Способ охлаждения кусковых материалов и устройство для его осуществления

Способ охлаждения кусковых материалов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ охлаждения кусковых материалов, включающий фильтрацию : воздуха через слой обожженного материала и охлаяодение его до 60-loot, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности печи, обожженный продукт охлаждают в три стадии и, соответственно, в трех подзонах: в верхней - в режиме противотока воздуха и материала до 250-300С, в средней - в ре киме прямотока до 150-200°С, в нижней до конечной температуры в режиме противотока, причем воздух подают в основание верхней подзоны охлаждения и делят на два потока в соотношении

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; .

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3353184/22-02 (22) 13.11.81 (46) 07.01.84. Бюл. Р 1 (72) М.Э.Бланк, A. Г.Жунев, Б.Р.Зверев, Г.A.Пермяков, Н.В.Неряхин и В.A.Ìoðîçoâ (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники и Научно-исследовательский и проектный иНститут обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" (53) 622.782.4(088.8) (56) 1. Монастырев A.Â. Производство извести. M. "Высшая школа", 1978, с ° 79.

2с. Патент Японии Р 6104-62, кл. F 27 В 1/00, 1962.

3. Отчет по теме 169-71 ."Разработка и промышленные испытания рациональной схемы подготовки сидеритовых руд Бакальского месторождения к доменной плавке". Свердловск, 1973, с. 30-53.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 549663, кл. F 27 В 1/20. 1977. (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ КУСКОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ охлаждения кусковых материалов, включающий фильтрацию, воздуха через слой обожженного материала и охлаждение егодо 60-100 С, о то

„,Я0„„1065488 А

3 у С 22 B 1/26, F 27 В 1/02 л и ч а ю шийся тем, что, сцелью повышения производительности печи, обожженный продукт охлаждают в три стадии и, соответственно, в трех подзонах: в верхней — в режиме противотока воздуха и материала до

250-300 С, в средней — в ре.химе прямотока до 150-200 С, в нижней до конечной температуры в режиме противотока, причем воздух подают в основание верхней подзоны охлаждения и делят на два потока в соотношении (1.,5-2,0) : 1, первый из которых направляют в верхнюю подзону охлаждения и далее.в зону обжига, а второй — в среднюю подзону охлажФ дения, после прохождения которой ф

его смешивают с воздухом, подсасываемым в нижнюю подзону охлаждения, и удаляют из печи.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее шахты, образованные вертикальными стенками, короба для подвода и отвода охлаждающего воздуха, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что зона охлаждения шахтной печи разделена по высоте коробками для подвода и отвода воздуха на три подзоны с соотношением высот 1 : (0,5-0,6):(0,3-0,4), причем короба для подвода воздуха расположены над коробами для отвода воздуха °

1065488

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при обжиге кусковых материалов и окомкованных руд.

Известен способ обжига карбонат- ° ных пород, включающий подогрев материала до 900 С за счет тепла движущихся из эоны обжига газообразных продуктов, обжиг при 1000-1400 С и охлаждение обожженного материала до 80-100 С за счет движущегося снизу холодного воздуха Е13.

Недостатком способа является низкое качество обожженного материала, обусловленное. неравномерностью .температур на .горизонте смешения )5 охлаждающего воздуха и дымовых газов, так как весь воздух из эоны охлаждения с пониженной температурой передается в зону обжига. Кроме того, подача всего количества охлаждающегося воздуха с пониженной температурой в зону обжига ведет к снижению интенсивности теплообмена в ней.

Известна шахтная печь для обжига гранулированного сырья, содержащая 25 зоны подогрева, обжига, охлаждения и выносные камеры сгорания топлива.

Внутри шахтной лечи имеется байпас для отвода части нагретого воздуха

Недостатками устройства является зашлаковывание камеры сгорания пылью, выносимой воздухом из печи, а также необходимость иметь герметичное разгрузочное устройство, так как охлаждающий воздух подается в нижнюю З5 часть печи под давлением.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ охлаждения кусковых материалов в шахт- 40 ной печи до 60-100ОС путем фильтрации воздуха через слой обожженного материала, включающий -охлаждение обожженной сидеритовой руды в две стадии: вначале до 750-850 С воздухом в режи-45 ме противотока с подачей охлаждаю щего воздуха s зону обжига шахтной печи, затем до 60-100 С воздухом в перекрестном токе со сбросом охлаждающего воздуха после второй стадии -на газоочистку (3).

Недостатком известного, способа является невысокая производительность печи при низкой интенсивности процесса охлаждения и высоком удельном расходе топлива на процесс из-за низкой степени использования физического тепла материала.

Наиболее близким к изобретению йо технической сущности и.достигаемому результату является шахтная 60 печь для обжига кускового материала, содержащая шахты, образованные вер тикальныМи стенками короба для под вода и отвода охлажденного воздуха.

В зонах подогрева и обжига выпал-, 65 иены каналы и окна, соединяющие секции с камерами сгорания топлива, а в зоне. охлаждения выполнены воздухоотводящие каналы и окна, причем в зонах подогрева и обжига каналы в огнеупорных стенках разделены горизонтальными перегородками и каждая образованная ими подсекция снабжена отдельными камерами сгорания топлива, а над воздухоотводящими каналами зоны охлаждения выполнены газоотводящие окна и каналы.

Отводящиеся иэ зоны оклаждения газы направляются в пылевые камеры, в которых освобождаются от пыли и йаправляются к топочным камерам и на выброс в атмосферу Е43.

Недостатками известного устройства являюгся невысокая производительность печи за счет низкой интенсивности охлаждения и низкой эффективности использования топлива, так как только часть воздуха из зоны охлаждения печи направляется в камеру сгорачия, а остальной нагретый воздух выбрасывается в атмосферу, потери тепла но тракту горячего воздуха и в пылевых камерах, что также ведет к перерасходу топлива, сложность конструкции разгрузочного устройства, которое должно быть газоплотным и содержать специальные шлюзовые камеры и механизмы для герметизации с целью предотвращения выбивания из печи запыленного охлаждающего воздуха, который подводится через нижние воздухоподводящие каналы под давлением.

Целью изобретения является повышение производительности печи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения кусковых материалов в шахтной печи, включающему фильтрацию воздуха через слой обожженного материала и охлаящение егo до 60-100 С, обожженный продукт охлаждают последовательно в три стадии, и соответственно, в трех подзонах: в верхней — в режиме противотока воздуха и материала до 250-300ОС, в средней — в.режиме прямотока до 156-200ОС, в нижней— до конечной температуры,в режиме противотока, причем воздух подают в основание верхней подзоны охлаждения и делят на два потока в соотношении (1,5-2,0) : 1, первый иэ которых направляют s верхнюю подзону охлаждения и далее в зону обжига шахтной печи., а второй.- в среднюю подзону охлаждения, после прохождения которой его смешивают с soapyхом, нодсасываемым в нижнюю подзону охлаждения, и удаляют из печи.

В устройстве для осуществления способа, содержащем шахты, образованные вертикальными стенками, короба для подвода и отвода охлаж488

3 1065 уЪ дающего воздуха, эона охлаждения шахтной печи разделена по высоте коробами для подвода и отвода воздуха на три подзоны с соответствием высот 1 : (0,5-0,6): (0,3-0,4), причем короба для под- 5 вода воздуха. расположены над коробами для отвода воздуха.

Процесс охлаждения разделяют на три стадии с указанными температурными интервалами.

На первой стадии материал охлаждается от 900-1400 до 250-ЗОООС в режиме противотока воздухом, который нагревается в верхней подзоне до 800-1000 С в зависимости от темо пературы материала в основании зоны

15 обжига. Такая схема позволяет провести процесс охлаждения материала достаточно интенсивно, испольэовать высокопотенциальное физическое тепло обожженного продукта в процессе .обжига и нагреть охлажденный воздух до температуры, близкой к температуре продуктов сгорания, что исключит перекос температурного поля на горизонте их смешения. Охлаждение материала в верхней подзоне до более низкой температуры (250 С) ведет к снижению интенсивности процесса ох-. лаждения из-,за уменьшения градиента температур между воздухом и матерна- З0 лом, особенно в нижней части подзоны, и значительному увеличению ее габаритов .

Охлаждение материала до температур выше 300 С нецелесообразно, так 35 о как это. приведет к перерасходу- топлива на.процесс обжига.

Далее материал охлаждается до 150200 С в режиме прямотока воздухом,: который нагревается при этом до 40 о

140-180 С. Более глубокое охлаждение материала в этом режиме нецелесообраэйо, так как при этом значительно возрастает расход воздуха на охлаж-" дение, что ведет к перерасходу электроэнергии на его компримирование. 45

При,этом разделение охлаждающего воздуха на два потока в соотношении (1,5-2,0) : .1 обусловлено рациональ- ным режимом охлаждения в каждой подзоне. Удельный расход воздуха на охлаждение 1 т продукта определяется в каждом конкретном случае в зави- .симости от теплофизических свойств . материала..55

Окончательное охлаждение обожженного продукта до 60-100ОС ведут в йротивотоке воздухом, подсасываемым в нижнюю подзону охлаждения.

Смена направления движения воз- 60 духа (:противоток -.прямоток — противоток) в зоне охлаждения способствует разрыхлению материала, особенно если материал неравномерен по гранулометрическому составу, что позволяет 65 интенсифицировать процесс охлаждения в шахтной печи.

Разделение зоны охлаждения по высоте коробами для подвода и отвода воздуха на трн подзоны с соотношением высот 1 : {0,5-0,6 ): (0,3-0,4> сделано.из расчета процесса теплообмена в этих зонах с учетом заданного. режима охлаждения. Достаточно большая высота средней и нижней подзон охлаждения, несмотря на незначительный температурный интервал процесса охлаждения материала в этих подзонах, объясняется пониженной интенсивностью теплообмена в них из-эа снижения скорости фильтрации воздуха и температурного уровня процесса охлаждения, а также наличием определенного количества крупных кусков материала (50-60 мм), для охлаждения которых ,из-за значительного термического сопротивления требуется повышенное время.

Ниже уровня коробов для подвода воздуха в каждой шахте средней подзоны .выполнены течки в виде сужающихся книзу усеченных пирамид с боковыми стенками, наклоненными к горизонтальной плоскости под углом

45-7ОО. Сужающиеся течки сделаны для увеличения гидравлического сопротивления средней подзоны охлаждения с целью разделения потоков воздуха в соотношении (1 5-2,0 ): 1. Окончательное регулирование расхода воздуха по зонам осуществляется при помощи дроссельных заслонок на трубопроводах отсоса охлаждающего воздуха и колошникового газа. Если не сделать сужающиеся течки в средней подзоне охлаждения, то большая часть охлаждающего воздуха пойдет в среднюю, а не в верхнюю подзону охлаждения, так как высота столба материала в средней подзоне меньше

Угол наклона боковых стенок должен быть больше угла естественного откоса материалов, который у большинства кусковых материалов находится в пределах 30-45 . Увеличение наклона стенок течек более 70 нецелесообразно, так как это при» ведет к значительному увеличению их высоты и всей зоны охлаждения в целом. Под сужающимися течками в основании средней подзоны расположены короба для отвода охлаждающего воздуха. Через нижние короба отводится воздух как иэ средней, так и иэ нижней подзоны охлаждения, который подсасывается в последнюю под действием разряжения, создаваемого дымососом через выпускное отверстие шахтной печи, что поз-, воляет отказаться от гаэоплотного разгрузочного устройства со шлюзовыми камерами, упростить его крнст10654

Известный способ (печь Р 12) Предлагаемый способ (печь Р 11) 23,1

34,4

950-1000

15000

950-1000 ,35000

130

13 рукцию и значительно уменьшить запыленность в районе узла выгрузки.

На йиг. 1 изображена печь, поперечный разрез; на фиг. 2 — то же, продольный разрез.

Шахтная печь состоит из загру- 5 эочного двухколенного устройства 1, приемных бункеров-накопителей 2, распределяющих материал по шахтам лечи 3, которые образованы вертикальными стенками 4. В стенках 4 имеются газовые окна 5, которые через жаровые каналы б соединены с выносной камерой горения 7, обору" дованной горелками 8. В верхней части печи имеется газоотвод 9 с дросельным клапаном 10, обеспечивающим регулирование давления в печи. Шахтная печь имеет три зоны: подогрева, обжига и охлаждения.

Последняя, в свою очередь, разделена по высоте коробами для подвода охлаждающего воздуха 11 и расположенными под ними коробами для отвода воздуха 12 на три подзоны: верхнюю 1 3, среднюю 14 и нижнюю 15, Воздухопроводы подвода 16 и отвода ,17 охлаждающего воздуха оборудованы дроссельными клапанами 18 для регулирования расхода воздуха. Ниже уровня коробов для подвода воздуха

11, которые опираются,на балки 191 30 выполнены сужающиеся книзу течки 20 в виде усеченных пирамид с углом наклона 65 . Обожженный и охл жденный материал выгружается выбропитателями 21 на транспортер 22. 35

В приемные бункера 2 шахтной печи 3 загружают крупнокусковую сидеритовую руду фракции 60-10 мм, которая поступает в зоны подогрева и обжига шахтной печи. Обжиг ведут в 40 противотоке продуктами сгорания, которые получают в выносной топке 7 сжиганием природного газа с коэфФициентом избытка воздуха 1,9-2,0.

Параметры и показатели

Удельный расход природного газа на тонну обожженной руды, м3/т

Температура материала в основании зоны обжига, С

Расход охлаждающего воэдеха, м /ч

Температура охлаждающего воздуха, сбрасываемого на газоочистку, С

Производительность печи по обожженому сидериту, т/ч

88

В4опке поддерживается разрежение

15-20 .Па. Из топки продукты сгорания с температурой 1110-1200 С по жаровым каналам б через газораспределительные окна 5 поступают в зону обжига, где проходят процессы карбонатов и окисления низших окислов железа до гематита.

Далее нагретый до 950-1000ОС материал попадает в зону охлаждения шахтной печи, разделенную по высоте на три подзоны в соотношении 1 : 0,50,3. В верхней части эоны охлаждения

13 материал охлаждается в противотоке с 950-1000 до 260 С воздухом, подаваемым вентилятором в короба 11 при давлении 500-600 Па.. Воздух при этом нагревается до 850 С и поступает в зону обжига шахтной печи. Далее материал по течкам 20 подается в среднюю подзону 14 охлаждения, где охлаждается в прямотоке до 170 С, причем количество воздуха, подаваемого в среднюю подзону охлаждения, в ",6 раза меньше расхоца воздуха, передаваемого в верхнюю подзону.

Ширина течек в нижней части должна быть не менее 5-6 калибров максимального размера куска во избежание подвисания материала. Окончательное охлаждение сидеритовой руды до 60 С происходит в противотоке в нижней подзоне 15 охлаждения воздухом, подсасываемым через разгрузочное отверстие шахтной печи. Разрежение в коробах для отвода охлажденного воздуха поддерживают на уровне 50-70 Па при помощи дроссельного клапана; После шахтных печей обожженная руда подается в корпус грохочения и далее подвергается сухому магнитному обогащению.

Результаты сравнительных испытаний предлагаемого и известного способов приведены в таблице. !

1065488

Рие2

Составитель A- Блиэнюков

Редактор О. Черниченко Техред С.Мигунова корРектор A.

«« « Ы

Заказ 11011/31 Тираж 608

Подписное

СССР. ВНИИПИ Государственного комитета но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент",,г. Ужгород. ул, Проектная, 4

Данные таблицы свидетельствуют, что способ позволяет повысить эффективность использования топлива (удельный расход газа сокращается по сравнению с известным с 34,4 до

23,1 мз/т) при высокой интенсивности процесса охлаждения (расход охлаждающего воздуха снижается с

35000 до 15000 м >/ч при повышении производительности печи с 9 до

13 т/ч).

Экономический эффект при реконструкции восьми печей П блока обжигобогатительной фабрики Бакальского рудоуправления за счет экономии

7,5 ° 10Ь м З в год природного газа составит 125000 руб. в год.