ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА КАРБОНАТНОГО СЫРЬЯ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ Российский патент 2020 года по МПК F27B1/00 

Изобретение относиться к шахтным печам для обжига карбонатного сырья на твердом топливе.

Известно, что аэродинамический режим шахтной печи обусловлен взаимным расположением тягодутьевых устройств и сопротивлением слоя материала в шахте. Верхняя часть печи - зона подогрева - сообщается с дымососом, поэтому находится под разрежением, постепенно убывающим по направлению к зоне обжига. В зоне обжига разрежение достигает минимального, близкого к нулевому, значения. Нижняя часть шахты - зона охлаждения - находится под давлением, так как в нее дутьевым вентилятором нагнетают холодный воздух. По мере движения воздуха в направлении зоны обжига давление убывает.

Состав газовой среды на качество обжига кусковых материалов не оказывает существенного влияния. Значение коэффициента избытка воздуха в зоне обжига должно соответствовать роду сжигаемого топлива и системе отопления печи при минимальных потерях теплоты от химического и механического недожога и с отходящими из печи газами.

Исходя из вышеизложенного создаются устройства, обеспечивающие дополнительную равномерную подачу воздуха в зону обжига

Известна шахтная печь, работающая на твердом топливе, содержащая футерованную шахту с загрузочным и выгрузочным устройствами и систему подачи воздуха для горения топлива. Большая часть воздуха подается по периферии, меньшая часть - по центральной трубе, которая установлена по вертикальной оси вращающегося выгрузного устройства типа «улита» и оснащена отверстиями для выхода воздуха в своей верхней части под защитным колпаком.

В печь через загрузочное устройство периодически подается шихта (смесь сырья и топлива). По мере опускания шихта нагревается идущими снизу печными газами. В зоне обжига топливо сгорает, отдавая тепло на разложение сырья.

В зоне охлаждения происходит теплообмен между известью и поступающим снизу в печь воздухом. Охлажденная известь удаляется из печи с помощью выгрузного устройства.

Однако наблюдаемый неравномерный обжиг сырья приводит к получению извести разной активности и частично к потерям в виде «пережога». Это обусловлено тем, что в печи в нижней части зоны обжига, у границы с зоной охлаждения, имеет место температурный пик порядка 1200-1300°С (Табунщиков Н.П. Производство извести. - М.: Химия, 1974, с. 53 рис. 12).

Известна шахтная печь, в которой предусмотрена установка перемещаемого по оси шихты распределителя воздуха, выполненного в виде полой цилиндрической вставки с перфорированными конусами на концах (а.с. 476427 СССР кл. F27B 1/00 1973 г.). Подача холодного воздуха через вставку, перемещаемую с помощью привода, вслед за положением температурного пика снижается температура пограничной области до определенной величины.

Недостатком этой печи является ненадежность работы вставки, так как она должна перемещаться в плотной кусковой засыпке при температуре порядка 1200-1300°С. Кроме этого подъем устройства сопровождается затратой значительного количества энергии.

Целью изобретения является улучшение надежности работы печи, повышения качества обожженного известняка, снижение расхода топлива на обжиг.

Поставленная цель достигается тем, что в шахтной печи для обжига карбонатного сырья на твердом топливе, содержащей футерованную шахту, загрузочное и выгрузочное устройства подогрев известняка, обжиг с получением извести, и ее охлаждение осуществляют в прямотоке и противотоке. Дополнительная подача воздуха-окислителя в регулируемом режиме подается в зону обжига по цилиндрической полой вставке из жаростойкой стали установленной в верхней части печи. Вставка имеет в верхней части сферическое шарнирное соединение с рамой печи (фото 1), что обеспечивает гибкость соединения и в результате происходит сохранность футеровки стенок печи. Подача объема дополнительного воздуха через вставку регулируемая, что обеспечивает необходимый режим сжигания топлива и стабильность температуры в зоне обжига.

На границе между зоной обжига и подогрева имеет место, так называемая «восстановительная зона», в которой высокотемпературный печной газ уже не содержащий кислорода. контактирует с поверхностью раскаленного твердого топлива. В этих условиях протекает реакция восстановления углекислого газ, что приводит к неполному сгоранию топлива.

Полезная высота печей, т.е. высота слоя засыпки кускового материала составляет обычно 10-20 м. Эта высота в основном определяет номинальную протяженность каждой из тепловых зон, т.е. зоны подогрева, зоны обжига и зоны охлаждения. Номинальная высота зоны охлаждения составляет 15-30% рабочей высоты печи. Этой высотой определяется привязка выходного отверстия распределителя воздуха относительно шахты печи.

Варьируя величинами коэффициента избытка воздуха устанавливают наиболее благоприятный режим обжига, обеспечивающий высокое качество получаемого продукта и увеличенную стойкость стенок наружной и внутренней шахт Использование заявляемого способа обжига и печи для его осуществления позволяет по сравнению с известными обеспечить более равномерное распределение тепловых нагрузок в зоне обжига.

Изобретение обеспечивает максимальное качество обработки материала и высокую производительность,

Пример использования:

При обжиге в пересыпной печи применялся уголь разреза «Богатырь» Экибастузского месторождения теплотворной способностью 4200 ккал/кг, содержанием летучих - 28%, зольность 40%, спекаемостью - 1400°С. По выполненному расчету для обжига тонны известняка требуется 345 кг этого угля. Эффективность предлагаемого изобретения видна в нижеследующей таблице:

Изобретение относится к шахтной печи для обжига кускового материала. Печь содержит зону подогрева, зону обжига, зону охлаждения, установленную сверху вертикально по оси печи металлическую цилиндрическую вставку с выходным устьем для подачи дополнительного воздухоохладителя в зону охлаждения и средство регулирования подачи дополнительного воздухоохладителя в виде распределителя, при этом упомянутая вставка для подачи дополнительного воздухоохладителя закреплена на верхней части печи посредством сферического шарнирного соединения, а выходное устье упомянутой вставки размещено на уровне номинальной высоты зоны охлаждения с обеспечением подачи в нее дополнительного воздуха вверх по периферийной части печи с возможностью варьирования величины коэффициента избытка воздуха. Обеспечивается повышение качества обожженного известняка за счет равномерного обжига по сечению печи, снижение удельного расхода топлива при сохранении высокой степени обжига извести, повышение надежности работы печи с обеспечением длительной работы печи без локального износа футеровки печей. 1 ил., 1 табл.

Шахтная печь для обжига кускового материала, содержащая зону подогрева, зону обжига, зону охлаждения, установленную сверху вертикально по оси печи металлическую цилиндрическую вставку с выходным устьем для подачи дополнительного воздухоохладителя в зону охлаждения и средство регулирования подачи дополнительного воздухоохладителя в виде распределителя, отличающаяся тем, что упомянутая вставка для подачи дополнительного воздухоохладителя закреплена на верхней части печи посредством сферического шарнирного соединения, а выходное устье упомянутой вставки размещено на уровне номинальной высоты зоны охлаждения с обеспечением подачи в нее дополнительного воздуха вверх по периферийной части печи с возможностью варьирования величины коэффициента избытка воздуха.