Способ переработки шлакового расплава и устройство для его осуществления

(51)4 С 5 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ фя "ж.г . 9-3(21) 3966042/2 (22) 27.08.85 (46) 15,11.87 (71) Всесоюзнь ский институт черной металл (72) В.Г,Урчук бак,Н.М.Потапо (53) 62954 ( (56) Авторское В 916938, кл.Авторское У 1316987, кл и научимеханизргииин,Е.П.виВ.Т88.8)свидетР 27 Ввиде телС 04 В(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ИПАКОВОГО РАСПЛАВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к строительным материалам, преимущественно к цементному производству, и может быть использовано для получения цемента в металлургической промьппленности. Изобретение позволяет повысит производительность, качество цемента и интенсифицировать тепло- и массо- обмен, Шихтовые добавки (глину, изняк) подают в циклонную печь,21351 через вводы. Топливовоздушную смесь в печь подают тангенциально через сопла 3, В рабочей камере происходит плавление шихтовых добавок. Одновременно в рабочую камеру через шлаковые сопла 4, установленные также тангенциально и связанные с форкамерами 5, подают в распыленном виде расплав шлака. Капли расплава шлака сме" шиваются с каплями расплава шихтовых материалов. Происходят термохимические реакции. Затем смесь расплавов шлака и материалов попадает через пе-. режим 6 в копильник-смеситель 7. Благодаря особой форме выполнения ко 900пильника и раздвоения на конце пере- жима 6 на две части, погруженные в расплав, происходит дополнительное смешивание расплавов шлака и шихтовых материалов. Расплав шлака вдувают в циклонную печь продуктами сгорания топлива со скоростью, в 1,5-2,0 раза превышающей скорость подачи энергоносителя, Шлаковое сопло установлено на высоте рабочей камеры от плоскости выхода вводов, равной 0,4- 0,6 высоты рабочей камеры. Смеситель выполнен в виде незамкнутого эллипса в продольном сечении и двух сопряженных окружностей - в поперечном.3 ил.Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к цементному производству, и может быть использовано для получения цемента в металлургической промышленности с использованием вто(ричных материальных и энер г тических ,ресурсов, например, доменного производства.Цель изобретения - обеспечение получения цемента высокого качествапри увеличении производительности и интенсификации тепло- и массообмена.На фиг.1 изображена циклонная печь, план; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.Устройство содержит вводы 1 для подачи твердых добавок, установленные на крышке циклонной печи 2. Топливо воздушные сопла 3 установлены тангенциально в верхней части рабочей камеры, а шлаковые сопла 4 - тангенциально рабочей камере печи 2 на высоте .рабочей камеры, равной Ь от плоскости выхода вводов 1, равном 0,4 - 0,6 высоты Н рабочей камеры. Перед шлаковыми соплами 4 установлены форкамеры 5 для обеспечения перегрева шлакового расплава и его распыления. В .нижней части рабочей камеры имеется пережим 6, соединяющий рабочую камеру со смесителем 7. Смеситель выполнен в виде незамкнутого эллипса в продольном сечении и двух сопряжен- Зб 2ных окружностей в поперечном сечении.Пережим 6 раздвоен по длине, образуяв нижней его части две точки с площадью поперечного сечения выходногоотверстия каждого в 2 раза меньше площаци поперечного сечения входа пережима. К смесителю 7 последовательноприсоединены диффузор 8 и камера 9охлаждения, в нижней стенке которойустановлена летка 10. Смеситель и камера осаждения имеют кирпичную футеровку 11 (узлы охлаждения и дробленияне показаны),Устройство работает следующим образом.В циклонную камеру через вводы 1подают мелкодисперсные сырьевые твердые добавки. При сгорании топлива,поступающего в рабочую камеру вместес воздухом через сопла 3, образуетсявысокотемпературный закрученный турбулентный газовый вихрь. Скорость истечения энергоносителя составляет100-120 м/с. Частицы шихты мгновеннонагреваются, плавятся и за счет центробежных сил, создаваемых газовымвихрем, отбрасываются на стенки рабочей камеры. Высота зоны сепарации(осаждения) капель шлакового расплаваЬ зависит от скорости энергоносителяи при оптимальной екорости 100-120 м/ксоставляет 0,5 - 0,7 высоты циклонной камеры Н.При течении шлакового расплава повертикальным стенкам рабочей камерымежду отдельными компонентами шихты протекают термохимические реакции, которые завершаются на 60-703 на высоте Ь, где установлены шлаковые сопла 4. Через шлаковые сопла 4 в рабо 5 чую камеру подают плавленный доменный шлак, перегретый вьп-е температурыоплавления на 150-300 С. Высота установки шлаковых сопел составляет 0,4 - 10 0,6 высоты Н от плоскости выхода вводов 1. Перегрев шлака осуществляется за счет тепла топлива, сжигаемого в форкамерах 5. При расположении шлакбвых сопел вьппе по высоте печи, чем на 15 расстоянии 0,4 Н, ухудшается качество смешивания расплава шлака с шихтовым материалом, так как частицы материала не успевают расплавиться и не произойдет полного соединения капель шлакового расплава с расплавом шихтовых материалов. При расположении шлаковых сопел ниже по высоте печи, чем на расстоянии 0,6 Н, не до конца произойдут термохимические реакции, 25 что ухудшает качество цемента.Шлаковый расплав подают в виде струи и вследствие высокой скорости газов (продуктов сгорания топлива), выходящих из форкамеры 5, распыливается на мельчайшие частицы (капли). Это позволяет почти мгновенно перегреть их в рабочей камере во взвешенном состоянии на 150 - 300 С.Скорость газов, выходящих из сопел 4, составляет 1,5 - 2 скорости энергоносителя (топливовоздушной смеси, подаваемой в верхнюю часть рабочей камеры для нагрева шихтовых материалов).40Так как сопла 4 установлены тангенциально, то частицы (капельки) шлакового расплава при входе в рабочую камеру циклонной печи попадают на ее стенку, где происходит интен сивное смешивание шлака с расплавом шихты (сырьевых материалов) и термохимические реакции.Газовый поток, поступающий в циклонную камеру через сопла 4, смешивается с газовым вихрем и увеличива-ет скорость его вращения и температуру, что приводит к повьппению турбу" лентности последнего и интенсификации тепло- и массообмена между высокотем 55 пературными газами и расплавом. Далее расплав и газы проходят совместно через пережим 6 и попадают в смеситель 7, имеющий в поперечном сече 1351900ании форму двух сопряженных окружностей. Пережим в верхнем сечении(фиг.2) имеет форму окружности. Повысоте пережим разделяется на две самостоятельные части, каждая из которых выходит в свою окружность смесителя и имеет на выходе форму эллипса(фиг,3), длина которого равна диаметру пережима. Выходные отверстия пережима погружены в расплав в смеситель 7и таким образом газы, выходящие изпережима, барботируют через расплав,что приводит к интенсивному перемешиванию и гомогенизацин расплава. Иэсмесителя 7 расплав через выступ перетекает в диффузор, камеру 9 осаждения и через летку 10 поступает на охлаждение.Отходящие газы из смесителя 7 поступают в диффузор 8, где скорость;газов постепенно уменьшается, в результате чего из потока газов выпадают мельчайшие капельки расплава,окончательное отделение которых отгазов происходит в осадительной камере 9П р и м е р. Сырьевые добавки (СаО,А 1 Оз),нагретые до 600 С,подаются через вводы в верхнюю часть циклоннойкамеры.Количество этих добавок составляет 20 - 30 по отношению к шлаковомурасплаву, поступающему в диспергированном виде.Топливовоздушная смесь поступаетв циклонную камеру с температурой550 - 600 С со скоростью 110 м/с. Врезультате сгорания топлива температура газов в верхней части циклоннойкамеры поддерживается на уровне 2000 -2.100 С.Ипаковый раствор в диспергирован"оном виде с температурой 1500 С (йпо= 200 С) подают в циклонную камерупри помощи продуктов сгорания топлива, имеющую температуру 21 00 С соскоростью 180 м/с (У = 1,63), чтопозволяет поддерживать температурув этой части циклонной камеры науровне 2000 - 2100 С.При взаимодействии расплава сырье-вых добавок с диспергированным шлаковым расплавом на вертикальных стенках циклонной камеры образуется расплав смеси, в котором интенсивно протекают термохимические реакции междуотдельными компонентами. Из камерырасплав вместе с газами через певе-,тель В.Юди А.Кравчук Соста Техре Корректор И. Эрдейи аказ 5533/19 Подписи Тираж 588Государственного комитета СССелам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб., д ВНИИПИ п 3035, 4/5 Проектная, 4 ственно-полиграфическое предприятие рои жим поступает в смеситель, где газы барботируют через расплав, что приводит к интенсивному перемешиванию, хорошей гомогенизации расплава, Здесь5 термохимические реакции завершаются, Затем расплав через порог вытекает в диффузор, где происходит полное отделение газов от расплава.Далее расплав - плавленный цемент, 0 вытекает через летку на грануляцию.Использование предлагаемого способа позволяет повысить производитель" ность и качество цемента за счет ин- . тенсификации тепло- и массообмена. Формула изобретения 1. Способ переработки шлакового расплава, включающий его подачу в циклонную печь, загрузку сверху твердых добавок и тангенциальную подачу энергоносителя в направлении подачи шлака, отличающийся тем, 2 б что, с целью обеспечения получения цемента высокого качества при увеличении производительности и интенсификации тепло- и массообмена, расплав шлака вдувают в циклонную печь про-"г -4 дуктами сгорания топлива со скоростью, в 1,5-2,0 раза превышающей скорость подачи энергоносителя, с последующим дополнительным перемешиванием расплава добавок и шлака.2. Устройство для переработки шлакового расплава, включающее циклонную печь с рабачей камерой, топливовоздушные сопла для подачи энергоносителя, установленнные в ее верхней части тангенциально, вводы для подачи твердых добавок и шлаковые сопла, установленные тангенциально с соплами подачи энергоносителя, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что,с целью обеспечения получения цемента высокого качества при увеличении производительности и интенсификации тепломассообмена, оно снабжено смесителем и форкамерамикаждая из которых расположена перед шлаковым соплом, установленным на высоте рабочей камеры от плоскости выхода вводов; равной 0,4-0,6 высоты рабочей камеры.3. Устройство по п.2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что смеситель выполнен в виде незамкнутого эллипса в продольном сечении и двух сопряженных окружностей - в поперечном.