Способ перемещения теплоносителя в печи ступенчато- взвешенного слоя

 

СПОСОБ ПЕРЕМЩЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ПЕЧИ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ, включающий регулирование движения теплоносителя в верхней части по направлению к камере довосстановления , рециркуляцию его по нижней части печи и оФвод уходящих газов через входное сечение коллектора перед первой по ходу материала . воздушной завесой, образованной транспортирующими струями из первого ряда фурм, отличающийся тем, что, с целью уменьшения количества уносимого с отходящими газами железосодержащего материала и повышения удельной производительности обжиговой печи, топливовоздушные струи в верхней части печи формируют под углами к горизонтальной плоскости 40-0 в прямой поток тёплоноситейя со средним расходом 0,5-2,0 и организуют застойные, свободные от транс-§ портирующих струй зоны, в которые на (Л правляют отходящий поток со средним расходом 2,0-4,0 , причем скос ipocTH движения газа в этих зонах и вход ном сечении коллектора устанавливают в соотношении 1:(О,7-1,0). О5 со о:

. „.Я0.„1011696

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

7 5п С 21 В 13/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

f.Я ;(;

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3310834/22-02 (22) 02.07.81 (46) 15.04.83. Бюл. Р 14 (72) P.Ô. Кузнецов, A.А. Кутузов, В.А. Тверитин, Л.С. Грабко, В.М. Абзалов, В.A. Халда, Г.N. Антуганова и Я.Л. Белоцерковский (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (53) 669.181.424(088.8) (56) 1. Забродский С.С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном (кипящем) слое. М., Госэнергоиздат, 1963.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 559957,.кл. С 21 В 13/00, 1979 (54)(57) СПОСОБ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ПЕЧИ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ, включающий регулирование движения теплоносителя в верхней части по направлению к камере довосстановления, рециркуляцйю его по нижней части печи и отвод уходящих газов через входное сечение коллектора перед первой по ходу материала воздушной завесой, образованной транспортирующими струями иэ первого ряда фурм, отличающийся тем, что, с целью уменьшения количества уносимого с отходящими газами железосодержащего материала и повышения удельной производительности обжиговой печи, топливовоздушные струи в верхней части печи 4ормируют под углами к горизонтальной плоскости 40-0 в прямой поток теплоносителя со средним расходом 0,5-2,0 м /м с и организуют застойные, свободные от транс-Е портирующих струй зоны, в которые на правляют отходящий поток со средним расходом 2,0-4,0 м /м с, причемско; рости движения газа в этих зонах и вход ном сечении коллектора устанавливают в

;соотношении 1:(0,7-1,0). Я

1011696 уходящих газов на участках печи, расположенных на ее своде либо в верхней части передней торцовой стенки, нецелесообразен, так как скоростная струя первого ряда фурм пересекает обратный поток рециркуляционных газов и слой материала захватывает с собой его мелкие фракции и через коллектор выносит из печи. Это способствует значительным потерям ме" талла с уходящими газами.

Устранение влияние вектора скоростной гаэовой струи первого ряда фурм на унос материала из печи обес-. печивается при отсутствии пересечения прямой и.обратной газовых струй, 15 пересечения потоков газа и материала в районе первого ряда фурм, а. также оптимизацией параметров движения газовых струй в печи. Для этого транспортировку теплоносителя в объ- 20 еме печи следует. производить при вполне определенных и регулируемых условиях.

Скоростные транспортирующие топливовоздушные струи в верхней части печи должны формировать прямой поток теплоносителя, направленный вверх и в сторону камерй довосстановления.

Такой поток обеспечивает, по-первых, сжигание топлива непосредственно в объеме печи при относительно низком содержании кислорода в газовой фазе, во-вторых, равномерный нагрев и восстановление частиц материала и их транспортировку в заданном направлении (к камере довосстановления). Прямой поток материала формируют пере,мешиванием нескольких наклонных плоских завес, состоящих из струй одного ряда фурм, занимающих всю верхнюю часть поперечного сечения печи и на- 40 правленных под заданньж углом в сторону камеры довосстановления.

Угол наклона потока теплоносителя в верхней части печи поддерживают в пределах 40-0 к горизонту. 45

Больший угол наклона потока теплоносителя (более 40 к горизонту) нежелателен, так как приближает зону горения топлива к своду печи и, следовательно, ускоряет выход его иэ строя. меньший угол наклрна потока теплоносителя (менее нуля) при горизонтальчом расположении подины печи неосуществим. Угол наклона потока теплоносителя регулируют посредством изменения пространственного положения топливовоздушных фурм.

Прямой поток теплоносителя к камере довосстановления следует транспортировать со средней скоростью 60

0,5-2,0 м /гл с. При меньшей средней скорости транспортировки (менее

0,5 м /м .с) процессы тепло- и массопереноса в печи становятся недостаточно интенсивными и заметно сни жается удельная производительность агрегата. При большей средней скорости движения прямого потока газов (более 2,0 м /м с) существенно.понижается время пребывания частиц материала в печи (как показывают опыты, в печи СВС скорость движения частиц материала крупностью до 0-,1-0,2 мм равна скорости движения газового потока) и они попадают в камеру довосстановления практически не восстановленными, что ухудшает качество го- . товой продукции.

Перед первой о ходу материала плоской воздушной завесой, образованной струями первого ряда фурм необходимо создавать застойные, свободные от скоростных струй зоны. Эти зоны необходимы для беспрепятственного передвижения по ним обратного потока рециркуляционных газов к месту их отвода из печи. Отсутствие таких зон приводит к неизбежному пересечению потока рециркуляционных газов со скоростными струями, несущими частицы транспортируемого материала, попаданию этих частиц в поток уходящих газов и выносу их из печи. Застойные зоны в печи организуют посредством, во-первых, ликвидации подачи. воздуха в крайние расположенные у боковых стенок фурмы первого ряда, во-вторых, отводом уходящих газов в районе боковых стенок, либо в нижней части печи.

Поток рециркуляционных газов следует формировать в нижней части печи и транспортировать в сторону ее загрузочного участка. Движение рециркулируемого потока в верхней части печи невозможно из-sa наличия г ам ряда плоских газовоздушных завес.

Толщина потока рециркуляционных газов должна составлять 0,2-0,3 и больше от толщины прямого потока газов.

Обратный поток газов следует транспортировать со средней скоростью

2,0-4,0 м /м с. При меньшей средней скорости обратного потока газов (менее 2,0 иь/гл . с) транспортировка рециркуляционных (отводимых из печи) газов приводит к неоправданному увеличению габаритов агрегата. При боль шей скорости обратного потока гаэов (более 4,0 мЗ/м с) в них заметно возрастает содержание частиц материала крупностью 0,05-0,1 мм и ниже, что нежелательно.

Рециркуляционные газы к загрузочному участку печи отдают свое тепло на удаление влаги из сырой шахты и, охлажденные, отводятся из печи. Причем отвод уходящих газов следует производить через застойные зоны и сбросной коллектор печи.

Отвод газов через другие учаетки печи нецелесообразен, т.е. при этом

1011696

Изобретение оьносится к подготов- . ке металлургического сырья в черной металлургии, а именно: к производству восстановленного железорудного концентрата.

Известны способы перемещения тепло-5 носителя в печи со взвешенным (кипящим) слоем и отвода из нее уходящих . газов, включающие регулирование движения теплоносителя в камере восстановления, рециркуляцию его в нижней части печи и отвод через входное се-чение сбросного коллектора уходящих газов (1).

Недостатками известных способов являются повышенный вынос железосо-. 15 . держащей пыли с отходящими газами, .

l что обуславливает значительные потери металла в процессе передела, повышение опасности загрязнения воздушного бассейна выйосимой пылью, и не- 20 возможность термообработки тонкодис- персных фракций полидисперсного материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому ,результату, является способ перемещения теплоносителя в печи ступенчатовзвешенного слоя и отвода иэ нее уходящих газов, включающий регулирование движения теплоносителя в верхней части печи по направлению к камере довосстановления рециркуляцию .его по нижней части печи и отвод уходящих газов через входное сечение сбросного коллектора, расположенное перед первой по ходу материала воздушной завесой, образованной транспортирующими струями из первого ряда фурм $2).

Недостатки известного способа— недостаточно эффективное удаление 40 пыли в районе отбойного листа. Здесь возможно удаление крупных фракций материала, большая же часть материала выносится из печи. В результате имеют место значительные потери ме- 45 талла в процессе его передела, невозможность возврата обратно в процесс тонкодисперсного (менее 0,10,2 мм) материала, существенное уменьшение производительности агре- 50 гата вследствии значительного уноса из него железосодержащего материала, ухудшение качества готовой продукции из-за преобладающего содержания в нем крупных фракций, включакицих по.выаение количества пустой породы.

Цель изобретения - уменьшение количества уносимого с отходящими газами железосодержащего материала и повышение удельной производительности 60 обжиговой печи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу перемещения теплоносителя в печи ступенчато-взвешенного слоя, включающему регулирование 65

2 движения теплоносителя в верхней час ти печи (по направлению к камере довосстановления) рециркуляцию его по нижней части печи и отвод уходящих газов. через входное сечение сбросного коллектора, расположенное перед первой по ходу движения материала воздушной завесой, образованной транспортирующими струями из первого ряда фурм, топливовоздушные струи в верхней части печи формируют под углами 40-0 в прямой поток теплоносителя со средним расходом Oi5.2,0 м /м .с и организуют застойные, Ъ свободные от транспортирующих струй

-зоны, в которые направляют отходящий поток со средним расходом 2,04,0 м /м -с, причем скорости движе3

1 ния газа в этих зонах и входном сечении коллектора устанавливают в соотношении 1:(0,7-1,0).

Загружаемая в печь шихта (руда, уголь, Добавки) поступает на ступенчатую подину, по которой перемещается со ступени под воздействием скоростных топливо-воздушных потоков во взвешенном состоянии по направлению к камере шахтного типа для завершения процесса равномерного обжига всего объема материала. По мере движения из шихты удаляют влагу, осуществляют разогрев слоя до 9001050 С и его частичное восстановление (обжиг). В камере шахтного типа . восстановление завершают в опускающемся нефильтруемом слое. Высокоско . ростные потоки, подаваемые через газовоздушные фурмы, после затухания выходной скорости, перемещаются под сводом печи в сторону камера шахтного типа, опускаются вниз и двигаются, как показывают опыты, потоком толщиной 1,5-2,0 м в нижней части печи в сторону газоотводящего коллектора. При расположении коллектора в верхней части печи газовый поток в районе первого ряда .фурмы поднимается вверх, фильтруется через псевдосжиженный слой шихты и от» водится из печи. В результате такой фильтрации имеет место. значительный вынос мелких фракций железосодержащего материала с отходящими из ечи газами, и, следовательно, безвозвратные потери металла в процессе передела.

Экспериментальные данные показы, вают, что угол раскрытия скоростной гаэовоздушной струи в потоке взвешенного материала с крупностью 010 мм и преобладающим расположением более крупных частиц вблизи пода печи составляет 85-90 . При таком угле раскрытия газовоздушная струя первого ряда фурм направлена вверх и частично на верхнюю часть передней торцовой стенки печи. Поэтому отвод1011696 существенно возрастаеТ вынос из печи железосодержащих частиц.

Скорость движения отводящих газов в застойных зонах и во входном сечении сбросного коллектора следует поддерживать в .соотношении 1:0,71,0. При скорости газов во входном сечении коллектора меньшей 0,7 от скорости движения потока рециркуляционных газов в застойных зонах коли чество выносимых из печи желеэосодержащих частиц уже уменьшается, а габариты коллектора возрастают, что нежелательно. При скорости газов во входном сечении кол.".ектора большей

1,0 от скорости движения потока рециркуляционных газов в застойных зонах за счет возрастания скорости газа на входе в коллектор происходит увеличение количества железосодержащих частиц материала в отводящих газах.

Сущность изобретения заключается в транспортировке теплоносителя в объеме печи при условиях, исключающих влияние вектора скоростей газовой струи первого и последующих рядов фурм на унос материала из печи, посредством устранения пересечения прямой и обратной ràçoâûé струй, пересечения потоков материала и газа, а также оптимизации параметров дви- жения теплоносителя в печи.

На чертеже представлено принципиальное устройство и схема газовых и материальных потоков печи со ступенчато-взвешенным слоем.

Способ осуществляют следующим образом.

Кусковой материал и уголь через загрузочный лоток 1 подают в печь 2.

Под действием направленных гаэовоздушных потоков, подаваемых через фур мы 3, расположенные между соседними ступенями,.имеющие. скорость, превышающую скорость витания отдельно взятого куска, материал передают во взвешенном состоянии со ступени на ступень по направлению к камере дЬвосстановления. При этом газовоздушную смесь сжигают в рабочем объеме печи 2. Материал по мере продвижения по печи подвергают сушке, нагреву до 1000 С и частичному восстановлению на 25В. Далее материал подают в камеру довосстановления 4, где и производят окончательное завершение

t процесса в нефильтруеом слое (в условиях отсутствия принудительной подачи газа - восстановителя).

Твердый восстановитель шихты обес печивает создание в печи восстановительной атмосферы и, следовательно, частичное восстановление железйой руды. Непрореагировавший уголь вместе с рудой попадает в камеру довосстановления и обеспечивает эавершение в ней процесса термообработки материала.

Газовый поток в печи со ступен чато-взвешенным слоем выполняет, во-первых, транспортирующие функции, so-вторых, осуществляет развитие тепло- и массообменных процессов. Высокоскоростные газовоздушные потоки, подаваемые фурмами З,образуют в верхней части печи плоские газовоэдушные завесы и после затухания скорости формируют прямой поток теплоносителя, направленный вверх и в сторону камеры довосстановления под уг- лом 15 к горизонту. Вектор направ15 ления и угол наклона прямого потока ,регулируют изменением пространственного положения фурм 3 и контролируют по стационарным датчикам давления гаэа, установленным под сводом печи (при возникновении нежелательных отклонений потока и его завихрений стабильность показаний прибора нарушается и процесс требует корректировки).. Прямой поток теплоносителя тран25 спортируют со средней скоростью

1,0 м /м с которую контролируют по стационарным расходомерам газа и воздуха каждого ряда фурм и гегулируют серийными дроссельными задвижЗ() ками (вентилями).

Над слоем материала в камере довосстановления поток газа опускается вниз и транспортируется по нижней части печи к ее загрузочному участку на высоте до 2,0 м (применительно к печи например, типа СВЧ-1) от уровня фурм. Обратный поток рециркуляционных газов транспортируют горизонтально в направлении к загрузочному участку печи со средней скоростью 2, 65 м /м ., c. Эту скорость контролируют по стационарному расходомеру уходящих газов и регулируют изменением разрежения в сборном коллекторе уходящих газов. Толщину по45 тока рециркуляционных газов устанавливают равной 0,28 от толщины прямого потока газа. Например, для печи СВС-1,0 с высотой 9,0 м и толщиной прямого потока газа 7,0 (по ус59 ловиям оптимальной его транспортировки), толщина обратного потока газа составляет 0,28-7 = 2,0 м.

Перед первой по ходу материала плоской воздушной завесой на загрузочном участке печи создают застойные, свободные от влияния скоростных газовых струй эоны. Такие эоны организуют ограничением подачи воздуха в.крайние, расположенные у боковых стенок, фурмы первого ряда и отводом уходящих газов в районе боковых стенок.

Отходящие газы из печи отводят через застойные зоны и сбросной кол1011696

Составитель А; Савельев Техред T.Ìàòî÷êà Корректор В. Бутяга

Редактор Т. Парфенова

Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2690/32

»

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лектор. Соотношение скоростей дви>ке- ния-газа в этих зонах и входном се-. чении сбросного коллектора устанавливают равным 1:0,9. Тогда, приминительно к печи типа СВС-1,0, скорость газа на входе в сбросной коллектор составляет 0,9,2-65 = 2,38 мз/м с.

Тем самым обеспечивается минимальное . содержание частиц кускового материала в отводимых из печи га зах.

Восстановленная шихта из камеры довосстановления разгружается на тракт готовой продукции.

Применение предлагаемого изобретения обеспечивает увеличение производительности агрегата на 12-15% за счет снижения выноса железосодержаиих частиц с потоком уходящих газов, снижения удельного расхода топлива на процесс и существенное улучшение

10;качества готовой продукции.