Способ охлаждения кусковых материалов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН А 2 В 1/26 ф Р 27 В 1/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ с цельюечи,04-62 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургическойтеплотехники и Научно-исследовательский и проектный иНститут обогащенияи механической обработки полезныхископаемых "Уралмеханобр"(56) 1. Монастырев А.В. Производствоизвести. М., "Высшая школа", 1978,с79.2 Патент Японии Р 61кл. Р 27 В 1/00, 1962.3. Отчет по теме 169-71 ."Разработка и промышленные испытаниярациональной схемыподготовки сидеритовых руд Бакальского месторождения к доменной плавке". Свердловск,1973, с. 30-53.4. Авторское свидетельство СССРР 549663, кл. У 27 В 1/20. 1977.(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ КУСКОВЫХМАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ,, воздуха через слой обожженного материала и охлаждение егодо 60-100 С, о т- о 8010654 л и ч а ю щ и й с я тем, что, повышения производительности п обожженный продукт охлаждают в три стадии и, соответственно, в трех подзонах: в верхней - в режиме противотока воздуха и материала до 250-300 фС, в средней - в ре химе прямотока до 150-200 С, в нижней до конечной температуры в режиме противотока, причем воздух подают в основание верхней подзоны охлаждения и делят на два потока в соотношении (1,5-2,0) : 1, первый из которых направляют в верхнюю подзону охлаждения и далее в зону обжига, а второй - в среднюю подзону охлажС 2 дения, после прохождения которой Щ его смешивают с воздухом, подсасываемым в нижнюю подзону охлаждения, и удаляют из печи.2. Устройство для осуществления С способа по и. 1, содержащее шахты, образованные вертикальными стенками,короба для подвода и отвода охлаждающего воздуха, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что зона охлаждения шахтной печи разделена по высоте коробками для подвода и отвода воздуха на три подзоны с соотношением высот 1 ; (0,5-0,6):(0,3-0,4), причем короба для подвода воздуха расположены над коробами для отвода воздухаИзобретение относится к чернойметаллургии и может быть использовано при обжиге кусковых материалови окомкованных руд,Известен способ обжига карбонат-ных пород, включающий подогрев материала до 900 С за счет тепла движущихся из эоны обжига газообразныхпродуктов, обжиг при 1000-1400 С иохлаждение обожженного материаладо 80-100 С за счет движущегосяснизу холодного воздуха 13.Недостатком способа являетсянизкое качество обожженного материала, обусловленное. неравномерностью.температур на .горизонте смешения 15охлаждающето воздуха и дымовых газов,так как весь воздух из эоны охлаждения с пониженной температурой передается в зону обжига. Кроме того,подача всего количества охлаждающегося воздуха с пониженной температурой в зону обжига ведет к снижениюинтенсивности теплообмена в ней.Известна шахтная печь для обжигагранулированного сырья, содержащая 25зоны подогрева, обжига, охлажденияи выносные камеры сгорания топлива.Внутри шахтной печи имеется байпасдля отвода части нагретого воздухакамеру сгорания 2 30Недостатками устройства являетсязашлаковывание камеры сгорания пылью,выносимой воздухом из печи, а такженеобходимость иметь герметичноеразгрузочное устройство, так какохлаждающий воздух подается в нижнюю З 5часть печи под давлением.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ охлаждения кусковых материалов в шахтной печи до 60-100 ОС путем Фильтрациивоздуха через слой обожженного материала, включающий .охлаждение обожженной сидеритовой руды в две стадии:вначале до 750-850 С воздухом в режи ме противотока с подачей, охлаждающего воздуха в зону обжига шахтнойпЕчи, затем до 60-100 С воздухомв перекрестном токе со сбросом охлаждакицего воздуха после второй стадии на газоочистку 3.Недостатком известного, способаявляется невысокая производительность печи при низкой интенсивностипроцесса охлаждения и высоком удельном расходе топлива на процесс из-за 55низкой степени использования Физического тепла материала.Наиболее близким к изобретениюйо технической сущности и.достигаемому результату является шахтная 60печь для обжига кускового материала,содержащая шахты, образованные вертикальныМи стенками короба для под вода и отвода охлажденного воздуха.В зонах подогрева и обжига выпал- , 65 иены каналы и окна, соединяющие секции с камерами сгорания топлива, а в зоне. охлаждения выполнены воздухоотводящие каналы и окна, причем в зонах подогрева и обжига каналы в огнеупорных стенках разделены горизонтальными перегородками и каждая образованная ими подсекция снабжена отдельными камерами сгорания топлива, а над воздухоотводящими каналами зоны охлаждения выполнены газоотводящие окна и каналы. Отводящиеся иэ зоны оклаждения газы направляются в пылевые камеры, в которых освобождаются от пыли и йаправляются к топочным камерам и на выброс в атмосферу 43.Недостатками известного устройства являюгся невысокая производительность печи за счет низкой интенсивности охлаждения и низкой эффективности использования топлива, так как только часть воздуха из зоны охлаждения печи направляется в камеру сгорачия, а остальной нагретый воздух выбрасывается в атмосФеру, потери тепла до тракту горячего воздуха и в пылевых камерах, что также ведет к перерасходу топлива, сложность конструкции разгрузочного устройства, которое должно быть газо- плотным и содержать специальные шлюзовые камеры и механизмы для герметизации с целью предотвращения выбивания из печи запыленного охлаждающего воздуха, который подводится через нижние воздухоподводящие каналы под давлением.Целью изобретения является повышение производительности печи.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения кусковых материалов в шахтной печи, включающему фильтрацию воздуха через слой обожженного материала и охлаядение его до 60-100 С, обожженный продукт охлаждают последовательно в три стадии, и соответственно, в трех подзонах: в верхней - в режиме противотока воздуха и материала до 250-300 ОС, в средней - в.режиме прямотока до 156-200 С, в нижней - до конечной температуры,в режиме противотока, причем воздух подают в основание верхней подзоны охлаждения и делят на два потока в соотношении (1,5-2,0) : 1, первый иэ которых направляют в верхнюю подзону охлаждения и далее в зону обжига шахтной печи., а второй.- в среднюю подзону охлаждения, после прохождения которой его смешивают с воздухом, нодсасываемым в нижнюю подзону охлаждения, и удаляют из печи.В устройстве для осуществления способа, содержащем шахты, образованные вертикальными стенками, короба для подвода и отвода охлаж488 3 1065уЪдающего воздуха, эона охлажденияшахтной печи разделена по высотекоробами для подвода и отводавоздуха на три подзоны с соответствием высот 1 : (0,5-0,6):(0,3-0,4), причем короба для под- . 5вода воздуха. расположены над коробами для отвода воздуха.Процесс охлаждения разделяютна три стадии с указанными температурными интервалами.На первой стадии материал охлаждается от 900-1400 до 250-300 ОС врежиме противотока воздухом, который нагревается в верхней подзонедо 800-1000 С в зависимости от темопературы материала в основании зоны15обжига, Такая схема позволяет провести процесс охлаждения материаладостаточно интенсивно, испольэоватьвысокопотенциальное физическое теплообожженного продукта в процессе обжига и нагреть охлажденный воздухдо температуры, близкой к температу-ре продуктов сгорания, что исключитперекос температурного поля на горизонте их смешения. Охлаждение материала в верхней подзоне до болеенизкой температуры (250 С) ведет кснижению интенсивности процесса .ох-.лаждения из-,за уменьшения градиентатемператур между воздухом и матерналом, особенно в нижней части подзоны,и значительному увеличению ее габаритов,Охлаждение материала до темпера-.тур выше 300 С нецелесообразно, так 35окак это,приведет к перерасходу топлива на.процесс обжига.Далее материал охлаждается до 150200 С в режиме прямотока воздухом,который нагревается при этом до 40о140-180 С. Более глубокое охлаждениематериала в этом режиме нецелесообраэйо, так как при этом значительновозрастает расход воздуха на охлаж-"дение, что ведет к перерасходу электроэнергии на его компримирование. 45При,этом разделение охлаждающеговоздуха на два потока в соотношении(1,5-2,0) : .1 обусловлено рациональ-ным режимом охлаждения в каждой подзОне. Удельный расход воздуха наохлаждение 1 т продукта определяетсявкаждом конкретном случае в зави-.симости от теплофизических свойств .материала.55Окончательное охлаждение обожженного продукта до 60-100 ОС ведут в цротивотоке воздухом, подсасываемым в нижнюю подзону охлаждения.Смена направления движения воздуха (:противоток -.прямоток - противоток) в зоне охлаждения способствует разрыхлению материала, особенно если материал неравномерен по гранулометрическому составу, что позволяет 65 интенсифицировать процесс охлаждения в шахтной печи.Разделение зоны охлаждения по высоте коробами для пбдвода и отвода воздуха на трн подзоны с соотношением высот 1 : (0,5-0,6 ): 10,3-0,4) сделано.из расчета процесса теплообмена в этих зонах с учетом заданного. режима охлаждения, Достаточно большая высота средней и нижней подзон охлаждения, несмотря на незначительный температурный интервал процесса охлаждения материала в этих подзонах, объясняется пониженной интенсивностью теплообмена в них из-эа снижения скорости фильтрации воздуха и температурного уровня процесса охлаждения, а также наличием определенного количества крупных кусков материала (50-60 мм), для охлаждения которых ,из-за значительного термического сопротивления требуется повышенное время.Нижеуровня коробов для подвода воздуха в каждой шахте среднейподзоны .выполнены течки в виде сужающихся книзу усеченных пирамид с боковыми стенками, наклоненными к горизонтальной плоскости под углом 45-70 О. Сужающиеся течки сделаны для увеличения гидравлического сопротивления средней подзоны охлаждения с целью разделения потоков воздуха в соотношении 11,5-2,0 ): 1. Окончательное регулирование расхода воздуха по зонам осуществляется при помощи дроссельных заслонок на трубопроводах отсоса охлаждающего воздуха и колошникового газа. Если не сделать сужающиеся течки в средней подзоне охлаждения, то большая часть охлаждающего воздуха пойдет в среднюю, а не в верхнюю подзону охлаждения, так как высота столба материала в средней подзоне меньше Угол наклона боковых стенок должен быть больше угла естественного откоса материалов, который у большинства кусковых материалов находится в пределах 30-45 . Увеличение наклона стенок течек более 70 нецелесообразно, так как это при ведет к значительному увеличению их высоты и всей зоны охлаждения в целом. Под сужающимися течками в основании средней подзоны расположены короба для отвода охлаждающего воздуха. Через нижние короба отводится воздух как иэ средней, так и иэ нижней подзоны охлаждения, который подсасывается в последнюю под действием разряжения, создаваемого дымососом через выпускное отверстие шахтной печи, что поз-, воляет отказаться от гаэоплотного разгрузочного устройства со шлюзовыми камерами, упростить его кднст55 130 13 рукцию и значительно уменьшить запыленность в районе узла выгрузки.На Фиг. 1 изображена печь,поперечный разрез; на фиг. 2 - то же,продольный разрез.Шахтная печь состоит из загруэочного двухколенного устройства 1,приемных бункеров-накопителей 2,распределяющих материал по шахтамлечи 3, которые образованы вертикальными стенками 4. В стенках 4имеются газовые окна 5, которыечерез жаровые каналы б соединены свыносной камерой горения 7, обору"дованной горелками 8. В верхнейчасти печи имеется газоотвод 9 сдросельным клапаном 10, обеспечивающим регулирование давления впечи. Шахтная печь имеет три зоны:подогрева, обжига и охлаждения.Последняя, в свою очередь, разделена по высоте коробами для подвода 20охлаждающего воздуха 11 и расположенными под ними коробами дляотвода воздуха 12 на три подзоны:верхнюю 1 3, среднюю 14 и нижнюю 15,Воздухопроводы подвода 16 и отвода , 25,17 охлаждающего воздуха оборудованыдроссельными клапанами 18 для регулирования расхода воздуха. Нижеуровня коробов для подвода воздуха11, которые опираются,на балки 191 30выполнены сужающиеся книзу течки 20в виде усеченных пирамид с угломнаклона 65 ц. Обожженный и охлажденный материал выгружается выбропитателями 21 на транспортер 22. 35В приемные бункера 2 шахтнойпечи 3 загружают крупнокусковуюсидеритовую руду фракции 60-10 мм,которая поступает в зоны подогрева иобжига шахтной печи. Обжиг ведут в 40противотоке продуктами сгорания,которые получают в выносной топке 7сжиганием природного газа с коэфФициентом избытка воздуха 1,9-2,0. Параметры и показатели Удельный расход природного газана тонну обожженной руды, м 3/т Температура материала в основании зоны обжига, С Расход охлаждающего воэдеха, м /ч Температура охлаждающего воздуха, сбрасываемого на газоочистку, С Производительность печи пообожженому сидериту, т/ч 88бВ 4 опке поддерживается разрежение 15-20 Па. Из топки продукты сгорания с температурой 1110-1200 С по жаровым каналам б через газораспределительные окна 5 поступают в зону обжига, где проходят процессы карбонатов и окисления низших окислов железа до гематита. Далее нагретый до 950-1000 ОС материал попадает в зону охлаждения шахтной печи, разделенную по высоте на три подзоны в соотношении 1 ; 0,5- 0,3, В верхней части эоны охлаждения 13 материал охлаждается в противотоке с 950-1000 до 260 С воздухом, подаваемым вентилятором в короба 11 при давлении 500-600 Па Воздух при этом нагревается до 850 С и поступает в зону обжига шахтной печи, Далее материал по течкам 20 подается в среднюю подзону 14 охлаждения, где охлаждается в прямотоке до 170 С, причем количество воздуха, подаваемого в среднюю подзону охлаждения, в ",6 раза меньше расхоца воздуха, передаваемого в верхнюю подзону. Ширина течек в нижней части должна быть не менее 5-6 калибров максимального размера куска во избежание подвисания материала. Окончательное охлаждение сидеритовой руды до 60 С происходит в противотоке в нижней подзоне 15 охлаждения воздухом, подсасываемым через разгрузочное отверстие шахтной печи, Разрежение в коробах для отвода охлажденного воздуха поддерживают на уровне 50-70 Па при помощи дроссельного клапана; После шахтных печей обожженная руда подается в корпус грохочения и далее подвергается сухому магнитному обогащению.Результаты сравнительных испытаний предлагаемого и известного способов приведены в таблице.1065488 УгГ Составитель А. БлиэнюковЧерниченко Техред С,МигуноваКорректор А. Тяс едакто 31 Тираж 608 ВНИИПИ Государственного к но делам изобретений и от 35, Москва, Ж, Раущска Заказ 11011/ одписное тета СССРтийаб., д. 4 лиал ППП "Патент"г, Ужгород. ул, Проектная Данные таблицы свидетельствуют, что способ позволяет повысить эффективность использования топлива (удельный расход газа сокращается по сравиенщо с известным с 34,4 до 23,1 мф/т) при высокой интенсивности процесса охлаждения (расход охлаждающего воздуха снижается с 35000 до 15000 м /ч при повышении производительности печи с 9 до13 т/ч). Экономический эффект при реконструкции восьми печей П блока обжиг- обогатительной фабрики Бакальского рудоуправления за счет экономии 7,5 10 Ь м З в год природного газа составит 125000 руб. в год.