ШАХТНАЯ ПЕЧЬ Российский патент 1996 года по МПК F27B1/00 F27B1/10 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к оборудованию процессов обжига сырья или кускового материала, и может быть использовано в химической и строительной промышленности при обжиге известняка и других материалов.

Известна шахтная печь, включающая вертикальную шахту, центральную горелку, соединенную через вентилятор с отверстием в корпусе шахты рециркуляционным газоходом, газосборник, соединенный газовым трактом с системой газоочистки, дымососом и дымовой трубой (см. кн. Монастырева А.В. Александрова А.В. Печи для производства извести. М. Металлургия, 1979, с.68, 70, 71, аналог).

Недостатком известной шахтной печи является высокий удельный расход топлива, обусловленный тем, что рециркуляционный газоход присоединен к отверстию на боковой поверхности вертикальной шахты под датчиком нижнего уровня, что не позволяет распределять продукты сгорания по поперечному сечению шахты в зависимости от измерения порозности, поскольку при увеличении расхода рециркуляционного газа увеличивается концентрация кислорода в пристеночной области и одновременно уменьшается концентрация кислорода в центре печи, а это приводит к увеличению недожога, низкому качеству обжига и быстрому выходу из строя горелочных устройств.

Известная шахтная печь (см. а.с. СССР N996816, кл. F27В 1/16), принятая за прототип по наибольшему количеству сходных признаков с заявляемой конструкцией, содержащая вертикальную шахту с горелками, дымососом и двумя газосборниками, верхний из которых выполнен с отверстиями по окружности печи и соединен газоходом через устройство газоочистки с всасывающим патрубком дымососа, соединенного с дымовой трубой, а нижний состоит из трубы, закрепленной с одной стороны, имеющий прямоугольное отверстие для всасывания продуктов сгорания из-под нижнего уровня шихты, выполненное на нижней образующей боковой поверхности трубы, причем ее верхняя боковая поверхность, находящаяся в шахте, закрыта -образной крышкой, а второй конец трубы нижнего газосборника соединен через второе устройство газоочистки и вентилятор рециркуляционным газоходом с горелками.

Недостатком известной шахтной печи является высокий удельный расход топлива из-за крепления трубы нижнего газосборника в противоположных стенах шахты, размещения на ней y-образной крышки и прямоугольного отверстия в центре и нижней ее части, поскольку при возникновении в центре слоя с уменьшенной порозностью требуется увеличить расход газов через нижний газосборник, при этом увеличивается температура газов и разрушается прямоугольное отверстие нижней части трубы и горелочные устройства, а при уменьшении порозности у стен шахты и одновременном увеличении расхода и температуры газа (для обеспечения равномерного обжига и снижения удельного расхода топлива) разрушается труба в местах ее крепления под воздействием веса y-образной крышки и веса обжигаемого материала.

Задача предполагаемого изобретения сводилась к усовершенствованию конструкции узлов шахтной печи для получения технического результата, обеспечивающего высокое качество обожженного материала вследствие равномерного распределения температуры и количества продуктов сгорания топлива по объему материала, повышение надежности узлов, обеспечивающих распределение продуктов сгорания и горение топлива.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в шахтной печи, содержащей вертикальную шахту с горелками, рециркуляционным газоходом, дымососом и двумя газосборниками, верхний из которых выполнен с отверстиями по окружности печи и соединен газоходом через устройство для газоочистки с всасывающим патрубком дымососа, соединенного с дымовой трубой, а нижний выполнен в виде трубы с отверстием для ввода продуктов сгорания, соединенный с рециркуляционным газоходом, согласно изобретению, один конец нижнего газосборника выполнен открытым и установлен в центральной части шахты и соединен с газоходом верхнего газосборника перед устройством для газоочистки, при этом над трубой газосборника установлена дополнительная труба, концы которой соединены с атмосферой и расположены на разных уровнях, на дополнительной трубе в центральной части шахты закреплена горизонтальная полка, а напорный патрубок дымососа соединен с рециркуляционным газоходом.

Выполнение одного конца трубы нижнего газосборника открытым и соединение его с газоходом верхнего газосборника перед устройством для газоочистки, а также соединение напорного патрубка дымососа с рециркуляционным газоходом позволяет изменять соотношения расходов газов и обоих потоков в широких пределах в зависимости от порозности слоя в центре и на периферии шахты без увеличения температуры рециркуляционного газа и увеличения концентрации кислорода в нем, что обеспечивает тем самым надежную работу горелочных устройств при минимальном расходе топлива и высоком качестве обжига.

Размещение над отверстием для всасывания газов нижнего газосборника дополнительной трубы (труб) с горизонтальной полкой исключает механические нагрузки от материала и горизонтальной полки на нижний газосборник, а выполнение отверстия для всасывания газов с торца трубы нижнего газосборника ликвидирует в значительной мере термические напряжения, что позволяет выполнять нижний газосборник из нелегированной конструкционной стали. Размещение дополнительных труб, концы которых соединены с атмосферой и расположены на разных уровнях над нижним газосборником, обеспечивает более низкую температуру стенки по сравнению с нижним газосборником, что также позволяет изготавливать ее из нелегированной стали.

Горизонтальная полка может быть выполнена из низколегированной стали или бетонной.

Из конструкции шахтной печи исключены рециркуляционный вентилятор и высокотемпературное устройство газоочистки.

Вес опытно-промышленной конструкции нижнего газосборника с трубами для шахтной печи диаметром 5,6 м и высотой 32 м составил 1 т. Вес полки из низколегированной стали 10 кг.

На фиг. 1 изображен общий вид шахтной печи, на фиг.2 поперечный разрез нижнего газосборника.

Шахтная печь содержит вертикальную шахту 1 с горелками 2, рециркуляционный газоход 3, дымосос 4, верхний газосборник 5, выполненный с отверстиями 6 по окружности стен шахты 1 и соединенный газоходом 7 через устройство для газоочистки 8 с всасывающим патрубком дымососа 4, соединенного трубопроводом с дымовой трубой 9, а нижний газосборник 10 выполнен в виде трубы, снабженной с одной стороны отверстием 11 для всасывания продуктов сгорания из центральной части шахты 1 в газоход 7 верхнего газосборника 5 перед устройством для газоочистки 8, при этом над трубой нижнего газосборника 10 установлена дополнительная труба 12, концы которой соединены с атмосферой и расположены на разных уровнях, на дополнительной трубе 12 (или трубах) в центральной части шахты закреплена горизонтальная полка 13, напорный патрубок дымососа 4 соединен с рециркуляционным газоходом 3, верхний газосборник 5 и труба нижнего газосборника 10 снабжены дросселями 14 и 15 соответственно.

Шахтная печь работает следующим образом.

Загружаемый материал подают в печь через загрузочное устройство на полку 13, установленную горизонтально на дополнительных трубах 12, в центральной части шахты 1, при этом под полкой 13 образуется полость, в которой через отверстия открытого конца трубы газосборника 10 отсасывают горячие продукты сгорания с температурой 400 600^oС из центра печи и охлаждают их смешением продуктами сгорания, проходящими через слой холодного загружаемого кускового материала между газосборниками 5 и 10 и имеющими температуру 100 - 150^oС в отверстиях в газосборнике 5, при этом в объединенном потоке, охлажденном до 300 350^oС, отсутствуют липкие высокотемпературные вещества, что обеспечивает как высокое качество очистки в устройстве газоочистки 8, что, в свою очередь, гарантирует надежную работу дымососа 4, дымовой трубы 10, рециркуляционного газохода 3 и горелок 2.

Увеличение расхода и температуры газа в нижнем газосборнике 10 вызывает одновременное снижение расхода и температуры в верхнем газосборнике 5, что обеспечивает постоянную температуру объединенного потока после смешения их в газоходе 7, газоочистке 8 и дымососе 9 при всех режимах работы печи, необходимую для надежной работы горелок 2 при соединении их рециркуляционным газоходом 3 с напорным патрубком дымососа 4.

Расположение дополнительных труб 12 в зоне низких температур по сравнению с местом расположения нижнего газосборника 10 обеспечивает снятие нагрузок с этого газосборника от веса материала. При загрузке печи одновременно с кусковым материалом в верхний газосборник 5 поступает воздух, поэтому для предотвращения повышения концентрации кислорода в рециркуляционном газе прикрывают на 1 3 секунды (время пересыпания кускового материала из скипа в печь) дроссель 14 и полностью открывают дроссель 15. После загрузки эти дроссели возвращают в исходное положение.

Исходное положение дросселей определяют при устойчивом режиме по показаниям термопар в верхнем 5 и нижнем газосборниках 10 и по минимальной разности наибольшей и наименьшей активностей извести, например ±5% в течение смены.

С увеличением пористости материала на периферии по сравнению с центром шахты в верхнем газосборнике 5 повышается температура, а в нижнем 10 понижается.

Для увеличения равномерности степени обжига материала в объеме шахты 1 прикрывают дроссель 14 и одновременно открывают дроссель 15, при этом поток газа через центр печи увеличивается, а по периферии уменьшается, что уменьшает потери тепла с отходящими газами верхнего газосборника 5, уменьшает качество прокалки материала в центре шахты 1 и тем самым снижает удельный расход топлива.

При увеличении пористости материала в центре по сравнению с периферией шахты 1 осуществляют открытие дросселя 14 и прикрытие дросселя 15, в результате по периферии увеличиваются расход и температура продуктов газов, а в центре, наоборот, уменьшается как температура газов, так и расход, при этом уменьшаются потери тепла с отходящими газами и удельный расход топлива в центре печи и уменьшается качество обжига по периферии.

Опытно-промышленная эксплуатация предполагаемого изобретения на Николаевском глиноземном заводе при обжиге извести в течение более 8 месяцев подтвердила повышение надежности работы узлов печи, что привело к снижению простоев на 23 часа в течение 8 месяцев, улучшению качества обрабатываемой извести, что сказалось на ее активности, которая повысилась на 1,7% кроме того, наблюдалось снижение удельного расхода топлива на 15 кг у.т./т извести.

Использование: относится к области металлургии, в частности к оборудованию процессов обжига сырья или кускового материала, и может быть использовано в химической и строительной промышленности при обжиге известняка и других материалов. Сущность: шахтная печь содержит вертикальную шахту с горелками, рециркуляционный газоход, дымосос, верхний газозаборник, выполненный с отверстиями по окружности стен шахты и соединенный газоходом через устройство для газоочистки с всасывающим патрубком дымососа, соединенного трубопроводом с дымовой трубой. Нижний газозаборник выполнен в виде трубы с отверстием для всасывания продуктов сгорания из центральной части шахты в газоход верхнего газозаборника перед устройством для газоочистки. Над трубой нижнего газозаборника установлена дополнительная труба, концы которой соединены с атмосферой и расположены на разных уровнях. На дополнительной трубе (или трубах) в центральной части шахты закреплена горизонтальная полка. Напорный патрубок дымососа соединен с рециркуляционным газоходом, верхний газозаборник и труба нижнего газозаборника снабжены дросселями. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Шахтная печь, содержащая вертикальный корпус с горелками и двумя расположенными друг над другом газозаборниками, верхний из которых соединен газоходом через дымосос и устройство для газоочистки с дымовой трубой, и рециркуляционный газоход, соединенный с горелками печи и нижним газоходом, отличающаяся тем, что печь снабжена проходящей через футеровку и размещенной между газозаборником дополнительной трубой с горизонтальной полкой, при этом нижний газозаборник выполнен в виде трубы, один конец которой выполнен открытым и расположен по оси печи, а другой соединен с газоходом верхнего газозаборника перед устройством для газоочистки, причем концы дополнительной трубы соединены с атмосферой и расположены на разных уровнях, а полка дополнительной трубы размещена над открытом концом нижнего газозаборника. 2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что напорный патрубок дымососа соединен с рециркуляционным газоходом.