Способ плавки кускового материала в шахтной печи и газовая вагранка для его осуществления

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а также к другим областям промышленности, где требуется нагрев и плавление кусковых материалов в шахтных печах, например в металлургической, химической и т.д. Цель изобретения - снижение расхода топлива и материала огнеупорной насадки. Для этого плавление шихты осуществляют путем дожигания продуктов неполного сгорания природного газа воздухом, подаваемым из зоны подогрева материала, с суммарным коэффициентом расхода воздуха, равным 1,1-1,15. Продукты неполного сгорания природного газа при этом получают путем его сжигания с коэффициентом расхода воздуха, равным 0,75-0,8, в подрешеточном пространстве вагранки. Подогрев воздуха, идущего на дожигание, ведут в режиме прямотока попеременно во внутренней и внешней вертикальных камерах 6,7, которые образованы коаксиально расположенным в зоне подогрева 3 материала полым цилиндром 5, сечение которого составляет 0,4-0,5 сечения шахты. Внутренняя и внешняя вертикальные камеры в верхней части соединены с автономными каналами для прохода газов для попеременного ведения процесса подогрева воздуха, идущего на дожигание, в режиме прямотока. 2 с.п.ф-лы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК @4 F 27 В 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4117399/29-33 (22) 04.07.86 (46) 23.04.89. Бюл. У 15 (71) Уральский политехнический институт им.С.M.Кирова, Всесоюзный научноисследовательский институт теплоизоляционных и акустических материалов и изделий "ВНИИТеплоизоляция" и Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) Я.M.Гордон, M.Ý.Áëàíê, С.И.Гоберис, P.П.Раценас, А.Д.Ишутинов, В.С.Швыдкий. и Ю.Г,Ярошенко (53) 666.94.041 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 582446, кл. Р 27 В 1/09, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 503107, кл. F 27 В. f/08,1974. (54) СПОСОБ ПЛАВКИ КУСКОВОГО МАТЕРИАЛА В ШАХТНОЙ ПЕЧИ И ГАЗОВАЯ ВАГРАНКА

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а также к другим областям промышленности, где требуется нагрев и плавление кусковых материалов в шахтных печах, Изобретение относится к промышленности строительных материалов, и может быть использовано при плавке силикатной шихты в газовой вагранке, а также при плавке кусковых материалов в шахтных печах в металлургичесÄÄSUÄÄ 1474418 А1 например в металлургической, химической и.т.д. Цель изобретения„-.,снижение расхода .топлива и материала.. огнеупорной насадки. Для этого плавление шихты осуществляют путем дожигания продуктов неполного сгорания природного газа воздухом, подаваемым из зоны подогрева материалд, с сум-,. марным коэффициентом; расхода воздуха, равным 1,1-1,15. Продукты неполного сгорания природного газа при этам . получают путем его сжигания q коэффициентом расхода воздуха, равным

0,75-0,8, в .подрешеточном,пространстве вагранкй. Подогрев. воздуха, идущего на дожигание, ведут в режиме прямотока попеременно во внутренней, и внешней вертикальных. камерах 6, 7, которые образованы KQGKcHBllbHo расположенным в зоне подогрева 3 материала полым цилиндром 5, сечение которого составляет 0,4-0,5 сечения.шахты. Внутренняя и внешняя вертикаль- yaag4 ные камеры в верхней части;.соедине - ф ны с автономными каналами для, прохода газов для попеременного.,ведения „р процесса подогрева воздуха, идущего на дожигание, в режиме прямотока.

2 с.п. ф-лы, 1 ил.

2 кой, химической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — снижение расхода топлива и материала огнеупорной насадки.

1474418

Кроме того, при дожигании продуктов неполного сгорания в слое материала создаются более благоприятные условия для смешения с воздухом по сравнению со.смешением .при сжигании природного, газа в слое, так как расходы продуктов сгорания и вторичного воздуха в первом случае практически одинаковы. Уменьшение суммарного коэффИциента расхода воздуха при дожигании меньше 1, 1 приводит к возрастанию потерь с уходящими газами вследствие химического недожога„ а его увеличение свыше 1,1. 5 нерационально из-эа дополнительных потерь тепла с калашниковым газом, что ведет как в том, так и в другом, случае,к перерасходу природного rasa на процесс плавления. Кроме того, в обоих случаях снижается балансовая температура продуктов полного сгорания, что ведет к снижению производительности агрегата.

45

55

Способ плавки кускового материала в шахтной печи, преимущественно газовой вагранке, включает нагрев .и расплавление шихты с использованием тепла продуктов сгорания природного газа путем дожигания в э о не плавления продуктов неполного сгорания природно-. го газа воздухом, подаваемым из зоны подогрева материала из подрешеточного пространства вагранки, при этом неполное сжигание природного rasa в зоне перегрева, расплава осуществляЬт с коэффициентом расхода воздуха, равным 0,75-0,8, дожигание продуктов неполного сгорания в. зоне плав- . ления ведут нагретым воздухом с сум-. марным коэффициентам расхода последнего, равным 1, 1-1,15. .Разделение процесса. сжигания природного газа на две стадии с указанными коэффициентами расхода воздуха обусловлено. рациональным. способом плавления и позволяет снизить температуру:теплоносителя в зоне перегрева расплава, колосниковой решетки и огнеупорной насадки, что благоприятно сказывается на их стойкости и уменьшает. потери тепла с охлаждающей решетку,.aopoN кроме того, дожигание продуктов сгорания в зоне плавления шихты позволяет провести процесс плавления с высокой интенсивностью при мйнимальном расходе природного rasa,.

Сжигание природного газа в подрешеточном пространстве с коэффициентом расхода воздуха менее 0 75 приводит к снижению температуры продуктов сгорания ниже 1350 С, в результате чего градиент температур между продуктами сгорания и сырьем на нижней границе эоны плавления уменьшается после передачи части тепла колосниковой рео шетке и огнеупорной насадке до 50 С, что приводит к уменьшению скорости плавления шихты, потере производительности агрегата,адля рядашлаков домен» ного производствак замораживаниюзоны плавления ипрекращению процесса.уве" личение коэффициента расхода воздуха в подрешеточном пространстве свыше 0,8 приводит к превышению температуры продуктов сгорания более 1550 С, что влечет увеличение потерь тепла с охлаждающей колосниковую решетку водой, к ухудшению температурных условий работыпервых слоев огнеупорной насадки, к усилению химического взаимодействия между материалом огнеупорной насадки и расплавом.

На чертеже представлена газовая вагранка, вертикальный разрез.

Газовая вагранка содержит цилиндрическую шахту 1, в верхней части соединенную с загрузочным бункером

2, и разделена по высоте на зоны подогрева 3 и плавления 4.

В зоне 3 подогрева коаксиально расположен полый. цилиндр 5, разделяющий шахту 1 вагранки на внутреннюю 6 и внешнюю 7 вертикальные камеры, соединенные в верхней части с помощью загрузочных труб 8 и 9 с загрузочным бункером 2. Загрузочные трубы 8 и 9 оборудованы конусами 10, позволяющими изолировать шахту печи от подсосов атмосферного воздуха из бункера 1.

Нижнее основание.коаксиального полого цилиндра 5 находится .на верхней границе зоны 4 плавления, нижняя граница которой находится на уровне огнеупорной насадки 11, которая лежит на каласниковой решетке

12. Природный газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха 0,75-0,8 с помощью горелок 13 в подрешеточном пространстве 14. В нижней части ваг« ранки расположен. сливной носок 15.

В верхней части загрузочные трубы

8 и 9 (т.е. внутренняя б и внешняя

7 камеры) соединены с. автономными

5 14744 каналами 16 для прохода газов для попеременного .ведения процесса подогрева воздуха, идущего на дожигание в режиме прямотока, что позволяет вести процесс с минимальным расходом природного газа и обеспечивает . циклический режим работы внутренней

:и внешней вертикальных камер, в одной из которых осуществляется подогрев воздуха в режиме прямотока, а в другой нагрев материала в противотоке продуктами полного сгорания топлива, при этом утилизируется физические тепло материала в зоне подогрева и нагрева воздуха, поступающего в зону плавления, до высоких температур. Каналы 16 через дроссельные клапаны 17 и 18 соединены с тягодутьевыми средствами. С помощью дроссельных клапанов 19 и 20 каналы

16 соединены с атмосферой. Сечение полого цилиндра 5 составляет 0,4-0 5 сечения шахты 1 газовой вагранки.

Пределы изменеBHH сечения коак- 25 сиально расположенного полого цилиндра выбирают.из условия равенства удельного расхода теплоносителя на тонну материала с учетом сегрегации последнего.. При сосредоточенной загрузке вагранки с помощью транспортера крупные куски шихты скатываются с гребня засыпи к стенкам печи, увеличивая порозность слоя в периферийных участках шахты, т.е. во внешней вертикальной камере. Мел35 кие куски остаются в центре печи, в связи с чем порозность слоя убывает, а масса. столба. шихты во внутренней вертикальной камере. возрастает по. сравнению с внешней камерой.

При загрузке шихты порозность центральных частей слоя. в шахте меньше приблизительно на ..25-30 пороз ности слоя на периферии, а следовательно, 45 и масаа материала Во внутренней вертикальной камере на 25-30 больше массы материала на периферии.

Поскольку в зону плавления должно поступать постоянное количество воздуха с постоянной температурой, то

50 площади внутренней и внешней вертикальных камер должны. быть обратно пропорциональны массам материала в них, т. е..площадь внутренней вертикальной камеры должна составлять

0,4 площади поперечного сечения шахты. Уменьшение сечения полого ци- . линдра менее 0,4 сечания шахты при18

6 водит к уменьшению массы материала во внутренней вертикальной, камере и снижению температуры воздуха, поступающего через слой материала этой камеры в зону плавления, по сравнению со случаем, работы внешней камеры, что ведет к неста„бильности процесса плавления.

При равномерной за,грузке материа-, ла по всему поперечному сечению площадь внутренней вертикальной камеры должна составлять 0 5 площади поперечного сечения шахты вагранки. Увеличение сечения полого цилиндра более, О, 5- сечения шахты приводит к уменьшению массы материала во внешней камере и к снижению температуры воздуха, посв тупающего в зону плавления, что вызывает нестабильность процесса и уменьшение производительности агрегата.

Способ плавления кускового материала в шахтной печи — газовой вагранке осуществляют следующим. образом. . В газовую вагранку из бункера 2 с помощью загрузочных труб 8 и 9 загружают доменный шлак. После загрузки материала конусы 10 закрываются и предотвращают подсос атмосферного воздуха из бункера 2. Шихта, температура плавления которой сос" о тавляет 1250 С, поступает в зоны подогрева и плавления вагранки, а затем, стекая через огнеупорную насадку 11 и колосниковую решетку 12 подвергается перегреву, в подрешеточном пространстве 14 и удаляется из печи через сливной носок 15.

Природный газ и воздух подают в горелки 13. Коэффициент расхода .воздуха поддерживается равным 0,78. При неполном сжигании природного rasa c таким коэффициентом расхода воздуха в подрешеточном пространстве 14 развивается температура 1450 С. Продукты неполного сгорания отдают. тепло расплаву, колосниковой решетке и огнеупорной насадке и с температурой

1350 С поступают в зону плавления материала.

В зону плавления материала через дроссельный клапан 20 иа атмосферы по каналу 16 и внутренней вертикальной камере 6 в прямотоке подается воздух в количестве, обеспечивающем дожигание продуктов сгорания с суммарным коэффициентом расхода воздуха равным 1, 12. В этой зоне происходит

1474418 плавление материала путем дожигания продуктов сгорания воздухом, нагрео тым до 1000 С. При этом балансовая температура горения составляет

1450 С, так как одновременно с дожиганием продуктов сгорания тепло.расходуется на процесс плавления материала. Продукты полного сгорания движутся в противотоке по внешней вертикальной камере 7, нагревают шихту и удаляются из вагранки через загрузочные трубы 9, каналы 16, .дроссельный клапан 17 и дымосос

,(не обозначен). Дроссельные клапаны

19 и 18 при этом полностью закрыты.

Одновременно с этим происходит загрузка очередной партии шихты в бункер 2.

Через 10-t5 мин происходит загруз-. ка очередной партии материала в печь.

Для чего конусы 10 опускаются и материал по загрузочным трубам 8 и 9 поступает во внутреннкио 6 и внешнюю

7 вертикальные камеры. После опорож- 25 нения бункера 2 конусы 10 занимают верхнее положение и плотно закрывают загрузочные отверстия бункера 2. Клапаны 19 и 18 открываются, а клапаны

17 и 20 закрываются. Атмосферный воэ- 30 дух поступает через нагретый слой материала во внешней камере 7, в зону плавления, а продукты полного сгорания удаляются через внутреннюю вертикальную камеру 6, патрубок 9, дроссельный клапан 18 и дымосос из печи, нагревая материал .во внутренней вертикальной камере. Одновременно с этим происходит загрузка очередной партии материала в бункер 2. Че- 40 рез 10-15 мин происходит загрузка материала в печь и.переключение клапанов..Весь цикл работы повторяется заново.

Предлагаемый способ плавки кускового материала в шахтной печи и кон; струкция газовой вагранки позволяют снизить температуру колосниковых газов, что приводит к экономии расхода природного газа, при этом увеличивается срок службы огнеупорной насадки, колосниковой решетки, а также производительность печи, уменьшаются потери .тепла с охлаждакщей колосниковую решетку водой..

Формула изобретения! .- Способ плавки кускового материала в шахтной печи, преимуществек но газовой вагранке, путем нагрева шихты эа счет тепла от сжигания.природного rasa и последующего плавления за счет тепла от дожигания продуктов неполного сгорания природного газа, отличающийся тем,, что, с целью rнижениа расхода топлива и.материала, огнеупорной насадки, сжигание природного газа в зоне перегрева расплава осуществляют при коэффициенте, расхода. воздуха 0,750,8, а дожигание продуктов неполного сгорания в зоне плавления ведут нагретым воздухом при суммарном коэффициенте,.расхода его 1,t-1,15, а нагрев воздуха ведут в режиме прямотока..

2. Газовая вагранка для плавки: кускового материала в шахтной, печи, содержащая цилиндрическую. шахту, колосниковую решетку,,горелки для сжигания,природного газа, о т л и ч а ю щ а я с я. тем, что, с целью снижения расхода топлива и материала огнеупорной насадки, она снабже\ на коаксиально расположенным в зоне подогрева полым цилиндром, разделяющим шахту на внутреннюю и внешнюю вертикальные камеры, соединенные в верхней части с автойомными каналами для прохода газов, при этом сечение полого цилиндра составляет 0,4-0,5 сечения шахты.

1474418

Яыгю/ые гази дозфх

Составитель Л.Мацук

Редактор М.Бланар Техред М.Дидык Корректор В.Гирняк

Т

Заказ 1878/35 Тираж 533 Под лис но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101