Способ сжигания топлива воВРАщАющЕйСя пЕчи Советский патент 1981 года по МПК F23D13/00 

(54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА ВО ВРАЩАЩЕЙСЯ

ПЕЧИ

раскрытия потока вторичного воздуха превышает на 10-30° угол раскрытия факела.

Способ СЖИГ9.НИЯ топлива во вращающейся печи при обжиге материалов,склонных к спеканию, заключается в .следующем.

В горелку, установленную с горячего конца вращающейся печи, подают смесь газа с воздухом в соотношении 1:10 и сжигают ее на выходе из горел ки.

По периферии образовавшейся газовоздушной смеси подают насыщенный водяной пар с давлением, на 0,05 0,5 атм больше давления газа перед гйрелкой. Струя насыщенного водяного пара окружает факел оболочкой трехатрмного газа () толщиной 0,01 -. 0,03 диаметра факела, являясь при этом тепловым экраном ме;кду факелом и .футеровкой,.поглощая до 60-80% тепла, излучаемого факелом.

Часть тепловой энергии факела затрачивается на испарение (640 ккал/кг) и на нагрев водяного пара.

При толщине струи насыщенного водяного пара менее 0,01 диаметра факела и его давлении,- превьошающем давление газа менее 0,05 атм, экранирующая способность последнего несущественна и влияние его на снижение температуры футеровки незначительной

При толщине струи насыщенного водяного пара более 0,03 диаметра факела и его давлении, превышающем давление газа более 0,5 атм, происходит снижение температуры футеровки и, следовательно, недообжиг материала.

С целью уменьшения влияния конвективной составляющей теплопередачи от факела к футеровке, по периферии паровой струи подают ламинарный поток воздуха слоем с толщиной 0,10,3 диаметра Факела и раскрытия, на 10-30° больше угла раскрытия факела.

Ламинарный поток воздуха (критерий Рейнольдса равен 1000 - 2000) раскрывается раньше факела и, вследствие большего на 10-30° угла раскрытия, замыкает факел с паровой оболочкой во второй слой воздушной оболочки и тааким образом создают буферный сло из пара и воздуха между факелом и футеровкой в зоне максимальных темпера:тур (настылеобразования).

С изменением производительности печи соответственно изменяется расхо газа и воздуха. В связи с этим зона настылеобразования перемехдается в зависимости от расхода газа, однако ее перемещение не превышает 1/3 длины печи от горелки. Количество воздуха и соответственно толщина ламинарного потока воздуха зависят

от характеристики факела: длины и объема факела. С увеличением объема факела возрастает толщина потока воздуха.

При толщине ламинарного потока воздуха менее 0,1 диаметра факела интенсивность передачи тепла конвекцией высокая и температура внутренней поверхности футеровки превышает 1150°С, т.е. выше температуры настылеобразования.

При толщине ламинарного потока воздуха более 0,3 диаметра факела температура внутренней поверхности футеровки устанавливается ниже 1100 вследствие чего снижается интенсивность обжига рудно-карбонатной смеси. Кроме того, с ростом толщины ламинарного потока воздуха увеличивается количество отходящих газов и соответственно возрастают потери тепла с отходящими газами и пьллеунос

При превышении угла раскрытия ламинарного потока воздуха в сравнении с углом раскрытия факела менее 10° дополнительно подаваемый воздух вовлекается в процесс горения газовоздушной смеси и его участие сводится к увеличению коэффициента избытка воздуха.

При превышении угла раскрытия ламинарного потока воздуха в сравнении с углом раскрытия факела более буферный слой воздуха существенно оттесняет факел от футеровки, интенсивность теплопередачи конвекцией от факела уменьшаётся и температура внутренней поверхности футеровки снижается ниже 1100°С.

Подачей пара и воздуха по периферии факела достигается дополнительный эффект за счет снижения тепловых потерь наружной поверхностью барабана при снижении температуры внутренней поверхности футеровки. Введенные пар и воздух нагреваются до температур более НООС и, смешиваясь с продуктами горения, интенсифицируют процесс обжига рудно-карбонатной смеси в подготовительной зоне печи..

Наибольший эффект обжига руднокарбонатной смеси при отсутствии йастылей и максимальном коэффициенте использования топлива достигается при толщине струи водяного пара, равной 0,02 диаметра факела, подаваемой с давлением, на 0,25 атм больше давления газа, и подаче ламинарного потока воздуха слоем толщиной 0,2 диаметра факела с углом раскрытия, на 20° больше угла раскрытия факела.

Пример конкретного осуществления.

Пр1омышленное опробование способа проведено на обжиговой вращающейся печи диаметром 3,6 м, длиной 75 м, футерованной хромомагнезитовым кирпичом, при совместном обжиге хромовой руды и известняка. Сжигание природного газа осуществляли с помощью горелки типа ГВП-1, газ подавался под давлением 0,8 атм. При производительности печи 18 т/ч расход природного газа составлял 2000 . Насыщенный водяной пар подавали струей толщиной 0,02 диаметра факела под давлением 1,05 атм. По периферии паровой оболочки факела подавали воздух в коли честве 6600 ламинарным потоко при критерии Рейнольдса, равном 180 В местах наиб эльшего расширения факела на расстоянии 10 м от горелочного устройства толщина слоя подава мого воздуха составила 0,2 диаметра факела, угол раскрытия воздушного потока - около .70, что на 20° боль угла раскрытия факела. Продолжительность кампании в ука занном режиме составила 5 сут, в те чение которых процесс налипания материсшов не наблюдался. Последующие кампании обжига рудо известняковой смеси провели при под че насыщенного водяного пара и воздуха толщи.ной, давлением и углом ра крытия, соответствующим интервалу в предлагаемом способе. Для сравнения провели кампанию по известному способу. Формирование факела по предлагаемому способу привело к уменьшению интенсивности лучистого и контактного теплообмена между футеровкой и факелом, к снижению температуры вну ренней поверхности футеровки на 115-150, снижению потерь тепла в окружаняцую среду за счет снижения температуры наружной поверхности кожуха печи на 40-50 С, к повышению коэффициента использования топлива до 38% и к исключению образования настылей в печи. Формула изобретения 1.Способ сжигания топлива во вращающейся печи путем подачи вокруг газовоздушного факела кольцевого потока вторичного воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы печи при обжиге материалов, -склонных: к спеканию, между факелом и потоком вторичного воздуха подают кольцевой поток насыщенного водяного пара. 2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что насыщенный водяной пар подают с давлением, на 0,050,5 атм превыцающим давление газа, толщина кольцевых потоков насыщенного водяного пара и вторичного воздуха составляет, соответственно, 0,01-0,03 и 0,1-0,3 от величины диаметра -факела, а угол раскрытия потока вторичного воздуха превышает на 10-30° угол раскрытия факела. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Германии № 350099, кл. 24 с 10, опублик. 1922.