Способ отопления обжиговых машини уСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК F27B21/00 

(54) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ОБЖИГОВЫХ МАШИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

I

Изобретение относится к металлургии,. а именно к способам и устройствам для сжигания природного газа в агрегатах для обжига рудного сырья в нейтральной или слабовосстановительной атмосфере.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ отопления обжиговых машин, включающий сжигание топливовоздущной смеси в вихревом факеле в периферийных, областях форкамеры с образованием внутренней зоны разрежения и использование в качестве разбавителя дымовых газов. Устройство для его осуществления содержит канал для подвода воздуха с лопаточным завихрителем и внутренний канал для подвода газа с радиальными отверстиями 1.

Недостатком является невозможность получения прлдуктов сгорания нейтрального или слабовосстановительного состава при регулируемом уровне температур от 900 до 1200°С. Это обусловлено тем, что обеспечение температур до 1200°С достигают за счет увеличения коэффициента избытка воздуха. При этом в продуктах сгорания присутствует большое количество свободного кислорода, до Л0%, что исключает возможность ведения обжига железорудных материалов в нейтральной или слабовосстановительной среде.

Цель изобретения - расширение пре делов регулирования температуры и состава продуктов сжигания.

Эта цель достигается тем, что дымовые газы подают внутреннюю зону разрежения в виде аксиального потока через завихриfQ тель с переменным углом закрутки 6п где п - процентное содержание кислорода 1 в балластирующих дымовых газах, 6 - опыт ный коэффициент.

Устройство для реализации способа снабжено центральным каналом для подвода 15 дымовых газов, в котором размещен лопаточный завихритель с регулируемым углом поворота лопаток, установленный на расстоянии от 0,5-1,0 калибра канала от его выходного отверстия.

Сущность способа заключается в сле20дующем.

В периферийных областях форкамер образуют вихревой факел, в котором организуют сжигание газовоздушной смеси с коэффиuiei-iiOM pacx(,,Ui ;«i:i;iyxa ,0--(0,9 -0,8} При )НИ с ,0 образхются нродук )( fXipOlil;}-; ipH .i ;Ч ;; CflO :i (/

м; кис,::ор()/|.;. что и8-1яе ч:я ) орс;:Пiiiii обжп; е |ПД. При iH i;r:; ;iii с d (J,9- 0,8) 1 продуктах дОраняя гюявляк/г:и --.po/ivKTiji иоиодиого г:;рег ия СО и 1 j ;jr 2 JO rr/ii ирн oTC i4:T:):-iH кислородя. что я ;ляет :я c.na6oHoccTriH(j;:;iiTe, средо)-, iianpHMrp, для магнетизирующего обжига железных руд. Однако во всех с.1учзях le.ineparvpa (голуча -мых продуктов сгорания близка к теоретической и составляет около ;800 - . 4TU недоиусгимо условию размя/чеиип и оила 5ДСния |)уды. Увеличение же избытка иоздхху для снижения темir.fi; rviiiji НС-ДОПУСТИМО, так как ириводит к 1:оя:1лепию з продуктах сгорания свобода л о кис.юрода. С целью снижения темперэту1)ы продуктов сгорания используют от()с1бота1-;иые в агрегате охлажденные дьнмооые газы (балласт). Однако эти газы не могут подаваться непосредственно -В soiiy -о-реи; я. Так, для уменьд ения температуры до 1000С количество балласта должно быть соизмеримо с количеством воздуха, подаваемым на горение, еодержание кислорода в смеси «воздух-балласт при этом уменыдится до 12/о. Горение газа в смеси с таким окислителем невозможно, поэтому эти дьтчовь е г-азы подаются в горелку но ()cтoятeлb;loмy каналу з виде акснальi oi(i потока с: штенсквпостью крутки, прямо |1роио)Н1 ;о 1альпой содержанию кислорода а Tiix газах.

На фиг. 1 и 2 ноказаны примеры реализации с;гособа; .на фиг. 3 - предлагаемое устройство, общий вид.

При работе горелки воздух но каналу 1 через завнхритель 2 нодходит к выходному отверстию 3, интенсивно перемешивается с газовыми струями, вытекающими из отверстий 4. В форкамеру 5 вытекает нредварительно нере.мешанный вихревой поток, который развивается в ее периферийных областях, образуя в осевой части форкамеры зону разрежения. Еели дымовые газы, подводимые по каналу 6, не содержат кислорода, то коэффиниент расхода воздуха в периферийном факеле поддерживается на уровне, заданном условием технологии (1,0-0,8), поворотные лонатки 7 устанавливаются вдоль оси горелки и дымовые газы вытекают в центральную часть форкамеры в виде прямоструйного нотока. В форкамере образуются четыре зоны (см, фиг. I). В. зоне 8 нроисходит интенсивное ropeime газа с чистым воздухом., в зоне 9 развивается поток дымовых газов, не содержащих кислород. Между этими зонами находится застойная зона 10. Дымовью газы из зоны 9 на начальном участке форкамеры не нроникают в зону 8 н не препятствуют полному и интенсивному горению в..последней. Перемещнвание потоков зон 8 и 9 осуществляется в з(1не 1 1 только ггосле того, как в зоiit 8 .орепие практически закончено, а цент :альн.ь;й ПОТОК ЗОНЫ 9 достигает конца зокы iO циркуляции. Такнм образом, в форка.:ере с)б)азуется устойчивый факел, на rcypenite которого практически не оказывает влияние це11тра,тьный поток балласта. Размеры 30 в форкамере не зависят от скоростей истечения и регулирование температуры продуктов сгорар ия осуществляют, изменяя количество вводнмого балласта.

Если дымовые газы, подаваемые в горел.чу по каналу 6, содержат кислород, то ко..п;чсство воздуха., подаваемого по каналу, уменьшают до такой величины, чтобы содержание кислорода в смеси «воздух-балласт соответствовало содержанию кислорода при сжигании газа с коэффициентом расхода гюздуха ,0-0,8. При этом, еслн центральный ноток дымовых газов из канала 6 продолжает развиваться в виде аксиальной струи., то в периферийных зонах форкамеры 1орепие происходит с недостатком кис- лорода и при пониженной температуре, что недет к образовани о химического недожога. Всле.л.ствие уменьшения количества воздуха в канале 1, уменьшается крутка потока в зоне 8 и соответственно перемещивание продуктов горения этой зоны с центральны.м потоком.

Б зоне 11 при таком перемещнвании наблюдается одновременно и горючие СО, На и сажа, а также кислород, что недопустимо по условиям обжига.

Для того, чтобы уменьшить дефицит кислорода в периферийной зоне, поворачивают лопатки 7. llpn этом центральный аксиальный поток из пря.моструйного преобразуется в вихревой, угол раскрытия которого пропорционален углу поворота лопаток. В форкамере образуются два вихревых потока: периферийный с постоянной круткой н центральный с переменной (фиг. 2). Изменяя угол раскрытия центрального потока, тем самым изменяют степень его подмешивания в периферийный поток, т. е. степень обогащения последнего кислородом. Это позволяет иснользовать кислород, содержащийся в дымовых газах, для горения в периферийной зоне, не допуская увеличения химического недожога в ней. f

Величина заглубления поворотных лопаток в центральном канале от выходного отверстия в калибрах его диаметра равна 0,5-1,0. Величина заглубления лопаток измеряется от края выходного отверстия п,ентрального канала 6 до ближайшего края поворотных лопаток 7.

При заглублении лопаток в канале 6 на величину менее 0,5 диа.метра изменение угла поворота лопаток практически не изменяет интенсивность крутки центрального потока, а только производит разброс его от центра к периферии форкамеры. При заглублении лопаток более 1,0 диаметра устья крутка потока уменьшаются и изменение угла поворота лопаток не вызывает пропорциональное изменение угла раскрытия центрального потока дымовых газов.

Таким образом, данный способ отопления состоит из следующих операций.

бп. где оС-угол поворота лопаток, град.;

п - процентное содержание кислорода в балластирующих дымовых газа; 6 - опытный коэффициент.

В результате из форкамеры обжиговой машины в рабочее пространство вытекают продукты сгорания с температурой 900- 1200°С, не содержащие кислород, и с регулируемым количеством восстановительных газов СО и Нг.

Способ осуществляется при помощи горелки, которая устанавливается на стенке обжиговой печи 12 и выполнена из труб 13-15, которые образуют каналы с патрубками: 16 - для подвода воздуха, 17 - для подвода газа и 18 - для подвода дымовых газов. На расстоянии 0,5-1,0 калибра центрального каНала от его выходного отверстия 19 установлен завихритель, поворотные лопатки 7 которого через шток 20 соединены с приводом 21. Канал 22 для подвода газа в устье горелки заканчивается стенкой 23 и имеет отверстия 4 для выхода газа в стенке трубы 14.

Предлагаемый способ отопления позволяет улучшить тепловой режим обжига железорудных материалов на конвейерных машинах. На существующих машинах уходящие дымовые газы, содержащие переменное количество кислорода, не используются в качестве окислителя в горелочных устройствах по той причине, что необходимое количество балласта превышает допустимый предел по условиям стабильного горения. Однако целесообразность их использования обусловлена тем, что создание нейтральной или слабовосстановительной атмосферы в отапливаемых горнах обжиговых машин позволяет получить окатыши с магнетитовой или вюститомагнетитовой структурой, обладающие высокими металлургическими свойствами: прочностью и меньшей склонностью к образованию пыли.

Способ позволяет использовать для снижения температуры факела дымовые газы из разных частей машины и ее газоходов с различным содержанием кислорода, а конструкция горелки обеспечивает устойчивое горение газа.

Формула изобретения

смеси в вихревом факеле в периферийных областях форкамеры с образованием внутренней зоны разрежения и использование в качестве разбавителя дымовых газов, отличающийся тем, что, с целью расшире0ния пределов регулирования температуры и состава продуктов сгорания, дымовые газы подают во внутреннюю зону разрежения в виде аксиального потока через завихритель с переменным углом закрутки , 5 где п - процентное содержание кислорода в

в балластирующих дымовых газах, 6 - опытный коэффициент.

0 внутренний канал для подвода газа с радиальными отверстиями, отличающееся тем, что оно выпрлнено с центральным каналом для подвода дымовых газов, в котором размещен лопаточный завихритель на расстоянии 0,5-1,0 калибра канала от его выход5ного отверстия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2644248, кл. F 27 В 21/00, 1978.

J г 1

(риг./

иг.г jg

Ю

(риг.З