Многоступенчатый теплообменник уста-НОВКи для ВОССТАНОВлЕНия Руд Советский патент 1981 года по МПК C22B1/14 F28D7/10 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для восстановления руд перед окускованием. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является многоступен атый теплообменник, выполненный в виде секций, каждая из которых содержит камеру термообработки материала во взвешенном состоянии, цикло со стояком, аэратор и систему трубопроводов для циркуляции газа по секциям и подвода обрабатываемого материала. Работает этот теплообменник следующим образом. Подвергаемый термообработке (нагреву, охлаждению, восстановлению и др.) материал загружаетсй в камеру термообработки материала во взвешенном состоянии первой ступени по ходу движения его и последовательно проходит через все секции, где он обрабатьавается в противотоке с газом, подаваемым в первую секцию по ходу движения газа. Об работанный таким образом в теплообменнике материал выгружается из первой секции и может подвергаться последующей обработке, если есть в этом необходимость i. Недостатками данного теплообменНика явлйются повышенное гидравлическое сопротивление,.Обуславливающее повышенный расход электроэнергии вследствие сильной кривизны соединительных нижних колен трубопроводов для циркуляции газа по секциям, а также за счет того, что газ, поступающий в теплообменник, последовательно проходит через все камеры термообработки, циклоны и систему трубопроводов для циркуляции газа по секциям; ненадежность работы теплообменника при обработке материалов, склонных к слипанию (коагуляции), что, в первую очередь, относится к восстановительному обжигу порошковьох руд, когда происходит у-крупнение частиц металлического железа. Образовавшийся слой укрупненных частиц выпадает на нижней части корпуса аэратора, вследствие чего прекргицается истечение материала из стояка.При забивании стояка отсутствует возможность его очистки без остановки, теплообменника, так как аэрирующий газ удаляется из аэратора через кольцевой зазор между корпусом аэратора и стояком из-за меньшего сопротивления столба материала в этом зазоре п сравнению с уплотненным материалом в стояке; увеличение расхода элект роэнергии в значительной степени при повышении нагрузки по материалу} ограниченность возможности регулирования теплового режима работы циклонов, причем регулирование можно осуществлять . только лишь изменением нагрузки по материалу, если известный теплообменник используется в качестве устройства для утилизации тепла отходящих газов, покидакяцих источник запыления, например вращающуюся печь или реактор кипящего слоя а также продолжительности обработки материала, так как кольцевой зазор между корпусом аэратора и стояком может быть заполнен лишь до уровня переточной трубы, при этом изменение расхода аэрирующего газа с целью изм нения продолжительности обработки приводит к нарушению газодинамическо го режима работы стояка, а следовательно, и циклона; невозможность пол чения температуры нагрева материала равной или больше температуры газов отходящих из источника запыления. Не достатками являются также невозможность регулировки газодинамического режима работы циклонов при изменении режима работы источника запыления, а при уменьшении нагрузки по газу в нижних соединительных коленах возмож но оседание материала, что в дальнейшем приводит к еще большим потеря давления; отсутствие контролируемой газовой атмосферы, изотермической выдержки материала в каждой секции и интенсификации тепло- и массообмена в отдельных секциях, а также возможности использования высокотемпературных газов; низкая степень вос становления руды из-за слипания ее при образовании металлического железа, если теш;ообменник используется в установке для восстановления руды Цель изобретения - повышение сте пени восстановления руды. Цель достигается тем, что аэратор соединен с нижней частью стояка, при чем стояк последующей секции по ходу материала соединен с камерой термообработки предыдущей секции трубопро водом, снабженным патрубком для под вода газа и регулирунлцим клапаном. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез одной секции теплообменника; на фиг. 3 конструкция регулирующего клапана. Устройство содержит ряд секций, каждая из которых выключает по ходу технологического процесса камеру 1 термообработки материала во взвешен ном состоянии, циклон 2 со стояком н аэратор 4, а также систему трубопроводов 5 для циркуляции газа по с циям и подвод 6 восстанавливаемой руды, например железорудного концентрата. Аэратор соединен с нижней частью стояка, при этом стояк последующей секции по ходу движения газа соединен с камерой термообработки предыдущей секции трубопроводом 7, снабженным индивидуальным подводом 8 газа и регулирующим клапаном 9. Кроме того, стояк каждой секции соединен с камерой термообработки этой секции трубопроводом 10, снабженным дополнительным подводом 11 газа и регулирующим клапаном 12. Причем подводы газа подсоединены к камерам термообработки тангенциально, а в нижней части каждой ,камеры установлен аэратор 13. Аэраторы камер термообработки и стояков выполнены в виде цилиндро-конических перфорированных воронок и снабжены подводами 14 и 15 газа и разгрузителями 16. В месте подсоединения трубопроводов для соединения камеры термообработки со стояком в последнем установлена перфорированная коническая воронка 17. В качестве регулирующего клапана в предлагаемом теплообменнике может быть использован клапан (фиг.З), состоящий из цилиндрического корпуса 18 с седлом 19 и отверстием 20. Выше сальникового устройства 21 установлен аэратор 22, выполненный в виде пористого металлокерамического стакана 23 и снабженный газоподводом 24 аэрирующего газа. Через сальниковое устройство проходит подвижный пустотелый шток с насаженным на него клапаном-соплом 25, снабженный механизмом 26 передвижения и газоподводом 27 транспортирующего газа. Вход в циклон первой секции по ходу газов соединен газоходом 28 с разгрузочной головкой 29 вращающейся печи 30, а стояк первой секции - с загрузочной головкой 31 печи через аэратор и разгрузитель. В загрузочную головку 31 печи подведен патрубок 32 для загрузки твердого топлива, а сама печь оборудована горелками 33. В качестве пылеотделителей в теплообменнике может быть использован обычный циклон, а пылеотделитель последней секции выполнен в виде тканевого фильтра 34. Для повышение КПД пылеулавливания между стояком и циклоном установлен бункер 35. Работа теплообменника заключается в следующем. Исходную руду через подвод б загружают в камеру 1 термообработки предпоследней секции по ходу движения газов. Туда же поступает пыль, уловленная в тканевом фильтре 34 по трубопроводу 7. Загруженная смесь подхватывается потоком газа, вводимого через подвод 8, и транспортируется по камере 1 термообработки на вход в циклон 2 предпоследней секции. При восходящем,вихревом движении в камере 1 термообработки этой секции происхо дит первичная термообработка исходной руды: подсушка и частичный нагре за.счет тепла пыли, уловленйой в фильтре 34, и газов, подаваемых чере подводы 8, 14 и 15. В циклоне этой же секции происходит последующий цик термообработки руды за счет тепла газов, транспортируемых по трубопроводу 5 из циклона предыдущей секции, и одновременно осуществляется отделение руды из газового потока. Уловленный материал из бункера 35 ссыпае ся в стояк 3, где он также подвергает ся последующей термообработке в аэрированном состоянии за счет газов подаваемых через подводы 14 и 15. Из стояка 3 руда поступает в трубопровод 7, где аэрируется на участке до регулирующего клапана 9 газом, подаваемым через подвод 24, а затем транспортируется потоком, газа, вдуваекилм через подвод 27, в камеру термообработки последующей секции, где подогревается газами, поступающими через подводы 8, 11, 14 и 15. Пройдя через все секции теплообменника, руда предварительно подогревается и восстанавливаетая и затем поступает в загрузочную головку 31 вращающейся печи 30,куда также загружается через патрубок 32 твердое топливо. Окончательное восстановление руды осуществляется в печи 30 за счет продуктов газификации твердого топлива и тепла от сжигания газов в горелках 33. Восстановленная руда выгружается через разгрузочную головку 29 и поступает на последуквдую обработку - окускование путем применения давления, а газы из печи по газоходу 28 транспортируются во вход циклона первой секции по ходу газов. Такое выполнение теплообменника позволяет снизить энергозатраты за счет того, что газы, отводимые из ус тановки для восстановления транспортируются только лишь через циклоны 1 и трубопроводы 5 для циркуляции газа по секциям; обеспечить в каждой секции бесперебойный транспорт материала даже при выпадании или образова- НИИ крупных(окоагулированных) частиц восстанавливаемой (восстановленной) железной руды. Это достигается тем, что при сепарации (образовании) укрупненных частиц восстанавливаемой руды они могут непрерывно либо перио дически удаляться через аэраторы сто яков и камер термообработки с помощью разгрузителей 16. При остановк слоя в стояках достаточно перекрыть регулирующий клапан 9 и импульсно подать несколько повышенный расход газа через газоподводы 14 и 15, При забивании (остановке) руды в трубо.проводе 7 как до регулирующего кла(пана 9, так и после него, очистка ег осуществляется при закртлвании седла 19 подачей повышенного расхода газа через газоподводы 24 и 27. Тепловой режим работы циклонов (нагрев руды) в предлагаемом теплообменнике регулируется в любой секции изменением нагрузки по материалу, изменением расхода газа через индивидуальные и дополнительные подводы 8 и 11 газа, а также частичной рециркуляцией руды в каждой секции через трубопроводы 10,снабженные регулирующими клапанами 12. При этом изменением кратности циркуляции руды можно менять время ее пребывания в теплообменнике, повысить температурный потенциал газов, подаваемых через подводы 8 и 11,а следовательно, повысить степень восстановления руды в теплообменнике перед ее подачей в установку для восстановления. Данное устройство позволяет получить температуру-нагрева материала, равной или больше температуры газов, отходящих из установки для восстановления руды изменением расхода теплоносителя и его температуры через подводы 8 и 11 газа, что, в свою очередь, снижает расходы теплоносителя в печи и пылеунос из нее и интенсифицировать восстановление руды, кроме того, повышается также производительность печи при поддержании в ней существующего ранее теплового режима восстановления руды; регулировать газодинамический режим работы циклонов :при изменении режима работы печи пу|Тем изменения расходов газа через подводы 8 и 11, газовую атмосферу в каждой секции путем подачи газа определенного состава через подводы 8 и 11 и продолжительность обработки руды изменением высоты материала в стояке, а также изменением расхода газа через подводы 14 и 15; иметь достаточно высокую степень металлизации руды в стояках, по меньшей мере, в первых двух секциях по ходу движения газа при работе их в режиме, когда осуществляется грануляция восстановленного металлического железа при подаче через аэраторы низкотемпературного природного газа при небольших его расходах, что, в свою очередь, позволяет также повысить степень восстановления руды в стояках; осуществлять изотермическую выдержку руды в каждой секции за счет вьщержки руды в стояках и в бункерах, очень важную при обработке зернистых руд, когда в циклонах и камерах термообработки частицы руды прогреваются не во всем объеме. Выдержка атериала позволяет отводить продукты реакции, а также выравнивать температуру руды по всему объему, что в последующих секциях по ходу восстанавливаемой руды позволяет интенифицировать тепло- и массообменные

процессы. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет регулировать температуру газов,поступающих в фильтр 34, изменением температуры и расходов газа через подводы 8 и 11 и кратности рециркуляции пыли в предпоследней секции. Газы, отводимые из фильтра 34, после очистки от и CCU :и компремирования могут быть исйЬльз ованы как для отопления печи, так и для других энерготехнологйческих целей.

Формула изобретения

Многоступенчатый теплообменник установки для восстановления руд, содержащий секции, каждая из которых

состоит из камеры термообработки материала во взвешенном состоянии циклона со стояком, аэратора и систе мы трубопроводов для циркуляции газа по секциям, и подвода обрабатываемого 5 материала, отличающийся тем, что, с целью повышения степени восстановления руды, аэратор соединен с нижней частью стояка, причем стояк соединен с к-амерой термообработки предыдущей секции трубопроводом, снабженным дополнительными патруЬками для подвода газа и регулирукяцими клапанами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 238403, кл. F 26 В 17/10, 1962.

.28

гв

/ ц Г

3S J.5

ss.