоэонная печь ли извести. Кислородопровод 6 подклюкипящего слоя для обжига полидиспер чен к циклону 5 через боковую стенку оного материала, на фиг.2 - подсое- :,входного патрубка таким образом, что динение кислорсдопровода к входному струя кислорода попадает в пристепатрубку циклона слева (по ходу дви- .ночную область противоположной вхо жения воздуха )при правом исполнении ду стенки патрубка и, двигаясь вдоль циклона, вертикальный (а )и горизон- ЗО:этой стенки, поступает в циклон в . тальный (б 1 Разрезы; на фиг.3 — под- направлении касательной к поверхноссоединение кислородопроводн к нход- ти внутреннего цилиндра циклона и даному патрубку циклона справа (по хо- 1лее движется в его пристеночной обду движения воздуха) при левом ис- ласти. Вследствие.разности удельных полнении циклона, вертикальный (а ) 35 !весов кислорода и воздуха эа счет . и горазонтальный(б )разрезы; на центробежной силы молекулы кислорода фиг ° 4 - график зависимости парамет- Ъ роникают в объем воздуха и таким ров работы печи, (производитель- . .образом на выходе иэ циклона.достиганости Расхода кислорода, удельного ется равномерное перемешивание кислоРасхода тепла и температуры выгружае-4й рода и воздуха, т.е. циклон выполняет мой извести )от содержания кислорода двойную функцию: очистки. воздушного в дутье прн постоянном расходе дутья, потока от частиц высокоактивной пыт.е. при застабилизированном аэроди,» ли и равномерного распределения киснамическом режиме работы зоны обжи- . лорода в потоке воздуха, Кцущего на га.

45 J ÎÄeние °

Многоэонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материа- Обработанный в каыере 1 обжига

Ла СОДЕРжИт КаМЕРУ 1 ОбжИГа С ГазО-,материал поступает в подкамеры 3 и 4

ГОРЕЛОЧНж уСтРойством 2, камеру ох- где происходит его охлаж ение до 15018ОС за счет подачи избыточного воэ

5iÓ àHîâëeHíûé между камеРой 1обжи+ духа, который сбрасывается после ка50 ° камерой охлажденИя, кислородо: меры охлаядения. Подача избыточного пРовод;бг пРичем последний подключен,.воздуха в подкамеры 3 и 4 обуслов.к вхОДномУ патрубку Циклона слева(по лена тем, что при интенсификации про хоДУ Д иж ний воздуха ) при пРавом цесса обжига при застабилизированном . исполнении циклона и справа при ле- 55 аэродинамическом режиме производивом исполнении циклона, а отношение тельно ать печи (фиг.4 ) увеличиваетэквивалентных диаметров кислородо- ся, т.е. темп обжига ускоряется, а пРовоДа и вхоДного патрубка циклона время пребывания материала в камеф ф ° .Рах уменьшается,-материал не успеваПри соотношении эквивалентных диа-.60 ет охладиться до требуемой величиметров кислородопровода и входноГО ны и температура выгружаемой иэвеспатрубка циклона меньше 0,2. при ти резко повышается. Цля охлаждения технологических параметрах работы Мно извести до 150-180 С требуется иэбыгозонной печи кипящего слой наблюда- точный воздух, который после подкается сверхзвуковой режим истечения 65,меры 3 отводится иэ печи, так как.

1037038 аэродинамический режим камеры обжига должен оставаться неизменным (он оп ределяется размером частиц обрабатываемого материала ). Введение кислорода в дутье обеспечивает более интенсивное горение в слое камеры обжига, следовательно, увеличивается и количество тепла, выделившегося иэ единичного объема газа, поступившего на горение. Следовательно, увеличивается температурный напор, рав- <0 ный разности температуры, при которой ведется процесс обжига в камере 1, и теоретической температуры диссоциации известняка. При увеличившемся температурном напоре для достижения )5 достаточной степени обработки материала требуется меньшее время пребывания материала в слое, что и приводит к увеличению производительности печи. Соединение кислородопровода с воэдуховодом на входе в циклон позволяет достичь полного использования кислорода в процессе обработки материала (так как сброс избыточного воздуха осуществляется после камер охлаждения и, таким образом, весь кис,лород попадает в камеру обжига ) и равномерного распределения кислорода в потоке дутья, а следовательно, и полного его использования в слое камеры обжига, -30

Особенностью такого конструктивного решения является то, что циклон выполняет двойчую функцию: очищает воздух, подаваемый на горение, от З5 частиц высокоактивной известковой пыли и равномерно перемешивает кислород с воздухом. HepaBHoMepHQe распределение кислорода в потоке дутья не обеспечит использование введенно40 го в дутье кислорода в пределах слоя камеры обжига, следовательно, не все тепло будет использовано в процессе обжига, что -практически соответствовало бы (фиг.4 ) меньшей степени обогащения дутья и привело бы к снижению показателей работы печи.

Из графика (фиг.4 ) видно, что не-доиспользование в процессе горения в пределах кипящего слоя 5% кислорода эа счет неравномерного распределения кислорода в потоке дутья приводит к снижению производительности на 300 т/сут, увеличению удельного расхода топлива на 7 кг ут.т ° на тонну извести.

При соотношении эквивалентных диаметров кислородопровода и входного патрубка воздуховода, превышающем 0,4, кислород недостаточно хорошо перемешивается с воздухом в циклоне вследствие того, что массовая скорость кислородной струи меньше массовой скорости воздушного потока и, следовательно, центробежная сила, приложенная к кислородной струе, несмотря на более высокий удельный вес кислорода, недостаточна для перераспределения кислорода в воздушном потоке.

Такое соотношение имеет место при степени обогащения дутья кислородом, не превышающей 28%, которая является оптимальной для интенсификации процесса обжига на действующих агрегатах, а не только на вновь проектируемых, так как не вызовет существенных конструктивных изменений агрегата, снабжения дополнительной воздуходувкой, увеличения толщины футеровки и др.

Изобретение позволит полно использовать кислород при обжиге материала без непроизводительных потерь при догорании топлива над слоем и при вводе в дутье до сброса избыточного .воздуха, пошедшего на охлаждение обрабатываемого материала.

1037038

1оз озв !

Возду

1037038 тЮ иЦv зв на о.

f1 Ч9 f03

800

° ь 4 600

Е 3 еэ

3 logo

30 Ю

20 Ф

И700

80 2S 30

Составщ ель И Иноземцева

Редактор И.Николайчук Техред М.Ко1атУРа

Корректор Г.0raP, Заказ, 5985/40 Тираж 615

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Рауыская иаб., д, 4/5

Подписное

Ъ 2Ш к

OJ а гооо

Ф

Я

Ъ

1500

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,