Установка для обжига и агломерации минерального сырья

 

Изобретение относится к термообработке различных минеральных материалов для производства цементного клинкера, обжига извести и других материалов. Технический результат - исключение химического недожога горючего и обеспечение возможности использования всех видов углей. Установка включает обжиговую ленточную машину, оснащенную колосниковой решеткой с верхними и нижними камерами. Зажигательное устройство в виде теплоизолирующей шахты расположено перед обжиговой ленточной машиной и оснащено параллельными и вертикально ориентированными рядами перфорированных стенок из расположенных друг над другом полок с окнами в продольных стенках, поочередно соединенных с газоходами подачи теплоносителя из обжиговой ленточной машины и газоходами отходящих газов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике термообработки различных минеральных материалов в гравитационном нисходящем и принудительно транспортируемом слое материала и может быть использовано в различных областях промышленности, например в металлургии для обжига руд, в химической промышленности для спекания фосфоритов, в промышленности строительных материалов для производства цементного клинкера, обжига извести и других материалов.

В мировой практике широко известен способ обжига и агломерации различных минеральных материалов в процессе перекрестно-точной фильтрации газов. Способ осуществляют в обжиговой ленточной машине с принудительным транспортом материала, которая содержит колосниковую решетку, бункер для сырьевой смеси, зажигательный горн, установленный в верхних камерах, и нижние вакуум-камеры, соединенные с системой вентиляторов /Е.Ф. Вегман. Теория и технология агломерации, 1974, М., Металлургия, с.7-10/.

Высокие капитальные и эксплуатационные затраты сложной агломерационной машины, включающей множество подвижных элементов, работающих в высокотемпературной и агрессивной газовой среде, а также использование дефицитного и дорогостоящего кокса в качестве горючего и высокие энергозатраты ограничивают применение обжиговых агломерационных машин для высокотемпературного обжига различных минеральных материалов и, в частности, для производства цементного клинкера и извести.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для обжига и агломерации минерального сырья, включающая обжиговую ленточную машину, оснащенную колосниковой решеткой с верхними и нижними камерами, зажигательное устройство в виде теплоизолирующей шахты, расположенной перед обжиговой ленточной машиной, и газоходы подачи теплоносителя в слой и отвода из слоя отходящих газов /Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности, ч. I, М., Рос. изд-во лит-ры по строительным материалам, 1950, с.349-365/.

Недостатками данной установки являются применение постели и большой возврат материала на повторный обжиг, химический и механический недожог горючего, использование кокса, изготовление колосниковой решетки из дорогой жаростойкой стали и быстрый ее износ от перегревов, высокие капитальные и эксплуатационные затраты и громоздкость пылеочистного оборудования.

В основу изобретения положена задача усовершенствования конструкции установки за счет перестройки газоходов и создания разбитой поверхности фильтрации в слое газов до обжиговой ленточной машины, позволяющей сжигать на колосниковой решетке любое длиннопламенное горючее, исключив при этом применение кокса.

Эта задача решается посредством установки для обжига и агломерации минерального сырья, включающей обжиговую ленточную машину, оснащенную колосниковой решеткой с верхними и нижними камерами, зажигательное устройство в виде теплоизолирующей шахты, расположенной перед обжиговой ленточной машиной, и газоходы подачи теплоносителя в слой и отвода из слоя отходящих газов, согласно изобретению, теплоизолирующая шахта оснащена параллельными и вертикально ориентированными рядами перфорированных стенок из расположенных друг над другом полок с окнами в продольных стенках, поочередно соединенными с газоходами подачи теплоносителя из обжиговой ленточной машины и газоходами отвода отходящих газов.

Возможен вариант, когда в установке газоходы подачи теплоносителя в теплоизолирующую шахту соединены с верхними камерами обжиговой ленточной машины и оснащены горелками.

Рационально в установке между теплоизолирующей шахтой и обжиговой ленточной машиной установить теплоизолирующий бункер с щелевым отверстием длиной, равной ширине колосниковой решетки обжиговой ленточной машины.

Применение - перед обжиговой ленточной машиной теплоизолирующей шахты, оснащенной параллельными и вертикально ориентированными рядами перфорированных стенок из расположенных друг над другом полок с окнами в продольных стенках, поочередно соединенными с газоходами подачи теплоносителя из обжиговой ленточной машины и газоходами отходящих газов, обеспечивает многократное увеличение зеркала горения /площади фильтрации в слое газов/ и в каждом образованном слое фильтрацию газов одновременно в прямоточном, противоточном и перекрестно-точном направлениях. Это повышает качество продукта за счет равномерного обжига и повышение производительности.

Подключение газоходов подачи теплоносителя в теплоизолирующую шахту к верхним камерам обжиговой ленточной машины обусловлено максимальным теплоиспользованием газов с повышением термического КПД, а установка в этих газоходах горелок служит для розжига установки.

Установка между теплоизолирующей шахтой и обжиговой ленточной машиной теплоизолирующего бункера с щелевым отверстием длиной, равной ширине колосниковой решетки обжиговой ленточной машины, позволяет исключить подсос в шахту холодного воздуха и упрощает конструкцию, поскольку исключается необходимость применения питателей.

Конструктивные особенности изобретения позволяют практически без дополнительных площадей в два раза увеличить производительность обжиговой ленточной машины, исключать износ колосниковой решетки от термического и агрессивного воздействия высокотемпературных дымовых газов, подавать для сжигания горючего в теплоизолирующую шахту нагретый воздух, рационально распределять в слое теплоноситель, применять в шахте перфорированные стенки с высоким живым сечением (до 80%), применять рядовые дешевые сорта стали для изготовления колосниковой решетки обжиговой ленточной машины, использовать любые сорта углей, производить обжиг нетрадиционных материалов (извести, цементного клинкера и прочего) и оперативно вводить установку в режим.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг.1 изображает установку для двухстадийного обжига минеральных материалов в нисходящем и принудительно транспортируемом слое, согласно изобретению, в продольном разрезе; фиг.2 - разрез I-I на фиг.1; фиг.3 - разрез II-II на фиг.1.

Установка для обжига и агломерации минерального сырья включает обжиговую ленточную машину 1 с колосниковой решеткой 2, нижними камерами 3 и верхними камерами 4. Перед обжиговой ленточной машиной 1 установлена теплоизолирующая шахта 5 с перфорированными стенками 6, которые установлены параллельными вертикально ориентированными рядами. Перфорированные стенки 6 выполнены из расположенных друг над другом двухгранных полок 7 с окнами 8 в продольных стенках 9. Окна 8 поочередно соединены с газоходом 10 подачи теплоносителя и газоходами 11 отвода отходящих газов дымососами 12. Газоходы 10 подачи теплоносителя оснащены горелками 13. Снизу к теплоизолирующей шахте 5 присоединен теплоизолирующий бункер 14 с щелевым отверстием 15 длиной, равной ширине колосниковой решетки 2 обжиговой ленточной машины. Сверху теплоизолирующая шахта 5 оснащена бункером 16, а обжиговая ленточная машина 1 оборудована дробилкой 17 и вентилятором 18.

Установка для обжига и агломерации минерального сырья работает следующим образом. Гранулированный или кусковой сырьевой материал в смеси с твердым топливом подают в бункер 16 теплоизолирующей шахты 5, откуда он под действием гравитации с интенсивностью, задаваемой скоростью колосниковой решетки 2, опускается по шахте потоками (слоями), образованными параллельными вертикально ориентированными перфорированными стенками 6 и продольными стенками 9. В шахте 5 материал высушивается и подогревается, а твердое топливо воспламеняется и сгорают в нем полностью летучие компоненты. Затем все потоки материала объединяются и смешиваются в теплоизолирующем бункере 14 и через щелевое выгрузочное отверстие 15 раскаленный материал укладывается слоем на колосниковую решетку 2 с поворотом материала на 90^o. На колосниковой решетке материал по мере продвижения к разгрузке спекается за счет сжигания коксового остатка твердого топлива в слое с последующим охлаждением. При разгрузке продукта крупнокусковой спекшийся материал измельчается дробилкой 17.

Окружающий воздух вентилятором 18 нагнетают в нижние камеры 3 и через зазоры в колосниковой решетке 2 воздух устремляется в слои материала и фильтруется в нем снизу вверх в перекрестном токе, где расходуется на дожигание коксового остатка твердого топлива в слое и происходит охлаждение продукта. Пройдя слой материала на колосниковой решетке, высокотемпературные газы по газоходам 10 из верхних камер 4 обжиговой ленточной машины 1 поступают в теплоизолирующую шахту 5 и через окна 8 в продольных стенках 9 газы по каналам под двухгранными полками 7 движутся вглубь теплоизолирующей шахты 5, в каждый ряд перфорированных стенок 6, затем вытекают в потоки материала и фильтруются в них в прямоточном, противоточном и перекрестно-точном направлениях, при этом воспламеняется твердое топливо во всем объеме каждого слоя и полностью сгорают летучие компоненты. Далее газы из потоков материала поступают под смежные двухгранные полки 7, и через окна 8 в противоположных продольных стенках 9 отходящие газы вытекают в газоходы 11 и дымососами 12 выбрасываются в атмосферу без дополнительной пылеочистки, поскольку сырьевой материал в плотном слое является зернистым фильтром с коэффициентом пылеочистки более 99%. Горелки 13, установленные в газоходе 10, используют при пуске установки, и после поджога твердого топлива в шахте 5 горелки отключают.

Настоящая конструкция характеризуется высокой производительностью, пониженным расходом электроэнергии и топлива, равномерностью обжига материала, низким расходом металла и огнеупоров, компактностью и повышенной экологической безопасностью.

На основании данного изобретения могут быть разработаны и изготовлены различные конструкции установок для двухстадийного обжига минеральных материалов в гравитационно нисходящем и принудительно транспортируемом слое производительностью до 1000 т/ч. Такие установки предназначены для обжига минеральных материалов с целью получения рудных окатышей, цементного клинкера, извести, огнеупорных материалов и прочего.

Формула изобретения

1. Установка для обжига и агломерации минерального сырья, включающая обжиговую ленточную машину, оснащенную колосниковой решеткой с верхними и нижними камерами, зажигательное устройство в виде теплоизолирующей шахты, расположенной перед обжиговой ленточной машиной и газоходы подачи теплоносителя в слой и отвода из слоя отходящих газов, отличающаяся тем, что теплоизолизующая шахта оснащена параллельными и вертикально ориентированными рядами перфорированных стенок из расположенных друг над другом полок с окнами в продольных стенках, поочередно соединенными с газоходами подачи теплоносителя из обжиговой ленточной машины и газоходами отходящих газов.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что газоходы подачи теплоносителя в теплоизолирующую шахту соединены с верхними камерами обжиговой ленточной машины и оснащены горелками.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что между теплоизолирующей шахтой и обжиговой ленточной машиной установлен теплоизолирующий бункер с щелевым отверстием длиной, равной ширине колосниковой решетки обжиговой ленточной машины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3