ШАХТНАЯ ПЕЧЬ Российский патент 1997 года по МПК F27B1/00 

Изобретение относится к шахтным печам для обжига кускового материала, например извести, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известна шахтная печь для обжига извести, содержащая вертикальную огнеупорную шахту, загрузочное и выгрузочное устройства, один или несколько ярусов топливоподающих устройств и устройств для вывода отходящих газов. Шахта такой печи в зоне обжига и подогрева выполнена в виде цилиндра круглого или прямоугольного (квадратного) сечения, иногда с некоторым расширением кверху.

Материал в этих печах загружается сверху, проходит зоны подогрева, обжига, охлаждения и выгружается снизу. Топливо поступает в печь через окна топливоподающих устройств. Здесь же может подаваться и первичный воздух. Вторичный воздух подводится в зону охлаждения, а отсос отходящих газов осуществляется в верхней части печи. Топливо или полугаз, получаемый из топлива и первичного воздуха и содержащий горючие компоненты, поступает в зону обжига, где, перемещаясь вверх по печи и перемешиваясь с вторичным воздухом, поступающим из зоны охлаждения, сгорает непосредственно в слое материала.

В таких печах на нижнем участке зоны обжига происходит наиболее интенсивное сгорание топлива за счет высокой концентрации в потоке горючих элементов и кислорода. На верхнем же участке зоны обжига концентрация реагирующих элементов уменьшается и интенсивность дожигания топлива значительно снижается. Поэтому при снижении коэффициента избытка воздуха в печи до величины, близкой к единице, часть горючих элементов в потоке не успевает окислиться (особенно при значительных размерах поперечного сечения шахты), что снижает тепловую эффективность печи. Повышение коэффициента избытка воздуха в печи до 1,5-2,0 для уменьшения или устранения неполноты сжигания топлива, что повсеместно применяется на практике, не улучшает положения. В результате снижается производительность печи и повышается удельный расход топлива.

В связи с неравномерностью обжига извести по поперечному сечению шахты, которая всегда присутствует в той или иной степени, в нижней части зоны обжига имеются участки с полностью декарбонизированным материалом и, следовательно, с повышенной температурой, так как при сгорании полугаза с высокой интенсивностью на этих участках выделяемое в них тепло идет только на нагрев извести. При этом происходит спекание кусков извести между собой и с футеровкой (такие участки, как правило, расположены у футеровки), что приводит к образованию сводов из спекшегося материала и ускоренному износу футеровки, особенно при повышении активности выпускаемой извести и коэффициента избытка воздуха в печи. Такое положение препятствует выпуску извести высокого качества. Поэтому в подавляющем большинстве случаев на таких печах выпускают известь активностью всего 65-75%
Целью изобретения является повышение качества выпускаемой извести, производительности печи и увеличение срока службы футеровки при снижении удельного расхода топлива.

Поставленная цель достигается тем, что в известной шахтной печи, содержащей огнеупорную шахту, загрузочное и выгрузочное устройства, одно или несколько ярусов топливоподающих устройств и устройство для вывода отходящих газов, шахта на участке протяженностью 0,2-0,7 высоты печи, расположенном над верхним ярусом топливоподающих устройств, заужена до величины 0,15-0,75 площади ее поперечного сечения, находящегося на уровне нижнего яруса топливоподающих устройств.

Причем для достижения наибольшего эффекта нижняя граница зауженного участка шахты расположена от верхнего яруса топливоподающих устройств на расстоянии, равном 0,1-0,3 высоты печи, а на участке между нижней границей зауженной части шахты и нижним ярусом топливоподающих устройств шахта выполнена с расширением книзу.

Уменьшение площади поперечного сечения шахты на указанном участке, совпадающем с верхней частью зоны обжига, повышает интенсивность перемешивания газового потока и, следовательно, дожигания горючих составляющих на этом участке, который характеризуется уменьшенной концентрацией реагирующих элементов. Это позволяет снизить коэффициент избытка воздуха в печи до величины, близкой к единице (при полном сгорании топлива). В результате чего за счет снижения концентрации кислорода в потоке уменьшается интенсивность сгорания топлива на участке, расположенном между нижним ярусом топливоподающих устройств и нижней границей зауженного участка шахты и совпадающем с нижней частью зоны обжига. Это снижает перегрев извести в местах с полностью декарбонизированным материалом и устраняет условия для спекания кусков извести между собой и футеровкой. Выполнение шахты на нижнем участке зоны обжига расширенной книзу в значительной степени снижает сцепление движущегося вниз материала с футеровкой и вызывает некоторые смещения кусков обжигаемого материала друг относительно друга внутри слоя, что дополнительно способствует устранению условий для спекания материала и образования сводов.

Следовательно, такая конструкция шахтной печи позволяет повысить качество выпускаемой извести, производительность печи и срок службы футеровки при снижении удельного расхода топлива.

На чертеже схематически изображена предлагаемая печь, разрез.

Шахтная печь содержит огнеупорную шахту 1, загрузочное 2 и выгрузочное 3 устройства, два яруса топливоподающих устройств (на чертеже изображены только окна топливоподающих устройств верхнего 4 и нижнего 5 ярусов) и устройство для вывода отходящих газов ( на чертеже изображен только патрубок 6 этого устройства).

Над верхним ярусом топливоподающих устройств 4 расположен участок шахты протяженностью h, на котором шахта заужена, и ее поперечное сечение составляет 0,15-0,75 поперечного сечения шахты, находящегося на уровне нижнего яруса топливоподающих устройств 5, причем h (0,2-0,7)•H, где H высота печи. Нижняя граница этого участка находится на расстоянии h₁ (0,1-0,3)•H от верхнего яруса топливоподающих устройств 4. На участке h₂, расположенном между нижней границей зауженной части и нижним ярусом топливоподающих устройств 5, шахта выполнена расширенной книзу. Вся шахта условно разделена на три зоны: подогрева, обжига и охлаждения. Участки h и h₂ составляют зону обжига извести. Вверху шахта может быть выполнена с расширением кверху, как показано на чертеже.

Шахтная печь работает следующим образом.

Подача кускового известняка в шахту 1 осуществляется загрузочным устройством 2. По мере продвижения материала вниз по печи в зоне подогрева осуществляется его нагрев отходящими газами, которые удаляются из шахты через патрубок 6. Затем в зоне обжига происходит декарбонизация известняка за счет тепла, выделяемого при сгорании топлива, поступающего в печь через окна 4 и 5 двух ярусов топливоподающих устройств. Через эти же окна может подаваться первичный воздух. Вторичный воздух в печь поступает через выгрузочное устройство 3 за счет разрежения в печи, создаваемого устройством для вывода отходящих газов. Охлаждение обожженного материала, т.е. извести, осуществляется вторичным воздухом в зоне охлаждения. Выгрузка готовой продукции из печи осуществляется выгрузочным устройством 3.

Использование: в шахтных печах для обжига кускового материала, например извести, в промышленности строительных материалов, химической, металлургической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: шахтная печь для обжига кускового материала содержит огнеупорную шахту, загрузочное и выгрузочное устройства, устройство для вывода отходящих газов. Участок шахты протяженностью 0,2-0,7 высоты печи, расположенный над верхним уровнем топливоподающих устройств, выполнен зауженным. Площадь поперечного сечения на этом участке составляет 0,15-0,75 площади поперечного сечения шахты на уровне нижнего яруса топливоподающих устройств. Нижняя граница зауженного участка шахты расположена от верхнего яруса топливоподающих устройств на расстоянии, равном 0,1-0,3 высоты печи. Шахтная печь на участке между нижней границей зауженной части шахты и нижним ярусом топливоподающих устройств выполнена с расширенной книзу шахтой. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Шахтная печь для обжига кускового материала, например извести, содержащая огнеупорную шахту, загрузочное и выгрузочное устройства, одно или несколько ярусов топливоподающих устройств и устройство для вывода отходящих газов, отличающаяся тем, что шахта на участке протяженностью 0,2 0,7 высоты печи, расположенном над верхним ярусом топливоподающих устройств, заужена до величины 0,15 0,75 площади ее поперечного сечения, находящегося на уровне нижнего яруса топливоподающих устройств. 2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что нижняя граница зауженного участка шахты расположена от верхнего яруса топливоподающих устройств на расстоянии, равном 0,1 0,3 высоты печи. 3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что на участке между нижней границей зауженной части шахты и нижним ярусом топливоподающих устройств шахта выполнена расширенной книзу.