способ обжига минерального сырья - известняка

Формула изобретения

СПОСОБ ОБЖИГА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ - ИЗВЕСТНЯКА, включающий приготовление шихты с твердым топливом с последующим зажиганием и сжиганием твердого топлива в гравитационном падающем слое при перекрестной подаче теплоносителя в зону зажигания твердого топлива в противоток шихты с образованием фильтрующей зоны и зоны разрежения, отличающийся тем, что, с целью стабилизации процесса обжига и повышения качества продукта, высоту зоны поджога регулируют путем реверсивного перемещения высоты зоны разрежения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам обжига различных кусковых и гранулированных материалов и может быть использовано в химической промышленности, промышленности строительных материалов, металлургии и в других отраслях промышленности.

Известен способ обжига минерального сырья путем приготовления сырьевой смеси с твердым топливом и его сжигания в гравитационном подающем слое в перекрестном токе материала теплоносителя, в котором в интервале температур 250-1200-1400^оС материал нагревают со скоростью 1,2-7,5 град/с при газопроницаемости 0,4-7,5 м/с.

Недостатком способа является недожог материала в слое, контактирующем с вводом теплоносителя из-за отсутствия его термоподготовки перед зажиганием топлива в слое. Количество недожога составляет 5-20% и зависит от температуры теплоносителя, ширины слоя и размера зерен обжигаемого материала. Кроме того, данный способ рассчитан на принудительное зажигание твердого топлива в слое, которое требует отдельного (вне слоя) сжигания части беззольного газообразного или жидкого горючего, что усложняет процесс обжига и является его недостатком.

Таким образом, в реальных условиях обжига, при которых неизбежны изменения гранулометрического состава обжигаемой шихты, способ линии регулирования стабилизации процесса в зоне поджога, что является его недостатком.

Целью изобретения является стабилизация процесса обжига и повышение качества продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обжига минерального сырья, включающем приготовление шихты с твердым топливом с последующем зажиганием и сжиганием твердого топлива в гравитационном подающем слоем материала при перекрестной подаче теплоносителя в зоны зажигания твердого топлива в противоток шихты с образованием фильтрующей зоны и зоны разряжения, высоту зоны поджога регулируют путем реверсивного перемещения высоты зоны разряжения.

В нормальных условиях обжига, при соблюдении оптимальной гранулометрии материала (5-30 мм), высота противоточной фильтрации теплоносителя имеет среднее значение и составляет 0,406 ширины слоя материала. При попадании мелкофракционного материала (1-5 мм) в результате каких-либо технологических нарушений, при дроблении материала или грануляции шихты, высоту зоны поджога в процессе термообработки (без остановок) уменьшают до минимальной величины 0,2 ширины слоя. В этом случае обеспечивается поджог горючего без нарушения тягодутьевого режима. При попадании крупнофракционного материала (10-60 мм), высоту зоны поджога в процессе термообработки (без остановок) увеличивают до максимальной величины ширины слоя материала. Это обеспечивает поджог горючего без нарушения тягодутьевого режима.

Способ осуществляется следующим образом:

Гранулированный или кусковой материал в смеси с твердым топливом подают на обжиг по стрелке 1 и выводят из слоя по стрелке 2. Теплоноситель из холодильника подают в противоток на поджог по стрелке 3 и в перекрестный ток по стрелке 4 и выводят из слоя из зоны поджога через зону разряжения 5 по стрелке 6. Материал в зоне поджога фильтруется по стрелке 7. Из зоны перекрестно-точной фильтрации (зоны обжига) отходящие газы выводятся по стрелке 8. Термоподготовку материала и самозажигание в нем твердого топлива производят в противотоке в зоне, показанной четырехугольником AA₁C₁C. Высоту зоны противоточной термоподготовки регулируют путем реверсивного перемещения (вверх-вниз) зоны разряжения 5. Перемещая эту зону вверх, увеличивают высоту места отвода отходящих газов из зоны поджога, а следовательно, увеличивают и высоту зоны противоточной фильтрации, что рационально при обжиге крупнофракционного материала, а при обжиге мелкофракционного материала уменьшают. После термоподготовки и поджога в нем твердого топлива материал под действием гравитации движется вниз и подвергается дальнейшей термообработке в зоне четырехугольника C₁C₂D₂D₁ в перекрестном токе с теплоносителем. За счет того, что теплоноситель, подаваемый по стрелке 4, имеет температуру ниже температуры обжига, образуется зона охлаждения продукта, представленная треугольником C₁C₂D₂, в которой теплоноситель нагревается до температуры обжига и окисляет топливо в зоне 1 слоевого сжигания. Затем отработанный бескислородный теплоноситель поступает в зону II, где нагревает материал. Охлажденный теплоноситель выводится по стрелке 8.

Регулирование высоты противоточной фильтрации теплоносителя в зоне поджога в процессе термообработки материала позволяет, несмотря на изменение грансостава материала, поддерживать оптимальный режим поджога.

Для выполнения примеров способа была изготовлена установка, оснащенная противоточным реактором, в котором производилось самовоспламенение твердого топлива в материале за счет подачи воздуха с температурой 500^оС из холодильника продукта. Отходящие газы из реактора отводились вытяжным вентилятором через систему газоходов, подведенных к слою материала через отверстия, выполненные в стенке реактора и расположенные друг под другом на высоте 0,2-1 ширины слоя. Система задвижек позволяет вводить в работу газоход, расположенный на требуемой для данного грансостава высоте слоя и тем самым регулировать высоту зоны поджога в процессе термообработки без остановки печи и реактора на переоснащение.

Эксперименты проводились при газопроницаемости 0,6 м/с. В качестве минерального сырья был использован известняк с содержанием CaCO₃ равным 95,6% . В качестве твердого топлива использовался каменный уголь с Q^P_H = 5500 ккал/кг, который в известняк вводился в пересыпку. Обжигу подлежали фракции 1-3: 3-10, 10-20 мм.

П р и м е р 1. В реактор загружали известняк фракции 3-10 мм в пересыпку с каменным углем. Оптимальную высоту зоны противоточной фильтрации устанавливали из опыта, она оказалась равной 0,6 ширины слоя. Качество продукта определяли по степени термообработки.

П р и м е р 2. То же, что и пример 1, но обработке подвергали материал фракции 1-3. Высота зоны фильтрации оставалась той же, что и в примере 1 равной 0,6 ширины слоя. Снижение размера частиц материала привело к снижению качества продукта и к потере тепла с отходящими газами.

П р и м е р 3. То же, что примеры 1,2, но термообработке подвергали материал фракции 10-20 мм. Установлено, что при той же высоте зоны противоточной фильтрации, что и для фракции 3-10, снижается качество продукта.

П р и м е р 4. То же, что и пример 1, выполнен в опытной установке для сравнения с результатами обжига других фракций при одновременном регулировании высоты зоны противоточной фильтрации.

П р и м е р 5. Обжигу подвергался материал фракции 1-3 мм. Высота зоны противоточной фильтрации изменена в процессе обжига и установлена равной 0,2 ширины слоя. Качество продукта не ухудшилось.

П р и м е р 6. То же, что и пример 5, но обжигу подвергался материал фракции 10-20 мм. Высота зоны противоточной фильтрации установлена равной 0,8 ширины слоя материала.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, регулирование высоты зоны поджога при изменении фракционного состава материала позволяет стабилизировать режим обжига без остановки печи, и это дает возможность не ухудшить качество продукта при изменении размера обжигаемых частиц.