Печь для переработки сульфидного сырья способом ванюкова

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к агрегатам плавки в жидкой ванне. Печь содержит подину, прямоугольную шахту с кессонированным поясом, оснащенным фурмами для подачи дутья. Шахта имеет свод и аптейк для отвода отводящих газов, выполненный из огнеупорных материалов. Соотношение площади горизонтального сечения аптейка в месте его сопряжения с шахтой к горизонтальному сечению шахты равно 0,25 - 0,45. Отношение наибольшего расстояния от торцовой стены шахты до стены аптейка к длине аптейка равно 2 - 2,7. Отношение высоты аптейка к наибольшему расстоянию от торцовой стены шахты до стены аптейка равно 1 - 1,5. 2 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к агрегатам для плавки сульфидного сырья в жидкой ванне.

Известна печь для непрерывной плавки сульфидного сырья способом Ванюкова, включающего подину, шахту с кессонированным поясом, оснащенным фурмами для подачи дутья, свод и аптейк для отвода отходящих газов, выполненный из огнеупорных материалов.

Общей конструктивной особенностью всех известных промышленных печей Ванюкова является малая ширина шахты, равная 2,4 - 2,5 м. При этом, поскольку производительность печи определяется количеством установленных фурм, расположенных в нижней части кессонированного пояса шахты, а оптимальное расстояние между фурмами по длине шахты равно 0,6 м, то промышленные печи Ванюкова имеют шахту, длина которой в 5-8 раз превышает ее ширину, что само по себе создает заметное аэродинамическое сопротивление при прохождении печного газа по длине шахты.

Особенностью же технологического процесса, протекающего в печах Ванюкова, является активное барботажное перемешивание расплава в печи, что создает чрезвычайно высокую турбулентность в газовом пространстве печей. Кроме того, температура газов, выходящих из барботируемого расплава, составляет около 1300^о С, плотность такого газа в 3,5-5 раз (в зависимости от состава) ниже плотности воздуха, что требует создания во всем газовом пространстве шахты высокого разрежения во избежание прорыва печного газа в атмосферу цеха, причем величина разрежения должна быть такой, чтобы компенсировать пульсации давления газа, создаваемые источниками турбулентности, и компенсировать величину геометрического напора, создаваемого газом, плотность которого существенно ниже плотности воздуха.

С другой стороны, достоинством процесса Ванюкова является получение высококонцентрированных по диоксиду серы газов и их разбавление подсосами воздуха в печь и по газоотводящему тракту, которое наблюдается при создании требуемого разрежения, крайне нежелательны.

Поддержание высокого разрежения на выходе из печи и соответственно в головных газоперерабатывающих устройствах приводит к полутора-двухкратного разбавлению газов подсасываемым воздухом, снижение извлечения серы из газов при их переработке.

Известна печь для плавки способом Ванюкова, включающая подину, прямоугольную шахту с кессонированным поясом, оснащенным фурмами для подачи дутья, свод и аптейк для отвода отходящих газов, выполненный из огнеупорных материалов.

Печь имела следующие геометрические размеры и их соотношения: длина аптейка 3,2 м; ширина аптейка в месте сопряжения с шахтой 2,5 м; площадь горизонтального сечения аптейка в месте сопряжения с шахтой 8 м²; длина шахты печи 19,2 м; ширина шахты печи 2,5 м; площадь горизонтального сечения шахты печи 48 м²; отношение площади горизонтального сечения аптейка в месте сопряжения с шахтой к площади горизонтального сечения шахты равно 0,17; расстояние от передней торцовой стены шахты до передней торцовой стены аптейка 16 м; отношение длины шахты от ее передней торцовой стены до передней торцовой стены аптейка к длине аптейка равно 5; высота аптейка 8 м; отношение высоты аптейка к наибольшему расстоянию от торцовой стены шахты до ближайшей стены аптейка равно 0,5.

При такой конструкции печи и соотношении размеров шахты и аптейка требовалось обеспечить высокое разрежение на выходе из аптейка - в 150 Па для предотвращения проникновения печных газов в атмосферу цеха. Разбавление газов подсосами воздуха в печь составляло при этом в среднем 78% , что снижало извлечение серы при их переработке и вызывало дополнительную нагрузку на газоперерабатывающее оборудование. Пылевынос из печи составлял 0,7-1,5% . Сложности, связанные с эвакуацией отходящих газов, ограничивали производительность агрегата по проплаву шихты величиной 2500 т/сут, при расчетной производительности 3000 т/cут (по числу установленных фурм).

Цель изобретения - обеспечение надежной эвакуации технологических газов из печей без снижения их качества.

Это достигается тем, что в печи для переработки сульфидного сырья способом Ванюкова, включающей подину, шахту с кессонированным поясом, оснащенным фурмами для подачи дутья, свод и аптейк для отвода отходящих газов, выполненный из огнеупорных материалов, аптейк печи выполнен с соотношением площади его горизонтального сечения в месте сопряжения с шахтой к площади горизонтального сечения шахты, равным 0,25-0,45, отношение наибольшего расстояния от торцовой стены шахты до стены аптейка к длине аптейка равно 2-2,7, а отношение высоты аптейка к наибольшему расстоянию от торцовой стены шахты до стены аптейка равно 1-1,5.

Это исключает необходимость создания высокого разрежения на выходе из печи за счет использования аптейка, высота которого обеспечивает геометрический напор между шахтой и выходом из печи (входом в головной газоперерабатывающий аппарат), причем величина создаваемого напора превышает величину аэродинамического сопротивления шахты, а расположение аптейка относительно торцовых стен шахты и величина площади его горизонтального сечения позволяют обеспечить надежное газоудаление из шахты в условиях интенсивной турбулентности газовых потоков в печном пространстве, характерном для печей Ванюкова.

При выполнении аптейка так, что величина площади его горизонтального сечения менее 0,25 площади горизонтального сечения шахты не используется в достаточной степени демпфирующая роль объема аптейка, гасящего колебания давления в печи, возникающие при ее работе.

При величине соотношения площадей входного отверстия аптейка и площади горизонтального сечения шахты более 0,45 затрудняется работа самого аптейка из-за интенсивного настылеобразования на стенах, возрастают теплопотери через стены аптейка в связи с чрезмерным увеличением их поверхности.

При отношении наибольшего расстояния от торцовой стены шахты до ближайшей стены аптейка к длине аптейка в горизонтальном сечении более 2,7 затрудняется эвакуация газов из удаленных от входа в аптейк областей газового пространства шахты. При снижении величины указанного соотношения менее 2 затрудняется расположение необходимого количества загрузочных устройств на своде печи, в связи с чем снижается ее производительность по проплаву шахты.

При отношении высоты аптейка к наибольшему расстоянию от торцовой стены шахты до ближайшей стены аптейка менее 1 величина геометрического напора, создаваемая аптейком, становится ниже аэродинамического сопротивления указанного участка шахты печи, что приводит к необходимости создания разрежения на выходе из агрегата и соответственно к подсосам воздуха и снижению качества газов. При величине указанного соотношения более 1,5 геометрический напор, создаваемый аптейком печи, превышает величину аэродинамического сопротивления шахты, что приводит либо к чрезмерному разрежению в шахте, либо к созданию избыточного давления в головном газоперерабатывающем аппарате.

Выполнение печи с приведением в соотношение соотношений ее размеров с заявляемым техническим решением позволит снизить величину необходимого разрежения на выходе из аптейка до 2-5 Па (изменение в 30-75 раз по сравнению с известной конструкцией). При этом в районе передней торцовой стены шахты величина разрежения составляет 2-5 Па. Разбавление газов подсосами воздуха в печь снижается до 15% .

На фиг. 1 изображена предлагаемая печь, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Печь для переработки сульфидного сырья способом Ванюкова содержит подину 1, шахту 2 с кессонированным поясом, оснащенным фурмами 3 для подачи дутья. Свод 4 печи снабжен загрузочными течками 5. К шахте 2 печи примыкают шлаковый сифон 6 с окном 7 для выдачи шлака и штейновый сифон 8 с окном 9 для выпуска штейна. Для отвода отходящих газов к верхней части шахты 2 примыкает аптейк 10, выполненный из огнеупорных материалов. Аптейк 10 соединен с котлом-утилизатором 11. Соотношение площади горизонтального сечения аптейка 10 в месте его сопряжения с шахтой 2 к площади горизонтального сечения шахты равно 0,25-0,45. Отношение наибольшего расстояния Г от торцовой стенки шахты 2 до стены аптейка 10 к длине Б аптейка 10 равно 2-2,7. Отношение высоты Д аптейка 10 к наибольшему расстоянию Г от торцовой стенки шахты 2 до стены аптейка 10 равно 1-1,5. Длина шахты 2 обозначена буквой А, а ширина - В.

Предлагаемая печь работает следующим образом.

Шихта непрерывным потоком поступает в печь через загрузочные течки 5 в своде 4. Через фурмы 3 в печь подают дутье, обогащенное кислородом. Плавка сульфидного сырья в печи сопровождается барботажным перемешиванием расплава в печи. Плавка ведется с получением штейна, который выпускают через окно 9 штейнового сифона 8, и шлака, который выпускают через окно 7 шлакового сифона 6. Отходящие газы поступают через аптейк 10 в котел-утилизатор 11 и далее в газоходную систему. Соотношение площади горизонтального сечения аптейка 10 в месте его сопряжения с шахтой 2 (Б х В) к площади горизонтального сечения шахты 2 (А х В) таковы, что аптейк 10 выполняет роль демпфера, который гасит колебания давления в печи, возникающие из-за турбулентных потоков газа в печном газовом пространстве. Кроме того, соотношение размеров расположения аптейка 10 относительно шахты 2 и его высота позволяют не только беспрепятственно удалять газы из самых отдаленных от него участков шахты, но и создавать геометрический напор, который соответствует аэродинамическому сопротивлению газов в шахте 2. Это обеспечивает надежное газоудаление из шахты 2 в условиях турбулентности газовых потоков в печном пространстве.

Печь имеет следующие геометрические размеры: длина Б аптейка равна 4,2 м; ширина В аптейка в месте сопряжения с шахтой равна 2,5 м; площадь горизонтального сечения аптейка в месте сопряжения с шахтой увеличена таким образом до 10,5 м²; длина А шахты печи равна 15,6 м; ширина В шахты печи равна 2,5 м; площадь горизонтального сечения шахты печи уменьшена до 39 м²; отношение площади горизонтального сечения аптейка в месте сопряжения с шахтой к площади горизонтального сечения шахты увеличено таким образом до 0,26; расстояние Г от передней торцовой стены шахты до передней торцовой стены аптейка равно 11,4 м; отношение длины шахты от ее передней торцовой стены до передней торцовой стены аптейка к длине аптейка (Г: Б) равно 2,7; высота Д аптейка равна 13 м; отношение высоты аптейка к наибольшему расстоянию от торцовой стены шахты до ближайшей стены аптейка (Д : Г) равно 1,1.

Выполнение печи с приведенными выше геометрическими параметрами и соотношениями позволят получить разрежение на выходе из аптейка 3,4 ПА. В районе передней торцовой стенки шахты разрежение составляет 3,8 ПА. Проникновения печных газов в атмосферу цеха не наблюдается. Разбавление газов подсосами воздуха составляет 15% . Производительность агрегата по проплаву шихты возрастает (несмотря на снижение площади пода) до 3700-3990 т/сут. Пылевынос сокращается до 0,25-0,54 от загрузки. За счет улучшения тепловой работы печи в связи с изменением ее конструкции снижается расход топлива. В пересчете на условное топливо расход его изменяется с 0,37 до 0,27 кг/т перерабатываемой шихты. Снижается также расход технологического кислорода в расчете на тонну шихты с 205 до 174 м³/т. (56) Технологическая конструкция. Плавка медного никельсодержащего сырья в печах Ванюкова NТИ 0401.14.55-27-89, МЦМ СССР, М. : 1989, с. 60-65.

Формула изобретения

ПЕЧЬ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНОГО СЫРЬЯ СПОСОБОМ ВАНЮКОВА, содержащая подину, шахту с кессонированным поясом, оснащенным фурмами, свод, аптейк для отвода отходящих газов, выполненный из огнеупорных материалов, отличающаяся тем, что аптейк печи выполнен с отношением площади его горизонтального сечения в месте сопряжения с шахтой к площади горизонтального сечения шахты 0,25 - 0,45, отношение наибольшего расстояния от торцевой стены шахты до стены аптейка к длине аптейка равно 2 - 2,7, а отношение высоты аптейка к наибольшему расстоянию от торцевой стены шахты до стены аптейка равно 1 - 1,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2