Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала

 

Сущность изобретения: многозонная печь содержит футерованный корпусе зонами подогрева, обжига и охлаждения, разделенными решетками и подиной с газогсрелочными устройствами. В пределах футеровки размещено металлическое кольцо , набранное по меньшей мере из двух сегментов, опирающихся на кронштейны, внешним контуром жестко прикрепленных к корпусу в зоне обжига на высоте (10 ± 25)х л Нрот подины, в зонах подогрева и охлаждения на высоте (3 ±4) Н0 от решетки, где Нг - расстояние от подины до среза газогорелочного устройства; Но - расстояние между отверстиями газораспределительной решетки соответствующей зоны. 2 ил. СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 27 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

1,, 10с, Ю О

О (Л (21) 4779983/33 (22) 09.01.90 (46) 15.09.92. Бюл. ¹ 34 (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии "Донниичермет" (72) А.Н.Ванжа, В.А.Волохов, И.А.Дорогой, H,cD. Коновалов, И.В.Илюшенко, В.И.Сошин и B.Å.ÇóéêîB (56) Вабинович М.И. Тепловые процессы в фонтанирующем слое. Киев; Наукова думка, 1977, с,174.

Авторское свидетельство СССР

¹ 962737, кл. F 27 В 15/00, 1980. (54) МНОГОЗОННАЯ ПЕЧЬ КИПЯЩЕГО

СЛОЯ ДЛЯ ОБЖИГА ПОЛИДИСПЕРСНОГО

МАТЕ РИАЛА

Изобретение относится к аппаратурному оформлению печи кипящего слоя и может быть использовано в металлургической, химической промышленности и промышленности строительных материалов.

Известна многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала, содержащая корпус, подину с гаэогорелочными устройствами, расположенную на опорном кольце корпуса. причем стыковки подины и опорного кольца заключены в герметичную камеру.

Недостатком этой печи является возможность прорывов печных газов между футеровкой печи в зоне повышенного износа футеровки за счет воздействия новых температур и абразивного воздействия обжигаемого материала. Такой прорыв происходит

„„. Ы„„1762095 А1 (57) Сущность изобретения: многоэонная печь содержит футерованный корпус с зонами подогрева, обжига и охлаждения, разделенными решетками и подиной с газогорелочными устройствами. В пределах футеровки размещено металлическое кольцо, набранное по меньшей мере из двух сегментов, опирающихся на кронштейны, внешним контуром жестко прикрепленных к корпусу в зоне обжига на высоте (10 - 25)4 . Нгor подины, в зонах подогрева и охлаждения на высоте (3 + 4) Но от решетки, где Нг — расстояние от подины до среза газогорелочного устройств-; Но — расстояние между отверстиями газораспределительной решетки соответствующей зоны. 2 ил. вследствие нарушения целостности соединения многослойной футеровки и, как следствие, происходит утечка печных газов в пространство между корпусом печи и футеровкой на контакте разнородных материалов — огнеупора и металла, где смешиваясь с воздухом, поступающим из герметичной камеры,они сгорают, что приводит к разрушению футеровки и прогарам конструкции.

Причем пространство между корпусом печи и футеровкой имеет значительно меньшее сопротивление, чем кипящий слой,и служит своеобразной вытяжной трубой, куда и устремляется значительная часть печных газов, что неизбежно приводит к перераспределению газа в слое и его частичному "затуханию". Все это в конечном итоге приводит к нарушению процессов тепло- и массообме1762095

55 на в слое, ухудшению качества готового продукта, снижению производительности печи.

Известна многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала, выбранная в качестве прототипа, содержащая подину, размещенную в обойме, закрепленной на опорном кольце, составnàííîé из двух полуколец (-образного профиля, Печь имеет недостаток, заключающийся в прорыве печных газов между футеровкой и корпусом печи. Вынужденной мерой в таких случаях является полная замена футеровки в зоне обжига, что связано со значительными простоями и потерей продукции. В зонах подогрева и охлаждения, где температурное поле равномерно распределено по всей зоне, абразивному износу подвержена футеровка только в результате бомбардировки частицами обрабатываемого материала. Как правило, это участок футеровки, прилегающий к решетке. Так же, как и в зоне обжига, приходится производить полную замену футеровки, Целью изобретения является повышение надежности и производительности печи.

Это достигается тем, что в многозонной печи кипящего слоя для обжига полидисперсного материала,. включающей футерованный корпус с зонами подогрева, обжига и охлаждения, разделенными газораспределительными решетками и подиной с газогорелочными устройствами, она снабжена жестко прикрепленными к корпусу кронштейнами и опирающимися на них металлическими кольцами, набранными из по крайней мере двух сегментов и размещенными в пределах футеровки, при этом кронштейны установлены в зоне обжига на высоте (10 25) Hr от подины, а в зонах подогрева и охлаждения на высоте (3 + 4)»

«Но от решетки, где Hr — расстояние от подины до среза газогорелочного устройства, Н вЂ” расстояние между отверстиями газораспределительной решетки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала отличается тем, что эоны печи снабжены жестко прикрепленными к корпусу кронштейнами и опирающимися на них металлическими кольцами, набранными из по крайней мере двух сегментов и размещенными в пределах футеровки, при этом кронштейны установлены в зоне обжига на высоте (10 25) Hr от подины, а в зонах подогрева и охлаждения на высоте (3 +4)»

«Но от решетки, где Нг — расстояние от под5

40 ины до среза гаэогорелочного устройства, Н вЂ” расстояние между отверстиями газораспределительной решетки.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез печи; на фиг,2 — металлическое кольцо, устанавливаемое в пределах футеровки соответствующих технологических зон печи, вид сверху; на фиг.3 — типичные кривые распределения температуры ожижающей среды по высоте слоя, Многозонная печь кипящего слоя (фиг,1) содержит зоны 1, 2 подогрева, зону 3 обжига, зоны 4, 5 охлаждения, решетки 6 с отверстиями 7 зон подогрева 1, 2 и охлаждения 4, 5 (на фиг.1 указано применительно к зоне 2 подогрева), гаэогорелочные устройства 8, установленные на подине 9, закрепленной в обьеме j-образного профиля 11, которая опирается на опорное кольцо 12, металлические кольца 13, опирающиеся на кронштейны 14, устанбвленные в пределах футеровки 15, корпуса 16. Металлические кольца 13 установлены в зонах 1, 2 подогрева и зонах 4, 5 охлаждения на высоте от решетки б (3 4. 4) Н, а в зоне 3 обжига — на высоте (10 +. 25) Hr от подины 9. Перемещение газов, воздуха, топлива и материала обозначено стрелками, Металлическое кольцо, представленное на фиг.2, набирается по меньшей мере иэ 2 сегментов, Технологически необходимое количество сегментов определяется непосредственно изготовителем. Например, для зоны диаметром - 4 м можно рекомендовать выполнение металлического кольца иэ

6 сегментов, При этом обеспечивается ремонтоспособность футеровки, выполненной из стандартного кирпича, например размерами 75х150х450 мм. Из-за явления термического расширения металлическое кольцо 13 свободно опирается на кронштейны 14, Печь работает следующим образом, Обжиг материала, предварительно нагретого в зонах 1, 2 подогрева, осуществляется в зоне 3 обжига при 950 — 1000 С и давлении 0,4 — 0,5 атм. В зонах 4, 5 охлаждения материал охлаждается, а затем выгружается из печи. Воздух или продукты сгорания, выходящие из отверстий 7, прилежащих к футеровке 15 решеток б„захватывают попутно частицы известняка или извести, ускоряют и ударяют о футеровку 15.

При этом угол действия (раскрытия) струи составляет 15 — 20 (3), соответственно зона абразивного действия струй по высоте футеровки составляет Но ctg (15 +.20 ) или (3-4) Но от решетки, где Н вЂ” расстояние между отверстиями решеток или от крайних

1762095 отверстий до футеровки. Соответственно этим определяется и высота установки металлического кольца 13 в зонах 1, 2 подогрева и зонах 4, 5 охлаждения. Обжиг известняка происходит в кипящем слое зоны 3 обжига. Воздух и топливо в зону 3 поступают через газогорелочное устройство 8 подины 9, крепление которой в обойме .11 (-образного профиля, опирающегося на опорное кольцо 12, обуславливает попадание газа высокого давления из герметичной камеры 10 только в зону 3 обжига, Металлическое кольцо 13, установленное на высоте (10 — 25) Hr от подины 9, опирающееся на кронштейны 14, препятствует проникновению печных газов по высоте зоны в пространство между футеровкой 15 и корпусом печи 17. Уровень установки кольца (10 — 25)

Нг выбран из следующих соображений. В результате экспериментальных исследований процесса горения топлива как на моделях, так и на промышленных печах, было установлено, что при вводе газа в струю воздуха на высоте 50 мм и ниже вокруг горелки на откосах застойной зоны материала наблюдались спеки извести, выше 100 мм — догорание газа над слоем, Оптимальной величиной расположения сопел над решеткой является высота, равная 60 — 80 мм (4). Также был выявлен характер распределения температур по высоте кипящего слоя в зависимости от фракционного состава материала, коэффициента избытка воздуха, вида топлива, относительно массовой скорости. Для 3-зон н ой промышленной печи по обжигу известняка в кипящем слое производительностью 300 т/сутки (KC-300), эксплуатируемой на Макеевском металлургическом комбинате, кривые представлены на фиг.3. Особенностью технологического процесса является: обжиг известняка мелких фракций (3...12) мм, отсутствует 2-х зон охлаждения, использование в качестве топлива природного газа. ПриЗ- зонной компоновке печи на горение подается чистый, не запыленный известью воздух, Применение такого воздуха позволяет практически идеально распределить его в воздушных насадках горелочных устройств через воздушные отверстия диаметром 6 мм, т,е. большим количеством струй малого сечения. С учетом такого распределения воздуха использование в качестве топлива природного газа, а так же того, что горелка расположена на высоте 70 мм, пик температуры наиболее приближен к решетке и находится от нее на высоте 300 мм. Как видно из рисунка, выравнивание температуры в слое происходит на высоте 700 мм от среза горелок. Таким образом, металлическое кольцо может быть

55 установлено на высоте 700 мм, что соответствует 10 Нг.

С другой стороны, технологически более совершенной является пятизонная печь кипящего слоя КС вЂ” 100, работающая на Карагандинском металлургическом комбинате. В этой печи обжигается известняк фракции (10...30) мм. В качестве топлива используется пропан-бутановая смесь, теплотворная способность которой более чем в

3 раза выше, чем у природного газа, используемого на печи КС вЂ” 300, Наличием 2-х зон охлаждения в печи КС вЂ” 1000 обусловлена запыленность воздушного потока, подаваемого для сжигания топлива в зону обжига. По этой причине же на печи КС-1000 необходимо держать высоту слоя 1,5 — 2,0 мм против 1 м на печи КС вЂ” 300. Таким образом, верхний предел установки металлического кольца составляет 170 мм или 25 Н .

При проведении капитальных ремонтов печи футеровку, находящуюся ниже металлического кольца 13, наиболее подверженную действию высоких температур и абразивному износу, разбирают и восстанавливают. При этом посредством кольца ликвидируется действие сил тяжести вышележащей футеровки на заменяемую, кроме того, восстановление футеровки в зонах печи не связано с разборкой футеровки, расположенной выше металлического кольца.

Выполнение кольца из сегментов позволит заменять футеровку под одним или несколькими из них без разборки остальной части еще пригодной футеровки, Сегментное исполнение позволяет вести монтаж и демонтаж металлических колец через ремонтные люки без демонтажа основного корпуса печи.

Использование предлагаемой конструкции позволяет повысить надежность, производительность печи на 12 $, Формула изобретения

Многозонная печь кипящего слоя для обжига полидисперсного материала, включающая футерованный корпус с зонами llo догрева, обжига и охлажден йя, разделенными газораспределительными решетками и подиной с газогорелочными устройствами, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и производительности печи, она снабжена жестко прикрепленными к корпусу кронштейнами и опирающимися на них металлическими кольцами, набранными из по крайней мере двух сегментов и размещенными в пределах футеровки, при этом кронштейны установлены в зоне обжига на высоте (10-25) Нг от подины, а в зонах подогрева и охлаждения на высоте (3 — 4) ° Но от

1762095 решетки, где Нг — расстояние от подины до среза газогорелочного устройства; Но — расстояние между отверстиями газораспределительной решетки.

1762095

Фдг. 2

Составитель И.Илющенко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В.Петраш

Редактор

ПрОизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3250 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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