способ обжига карбонатного сырья и регенеративная шахтная печь для обжига карбонатного сырья

Формула изобретения

1. Способ обжига карбонатного сырья, преимущественно известняка, доломита в регенеративной шахтной печи, разделенной по высоте на зоны обжига и охлаждения, с коаксиально расположенными внутренней и наружной шахтами, попеременно работающими в режиме прямотока и противотока, включающий подачу воздуха на горение в верхнюю часть печи в слой обжигаемого материала, ввод газового топлива через погруженные в материал сопла и подачу в нижнюю часть печи воздуха на охлаждение обожженного материала, отличающийся тем, что 20-25% необходимого для обжига газового топлива подают через сопла, установленные ниже кромок стенок внутренней шахты на уровне границы зон обжига и охлаждения, а топливо, подаваемое в верхнюю часть зоны обжига, сжигают с коэффициентом избытка воздуха = 1,3-1,4.

2. Регенеративная шахтная печь для обжига карбонатного сырья, преимущественно известняка, доломита, содержащая коаксиально расположенные внутреннюю и наружную шахты с зонами обжига и охлаждения по высоте, систему подачи газового топлива с расположенными в верхней части зоны обжига соплами, систему подачи воздуха для горения и отвода дымовых газов, систему подачи воздуха для охлаждения, расположенную в нижней части печи, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена установленными по окружности наружной шахты ниже кромки внутренней шахты на границе зон обжига и охлаждения соплами для подачи газового топлива.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области подготовки металлургического сырья, в частности к обжигу известняка, доломита и др.

Известен обжиг карбонатного сырья в двух- или трехшахтных регенеративных печах, в которых шахты соединены между собой переточными каналами (1). Недостатком известного способа обжига является недостаточно равномерное распределение газовых потоков по сечению шахт и, как следствие, снижение качества обжига.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ обжига карбонатного сырья и регенеративная шахтная печь для обжига карбонатного сырья (2).

Известный способ обжига карбонатного сырья в регенеративной шахтной печи, разделенной по высоте на зоны обжига и охлаждения с коаксиально расположенными внутренней и наружной шахтами, попеременно работающими в режиме прямотока и противотока, включает подачу воздуха на горение и верхнюю часть печи в слой обжигаемого материала, ввод газового топлива через погруженные в часть печи воздуха на охлаждение обожженного материала.

Известная регенеративная шахтная печь для обжига карбонатного сырья содержит коаксиально расположенные внутреннюю и наружную шахты с зонами обжига и охлаждения по высоте, систему подачи газового топлива с расположенными в верхней части зоны обжига соплами, систему подачи воздуха для горения и отвода дымовых газов, систему подачи воздуха для охлаждения, расположенную в нижней части печи.

Недостатком известных способа обжига карбонатного сырья и регенеративной шахтной печи для обжига карбонатного сырья является большая тепловая нагрузка на обрабатываемый материал и стенки наружной кольцевой шахты, расстояние между которыми в пять раз меньше диаметра внутренней шахты для равенства площадей их поперечного сечения.

Техническим результатом данного изобретения является увеличение стойкости стенок печи и повышение качества обжига за счет выравнивания распределения температуры в зоне обжига.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обжига карбонатното сырья в регенеративной шахтной печи, разделенной по высоте на зоны обжига и охлаждения, с коаксиально расположенными внутренней и наружной шахтами, попеременно работающими в режиме прямотока и противотока, включающем подачу воздуха на горение в верхнюю часть печи в слой обжигаемого материала, ввод газового топлива через погруженные в материал сопла и подачу в нижнюю часть печи воздуха на охлаждение обожженного материала, 20-25% необходимого для обжига газового топлива подают через сопла, установленные ниже кромки стенок внутренней шахты на уровне границы зон обжига и охлаждения, а топливо, подаваемое в верхнюю часть зоны обжига, сжигают с коэффициентом избытка воздуха = 1,3 1,4.

Указанный технический результат достигается также тем, что известная регенеративная шахтная печь для обжига карбонатного сырья, содержащая коаксиально расположенные внутреннюю и наружную шахты с зонами обжига и охлаждения по высоте, систему подачи газового топлива с расположенными в верхней части зоны обжига соплами, систему подачи воздуха для горения и отвода дымовых газов, систему подачи воздуха для охлаждения, расположенную в нижней части печи, дополнительно снабжена установленными по окружности наружной шахты ниже кромки внутренней шахты на границе зон обжига и охлаждения соплами для подачи газового топлива.

Наличие сопел подачи вторичного топлива позволяет сжигать подаваемую сверху часть топлива с повышенным коэффициентом избытка воздуха, снижая тепловую нагрузку на стенки шахты и обрабатываемый материал. Сжигание топлива, подаваемого сверху через погруженные в материал сопла, с коэффициентом избытка воздуха = 1,3.1,4 обеспечивает оптимизацию тепловыделения в верхней части, зоны обжига. При коэффициенте более 1,4 температура продуктов сгорания недостаточна для эффективного обжига, при коэффициенте a менее 1,3 слишком высокая, что ведет к перегреву стенок печи и "пережогу" обрабатываемого материала. Подача 20.25% необходимого для обжига топлива ниже уровня кромки стенок внутренней шахты позволяет поддерживать температуру в нижней части зоны обжига, соответствующую максимальным условиям его завершения. При подаче менее 20% может иметь место неполнота обжига, при подаче более 25% возможен "пережог" обрабатываемого материала.

Способ обжига карбонатного сырья, преимущественно известняка, доломита, в регенеративной шахтной печи, разделенной по высоте на зоны обжига и охлаждения, с коаксиально расположенными внутренней и наружной шахтами, попеременно работающими в режиме прямотока и противотока, включает подачу воздуха на горение в верхнюю часть печи в слой обжигаемого материала, ввод газового топлива через погруженные в материал сопла и подачу в нижнюю часть печи воздуха на охлаждение обожженного материала, 20-25% необходимого для обжига газового топлива подают через сопла, установленные ниже кромки стенок внутренней шахты на уровне границы зон обжига и охлаждения, а топливо, подаваемое в верхнюю часть зоны обжига, сжигают с коэффициентом избытка воздуха a= 1,3-1,4.

Пример осуществления способа.

Прямоточно-противоточная регенеративная печь для обжига известняка с коаксиальным расположением шахт характеризуется следующими параметрами технологического процесса применительно к условиям Западно-Сибирского меткомбината:

производительность 480 т/сутки,

расход природного газа 80 кг/т извести,

-выход печных газов-3160 кг/т извести.

При работе печи по известному способу (2), топливо в прямотоке сжигают с коэффициентом избытка воздуха 1,1, при этом газы, отходящие из зоны обжига, имеют температуру около 1050^oC. При сжигании топлива согласно заявляемому способу с коэффициентом избытка, воздуха 1,3.1,4 температура газов снижается до 950^oС, обеспечивая повышение стойкости стенок печи, и становится равной температуре воздуха, охлаждающего обожженную известь. Для завершения процесса обжига в противотоке смесь газов, отходящих из прямоточной шахты, и охлаждающего воздуха нагревают до 1150^oC сжиганием части топлива ниже кромки стенок внутренней шахты. Газы, поступающие в противоточную шахту, имеют объемный химический состав в О₂ 7% N₂ 60% CO₂ 22% H₂O 11% Прирост удельного теплосодержания газов при нагреве с 950 до 1150^oC составляет 260 кДж/кг. Количество тепла, которое необходимо внести с топливом, подаваемым ниже кромки стенок внутренней шахты, составит: 260 3160 822000 кДж/т извести. При теплотворной способности природного газа 45500 кДж/кг его потребуется 18 кг/т извести или 22,6% от общего расхода топлива.

Варьируя в заявляемых пределах величинами коэффициента избытка воздуха и расхода топлива, устанавливают наиболее благоприятный режим обжига, обеспечивающий высокое качество получаемого продукта и увеличенную стойкость стенок наружной и внутренней шахт.

Регенеративная шахтная печь для обжига карбонатного сырья фиг. 1 (продольный разрез).

Регенеративная шахтная печь для обжига карбонатного сырья, преимущественно известняка, доломита, содержит коаксиально расположенные внутреннюю 1 и наружную 2 шахты с зонами обжига и охлаждения по высоте и равновеликой площадью внутреннего поперечного сечения. Стенки наружной шахты выполнены футерованными, с целью сведения к минимуму тепловых потерь с наружной поверхности печи. Стенки внутренней шахты, выполняющие функцию разделения встречных газовых источников и практически не участвующие в теплообмене, целесообразно изготавливать из жароупорной стали, с целью упрощения конструкции и экономии огнеупоров. В случае отсутствия соответствующей условиям работы жароупорной стали возможно выполнение стенок внутренней шахты футерованными с охлаждаемой несущей металлической юбкой из обычной стали. Внутренняя шахта подвешена к крышке 3 печи с помощью подвесок 4. Верхняя часть внутренней шахты 1 выполнена в виде конуса 5, переходящего в коленчатый патрубок 6, служащий для загрузки внутренней шахты, выполняющей функцию системы подачи воздуха для горения и отвода дымовых газов. К крышке 3 печи примыкает коленчатый патрубок 7, служащий для загрузки наружной шахты 2. Патрубки 6 и 7 снабжены термичными клапанами 8, через которые загружаются обе шахты. Для подвода воздуха и отвода дымовых газов крышка 3 имеет также патрубок 9.

Система подачи газового топлива включает в себя расположенные в верхней части зоны обжига и погруженные в материал сопла 10 (т.е. топливо подают сверху). Дополнительные сопла 11 для подачи газового топлива установлены по окружности наружной шахты на границе зон обжига и охлаждения. Расстояние L от кромки внутренней шахты 1 до оси сопел 11 и зазор S между стенками наружной и внутренней шахт связаны соотношением LS. К нижнему торцу наружной шахты 2 примыкает разгрузочное устройство 12, приемный бункер 13, имеющий герметичный клапан 14 для выдачи обожженного материала и патрубок 15 для подачи охлаждающего воздуха, соединенный системой подачи воздуха для охлаждения.

Регенеративная шахтная печь для обжита карбонатов, преимущественно известняка, доломита, работает следующим образом.

В наружной 2 и внутренней 1 шахтах попеременно (через 10. 15 минут) меняют режим работы с прямотока на противоток. В прямоточной шахте производится сжигание топлива, при этом воздух для горения нагревается, проходя через разогретый в предыдущем цикле обжигаемый материал. Через противоточную шахту отводят дымовые газы и воздух из зоны охлаждения, теплом которых нагревают вновь загруженную порцию обжигаемого материала. Загрузку обжигаемого материала производят при переключении режимов в шахту, работавшую в предыдущем цикле в прямотоке. Охлаждение обожженного материала осуществляют подачей воздуха через нижний торец печи. В этом же воздухе, нагретом до 900.950^oС, сжигают топливо, подаваемое через сопла 11. Продукты сгорания смешиваются с избыточным воздухом и дымовыми газами из прямоточной шахты и поступают в противоточную шахту. Обожженный материал регулируемой скоростью разгружают в приемный бункер 13 с помощью разгрузочного устройства 12 и при переключении режимов выдают из печи через клапан 14.

Использование заявляемого способа обжига и печи для его осуществления позволяет по сравнению с известными обеспечить более равномерное распределение тепловых нагрузок в зоне обжига. В результате увеличивается стойкость стенок шахт печи и повышается качество обрабатываемого материала. За счет подачи части топлива в нижнюю часть зоны обжита уменьшается высота стенки внутренней шахты о соответствующим сокращением расхода дефицитных материалов для ее изготовления.