Способ зажигания агломерационной шихты Советский патент 1982 года по МПК C22B1/16 

Изобретение относится к подготовке руд и концентратов методом агломерации.

Известны способы зажигания шихты в горнах агломерационных машин посредством сжигания топливо-воздушной смеси в горелках, включающие раздельную подачу топлива и воздуха, их смешение, сжигание и просасывание горячих продуктов сгорания через слой спекаемой шихты. По этим способам сжигание топливо-воздушной смеси производится в длинном факеле при торцовом расположении горелок и понижении свода к месту загрузки шихты на агломашину по мере фильтрации продуктов сгорания в слой и уменьшения их объема 1.

Недостатки данного способа - односторонний ввод в слой продуктов сгорания с помощью длиннофакельных горелок; развитие максимальных температур в конце периода внешнего нагрева (в месте сжигания топлива) слоя, минимальных в начале зажигания слоя; неравномерное распределение температур по ширине горна и нерегулируемое по его длине и сложная конструкция устройства для осуществления способа. В результате имеет

место ухудшение прочности спека, а также повышение расхода топлива и эксплуатационных затрат на горн,

Указанные недостатки частично устраняются при сводовом расположении топливосжигающих устройств в горнах конвейерных маошн.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигае10мому результату способ отопления горнов конвейерных машин для окускования железорудных материалов посредством сжигания топливо-воздушной смеси в сводовых горелках, вклю15чающий раздельную подачу топлива и воздуха, их смешение, сжигания и просасывание горячего газа - теплоносителя через слой спекаемой шихты. По этому способу отопление гор20нов конвейерных машин производится при помощи горелочных длиннофакельных устройств для сжигания газообразного, жидкого или твердого топлиа 2,

25

Недостатки известного способа наличие жесткого прямоструйного факела, что обусловливает значительную неравномерность тепловой обработки слоя; необходимость установки боль30шого числа топливосжигающих устройств на единицу плошадн горна; необходимость значительных объемов горна; повыценные энергетические затраты на перемешивание жидкого и твердого топлив с воздухом; снижение качества готовой проддукции и noBHtiietiHe расхода втоплива вследствие недообжига части слоя и.большого объема горнового пространства, Цель изобретения - снижение расхода .топлива, повышение качества аг ломерата и уменьшение объема горна за счет повышеЕШя равномерности теп ловой обработки слоя Поставленная цель достигается тем, что в способе зажигания агломе рационной шихты горнами конвейерных машин посредством сжигания топливовоздушной смеси в плоскопламенных горелках, включающем раздельную подачу топлива и воздуха, их смешение сжигание в плоскопламенных горелках и просасывание горячего газа теплоносителя через слой спекаемой шихты, воздух в горелочный каглень подают закрученным с относительным моментом количества движения па еди ницу массового расхода, равным (630) llf а газ подают в центральную часть закрученного воздушного поток прямой струей со скоростью 2-10 м/с топливо-воздушную смесь сжигают в МНОГОСЛОЙНОМ . плоском факеле с толщиной, равной 0,5-1,5 начального диа метра газовой струи, причем в аерхнюю часть факела толщиной 1025% от его суммарной факела подают топливо-воздушную смесь с коэффицие том расхода воздуха 1,5-2,0, а в ра положенньлх под ней средних частях факела коэффициент расхода воздуха понижают до 1,1-1 г 5, продукты сгора ния факела перемещают по его оси со скоростью 0,2-0,3 . Эксплуатация агломерационных машин показывает, что при зажигании топлива типовыми горелками- в горновом пространстве машины формируется прямолинейный плохо управляемый -фа кел. Данный факел имеет относител но небольшие поперечные размеры и з нимает лишь небольшуючасть горна. Увеличение объема факела и существе ное повышение равномерности теплово обработки слоя на типово;л оборудова нии невозмолсно вследствие, во-первы увеличения энергетических затрат (при увеличении числа горелочных ус ройств), во-вторых, высоких потерь тепла излучением, Для улучшения работы конвейерных машин структура факела должна быть изменена с прямолинейной (имеющей ядро и периферийные участки) на J-SHO гослойную, настильную структуру с расположенной в верхней части факел зоной .с .пониженной температурой и высокими коэффициентами расхода воз духа). Многослойная структура факела необходима для создания равномерного температурного поля по всей площади зеркала горна, В противном случае на поверхности шихты возможно образование участков с пониженной температурой поверхности слоя. Горящий плоо.кий факел имеет наиболее стабильную многослойную структуру при его закрутке вокруг центральной оси уже в горелочном камне и при расположении топлива преимущественно в центральной части факела (факел становится закрученным, разомкнутым), Без закрутки газовоздушной смеси в -горелочном камне равномерность температурного поля в горновом пространстве существенно понижается. При закрученном воздушном потоке на выходе из горелочного камня факел формируют многослойным, настильным, перемешающимся сверху вниз. Формирование описанной структуры факела достигается тем, что воздух подают закрученным с относительным; моментом количества движения на единицу массового расхода, равным (6-30) Н при соотношении между аксиальной и тангенциальной составляющими скорости (-. 1:4, а газ подают в центральную часть закрученного воздушного потока прямой струей со скоростью 2-10 м/с. Отсутствие закрутки воздуха при подаче в горелочный -камень приводит к формированию дальнобойного, прямоструйного факела, что недопустимо. Причем при закрутке воздушного потока и подаче его в горелочный камень с относительным моментом количества движения единицы массы в единицу времени (L) меньше 6 Н и с соотношением аксиальной и тангенциальной составляющих скорости более 4 увеличивается толщина многослойного настильного факела и, следовательно, объем горна, что нежелательно..В случае сильной закрутки воздуха (при L530 Н и ) структура факел-а уже не улучшается, а энергетические затраты на процесс значительно возрастают. Подача газа в центр закрученного воздушного потока должна производиться с низкой скоростью (2-10 м/с) по оси воздушного потока (в зоне разрежения) . При скорости газа более 10 м/с температурную зону в верхней части факела сформировать невозможно и стойкость свода существенно понижается. При скорости газа менее 2 м/с структура факела уже не улучшается, а габариты горелки значительно возрастают. Под сводом горна с горелочным камнем формируют многослойный,, настильный факел. Верхний слой представляет собой зону с высоким коэффициентом расхода воздуха и относительно низкими температурами газовоэдушной

смеси. Средние слои факела, в которых и сжигают основное количество топлива, имеют коэффициент расхода значительно более низкий (1,1-1,5) и температуру 1200-1350°С. В нижнем слое факела происходит рециркуляция периферийных слоев продуктов сгорания к центральной части факела.

Толщина многослойного настильного факела должна составлять 0,5-1,5 от начального диаметра газовоздушной струи. При толщине факела меньшей 0,5 от начального диаметра газовоз1ДУШНОЙ струи дальнейшего улучшения структуры факела не происходит, а необходимое давление воздуха перед горелкой значительно увеличивсйется. При толщине факела большей 1,5 от начального диаметра газовоздушной струи его структура ухудшается, факел становится вялым, увеличивается в объеме, что требует для полного сжигания увеличения объема горна.

Коэффициент расхода воздуха в верхней части факела должен составлять , 5-2,0. При коэффициенте расхода воздуха меньшем 1,5 увеличиваются температуры в верхней части факела и существенно падает стойкость свода горна. При коэффициенте расхода воздуха большем 2,0 вьщержать требуемую по технологии среднюю температуру газа - теплоносителя .не удается.

Толщина верхней части факела должна составлять 10-25% от суммарной толщины-факела. При меньшей толщине верхней части факела (менее 10% от суммарной) возможно прогорание свода горна, при большей толщине (более 25% от суммарной) увеличивается неравномерность температурного поля в горне.

Расположенные под верхней зоной средние части факела должны иметь коэффициент расхода воздуха d. l,l-1,5. При меньшем коэффициенте расхода воздуха (менее 1,1) температуры в горне увеличиваются более 1350°С происходит оплавление поверхности слоя шихты и падает газопроница.емость слоя. При коэффициенте расхода воздуха более 1,5 температура в горне понижается ниже 1200с и имеет место недопек верхних слоев шихты.

Продукты сгорания факела следует перемещать по его оси (сверху вниз) с нормальной скоростью 0,20,3 .с. При скорости их движения менее 0,2 . с в части горнового пространства горение топлива не происходит, т.е. имеет место увеличение объема горна. При скорости движения слоев факела более 0,3 процесс горения топлива не успевает завершиться, что нежелательно.

На чертеже представлен горн с топливосжигающим устройством на агломерационных машинах, поперечный разрез

Способ осуществляется следующим образом.

Па спекательные тележки 1 загружают слой аглошихты 2.- Спекательные тележки проходят под горном 3, где осуществляется нагрев шихты продуктами сгорания газа, зажигание твердого топлива и начинается процесс ее спекания. В топливосжигающее устройство 4 горна раздельно подают топливо и воздух через патрубки 5

0 и 6 соответственно. При этом воздух подают через тангенциальный подвод, т.е. обеспечивают его закручивание .с относительным моментом количества движения на единицу массового расхо5да равным, например,20 П. Тангенциальная составляющая скорости воздушного потока на выходе из носика горелки составляет при этом по отношению к аксиальной, нап&имер, 40%.

0 Топливо подают в центр закрученного потока воздуха прямой струей с выходной скоростью, например, 3 м/с. Скорости потоков газа и воздуха устанавливают по стационарным расходомерам и регулируют стандартными, дроссели5рующими устройствами. В горелочном камне 7 потоки топлива и воздуха перемешивают и затем подают в горн. На выходе из каглня топливо-воздушную смесь раздают в горизонтальнее на0правлении и формируют многослойный настильный факел. Факел формируют толщиной, например, 0,8 от начального диаметра газовой струи, контролируют радиационньлли пирометрами и ре5гулируют изменением момента количества движения воздуха. Верхнюю часть факела формируют толщиной 15% от сукмарной толщины факела, :контролируют показаниями сврдовых термопар

0 и регулируют соотношением топливо воздух. При этом коэффициент расхода воздуха в верхней части факела устанавливают равным 1,8, регулируют и контролируют его также как и толщину факела. Коэффициент расхода воз5духа средних слоев факела устанавливают равнЕдм 1,4, контролируют по температуре газа - теплоносителя на входе в шихту и регулируют соотношением топливо - воздух. Продукты сгорания

0 факела перемещают сверху вниз со скоростью, например,О,25 м/с, контролиЧ руют по величине расхода газа и воздуха и давления в горне и регулируют изменением положения шиберов тя5годутьевых установок либо вакуум-камер, а также расхода газа и воздуха.

После завершения перечисленных операций в горновом пространстве формируе ся стабильный многослойный

0 настильный факел, образующий равномерное поле температур над слоем зажигаемой шихты.

Применение предлагаемого способа обеспечивает увеличение производительности агломашин на 2-3%, улучше5