установка для обжига извести

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЖИГА ИЗВЕСТИ, содержащая печь с зонами подогрева, обжига и охлаждения с установленными в них газораспределительными решетками и соединенными между собой переточными устройствами, теплообменник, систему газоочистки, воздуходувку и холодный циклон, отличающаяся тем, что, с целью снижения удельного расхода тепла, она снабжена дополнительными горячим и холодным циклонами, теплообменник выполнен двухкорпусным, каждый корпус которого разделен газораспределительными решетками на две зоны с передаточными устройствами для инертного теплоносителя, зона охлаждения выполнена из двух участков, надрешеточное пространство первого из которых соединено воздуховодом с входным патрубком цилиндрической части дополнительного холодного циклона, а выходной патрубок его цилиндрической части соединен воздуховодом с подрешеточным пространством второй зоны второго корпуса теплообменника, надрешеточное пространство первой зоны которого соединено воздуховодом с подрешеточным пространством зоны обжига печи, при этом выходной патрубок цилиндрической части горячего циклона соединен газоходом с подрешеточным пространством последней зоны подогрева печи и второй зоны первого корпуса теплообменника, надрешеточное пространство первой зоны которого соединено с подрешеточным пространством первой зоны подогрева.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эндотермическому обжигу сыпучих материалов и может быть использовано для производства извести в промышленности строительных материалов, химической и металлургической промышленности.

Известна известково-обжигательная печь, содержащая две зоны подогрева известняка, зону обжига, две зоны охлаждения, оборудованная газораспределительными решетками и тяго-дутьевыми устройствами [1]

Недостатком известной печи состоит в повышенном расходе тепла на процесс обжига известняка, так как не в полной мере используется избыточное тепло отходящих газов в зонах подогрева и имеет место подогрев воздуха в зонах охлаждения.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является установка для обжига извести, включающая зоны подогрева, зону обжига известняка, зону охлаждения извести, соединенные между собой переточными устройствами и снабженные газораспределительными решетками, воздуховод, теплообменник. Подрешеточное пространство верхней зоны которого и надрешеточное пространство нижней зоны соответственно соединены газопроводами с надслоевым пространством зоны обжига печи и подрешеточным пространством зоны подогрева известняка [2]

Соединение первой по ходу движения продуктов сгорания зоны подогрева с третьей обеспечивает утилизацию продуктов сгорания, уходящих из зоны обжига.

Материал, подаваемый по переточному устройству из третьей зоны подогрева во вторую, псевдоожижается частью холодного воздуха за счет соединения подрешеточного пространства второй зоны с трубопроводом технологического воздуха. Часть технологического воздуха подогревается и передается по газопроводу в подрешеточное пространство зоны обжига.

Таким образом, под решетку зоны обжига подается избыток тепла с частью технологического воздуха, нагретого во второй зоне подогрева, что приводит к уменьшению расхода тепла на процесс обжига известняка. Часть технологического воздуха в данном случае может быть нагрета до 500-600^оС.

В данном случае нарушено основное условие термодинамической оптимизации печи: для обеспечения минимального расхода тепла на обжиг необходимо подать в зону обжига известняк и воздух с максимально высокой температурой.

В известной установке для подогрева воздуха применен самый низкотемпературный теплоноситель известняк из первой зоны подогрева. Из опыта эксплуатации отечественных печей кипящего слоя с двумя зонами подогрева и зонами охлаждения известно, что температура в верхней зоне подогрева колеблется в пределах 450-550^оС. С учетом необходимых перепадов температур максимальная температура нагрева воздуха во второй зоне подогрева (по прототипу) может достигать 350-400^оС, а также температура воздуха может быть достигнута в зоне охлаждения. Громоздкая рационализация теряет смысл, никакой экономии топлива не будет.

Недостатком известной установки является также то, что в зону охлаждения подается часть воздуха, идущего на горение. При этом температура нагрева воздуха повышается на 150-200^оС, но примерно на то же количество градусов повышается и температура выгружаемой извести. Возникает необходимость в установке дополнительной зоны охлаждения с полномерным расходом воздуха и соответственно с самостоятельной потерей тепла.

Таким образом, в известном техническом решении не представляется возможным рационально использовать избыточное тепло зон подогрева для догрева воздуха после зон охлаждения.

Цель изобретения снижение удельного расхода тепла.

На чертеже представлена схема установки для обжига извести.

Установка содержит зоны 1, 2, 3 подогрева (зона подогрева 1 является и зоной сепарации), зону 4 обжига, зону охлаждения из участков 5, 6, переточные устройства 7-11 зон печи, горячий циклон 12, холодный циклон 13, систему 14 газоочистки, воздуходувку 15, теплообменник, выполненный из двух корпусов 16 и 17, каждый из которых состоит из двух зон 18, 19 и 20, 21. Первые 18, 19 и вторые 20, 21 зоны первого 16 и второго 17 корпусов теплообменника, а также вторая зона 19 первого 16 и первая 20 второго 17 его корпусов соединены между собой переточными устройствами 22-24. Вторая зона 21 второго корпуса 17 теплообменника содержит пневмотранспортную систему 25, присоединенную к источнику сжатого воздуха. Надрешеточное пространство 26 зоны 4 обжига печи соединено газоходом 27 с входным патрубком 28 цилиндрической части горячего циклона 12, к выходному патрубку 29 цилиндрической части которого присоединен газоход 30, включенный в подрешеточные пространства 31 и 32 соответственно последней зоны подогрева печи и второй зоны первого корпуса теплообменника, а его надрешеточное пространство 33 первой зоны теплообменника соединено газоходом 34 с подрешеточным пространством 35 зоны 1 первой зоны подогрева (сепарации) печи. Дополнительный холодный циклон 36 размещен после первого участка 5 зоны охлаждения печи, надрешеточное пространство 37 которого соединено воздуховодом 38 с входным патрубком 39 цилиндрической части дополнительного холодного циклона 36, а выходной патрубок его цилиндрической части 40 соединен воздуховодом 41 с подрешеточным пространством 42 второй зоны 21 второго корпуса 17 теплообменника, надрешеточное пространство 43 первой зоны 20 которого соединено воздуховодом 44 с подрешеточным пространством 45 зоны обжига 4 печи. Выходной патрубок 46 конической части горячего циклона 12 соединено пылепроводом 47 с входным патрубком 39 цилиндрической части дополнительного холодного циклона 36 выходной патрубок 48 конической части которого соединен пылепроводом 49 с входным патрубком 50 холодного циклона. Воздуходувка 15 соединена воздуховодом 51 с входным патрубком холодного циклона 13, выходной патрубок 52 которого соединен с подрешеточным пространством 53 второго участка зоны охлаждения печи. Циклон-осадитель 54 размещен между зоной подогрева 1 (зоной сепарации) и системой 14 газоочистки и соединен с ними трубопроводом 55 и мельницей 56, расположенной между циклоном-осадителем 54 и зоной 4 обжига печи, вход которой соединен с циклоном-осадителем 54, а выход с зоной 4 обжига печи.

Установка для обжига извести работает следующим образом.

Сырой известняк поступает в зону подогрева 1, которая одновременно является зоной сепарации известняка, где отдувается фракция менее 0,1d_max (0,1d_max максимальный размер загружаемого известняка).

Отсепарированный известняк по переточным устройствам 7-9 поступает в нижележащие зоны 2 и 3 подогрева и затем в зону 4 обжига. В зоне 4 обжига топливо сжигается в кипящем слое и происходит обжиг известняка. Продукт обжига (известь) поступает в зону охлаждения из участков 5 и 6, откуда после охлаждения клапаном выгружается в виде мелкозернистой комовой извести.

Известь в зонах 4 обжига и подогрева 2 и 3 истирается. Пылевидная известь уносится из зоны 4 обжига продуктами горения через газоход 27, соединенный с надрешеточным пространством зоны обжига 4, и через входной патрубок 28 поступает в горячий циклон 12, осаждается в нем и затем по выходному патрубку 46 конической его части поступает в пылепровод 47 подается по входному патрубку 39 в дополнительный холодный циклон 36, где осаждается и частично охлаждается и затем через выходной патрубок 48 поступает по пылепроводу 49 через входной патрубок 50 в холодный циклон 13, осаждается в нем и выгружается в холодном виде.

Пыль извести из первого участка 5 зоны охлаждения уносится воздухом и по входному патрубку 39 поступает в дополнительный холодный циклон 36, где осаждается и поступает на охлаждение. Охлаждается пыль извести воздухом после воздуходувки 15, затем осаждается в холодном циклоне 13 и выгружается в виде извести пылевидной.

Вынесенная из зоны сепарации пыль известняка поступает по трубопроводу 55 с отходящими газами в циклон-осадитель 54, где осаждается, затем поступает в шаровую мельницу 56, где домалывается до фракции менее 0,2 мм и направляется в зону 4 печи для обжига.

Пылевидная известь поступает с дымовыми газами в горячий циклон 12, осаждается, поступает на охлаждение и т.д.

Мелкая пылевидная известь фракции менее 0,03 мм, не осаждаемая в циклонах 12 и 36, транзитом проносится через вышележащие зоны, циклон-осадитель 54, осаждается в газоочистке 14, и выгружается в виде пылевидной извести.

Дутьевой воздух после воздуходувки 15 поступает в холодный циклон 13, где подогревается за счет горячей извести циклонов 12 и 36 и затем по патрубку 51 поступает в подрешеточное пространство 53 второго участка 6 зоны охлаждения, а затем по воздуховоду 38 через патрубок 39 поступает в дополнительный холодный циклон 36, где очищается и через выходной его патрубок 40 поступает по воздуховоду 41 в подрешеточное пространство 42 второй зоны второго корпуса 17 теплообменника. Второй корпус 17 представляет собой двухзонный регенеративный подогреватель воздуха в кипящем слое за счет горячего циркулирующего инертного материала (например гранулы алунита диаметром 15 мм). Горячие гранулы поступают по переточному устройству 24 из второй зоны 19 первого корпуса 16 теплообменника в первую 20 зону второго корпуса 17. Охлажденные в результате нагрева воздуха гранулы устройством 25 возвращаются пневмотранспортом в первый корпус 16 регенеративного теплообменника, т.е. происходит непрерывная циркуляция греющего материала.

Дымовые газы, поступившие после зоны 4 обжига в горячий циклон 12, разделяются затем на два потока: 70% объема поступает по газоходу 30 в подрешеточное пространство последней зоны подогрева 31, а 30% в подрешеточное пространство 32 второй зоны 19 первого корпуса теплообменника 16. Верхний его корпус также является регенеративным двухзонным теплообменником с кипящим слоем в данном случае являющимся подогревателем гранул, охлажденных во втором корпусе 17 регенератора.

Дымовые газы после двух зон подогрева известняка и после двухкорпусного регенератора вновь объединяются в единый поток и поступают по газоходу 34 в подрешеточное пространство 35 зоны сепарации печи.

Таким образом, предлагаемая установка для обжига извести позволяет за счет частичного использования тепла зон подогрева повысить температуру воздуха, идущего на горение, улучшить теплотехнические показатели печи, минимизировать расход тепла на обжиг с передачей функций минимизации (определение соотношений газовых и воздушных потоков) микропроцессорной технике.

В предложенном техническом решении через зоны подогрева пропускается часть продуктов горения, отобранных после зоны обжига. Другая их часть пропускается через двухзонный теплообменник кипящего слоя для нагрева инертного циркулирующего материала. Для этого надрешеточное пространство зоны обжига соединено через горячий циклон с подрешеточным пространством последней зоны подогрева и подрешеточным пространством второй зоны первого корпуса теплообменника, а его надрешеточное пространство первой зоны соединено с подрешеточным пространством первой зоны подогрева зоны сепарации.

Часть высокотемпературных продуктов горения отбирается из зоны обжига для нагрева воздуха, а оставшееся их количество выбирается таким образом, чтобы отношение водяных эквивалентов газа и материала было больше единицы, что обеспечивает достаточный высокотемпературный нагрев известняка перед зоной подогрева. Таким образом, снижается расход тепла на обжиг известняка. Воздух зоны охлаждения (выполненной двухзонной) поступает на дополнительный нагрев в двухзонный теплообменник, где подогревается за счет охлаждения нагретого продуктами горения инертного материала. Для этого надрешеточное пространство первой зоны охлаждения соединено через дополнительный циклон с подрешеточным пространством второй зоны второго корпуса теплообменника, а его надрешеточное пространство с подрешеточным пространством зоны обжига, что также снижает расход тепла.

Циклоны печи включены по схеме циклонного теплообменника: пыль горячего циклона подается на вход дополнительного холодного циклона, пыль которого поступает в свою очередь на вход холодного циклона, из которого выгружается в охлажденном виде. Данная схема включения циклонов позволяет дополнительно экономить тепло.

В качестве теплообменника для догрева воздуха высокотемпературными запыленными продуктами горения из зоны обжига используется теплообменник с циркулирующим кипящим слоем инертного материала, обеспечивающий устойчивую эксплуатацию установки в условиях задымленного потока. Для повышения выхода горячего продукта извести унос известняка подается на шаровую мельницу, расположенную между циклоном-осадителем и зоной обжига, размалывается до фракции менее 0,2 мм и вдувается в зону обжига для диссоциации, что позволяет снизить удельный расход тепла на обжиг известняка.