Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала

 

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3I5II F 27 В 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3363630/29-33 (22) 10.12.81 (46) 23. 08 ° 83. Бюл. Р 31 (72) A. Н.Ванжа, Л. В.Пинягина, В.A.Волохов, В.Н,Школьников, А.К.Митрохин, И.A.Äîðîãîé, Н.Ф.Коновалов, В.А.Куличенко, В.A.Ìèðêî и A.È.Ìóä рый (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (53) 666.972,.125(088.8) (56) 1. Мызников Ф.A. и др. Применение кислорода для обжига медноцинковой шихты в печах кипящего слоя. - "Цветная металлургия", 1972, Р 13, с. 34-37.

2. Wrampe P., Polzeth Н.С. The

effect of oxygen upon the rotary

kiIn s production апй fueI efficency:

theory апй practicaI. — IEEE СЬев. Ing, Tichn. Conf., MonreaI, 1975, р, 1-19.

3. Schafer M. Braudt N.W. 1.ime

kiIn desing 2. I lot cyclone development imProves Iime . УieId. — Chem.

Eng, Prop, 1963э р 11с р. 95-99 (прототип) .,SU„„0 8 А (54) (57 ) МНОГОЗОННАЯ ПЕЧБ .КИПЯЩЕГО

СЛОЯ ДЛЯ ОБЖИГА ПОЛИДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, содержащая камеру обжига с газогорелочным устройством, камеру охлаждения и циклон, установленный между камерой обжига и камерой охлаждения, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительноати печи путем равномерного распределения кислорода в дутье, она снабжена кислородопроводом, подсоединенным к входному патрубку циклона слева по ходу движения воздуха при правом исполнении циклона и справа при левом исполнении циклона,при этом отношение эквивалентных диаметров кисло- I родопровода и входного патрубка цикло- щ

Р на равно 0,2-0,4.

1037038

Изобретение относится к технике эндотермического обжига сыпучих и гранулированных карбонатных пород и может быть использовано в металлургической, химической и строительной отраслях промышленности.

Известно, что в печах кипящего слбя черной металлургии интенсификация процесса обжига обогащением дутья кислородом до настоящего времени не имела места. B печах кипяще- 10 го слоя цветной металлургии, где используется кислород для обогащения дутья, кислородопровод соединяется с воздухонодом посредством различного типа смесителеи, принцип действия которых заключается в поступлении струй кислорода в воздушный поток через перфорированную поверхность(1)..

Печи кипящего слоя цветной металлургии однозонные, работают на неэа- 20 пыленном дутье. Применение таких смесителей в многозонных печах кипящего слон невозможно, так как воздух, поступающий на горение в зону обжига после эон охлаждения обрабо- 25 танного материала, содержит частицы мелкой высокоактивной пыли, которые приводят к эарастанию отверстий смесителей или к их забиванию при кратковременном прекращении подачи кислорода, что не позволит достичь равномерного перемешивания воздуха и кислорода.

Известно соединение кислородопровода с газогорелочным устройством, предусматривающее подачу кислорода непосредственно в факел топлиновоздушной смеси(21.

Однако такое соединение требует разводки кислорода по газовым горелкам, что значительно усложняет конструкцию газогорелочного устрой" ства и систему управления технологическим процессом. Достаточно равномерного распределения кислорода в факеле топливоноэдушной струи 45 достичь не удается, а следовательно, не достигается и полное его ис-. пользование в пределах кипящего слоя.

Наиболее близкой к изобретению по 5О ! технической сущности является многозонная известковообжигательная печь кипящего слоя с зонами. подогрева, обжига и охлаждения, содержаФ щи гаэогорелочное устройство и цик-. лон, установленный между зоной обжига и охлаждения (3 ).

Однако в иэвестнОй печи не исчер-, паны все возможности повышения ее производительности.

Дальнейшая интенсификация процес 6О са обжига материала, а значит, и увеличение производительности печи возможны при обогащении дутья, подаваемого в зону обжига, кислородом.

Ф

Производительность печи при застабилизированном аэродинамическом, режиме(постоянном расходе дутья, определяемом размером частиц обрабатываемого материала ) зависит от количества тепла, вводимого с единицей дутья. Обогащение дутья кислородом приводит к увеличению количества тепла, вводимого с единицей объема, а следовательно, и к росту производительности печи . Кроме того, снижение в дутье процентного содержания азота приводит к снижению удельного расхода топлива, что .является. дополнительным фактором роста производитель ности печи.

Целью изобретения является повы" шение производительности печи путем равномерного распределения кислорода в дутье.

Укаэанная цель достигается тем, ! что многозонная печь кипящего -слоя для обжига полидисперсного материала, содержащая камеру обжига с гаэогорелочным устройством, камеру

Ьхлаждения-и циклон, установленный между камерой обжига и камерой .охлаждения, снабжена кислородопроводом, подсоединенным к входному патрубку циклона слева по ходу днижения воздуха при правом исполнении циклона и справа при левом исполнении циклона, при этом отношение эквивалентных диаметров кислородопровода и входного патрубка циклона равно 0,2-0,4 °

При описанном соединении кислородопровода с входным патрубком циклона кислородная струя поступает н циклон в направлении касательной к поверхности внутреннего цилиндра циклона. струя кислорода после попадания в воздушный поток .движется в пристеночной области внутреннего цилиндра циклона. Перераспределение кислорода в дутье происходит в,циклоне за счет центробежной силы, увлекающей более тяжелые молекулы кислорода (yо = 1, 43 кг/м З и заставляющей их проййзынать воздушный поток (g =

1,29 кг/м )при сопоставимых скоростях движения воздуха и кислорода в циклоне. Таким образом, циклон выполняет двойную функцию . очистки воздуха рт высокоактивной пыли извести и перемешинания кислорода и воздуха.

Чтобы испольэовать перемешивание молекул более тяжелого газа от центра циклона к его периферии за счет центробежной силы, необходимо выполнить условие подачи струи кислорода ближе к поверхности внутреннего цилиндра циклона, а потока воздуха - ближе к поверхности циклона. Чтобы добить ся равномерного смешения воздуха и кислорода в дутье, необходимо иметь именно такое поступление кислородной струи в циклон, Если струя кислорода поступает в центральную область

1037038 воздушного потока или в область бЛи- кислородной струи в воздушный поток, же к поверхности циклона, то не насы- что недопустимо, так как влечет эа щается кислородом область воздушно-,собой применение дополнительного обого потока которая находится ближе к рудования и.значительно усложняет поверхности внутреннего цилиндра конструкцию печи. В тЕхнике применяют, циклона. Таким образом, необходимое 5 ся в основном дозвуковне режимы раусловие для эффективной работы цикло- боты и технологическое оборудование о на в качестве смесителя - обеспече- предусматривает рйботу в дозвуковых

;ние попадания кислородной струи в режимах. пристеночную область внутреннего ци- Печь работает следующим образом.

)линдра циклона при скорости воздушно-10 Материал поступает в камеру 1 об го потока, не превышающей скорость жига, где обрабатывается при высокой кислородной струи. температуре и где происходит при помоТехнологический циклон рассчиты- щи газогорелочного устройства 2 сживается на.турбулентный Режим движе- гание топлива в воздухе, обогащенния воздушного потока со скоростью 15 ном кислородом. порядка 10 м/с. При таких скоростях Воздушный поток, обогащенный кислоистечения дальнобойность кислородной родом для интенсификации процесса струи обеспечивает попадание ее в об- обжига материала в камере 1,.поступаласть противоположной к входу стен- ет в газогорелочное устройство 2 ки патрубка и дальнейшее ее движение о из воздушного циклона 5, где происховдоль этой стенки, причем по длине дитперемешивание кислорода с воздухом патрубка кислород и воздух не пере- и очистка воздуха после охлажцения мешиваются и поступают в циклон рас- в подкамерах 3 и 4 обработанного ма,слоенным потоком. териала от частиц высокоактивной пыНа фиг.1 изображена многоэонная печь ли извести. Кислородопровод 6 подклюкипящего слоя для обжига полидиспер чен к циклону 5 через боковую стенку оного материала, на фиг.2 - подсое- :,входного патрубка таким образом, что динение кислорсдопровода к входному струя кислорода попадает в пристепатрубку циклона слева (по ходу дви- .ночную область противоположной вхо жения воздуха )при правом исполнении ду стенки патрубка и, двигаясь вдоль циклона, вертикальный (а )и горизон- ЗО:этой стенки, поступает в циклон в . тальный (б 1 Разрезы; на фиг.3 — под- направлении касательной к поверхноссоединение кислородопроводн к нход- ти внутреннего цилиндра циклона и даному патрубку циклона справа (по хо- 1лее движется в его пристеночной обду движения воздуха) при левом ис- ласти. Вследствие.разности удельных полнении циклона, вертикальный (а ) 35 !весов кислорода и воздуха эа счет . и горазонтальный(б )разрезы; на центробежной силы молекулы кислорода фиг ° 4 - график зависимости парамет- Ъ роникают в объем воздуха и таким ров работы печи, (производитель- . .образом на выходе иэ циклона.достиганости Расхода кислорода, удельного ется равномерное перемешивание кислоРасхода тепла и температуры выгружае-4й рода и воздуха, т.е. циклон выполняет мой извести )от содержания кислорода двойную функцию: очистки. воздушного в дутье прн постоянном расходе дутья, потока от частиц высокоактивной пыт.е. при застабилизированном аэроди,» ли и равномерного распределения киснамическом режиме работы зоны обжи- . лорода в потоке воздуха, Кцущего на га.

45 J ÎÄeние °

Многоэонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материа- Обработанный в каыере 1 обжига

Ла СОДЕРжИт КаМЕРУ 1 ОбжИГа С ГазО-,материал поступает в подкамеры 3 и 4

ГОРЕЛОЧНж уСтРойством 2, камеру ох- где происходит его охлаж ение до 15018ОС за счет подачи избыточного воэ

5iÓ àHîâëeHíûé между камеРой 1обжи+ духа, который сбрасывается после ка50 ° камерой охлажденИя, кислородо: меры охлаядения. Подача избыточного пРовод;бг пРичем последний подключен,.воздуха в подкамеры 3 и 4 обуслов.к вхОДномУ патрубку Циклона слева(по лена тем, что при интенсификации про хоДУ Д иж ний воздуха ) при пРавом цесса обжига при застабилизированном . исполнении циклона и справа при ле- 55 аэродинамическом режиме производивом исполнении циклона, а отношение тельно ать печи (фиг.4 ) увеличиваетэквивалентных диаметров кислородо- ся, т.е. темп обжига ускоряется, а пРовоДа и вхоДного патрубка циклона время пребывания материала в камеф ф ° .Рах уменьшается,-материал не успеваПри соотношении эквивалентных диа-.60 ет охладиться до требуемой величиметров кислородопровода и входноГО ны и температура выгружаемой иэвеспатрубка циклона меньше 0,2. при ти резко повышается. Цля охлаждения технологических параметрах работы Мно извести до 150-180 С требуется иэбыгозонной печи кипящего слой наблюда- точный воздух, который после подкается сверхзвуковой режим истечения 65,меры 3 отводится иэ печи, так как.

1037038 аэродинамический режим камеры обжига должен оставаться неизменным (он оп ределяется размером частиц обрабатываемого материала ). Введение кислорода в дутье обеспечивает более интенсивное горение в слое камеры обжига, следовательно, увеличивается и количество тепла, выделившегося иэ единичного объема газа, поступившего на горение. Следовательно, увеличивается температурный напор, рав- <0 ный разности температуры, при которой ведется процесс обжига в камере 1, и теоретической температуры диссоциации известняка. При увеличившемся температурном напоре для достижения )5 достаточной степени обработки материала требуется меньшее время пребывания материала в слое, что и приводит к увеличению производительности печи. Соединение кислородопровода с воэдуховодом на входе в циклон позволяет достичь полного использования кислорода в процессе обработки материала (так как сброс избыточного воздуха осуществляется после камер охлаждения и, таким образом, весь кис,лород попадает в камеру обжига ) и равномерного распределения кислорода в потоке дутья, а следовательно, и полного его использования в слое камеры обжига, -30

Особенностью такого конструктивного решения является то, что циклон выполняет двойчую функцию: очищает воздух, подаваемый на горение, от З5 частиц высокоактивной известковой пыли и равномерно перемешивает кислород с воздухом. HepaBHoMepHQe распределение кислорода в потоке дутья не обеспечит использование введенно40 го в дутье кислорода в пределах слоя камеры обжига, следовательно, не все тепло будет использовано в процессе обжига, что -практически соответствовало бы (фиг.4 ) меньшей степени обогащения дутья и привело бы к снижению показателей работы печи.

Из графика (фиг.4 ) видно, что не-доиспользование в процессе горения в пределах кипящего слоя 5% кислорода эа счет неравномерного распределения кислорода в потоке дутья приводит к снижению производительности на 300 т/сут, увеличению удельного расхода топлива на 7 кг ут.т ° на тонну извести.

При соотношении эквивалентных диаметров кислородопровода и входного патрубка воздуховода, превышающем 0,4, кислород недостаточно хорошо перемешивается с воздухом в циклоне вследствие того, что массовая скорость кислородной струи меньше массовой скорости воздушного потока и, следовательно, центробежная сила, приложенная к кислородной струе, несмотря на более высокий удельный вес кислорода, недостаточна для перераспределения кислорода в воздушном потоке.

Такое соотношение имеет место при степени обогащения дутья кислородом, не превышающей 28%, которая является оптимальной для интенсификации процесса обжига на действующих агрегатах, а не только на вновь проектируемых, так как не вызовет существенных конструктивных изменений агрегата, снабжения дополнительной воздуходувкой, увеличения толщины футеровки и др.

Изобретение позволит полно использовать кислород при обжиге материала без непроизводительных потерь при догорании топлива над слоем и при вводе в дутье до сброса избыточного .воздуха, пошедшего на охлаждение обрабатываемого материала.

1037038

1оз озв !

Возду

1037038 тЮ иЦv зв на о.

f1 Ч9 f03

800

° ь 4 600

Е 3 еэ

3 logo

30 Ю

20 Ф

И700

80 2S 30

Составщ ель И Иноземцева

Редактор И.Николайчук Техред М.Ко1атУРа

Корректор Г.0raP, Заказ, 5985/40 Тираж 615

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Рауыская иаб., д, 4/5

Подписное

Ъ 2Ш к

OJ а гооо

Ф

Я

Ъ

1500

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,

Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала 

 

Похожие патенты:

Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала

Наверх