УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА ПЕЧЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1994 года по МПК F27B19/02 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к печам КИВЦЭТ для получения свинца.

Процесс обработки свинцовой руды включает в себя этап концентрирования свинца, содержащего в экстрагированном минерале, известным способом до концентрации между 60 и 80% . Большая часть свинцовых концентратов состоит из галенита с различными примесями. Помимо свинца, такие концентраты содержат Ag, Zn, Fe, Cu, Cd, Bi, Sb, Mn, S, SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO и BaSO₄, а также и некоторые другие микроэлементы.

Концентрат обжигают с целью его десульфирования путем превращения PbS в окись, а затем подвергают его выплавлению или процедуре восстановления с целью последующего превращения окиси в черновой металл (рабочий свинец), а на последнем этапе обработки его подвергают этапу рафинирования с целью выделения из него имеющих коммерческую ценность примесей.

В процессе выполнения этапа обжига происходит довольно значительное образование паров и газов, состоящих в основном из, об. % : SO₂ 27-37 СО₂ 25-35 N₂ 15-25 О₂ 5-10 Пары PbO 3-6 а также из пыли в количестве 400-800 г на нормальный или стандартный м³.

Температура этой массы газов, паров и пыли (ниже эту массу будем называть "отходящий газ" и термин "отходящий газ" будет означать любой поток газов, паров и пыли, присутствующих в установках по обработке руд) обычно находится между 1100 и 1300^оС.

Настоящее изобретение относится к обработке этих отходящих газов с целью восстановления и извлечения их теплосо- держания.

Известный уровень техники в этом плане предусматривает подачу отходящего газа в обычный испаритель, содержащий расположенные в горизонтальном трубопроводе циркуляционные трубы, находящиеся под давлением воды.

К недостаткам обычного испарителя относятся следующее:
Довольно высокая частота проведения необходимых профилактических работ по удалению накипи или котельного камня, который откладывается на стенках труб, и по замене труб, которые уже проржавели или имеет следы сильного их разъединения отходящим газом.

Испаритель является внешним устройством по отношению к установке по обжигу, поэтому образующиеся в нижней части испарителя настыли могут рециркулировать в зону обжига различными механическими путями.

Проходящий через питающую трубу и испаритель отходящий газ обуславливает образование перепада давления, а этот перепад давления будет способствовать отложению вдоль всего маршрута следования газа пыли и частиц пара.

Неожиданно было установлено, что все эти недостатки известного уровня техники можно устранить за счет использования системы извлечения тепла отходящего газа, расположенной над участком или зоной обжига.

Установка по настоящему изобретению, которая, как уже было сказано выше, осуществляет охлаждение отходящих газов за счет косвенной передачи тепла вместе с водой, которая будет испаряться в вертикально установленных трубках, имеет довольно существенные преимущества перед уже известным уровнем техники, причем наиболее важными преимуществами являются следующие:
Из отходящего газа восстанавливается энергия, а сам отходящий газ уже больше не будет направляться через трубы в испаритель.

Передача тепла облегчается тем фактом, что вертикальные трубки меньше подвержены процессу отложения в них котельных камней и накипей, поэтому теплопередача будет постоянной во времени.

Температуру отходящего газа на выходе можно строго регулировать, чтобы уносимая с отходящим газом металлическая пыль была всегда сухой и теряла свойства прилипания.

Установка по обработке руд цветных металлов может работать без необходимости ее остановки для чистки или замены обычных испарителей.

Возможность автоматической чистки поверхностей теплопередающих труб в процессе работы установки с помощью ударных устройств.

Окружающая рабочая среда полностью изолирована от зоны обжига и извлечения энергии отходящего газа, и в данном случае отпадает необходимость во вмешательстве человека, так как сенсорные устройства обеспечивают постоянный и надежный контроль как за температурным режимом, так и за процессом отложения котельного камня.

Обеспечивается высокая операционная гибкость в зависимости от конкретных производственных требований процесса обжига.

Возможность использования установленной на внешней стороне трубчатой конструкции шахты системы очистки ударного действия, причем эта система не имеет непосредственного контакта с отходящими газами и следовательно не подвергается их отрицательному воздействию.

Маршрут прохождения потока отходящего газа не имеет каких-либо изгибов, что исключает возможность образования пробок на всем пути прохождения отходящего газа.

Благодаря большой площади поперечного сечения шахтной конструкции имеется возможность поддерживать очень низкую скорость движения отходящего газа.

Появляется возможность использовать толстостенные и небольшого диаметра трубы, что положительно сказывается на увеличении срока службы промышленной установки и на уменьшении ее восприимчивости к "грунтованию" на газовой стороне.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез устройства, размещенного над аптейком печи; на фиг. 2 - поперечный разрез устройства с охлаждаемыми ширмами.

Устройство содержит трубу 1, коллектор 2 для подачи находящейся под давлением воды в трубы, сопло 3 для подачи находящейся под давлением воды в трубу, металлическую конструкцию, расположенную рядом или прикрепленную к охлаждающей шахте, ударное устройство 5, причем "наковальня" (вместо обстукивания) прикреплена к трубам на их внешней поверхности, которая не находится в контакте с отходящим газом, и сам молоточек прикреплен к металлической конструкции, которая располагается рядом или прикреплена к шахте, температурный шов 6 между трубами 1 испарителя и металлической конструкцией 4, четыре слоя кирпичей 7, которые защищают нижнюю кромку металлической конструкции, которая подвергается воздействию высокотемпературного отходящего газа и мягкий слой керамической ваты 8 над четырьмя слоями кирпичей 9, которые образуют соединение между последним охлаждающим элементом 10 камеры выпуска газа 13 и нижней кромкой 11 основания металлической конструкции, расположенной рядом или прикрепленной непосредственно к шахте, охлаждаемый водой шиберный затвор для перекрытия охлаждающей шахты.

На фиг. 2 обозначены дополнительные плоские теплопередающие экраны 14, которые устанавливаются внутри охлаждающей шахты в направлении, параллельном потоку газа и/или пара. На фиг. 2 показаны также металлическая конструкция 15, расположенная над камерой, опорные элементы 16, соединяющие металлическую конструкцию, установленную над камерой, с металлической конструкцией 17, расположенную рядом или прикрепленную непосредственно к охлаждающей шахте 18. Между металлической конструкцией, расположенной рядом с охлаждающей шахтой, и самой охлаждающей шахтой располагается изолирующий слой. Здесь же показаны опорные штанги 10 для вспомогательных экранов 14, наковальня 21, по которой будет ударять молоточек с целью чистки экранов, и штанга 22, которая поддерживает штанги крепления шахты 23.

Устройство содержит технологическую камеру, в которой осуществляется обработка руды цветного металла (в частности, обжиг), и камеру выпуска газа прямоугольной или квадратной формы (антейк), причем стены этой камеры (антейка) выполнены из огнеупорного материала, например, из хроммагниевого материала, с заделанными в этот материал охлаждающими элементами, например, медными, причем кромка самой камеры выпуска газа будет образована из охлаждающего элемента, например, меди. Это устройство отличается тем, что вертикальная металлическая конструкция, расположенная над камерой выпуска газа, поддерживает своим верхним концом с помощью металлических анкерных связей или каких-либо иных известных подобных же приспособлений, прикрепленных к одной или более горизонтальным штангам, соединенным с этой металлической конструкцией, охлаждающую "шахту", образо- ванную стенками, состоящими из одного или более комплектов вертикальных труб, расположенных в непосредственном контакте друг с другом, при этом данные стены обеззоливают весь канал, контуры которого определяются упомянутой охлаждающей шахтой, а площадь поперечного сечения самой шахты равна или почти равна площади поперечного сечения кромки камеры выпуска газа; в каждую вертикальную трубу подается через ее собственное сопло находящаяся под давлением вода от одного или более коллекторов, а испарение этой воды будет охлаждать газы и/или пары, образуемые в процессе обработки руды цветного металла, при этом пар будет затем выводиться из патрубка подачи воды, а металлическая конструкция располагается над камерой, поддерживающей вторую вертикальную металлическую конструкцию, расположенную рядом или прикрепленную непосредственно к охлаждающей шахте.

В предпочтительном, выполненном по настоящему изобретению варианте устройства, вертикальная металлическая конструкция, расположенная рядом или прикрепленная непосредственно к охлаждающей шахте, заканчивается внизу неподвижным выступом, который принимает на себя вес (или поддерживает) стенки, образованной из соответствующего количества слоев, обычно от 3 до 6, а лучше из 4, огнеупорного кирпича, например, хромомагниевых кирпичей, основной функцией которых является защита этой нижней части металлической конструкции, которая располагается рядом или прикрепляется непосредственно к шахте и которая подвергается воздействию газа при его максимально высокой температуре.

В соответствии с этим первым предпочтительным вариантом шахта из охлаждающих труб опускается вниз настолько, чтобы, по меньшей мере, частично перекрыть упомянутую стенку. Во втором предпочтительном варианте устройства по настоящему изобретению расположенный на верхней кромке камеры охлаждающий элемент соединяется с нижней кромкой металлической конструкции, расположенной рядом или прикрепленной непосредственно к охлаждающей шахте, через стенку, образованную соответствующим количеством слоев огнеупорного кирпича (предпочтительно 4), например, хромо-магнезиевого кирпича, и верхний слой которой представлен керамической ватой, которая дает возможность системе расширяться с последующим абсорбированием этого расширения. Упомянутую стену можно частично разрушить, чтобы можно было установить здесь охлаждаемый водой шиберный затвор для перекрытия впускного отверстия охлаждающей шахты.

В третьем предпочтительном варианте устройства по настоящему изобретению предназначенные для подачи находящейся под давлением воды в индивидуальные трубы коллекторы располагаются в более высокой позиции по отношению к нижней части охлаждающей шахты; эта расположенная ниже коллекторов часть охлаждающей шахты выполнена в форме труб, изогнутых на их нижних концах в форме буквы с целью образования полого цилиндра, после чего эти трубы нормально поднимаются вверх непосредственно до коллекторов для сбора потока. Во всех устройствах по настоящему изобретению теплопередающие поверхности охлаждающей шихты периодически очищаются с помощью ударных устройств, причем так называемая "наковальня" этих устройств неподвижным образом прикреплена к комплекту труб на их внешней стороне, которая не имеет никакого контактирования с отходящим газом, а сам молоточек устройств закрепляется на металлической конструкции, расположенной рядом или прикрепленной непосредственно к охлаждающей шахте.

Помимо перечисленных выше компонентов, устройство по настоящему изобретению может также содержать в верхней части охлаждающей шахты дополнительные теплопередающие поверхности, образованные из плоских экранов, которые располагаются параллельно потоку газа и/или пара и крепятся к одной или более опорных штанг, которые, в свою очередь, жестко соединяются с металлической конструкцией, расположенной над камерой выпуска газа.

Эти экраны можно вынимать либо индивидуально, либо сразу все. Эти дополнительные теплопередающие поверхности можно чистить ударными устройствами упомянутого выше типа, причем наковальня этих устройств прикреплена к опорным штангам, а сам молоточек соединяется с металлической конструкцией, прикрепленной к экрану.

После охлаждения отводящего газа в устройстве по настоящему изобретению он подается для последующего удаления пыли в электростатический фильтр, а в трубе подачи отходящего газа в электростатический фильтр установлен аварийный патрубок, который перекрывается шиберным затвором с механическим приводом. Второй шиберный затвор с механическим приводом может перекрыть трубу, чтобы дать возможность провести необходимые профилактические работы с электростатическим фильтром в безопасных условиях.

Температура поступающего в фильтр отходящего газа регулируется с помощью вдуваемого сюда атмосферного воздуха.

Чтобы исключить вероятность любого возможного присутствия опасных количеств газа, сопла регулируемой подачи воздуха можно перекрыть клапанами, которые гарантируют герметичное перекрытие сопел. Каждое сопло можно обмазывать соответствующей смесью с внешней стороны во время работы промышленной установки.

Устройство для охлаждения газов и/или паров от установок по обработке цветного металла, в которых образуемые в зоне обработки газы и/или пары проходят параллельно теплопередающей поверхности, состоящей из одного или более комплектов вертикальных труб, расположенных в непосредственном и взаимном контакте друг с другом с конечным образованием шахтной конструкции, причем в упомянутые трубы подается находящаяся под давлением вода с целью образования здесь пара, а шахтная конструкция подвешивается над зоной обработки. 5 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА ПЕЧЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ с обжиговой или плавильной камерой и аптейком, содержащее прямоугольную или квадратную камеру регенерации тепла отходящих газов, размещенную над отжиговой камерой и аптейком и выполненную с поперечным сечением, равным поперечному сечению верхней части обжиговой камеры и аптейка, с кессонированными боковыми стенками, кессоны которых выполнены из вертикальных труб и установлены с образованием охлаждаемой шихты, охлаждаемые ширмы в виде плоских трубчатых экранов, завешенные в камере регенерации тепла, коллекторы подвода хладагента и отвода хладагента и пара, ударные приспособления, выполненные в виде подпружиненных молотков и наковален, размещенных на внешних сторонах труб для удаления с них настыли, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным каркасом, расположенным вокруг стенок камеры регенерации или соединенным с ними, опертым на жесткую пластину, размещенными под ней теплоизоляционным слоем, защитной стенкой из рядов огнеупорных кирпичей и кессонированным элементом, расположенным между нижним торцом камеры регенерации и верхним торцом аптейка, причем нижний торец охлаждаемой кессонированной шахты расположен ниже уровня защитной стенки для защиты нижней части дополнительного каркаса. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количество слоев огнеупорного кирпича равно 3 - 6, предпочтительно 4. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что кирпичи выполнены из хромомагнезита. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплоизоляционный слой выполнен из керамической ваты. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубы кессонов соединены U-образными перемычками, перегиб которых выполнен в виде полого цилиндра или юбки, причем спускная труба соединена с коллектором преимущественно подвода хладагента, размещенным выше уровня нижнего торца охлаждаемой шахты, а подъемная труба соединена с коллектором отвода пара. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подпружиненные молотки ударных приспособлений охлаждаемых ширм закреплены на дополнительном каркасе, а наковальни - на опорных штангах охлаждаемых ширм.