Способ отопления печи ступенчато-взвешенного слоя для термической обработки сыпучих материалов Советский патент 1984 года по МПК C21B13/00 

I . Изобретение относится к подготов ке железорудного сырья в черной металлургии, а именно к восстановительному обжигу железных руд. Известны способы отопления печи ступенчато-взвешенного слоя для тер мической обработки сыпучих материалов, включающие раздельную подачу в печь газообразного и твердого топ лива, сжигание газоугольной смеси н посредственно в объеме агрегата и о |вод отработанных газов ij. Недостатками этих способов являются отсутствие стаб1шизирующих горение устройств и, как следствие, хаотическое со значительными пульсациями сжигание газообразного топлива, возможность захвата отходящими газами природного газа, перемещение его с ними в головную часть печи и накопление в ней, в результате чего в головной части печи периодически происходят хлопки, понижакицие работоспособность оборудования, в особенности кладки, и повьшающие нестационарность процесса, .и, кроме того затруднения с формированием газовой фазы в зоне частичного восстановления из-за неорганизованных оттоков из нее части сжигаемого топлива. Перечисленные недостатки частично устраняются при сжигании части газообразного топлива вне печи. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ отоп ления печи ступенчато-взвешенногб слоя для термической обработки сыпучих материалов, включающий раздельную подачу в печь газообразного и твердого топлива, сжигание части газообразного топлива вне печи с последующим вводом в нее продуктов горения, сжигание газоугольной смеси непосредственно в объеме агрегата и отвод отработанных газов iz . Недостатками известного способа являются уменьшение количества газа, сжигаемого непосредственно в объеме печи в соне частичного восстановления, в результате количество внутрен них микроисточников тепла в слое снижается, следовательно,, понижается эффективность развития процессов теп ло- и массопереноса и падает удельная производительность агрегата. Кроме того, сжигание топлива в компенсационных, камерах при ограничен04по технологии температурах ) возможно только при высоких коэффициентах избытка воздуха (свыше 2,5 ). В результате в печь попадает добавочное «количество окислителя, создание в ней восстановительной атмосферы усложняется и ухудшается качество готовой продукции. Причем сжигание топлива непосредственно в гpeбkяx ступенчатого пода печи приводит к его перегреву вследствие лучистой теплоотдачи от горящего факела (до температур, превьппающих ). В результате на поде печи образуются спеки и настыihH и прекращается нормальное передвижение материала,, кроме того, существенно падает стойкость пода печи. Причем сложность исполнения компенсационных камер в гребнях ступенчатого пода печи и необходимость установки их в значительном числе усложняет конструкцию и работоспособность агрегата. Кроме того, по известному способу отсутствуют методы интенсификации процессов сушки и подогрева материала.. Целью изобретения является стабилизация горения газоугольной смеси на заданных участках печи и интенсификация процессов сушки и подогрева материала. Поставленная цель достигается тем, что согласно способулотопления печи ступенчато-взвещенного слоя для термической обработки сьтучих материалов, включающему раздельную подачу в печь газообразного и тверщого топлива, сжигание части газообразного тоцлива вне печи с последующим вводом в нее продуктов горения, сжигание газоугольной смеси непосредственно в объеме агрегата и отвод отработанных газов, на первом по ходу материала ряду отапливаемых зон формируют тепловую завесу посредством внепечного сжигания топлива и подачи в печь продуктов горения с температурой 1050-1200 с и начальным количеством движения, равным 0,6-0,8 от начального количества движения струй праедьщущих рядов фурм, при этом газоугольную смесь последующих рядов фурм с горизонтальной скоростью движения угольных частиц, равной 0,6-2,0 м/с, зажигают от струйной тепловой завесы и сжигают в концевой части печи.

На чертеже представлена печь ступенчато-взвешенного слоя с камерой довосстановления, продольньш разрез.

Известные печи ступенчато-взвешенного слоя (СВС) работают при ежиfании смеси твердого и газообразного топлива непосредственйо в объеме печи. Причем, если твердое топливо подается вместе с потоком руды и последовательно проходит все технрло гические зоны (сушка, подогрев, частичное восстановление), то газообразное - только зоны подогрева и частичного восстановления. По технологии процесса высокие температуры внутри печи .(свьше ), обеспечивающие зажигание газоугольной смеси, формируют только в зонах подогрева и частичного восстановления. Зона сушки отапливается за счет обратного пото- ка газов и темпераутра в ней не превышает 300-400°С. Поэтому горения твердого топлива в ней не происходит Такая система отопления обусловливает возможность захвата обратным пото ком газов несгоревшего природного газа и накопления его в зоне сушки и отсутствие внутреннего источника (стабилизатора) зажигания газоугольной смеси в горячих зонах, что повышает нестабильность процесса.

Предлагаемый способ отопления печи СВС устраняет проскоки несгоревшего природного газа в зону сушки и стибилизирует зажигание газоугольной смеси в горячих зонах. Для этого между зонами сушки и подогрева в печи устанавливают высокотемпературную тепловую завесу (сплошную, плоскоструйную). ,Такая завеса способствует дожиганию природного газа в обратном потоке газов и стабилизирует (теплоотдачей излучением) зажигание газоугольной смеси в горячих зонах печи.

На границе зон сушки и подогрева температуру в пе.чи ступенчато поднимают с 300 до 1000-1150°С посредством принудительного сжигания топлив.а в выносных камерах и установки в печи струйной тепловой завесы из продуктов горения. Ступенчатый подъем температур обеспечивает интенсификацию работы зоны сушки за счет отдачи тепла излучением от тепловой завесы к шихте и ускорение подогрева шихты непосредственно на входе в зону (интенсификацию процесса подогрева) . Образование высокотемпературной тепловой завесы производят путем принудительного сжигания топлива в выносных камерах. В противном случае (при отсутствии сжигания топлива в выносных камерах) из фурм выходит холодная смесь газа и воздуха, в нижней части печи температура, за- весы невелика и здесь становится возможным проскок природного газа в зону сушки. При принудительном сжигании топлива температура тепловой завесы достаточно высока по всей высоте агрегата. Тепловую завесу устанавливают отдельными струями, причем струи объединяются одна с другой на уровне гребней ступеней пода. Далее по всей высоте печи завеса имеет плоский (плрскоструйпый) характер.

Величина скачка (ступенчатого подъема температур) определяется технологическими особенностями рабо ты зон сушки и подогрева. При температуре начала скачка ниже 300°С существенно падает интенсивность сушки шихты и снижается производительность агрегата. При температуре начала скачка вьш1е 400 С возрастают потери тепла с отходящими газами. При температуре завершения -скачка ниже . 1000 С возрастает протяженность зоны подогрева и также падаетудельная производительность агрегата. При температуре завершения скачка вьппе в печи возможно спекообразование, что приводит к аварийному останову arperaja.

Предлагаемый ступенчатый подъем температур обеспечивают установлением температуры продуктов горения в тепловой завесе, в пределах 10501150 С. При меньшей тe пepaтype завесы (менее ) не обеспечивается требуемая интенсификация работы зон сушки и подогрева. Большая температура завесы (более 1150 С) приводит к образованию спеков в печи.

Количество движения газа в тепловой завесе следУет установить равным 0,6-0,8 от количества движения струй предьздущих рядов фурм в зоне сушки. При меньшем количестве движения газа в тепловой завесе (менее 0,6 от количества движения струй в зоне сушки) становится нестабильной транспортировка материала на входе в зону подогрева. При большем количестве движения газа в тепловой завесе (более 0,8 от количества движения стру в зоне сушки) транспортировка матер ала уже не улучшается, зато количес во сжигаемого в выносных топках газа, а следовательно, и размеры топо возрастают. Газоугольную смесь последующих рядов .фурм (зон подогрева и частичного восстановления) зажигают от струйной тепловой завесы посредство передачи тепла излучением. Другие способы стабилизации зажигания приводят к неизбежному вводу в объем печи дополнительных устройств (запальников различного типа) и, следо вательно, к усложнению конструкции агрегата и технологии его обслужива ния. Газоугольную смесь зажигают непо средственно в объеме агрегата, обес печивая тем самым наличие многочисленных микроисточников тепла непосредственно в слое обрабатываемой шихты, что приводит к интенсификаци процессов тепло- и массопереноса. При.таком подводе тепла к слою горизонтальная скорость движения угольных частиц должна составлять 0,6-2,0 м/м с. Меньшая скорость движения частиц (менее 0,6 . с) печи СВС приводит к недостатку твер дого топлива в камере довосстановле ния, и, следовательно, к ухудшению качества готовой продукции. При бол шей скорости движения частиц (более 2,0 с) в камеру довосстановлё ния попадает избыточное количество твердого топлива и возрастают .его потери с разгружаемой продукцией. Сущность изобретения заключается в формировании внутри печи на стьпсе зон сушки и подогрева плоскоструйной тепловой завесы для дожигания попадающего в зону сушки природного газа и стабилизации зажигания газоуГольной смеси в зонах подогрева и частичного восстановления, а также в оптимизации основных, параметров такой тепловой завесы. Способ осуществляют следующим образом. В середине рабочего объема 1 камеры 2, например на третьем ряду фурм 3, устанавливают тепловую заве су из плоской струи продуктов горения с температурой и количес вом движения 0,7 от количества движения фурм 4 зоны сушки или 0, 046 84 м/м.с, где 120 - количество движения струй в зоне сушки. Шихту (руду с углем) через загрузоч- : ный лоток 5 подают в рабочую камеру печи ступенчато-взвешенного слоя. Под воздействием направленных газовоздушных потоков, подаваемых через фурмы 4 зоны сушки и фурмы 6 зон подогрева и частичного восстановления и имеющих скорость,превышающую скорость витания отдельно взятого куска, шихта передается со ступени на ступень во взвешенном состоянии по направлению к камере 7 довосстановления. Топливовоздушную смесь формируют из природного газа, угля и воздз а. Смесь газа и воздуха подают через фУрмы 6, смешивают с углем и сжигают непосредственно в объеме печи. Часть природного газа сжигают в выносной топке 8, а продукты горения используют для формирования тепловой завесы. Газоугольную смесь, образуемую подачей газа с воздухом через фурмы 6, зажигают излучением от тепловой завесы. Выходящие из фурм газовоздушные потоки после затухания скорости перемещаются под сводом печи в сторону камеры 7 довосстановления, опускаются над слоем шихты вниз, поворачиваются и двигаются по нижней части печи по направлению к тракту 9. При встрече с тепловой завесой природный газ воспламеняется и сгорает, что исключает его Попадание в головную часть печи. Обрабатываемая шихта подвергается предварительно сушке при 300°С за счет тепла обратного потока газов, ступенчатому подогреву в тепловой завесе (скачком) до и предварительному восстановлению до 40% в среде с присутствием СО, СН. Формированию восстановительной среды способствует частичное горение и разложение твердого топлива, для чего в горячих зонах его перемещают с горизонтальной скоростью 1,5 . После поступления разогретой шихты в камеру 7 довосстаковления завершается процесс ее термообработки, под воздействием входящего в состав шихты твердого углявосстанавливается равномерно по всему объему до степени 120% (по магнетиту). Готова; продукция разгружается устройст71

BOM 10 в ванну 11 с водой и передается на обогащение.

Температуры тепловой завесы и всех технологических зон контролируют стандартными термопарами и регулируют изменением соотношения топлива к воздуху. Количество движения тепловой завесы и струй, выходящих из фурм 4 зоны сушки, контролируют стандартными расходомерами и регулируют дроссельными заслонками тягодутьевого оборудования, Горизонталь Ч (1 . . ,

279048

ную скорость движения угольных частиц контролируют периодическими отборами проб газовзвеси во времени и регулируют изменением количества 5 транспортир.унмцего агента.

Изобретение обеспечивает увеличение производительности агрегата на 4-7%, повышение степени извлечения железа из руды на 2-4%, улучшение 10 качества готовой продукции и снижение потерь металла с хвостами при последующем обогащении. л :

СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ПЕЧИ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий раздельную подачу в печь газообразного и -твердого топлива, сжигание части газообразного топлива вне печи с последующим вводом в нее продуктов горения, сжигание газоугольной смеси непосредственно в объеме агрегата и. отвода отработанных газов, о т л и чающийся тем, что, с целью стабилизации горения газоугольной смеси на заданных участках печи и интенсификации процессов сушки и подогрева материала,.на первом по ходу материала ряду отапливаемых зон формируют техшовую завесу посредством внепечного сжигания топлива и подачи в печь продуктов горе,ния с температурой 1050-1200с и начальным количеством движения, равным 0,6-0,8 от начального количества жения струй предыдущих рядов фурм, при этом -газоугольную смесь последующих рядов фурм с горизонтальной скоростью движения угольных частиц, равной 0,6-2,0 м/с, зажигают от g струйной тепловой завесы и сжигают в концевой части печи. Is9 СО