Способ сжигания топлива в шахтных щелевых печах с овальными торцовыми скруглениями Советский патент 1982 года по МПК F27B1/10 

(54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В ШАХТНЫХ ЩЕЛЕВЫХ ПЕЧАХ С ОВАЛЬНЫ/ЧИ ТОРЦОВЫМИ СКРУГЛЕНИЯМИ Изобретение относится к области подготовки сырья для черной металлургии, а именно к производству металлургической извести. Известен способ сжигания топлива в шахтных щелевых печах с овальными торцовыми скруглениями для обжига кусковых флюсующих добавок, включающий подачу топлива и воздуха в топливосжигающие устройства, их перемешивание и сжигание топливовоздушной смеси в слое кускового материала 1. Недостатками известного способа являются развитие высоких температур и, как следствие, образование спеков в районе овальных скруглений, что обуславливает снижение производительности агрегата, неравномерность температурного поля по горизонтальным сечениям печи, что приводит к ухудшению качества готовой продукции, а также повышенный расход топлива у торцовых стенок печей. Эти недостатки являются характерными для печей с переменным горизонтальным се4eHHejw и устраняются только при дифференцированном распределении топлива по периметру в зависимости от количества движения материала в соответствующих вертикальных сечениях печи. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ сжигания топлива в шахтных щелевых печах с овальными торцовыми скруглениями для обжига кусковых материалов, включающий подачу топлива и воздуха в центральные и периферийные горелки, их перемещивание и сжигание топливовоздушной Смеси в слое кускового материала. Согласно этому способу предусмотрена подача топлива и воздуха в горелки, расположенные на ее торцовых стенках. Остальные горелки расположены равномерно по периметру печи 2. Недостатками известного способа являются образование спеков в районе овальных скруглений, вследствие большего числа горелок и высокого удельного расхода топлива в этихучастках, а также отсутствие методов дифференцированного распределения топлива по горелкам при равномерном их размещении по периметру печи, что обус.:, , .:...:.:, iio-nefnbix, величение удельно;, :jc; ;;ia т;)плив;, на нроцесс, во-вторых, Ht;;а8иомерно(.ть температурного поля по горизонтальным сечениям печи вследствие одинакового режима отопления ее участков с р:1зличным количеством движения на них материала. Целью изобретения является улучшение качества готовой продукции путем равномерной тепловой обработки слоя материала. Указанная цель достигается тем, что согласно способу сжигания топлива в шахтных щелевых печах с овальными торцовыми скруглениями для обжига кусковых флюсующих добавок, включающему подачу топлива и воздуха в центральные и нериферийыые горелки, их перемеишвание и сжигание топливовоздушной смеси в слое кускового материала, в каждую периферийную горелку топливо подают в 1,15-1,25 раза меньше, чем в центральную, а коэффициент расхода воздуха в периферийных и центральных горелках составляет соответственно 0,6-0,8 и 0,,6, при этом суммарный коэффициент расхода воздуха увеличивают до 1,3-2,0 добавлением воздуха разбавления к центру печи, причем удельный расход воздуха разбавления на периферийных и центральных участках печи поддерживают равным соответственно 0,24-0,30 и 0,28-0,40 мЗ/м2-с. Недостатком печей с переменным горизонтальным сечением является отличие отношений длины участков по периметру печи к соответственно прилежащим к ним площадям сечений и, как следствие, необ.ходимость дифференцированной подачи топлива в различные точки слоя. В противном случае имеет место неравномерность поля температур по горизонтальным сечениям печи и, следовательно, значительная неравиомерность обжига и недостаточно высокое качество готовой продукции. Количество топлива и режим его сжигания в горелках, установленных на плоских стенках центральных участков печи (т.е. в сечениях, где противоположные горелки максимально удалены друг от друга, а газ-теплоноситель подвергает тепловой обработке значительно большие объемы материала), должен быть отличным от соответствующих параметров сжигания топлива на участках печи с торцовыми овальнымиСкруглениями. Коэффициент расхода эжектируемого воздуха в периферийных горелках должен быть выше, чем в центральных, и составлять 0,6- 0,8 (здесь и в дальнейшем под периферийными понимаются горелки и участки слоя, расположенные в районе овальных скруглений торцовых стенок печи, под центральными - остальные горелки и участки слоя). При таком коэффициенте расхода воздуха имеет место неполное сжигание топлива с образованием температур газа-восстановителя 700-800° и содержании кислорода в газах 1-2%. Продвигаясь далее по слою, тонливовоздущная смесь перемешивается с восходящим из зоны охлаждения потоко.м подогретого воздуха-разбавителя и сгорает с коэффициентом расхода воздуха 1,3- 2,0 с образованием температур 1100-1350°С, Сжигание топлива на периферийных участках слоя с коэффициентом расхода эжектируемого воздуха меньше 0,6 требует увеличения подачи воздуха разбавления (в противном случае возрастает температура в печи и появляется возможность образования в ней спеков), что нежелательно, так как обуславливает необходимость изменения структуры слоя и геометрии аппарата, т.е. на серийных шахтных печах не представляется возможным. Сжигание топлива на периферийных участках слоя с коэффициентом расхода эжектируемого воздуха больше 0,8 приводит к образованию спеков материала у стенок .печи и является недопустимым. Сжигание топлива на центральных участках слоя (на которых относительный расход воздуха разбавления всегда выше, чем на периферийных участках печи) следует производить при коэффициентах расхода воздуха меньших, чем на периферийных участках печи, выдерживая их в пределах 0,4- 0,6. Именно при таких величинах коэффициента расхода воздуха температура в слое устанавливается равной требуемой по технологии температуре обжига известняка (1100-1350°С). При коэффициенте расхода эжектируемого центральными горелками воздуха ниже 0,4 чрезмерно повышается химический недожог топлива, что нежелательно. При коэффициенте расхода эжектируемого центральными горелками воздуха выше 0,6 и значительном поступающем из зоны охлаждения количестве воздуха разбавления температура в слое падает до величин ниже 1100°С и снижается степень обжига готовой продукции. Топливо в каждую периферийную горелку следует подавать в 1,15-1,25 раза меньше, чем в центральную. При подаче в периферийные горелки большего количества топлива (менее чем 1,15 от подачи топлива в центральные горелки) происходит перегрев периферийных участков слоя выше требуемых по технологии температур и возможно образование спеков. При подаче меньшего количества топлива (менее чем 1,25 от подачи топлива в центральные горелки) температуры в слое не достигают требуемых величин, вследствие чего на периферийных участках печи ухудшается качество готовой продукции. Суммарный коэффициент расхода воздуха в печи увеличивают посредством добавки воздуха разбавления к центру печи до 1,3-2,0 за счет воздуха, поднимающегося из зоны охлаждения. При меньшем коэффициенте расхода воздух; (менее 1,3) увеличивается температ ра обр-абатываемого слоя и в лечи становится возможным спекообразование, что нежелательно.

При большем коэффициенте расхода воздуха (более 2,0) температура слоя уменьшается до величин, меньших 1100°С, и понижается степень обжига известняка. Создание равномерного поля температур по всему сечению печи становится возможным, наряду с вышеперечисленным, при пдаче различного количества воздуха разбавления на периферийные и центральные участки печи. Опыты показали, что удельный расход воздуха разбавления на пе)иферийных участках печи должен составлять 0,24-0,30 с. При меньшем расходе воздуха разбавления (менее 0,24 ) чрезмерно возрастает химический недожог топлива, что нежелательно. При большем расходе воздуха разбавления (более 0,30 ) заметно снижаются температуры в слое обрабатываемого материала и ухудшается качество готовой продукции.

Удельный расход воздуха разбавления на центральных участках, печи должен составлять 0,28-0,40 . При меньшем расходе воздуха разбавления (менее 0,28 ) суммарный коэффициент рас. хода воздуха в центре печи ниже 1,3 и в печи становится возможным спекообразование. При большем расходе воздуха разбавления (более 0,40 ) в центре печи температуры в слое материала становятся ниже допустимых по технологии.

Поддержание отличных друг от друга расходов воздуха разбавления на периферийных и центральных участках печи выравнивает суммарный коэффициент расхода воздуха при смешивании его с эжектируемым в топливосжигающих устройствах.

Сущность изобретения заключается в дифференцировании аэродинамического режима печи по площадям поперечных сечений, обеспечивающем одинаковый разогрев как центральных, так и периферийных участков слоя.

Пример. Способ осуществляют следующим образом.

В шахтную вертикальную печь с овальным сечением загружают, например, известняк средней крупности 80 мм, пускают его сверху вниз через зоны подогрева, обжига и охлаждения и выгружают из печи разгрузочным устройством на тракт готовой продукции.

В шахтную печь подают топливо через топливосжигающие устройства, расположенные равномерно по периметру печи. В печь производительностью, например 100 тонн, в ч, подают смесь природного и доменного газа калорийностью 4800 ккал/м в количестве 1100 . Из этого количества в центральные топливосжпгающие устройства полают

00--, а в перисрерийные горелки

1100---i6-r Vi7r- где 1,2; 1,0 - доли количества топлива, подаваемого соответственно в центральные и периферийные горелки;

6,4 - количество горелок соответственно на центральных (прямых) и периферийных (овальных) участках печи.

Суммарный коэффициент расхода воздуха в печи устанавливают равным 1,8. Для этого через слой фильтруют следующее количество воздуха 1,8, 5,46-1100-10700 , где 5,40 - теоретический расход воздуха на сжигание газа.

Коэффициент расхода эжектируемого воздуха в периферийных и центральных горелках устанавливают соответственно равным 0,7 и 0,5. Тогда количество эжектируемого в горелках воздуха соответственно равно

0,7-5,40-.190 750 и 0.7-5,40-910 3450 .

Удельный расход воздуха разбавления на периферийных и центральных участках печи устанавливают соответственно равным 0,25 и 0,30 . Шахтная печь производительностью 100 т/ч, площадь поперечного сечения периферийных и центральных участков печи составляет соответственно 2,05 и 8,20 м. Отсюда количество воздуха, подаваемого на периферийные и центральные участки печи, соответственно составляет

0,25-2,05-3600 1850 и 0,30-8,20-3600 8850

Сумма воздуха, эжектируемого в районе горелок, и воздуха разбавления составляет суммарный расход воздуха 10700 , фильтруемого через слой материала.

Образовавшийся после смешения всех потоков газ-теплоноситель разогревает материал, обуславливает его диссоциирующий обжиг и отводится через колощник печи.

Расход топлива изменяют посредством регулирующих устройств (например, вентилей) и контролируют измерительными диафрагма.ми.

Коэффициенты расхода воздуха регулируют изменением количества подаваемого воздуха и контролируют по температуре и составу газа, фиксируемых стационарными приборами.

Расходы эжектируемого горелками воздуха .регулируют изменением заслонками площади щелей для подсоса воздуха и контролируют по температуре в печи, замеряемой стандартными термопарами.

Расходы воздуха охлаждения регулируют изменением площади отверстий для подачи воздуха раздельно на периферийных

и центральных участках печи и контролируют по температуре разгружаемого материала, также замеряемой стандартными термопарами. Контрольными в данном случае являются замеры перепада давлений в слое материала по высоте печи.

Применение предлагаемого способа обеспечивает повышение степени обжига, снижение удельного расхода топлива на процесс и увеличение удельной производительности обжигового агрегата.

Формула изобретения

Способ сжигания топлива в шахтных щелевых печах с овальными торцовыми скруглениями для обжига кусковых флюсующих добавок, включающий подачу топлива и воздуха в центральные и периферийные горедки, их перемешивание и сжигание топливовоздушной смеси в слое кускового материала, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества готовой продукции путем равномерной тепловой обработки слоя материала, в каждую периферийную горелку топлива подают в 1,15-1,25 раза меньше, чем в центральную, а коэффициент расхода воздуха в периферийных и центральных горелках составляет соответственно 0,6-0,8 и 0,4-0,6, при этом суммарный коэффициент расхода воздуха увеличивают до 1,3-2,0 добавлением воздуха разбавления к центру печи, причем удельный расход воздуха разбавления на периферийных и центральных участках печи поддерживают равным соответственно 0,24-0,30 и 0,28-0,40 мЗ/м2 -сек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Монастырев А. В. Производство извести. М., «Высшая школа, 1975, с. 91.

2.Патент США № 3355158, кл. 263- 29, опублик. 1967.