Способ восстановления шихты в печи ступенчато-взвешенного слоя

 

СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШИХТЫ В ПЕЧИ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ, включающий добавку твердого восстановителя в сьфую руду, сушку, подогрев и восстановление шихты при сжигании ёС;;С /Чни7 газа во взвешенном слое.с образованием окислительной, а затем восстановительных сред и завершение восста новления в плотном слое, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов теплои массопереноса и повышения удельной производительности агрегата, твердый восстановитель подают в шихту пульсирующим потоком с частотой пульсации 0,8-1,2 в 1 мин, при соот-ношении времени подачи и промежутка между подачами, равным 1:

(! 9) (! 1) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 21 В 13/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ I . l3 с (21) 3652157/22-02 (22) 14. 10.83 (46) 23. 10.85. Бюл. У 39 (72) P.Ô. Кузнецов, В.А. Тверитин, А.А. Кутузов и В.В.Огнев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической т.еплотехники (53) 669. 181.422(088. 8) (56) Тациенко П.А. Подготовка труднообогатимых железных руд. М.: Недра

1979, с. 30-41.

Авторское свидетельство СССР

У 789585, кл. С 21 В 13/10, 1978. (54)(57) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШИХТЫ

В ПЕЧИ СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ, включающий добавку твердого восстановителя в сырую руду, сушку, подогрев и восстановление шихты при сжигании газа во взвешенном слое с образованием окислительной, а затем восстановительных сред и завершение восста новления в плотном слое, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с цепью интенсификации процессов тепло- и массопереноса и повышения удельной производительности агрегата, твер дый восстановитель подают в шихту пульсирующим потоком с частотой пульсации 0,8-1,2 в 1 мин, при соотношении времени подачи и промежутка между подачами, равным;1:(0,6-0,9) при этом расход твердого восстановителя (по углероду) при подаче устанавливают в 2,д-3,5.раза больше весового расхода топлива, вдуваемого в печь за это же время через фурмы зоны подогрева.

1186642

Изобретение относится к подготовке железорудного сырья в черной металлургии, а именно к обжигмагнитному обогащению железных руд.

Цель изобретения — интенсификация процессов тепло- и массопереноса и повышение удельной производительности агрегата.

На чертеже представлена установка ступенчато-взвешенного слоя (СВС). 10

Установка состоит из печи для предварительной термообработки шихты в псевдоожиженном слое и камеры для завершения восстановления в плотном слое в условиях отсутствия в нем 15 принудительной фильтрации газа.

Шихту через лоток 1 подают сначала в камеру 2 ступенчато-взвешенного слоя, в которой подвергают сушке, подогреву и предварительному восста-- 20 новлению в зонах соответственно 3,4 и 5. Отопление камеры 2 природным газом производят через транспортирующие фурмы 6. Из камеры 2 подготовленную шихту передают в камеру 7 25 довосстановления, восстанавливают до 120-1307 (по магнетиту1, разгружают устройством 8 и отправляют на . склад готовой продукции.

Из шихты сначала осуществляют удаление внешней влаги, эа счет фи-. зического тепла обратного потока газов, затем производят разогрев мао териала до 800-1000 С и частичное удаление гидратной влаги (при ее наличии). в транспортирующие фурмы этой зоны подают основное количество (до 70-857) топлива. В зоне частичного восстановления завершают удаление гидратной влаги и осуществ40 ляют частичное восстановление руды (до 20-30Х по магнетиту). Затем шихта, содержащая твердый восстановитель (уголь), поступает в камеру довосстановления, восстанавливается

45 до 120-160 (по магнетиту) -и разгру жается из,печи.

Горение газообразного или жидкого топлива в печи СВС происходит с более высокими скоростями, чем . 50 твердого, что и обеспечивает поступление твердого восстановителя в камеру довосстановления. При этом топливо равномерно распределено по всему объему печи, что обуславливает 55 одинаковое обгорание каждой частицы топлива. В результате реакционная способность частиц топлива постепенно понижаетя и скорость восста новления руды падает как в зоне частичного восстановления, так и в камере довосстановления Повышение реакционной способности частиц угля,обеспечивающее интенсификацию процессов тепло- и массопереноса, достигается принудительной пульсацией горения в объеме установки и установления переменной концентрации частиц твердого топлива на отдельных участках печи.

Принудительная пульсация горения топлива осуществляется подачей в сырую руду твердого угля пульсирующим потоком. Такая пульсация обеспечивает повышение реакционной способности топлива на входе в камеру довосстановления и интенсификацию процессов тепло- и массопереноса в объеме печи СВС.

Частоту пульсации топлива устанавливают равной 0,8-1,2 в 1 мин.

Такая частота обеспечивает образование в объеме печи участков с повы— щенной концентрацией частиц твердого топлива, равномерное предварительное восстановление частиц руды и требуемую интенсификацию процессов теплои массопереноса. При частоте пульсаций ниже 0,8 подач в 1 мин участки с повышенной концентрацией частиц топлива в объеме печи практически отсутствуют. При частоте пульсаций выше 1,2 подач в 1 мин разрыв между участками с повышенной концентрацией частиц топлива устанавливается таким, что часть руды не восстанавливается и качество готовой продукции ухудшается.

Пульсацию твердого топлива следует производить при отношении продолжительности его подачи и перерыва между ними, равном 1:0,6-0>9. Такое отношение обеспечивает равномерную раздачу частиц угля относительно частиц руды, подачу частиц угля в камеру довосстановления с повышенной реакционной способностью и достаточно высокую интенсивность процессов тепло- и массонереноса ° При меньшем перерыве-между подачами твердого топлива (менее 0,6 от продолжительности подачи) уже в зоне подогрева пульсации затухают и в камеру довосстановления поступает топливо с недостаточно высокой реакционной спо собностью. При большем перерыве 1186642 между подачами твердого топлива (более 0,9 от продолжительности подачи) равномерная раздача частиц угля относительно частиц руды в камере довосстановления не обеспечивается.

Расход твердого восстановителя по углероду в подаче устанавливают равным 2,0-3,5 от весового расхода топлива, вдуваемого в печь за это же время через фурмы зоны подогрева.

Такое отношение двух видов топлива обеспечивает оптимальные условия подогрева и зажигания всех частиц твердого топлива, высокую интенсивность процессов тепло- и массопереноса и стабильное повышение реакционной способности частиц угля на входе в камеру довосстановления.

При расходе угля (по углероду), мень- gp шем 2,0 от расхода топлива, вдуваемого через фурмы зоны подогрева, суммарное количество твердого восстановителя в печи оказывается недостаточным для завершения процесса восстановления и качество готовой продукции ухудшается. При расходе угля (по углероду), большем

3,5 от расхода топлива, вдуваемого через фурмы зоны подогрева, концентрация частиц в подаче черезмерно высока, они не успевают прогреваться и начать реагировать с частицами руды, Сущность изобретения заключается в организации принудительной пульса35 ции твердого восстановителя в печи

СВС, обеспечивающей повышение реакционной способности частиц угля и интенсификацию процессов тепло- и

40 массопереноса в слое.

Пример 1. В сырую руду, доставляемую в печь ленточным транспортером, включают твердый восстановитель (уголь), подаваемый пуль- 4 сирующим потоком. Этот поток организуют при подаче .угля на транспор-тер сырой руды, например, лопастным вращающимся дозатором с криволинейными лопатками. При его вра- о щении в верхней точке емкость между лопатками постепенно заполняется (в зто время подача угля на транспортер руды отсутствует), в нижней точке уголь постепенно высыпается на транспортер сырой руды. Частоту пуль" сации устанавливают l подачу в 1 мин при соотношении продолжительности подачи и. перерыва между подачами, равном 1:0,8. Расход твердого восстано-. вителя (по углероду) в одной подаче устанавливают равным 2,0 от весового расхода топлива, вдуваемого в печь через муфты эоны подогрева в течение отрезка времени, равного продолжительности одной подачи топлива. При установке на лопастном дозаторе одной емкости скорость его вращения составляет 1 об/мин, а продолжительность подачи и перерыва между подачами при их соотношении 1:0,8 равна 0 56 и

0,44 мин соответственно. Применительно к печи СВС-1,0 при ее производительности по сырой шихте 100 т/ч и расходе природного газа в зоне подогрева 1800 м /ч (30 м /мин) расход каменного угля за одну подачу составляет 96 кг.

Пример 2. В сырую руду, доставляемую в печь ленточным транспортером, включают твердый восстановитель (уголь), подаваемый пульсирующим потоком. Этот поток организуют при передаче угля на транспортер и ,сырой руды, например, лопастным вращающимся дозатором с криволинейными лопатками. Частоту пульсации устанавливают 0,8 подачи в 1 мин при соотношении продолжительности подачи; и перерыва между подачами, равном

1:0,6. При частоте пульсаций ниже

0,8 в 1 мин замедляется скорость реакций тепло-и массопереноса. Так, даже при частоте пульсаций 0,75 ед/мин объемный коэффициент теплопередачи уменьшается в 2,7-3,0 раза. Кроме того, при этой частоте пульсаций повышение концентрации частиц в пике" незначительно и содержание углерода перед камерой довосстановления не превышает 44-467. При соотношении продолжительности подачи и перерыва между ними, меньшем

1:0,6, пульсации затухают к концу зоны подогрева и в камеру довосстанов ления подается уголь с заниженной реакционной способностью. Даже при соотношении 1:0,54 точка затухания пульсаций расположена непосредственно в зоне подогрева и в камеру довосстановления поступает уголь с ,содержанием углерода только 47-487.

Кроме этого недостаточно интенсифицированы процессы тепло- и массопереноса.

Расход твердого восстановителя по углероду в одной подаче устанав 186642 ливают равным 2,0 от весового расФ хода топлива, вдуваемого в печь через фурмы зоны подогрева в течение отрезка времени, равного продолжительности одной подачи топлива.

Снижение расхода угля по углероду с 2,0 даже до 1,8 от расхода вдуваемого через фурмы зоны подогрева топлива, обуславливает недостаток восстановителя в камере довосстановления и уменьшение степени восстановления готовой продукции по магнетиту на 8-14Х.

При установке на лопастном дозаторе одной емкости скорость его вращения составляет 0,8 об/мин, а продолжительность подачи и перерыва между подачами при их соотношении

1:0,6 равна 0,615 и 0 385 мин соответственно. Применительно к печи

СВС-1,0 при ее производительности по сырой шихте 100 т/ч и расходе природного газа в зоне подогрева

1800 м /ч (30 м /мин) расход угля за одну подачу составляет 120 кг.

Пример 3. В сырую рУдУ, дос». тавляемую в печь ленточным транспортером, включают твердый восстановитель (уголь) подаваемый пульсирующим потоком. Этот поток организуют при передаче угля на транспортер сырой руды, например, лопастным вращающимся дозатором с криволинейными лопатками. Частоту пульсации устанавливают 1,2 подачи в

1 мин при соотношении продолжительности подачи и перерыва между подачами, равном 1:0,9. Повышение частоты пульсаций выше 1,2 ед./мин приводит к значительному повышению периода пульсаций, не затухающих до самого конца агрегата, В результате в камере довосстановления форми руется слоистая структура залегания частиц угля, и часть руды йопадает в худшие условия по восстановлению.

Так, даже при частоте пульсаций

1,25 ед./мин степень восстановления готовой продукции снижается на

18-20Х. При соотношении продолжи- тельности подачи и перерыва между ним, большем 1:0,9 точка затухания пульсаций выходит за пределы печи, и в камере довосстановления также формируется слоистая структура залегания частиц угля. Уже при соотношении продолжительности подачи и перерыва между подачами, равном

1:0,95, степень восстановления готовой продукции снижается на 7-9 .

Расход твердого восстановителя п углероду в одной подаче устанавливаюг равным 3,5 от весового расхода топлива, вдуваемого в печь через фурмы зоны подогрева в течение отрезка времени, равного продолжительности одной подачи топлива. Повышение расхода угля с 3,5 даже до

3,8 от расхода вдуваемого через фурмы зоны подогрева топлива приводит к черезмерному увеличению количества частиц угля в одной подаче.

При этом часть частиц не успевает разогреваться до температур выше о

950 С, что приводит к ухудшению качества готовойпродукции иувеличению безвозвратных потерь топлива на 4-7Х.

При установке на лопастном до, ваторе одной емкости скорость его вращения составляет 1,2 об./мин, а продолжительность подачи и перерыва между подачами при соотношении

1:0,0 равна 0,67 и 0,53 мин соответственно. Применительно к печи

СВС-1.0 при ее производительности

l по сырой шихте 100 т/ч и расходе

30 природного газа в зоне подогрева

1800 мэ /ч (30 м /мин), расход угля за одну подачу составляет 140 кг.

Во всех приведенных примерах общий расход угля контролируют весоизмерителями ирегулируют задвижками на выходеиз накопительных бункеров.Расход угля за одну подачу контролируют по скорости движения транспортера угля и регулируют изменением этой скорости. Расход топлива, вдуваемого через фурмы, контролируют серийными диафрагмами и регулируют дросселирующими задвижками. Частоту пульсации потока угля контролируют по скорости вращения лопастного дозатора и регулируют изменением этой скорости. Продолжительность одной подачи угля и перерыва между подачами контролируют (периодически) по секундомеру и регулируют изменением угла наклона лопаток дозатора (их поворотом).

Применение изобретения обеспечивает увеличение производительности агрегата на 2-5Х, повышение степени извлечения железа из руды на 2-4Х и повышение степени восстановления готовой продукции на 10-14Х.

1)86642

Составитель P. Кузнецов

Редактор Н. Яцола Техред N.Ãåðãåëü Корректор И. Эрдейи

Заказ 6504/28 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4