Способ охлаждения раскаленного спека и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК C22B1/26 

(5) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РАСКАЛЕННОГО СПЕКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности для охлаждения глиноземсодержащих спеков, получаемых в печах спекания.

В настоящее время охлаждение раскаленного спека н глиноземных заводах производят в холодильниках барабанного или колосникового типа тремя способами: а) воздействуют на спек охлаждающим воздухом; б )воздей- д ствует на спек комбинированным способом, т.е. последовательно воздействуют воздухом и водой.

Известен способ охлаждения матери- ,j ала, заключающийся в том, что в охладительной камере материал перемещается вертикально сверху вниз. Воздуходувкой нагнетается воздух, который проходит через толщу материала 20 снизу вверх и поступает в печь Ct1.

Основным недостатком данного способа является малая эффективность охлаждения материала, поскольку воздух имеет весьма низкий коэффициент теплопередачи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ охлаждения раскаленного спека, включающий обработку его водой, осуществляемый в устройстве, содержащем камеру с отверстиями для загрузки и выгрузки спека и душирукщий узел с подводящим трубопроводом С 2 }

Однако интенсивность охлаждения материала в данном устройстве недостаточна, поскольку разбрызгиваемая жидкость, подаваемая из форсунок, охлаждает материал на небольшую глубину, в результате чего на материал приходится воздействовать жидкостью неоднократно, для чего разбрызгиваю -, щие форсунки устанавливаются по всей длине устройства. Это влечет за собой увеличение длины устройства.

Цепь изобретения - интенсификация процесса охлаждения раскаленного спека. Поставленная цель достигается тем что в способе охлаждения раскаленного спека, включающем обработку его водой, перед подачей к раскаленному спеку }чидкость нагревают до 50-100 С а образующийся в процессе обработки пар выдерживают 15 мин при давлении 0,,6 атм, при этом отношение масс воды и спека поддерживают равным 0,1-0,5. Наилучшим образом поставленная цель достигается тем, что устройство для охлаждения раскаленного спека, включающее камеру с отверстиями для загрузки и выгрузки спека и душирующий узел с подводящим трубопроводом снабжено затворами, установленными в отверстиях для загрузки и выгрузки накопительной емкостью с наружной ру башкой, установленной над отверстием для загрузки дозатором, установле .ным на подводящем трубопроводе, .при, этом трубопровод соединен с- водяной рубашкой. На чертеже представлено устройство для осуществления способа, общий вид. Устройство содержит накопительную -емкость 1, снабженную снаружи водяной рубашкой 2, соосно с накопительной емкостью 1 в нижней ее части установлена камера 3 соединенная с накопительной емкостью затвором , для выгрузки материала в нижней части камера снабжена патрубком с затвором 5, магистраль для подвода воды в камеру содержит патрубок 6, соединенный с водяной рубашкой 2 накопительной емкостью, а также патрубок 7 для отвода горячей воды из водяной рубашки 2. Патрубок 7 соединен с обратным клапаном 8, который в свою очередь, соединен с дозатором 9 воды.Внутри камеры установлено душирующёе устройство 10, соединенное трубой 11с дозатором воды. В верхней части камера 3 снабжена пароотводящей магистралью, состоящей из коллектора 12 с манометром 13 и предохранительным клапаном 14. Способ осуществляется следующим образом. В сосуд загружается раскаленный спек, после чего он герметизируется Затем внутрь сосуда при соотношении 0,1-0,5 к загруженному спеку подают воду, предварительно нагретую до 50-100 0. При взаимодействии воды с раскаленным спеком образуется пар. давление которого составляет 0,516 ат. Пар под давлением пронизывает толщу спека, проникая как между отдельными его кусками, так и в поры внутри кусков, благодаря чему осуществляется охлаждение всей массы спека с 1300 до 200°С. Следует отметить, что пористость нефелинового спека составляет 50. Продолжительность воздействия пара на спек составляет 1-5. мин.Излишки пара, образовавшегося в сосуде, отводятся для промышленных нужд. Разгрузка г охлажденного спека из сосуда производится остаточным паром. После опорожнения сосуда он вновь загружается раскаленным спеком и все операции повторяются в описанной последовательности. Соотношение подаваемой воды к спеку составляет 0,1-0,5 ,так как при этом обеспечивает наилучшее проникновение пара во внутренние поры спека. Нижняя граница давления 0,5 атм определяется сопротивлением трубопроводного тракта, включающего обратный клапан, дозатор, трубопроводы и разбрызгивакщее устройство. Соотношение количества подаваемой для охлаждения воды и спека по весу в пределах 0,1-0,5 определяется следующими соображениями:если подавать воды более 0,5 кг/кг спека, то аккумулированного спеком тепла не хватит для нагрева порции пара до 200°С и, следовательно, получения давления 16 атм; если подавать воды менее 0,1 кг/кг спека, то спек вообще не охладится до 200°С и выйдет слишком горячим из камеры охлаждения, что недопустимо для его дальнейшей переработки . Время охлаждения спека в пределах 1-5 мин определяется продолжительностью процесса выделения пара, что может быть определено по расходомеру пара или по положению предохранительного клапана на выходе из камеры, следует незамедлительно приступать к разгрузке охладительной камеры от спека с целью сокращения непроизводительных расходов времени. Здесь следует упомянуть о том, что время охлаждения спека может несколько колебаться в зависимости от температуры и главное от пористости исходного спека, количества подаваемой воды и параметров получаемого пара. Пределы времени охлаждения 1-5 м определены опытным путем для различ ных вариантов исходных факторов. Предварительный нагрев охлаждающей воды в водяной рубашке наполнит ля до 50 100°С перед подачей ее в охлаждающую камеру позволяет увеличить выход пара от одной и той же порции охлаждаемого материала, что повышает эффективность работы установки. Вода.подается в охлаждающую камеру под давлением 0,5-16 атм с помощью дозатора, так как давление в камере в процессе цикла охлах{дения быстро возрастает до ,16 атм. Верхня граница давленияопределяется рядом факторов: техническими, так как при большем давлении трудно Загерметизи ровать охлаждающую камеру и, физиче кими, так как порция спека, загруженная -в охлаждакицую камеру, имеет строго определенный запас тепла, ко торый позволяет нагреть образовавшую ся порцию пара,до 200°С,что соответ ствует 16 атм. Способ с помощью заявленного устройства опробован на ЛОЗ ВАМИ. Спек из печи поступает в накопительную емкость 1, объем которой рассчитан на 5-10-ти минутную производительность печи. После наполнения накопительной емкости 1 спек нее лоступал в камеру 3. Для чего открывают затвор А, затвор 5 при этом закрыт. После заполнения емкости 1 спеком завтор k закрывается и в камеру подается вода, котора поступает по патрубку 6 в водяную рубашку 2, в которой нагревается до 70-75 с, затем через обратный клапан 8 поступает в дозатор 9 и да лее по трубе 11 к душирующему устройству 10, в котором производится орошение раскаленного спека водо. В результате взаимодействия горячей воды с раскаленным спеком происходи .интенсивное парообразование. Пар под давлением проникает в толщу спека, заполняя как пространство между кус ками, так и поры внутри кусков спек Таким образом происходит интенсивное и равномерное охлаждение спека. При душированииспека водой при атмосферном давлении в существующих охладительных устройствах, спек охлаждается на определенную толщину снаружи, продолжая длительное время внутри оставаться раскаленным, поскольку частицы воды не могут проникнуть внутрь пор. В камере поддерживается давление пара 5 атм. Образовавшийся пар отво:дится по коллектору 12 через предо- . хранительный клапан Н на холодильник, где пар конденсируется для определения его количества. Охлаждение раскаленного спека от 1200-1300С до 200°С проходит очень интенсивно в течение 1-5 мин, что подтверждается опытными данными. Вследствие большой интеисивности охлаждения установка .получается оМень компактная, не имеет движущихся частей,проста в изготовлении. Помимо основной своей цели - охлах дения раскаленного спека - установка позволяет получать пар про- мышленных параметров, который может быть использован в глиноземном производстве на различных пределах воды, растворов и т.п. . - Опыты позволяют определить наибо- . лее оптимальные параметры процесса, позволяющие быстро охладить раскаленный спек и одновременно получить пар требуемых параметров. Причем, параметры получаемого пара могут изменяться в силу производственной необходимости, путем изменения установки на BbinycKHOM паровом клапане. В промышленных установках пар отводится к потребителю для подогрева воды, пульпы и растворов, для чего в настоящее время подается пар с ТЭЦ. В проведенных опытах на ЛОЗе ВАМИ при охлаждении 1 кг спека получается 0,2-6: кг пара. После 2т3 минутного взаимодействия пара со спеком, когда прекращается выделение пара из камеры, открывается задвижка 5 и остаточным паром производится разгрузка спека из камеры. После выгрузки задвижка 5 закрывается, а задвижка k открывается и повторяются все операции и в той последовательности, как это было описано ранее. Таким образом, прёдалагемый способ и устройство для его осуществления позволяют не только быстро охладить спек с температуры 1200-1300 t, но и| использовать образующийся пар в промышленных целях. От одной печи спекания производительностью 100 т/ч по спеку с помощью предлагаемого способа можно получить 20-30 т/ч пара промышленных параметров.

По сравнению с базовым техническим решением (аналогичным прототипу), действующем в глиноземном производстве, предлагаемое техническое решение обеспечивает интенсификацию охлаждения спека в 10 раз, так как время пребывания спека в холодильнике устройства по базовому способу составляет 53 мин, а по предложенному - k,7 W1H. Использование предполагаемого изобретения позволяет получить экономический эффект в размере -5 млн. руб. в год в. масштабе глиноземного завода мощностью 1 млн.т.

Формула изобретения 20

1.Способ охлаждения раскаленного спека, включающий обработку его водои, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса 25 охлаждения,перед подачей к раскаленному спеку воду нагревают до 50-100 С

а образующийся в процессе обработки пар выдерживают 1-5 мин при давлении О,5-16 атм, при этом отношение масс воды и спека поддерживают равным 0,1-0,5.

2. Устройство для охлаждения раскаленного спека, содержащее камеру с отверстиями для загрузки и выгрузки спека и душирующий узел с подводящим трубопроводом, отличающеес я тем, что, с целью интенсификации процесса охлаждения, оно снабжено затворами, установленными в отверстиях для загрузки и выгрузки, накопительной емкостью с наружной водяной рубашкой, установленной над отверстием для загрузки, и дозатором, установленным на подводящем трубопроводе, при этом трубопровод соединен с водяной рубашкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США If 3815253, кл. 3t-20, опублик. 1971.

2.Патент США № 3933313, кл. 239-587, опублик. 1973.