Печь со ступенчато-взвешенным слоем

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН П 9) ПИ 3 СЮ 2 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПЬСТВУ домсоерайпри ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ВТОРСНОМУ СВИД(46) 23.08.83. Бюл. 9 31 (72) Рф. Кузнецов, В.А. Твернтин, Г,М. Антуганова, А.А. Кутузов, В.М. Абэалов и В.А. Чистополов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники(56) 1 Забродский С.С, Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном слое. М., Госэнергоиздат, 1963.2Авторское свидетельство СССР 9 559957, кл. С 21 В 13/10, 1975. (54)(57) 1. ПЕЧЬ СО СТУПЕЙЧАТО-ВЗВЕШЕННЫМ СЛОЕМ, содержащая загрузочный лоток в передней стенке печи, под с последовательно расположенными ступеньками, состоящими из передней и задней направляющих и гребня, систему рядов газо- и топливоподающнхфурм,расположенных между ступеньками,узел передачи материала и камерушахтного типа с разгрузочным устройством, а также сбросный коллектор свходным отверстием для отходящих газов, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения производительности печи и уменьшения пылевыноса,число фурм в первом ряду составляет0,6-0,8 от последующих рядов, крометого, печь снабжена дополнительнымиразделительными стенками между пои передней направляющей, котораядиняет гребень первой ступени с кними точками загрузочного лотка,этом входные сечения сбросного кол- Електора расположены на образованныхзастойных участках печи н выполненыс площадью 0,08-0,15 от поперечногосечения печи.разделительными и боковыми стенкамизаполнено кладкой, а длина сеченийвходных отверстий коллектора, расположенных на боковых стенках, выполнена равной 0,9-1,2 расстояния от передней стенки до гребня первой ступени,Изобретение относится к областиподготовки металлургического сырья,а именно к производству восстановленного железорудного концентрата.Известны печи с фигурным подом, 5содержащие загрузочный лоток,под соступеньками, направляющими и гребнями, колпачки и систему гаэораспределительных Фурм 1 1Недостатками известных конструкций являются повышенный вынос железосодержащей пыли, уносимой с отходящими газами, и, следовательно,снижение удельной производительностиагрегата, значительные потери металла в процессе передела, повышениеопасности загрязнения воздушного бассейна и, по-существу, невозможностьтермообработки тонкодисперсных Фракций полидисперсного материала,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является печь со ступенчато-взвешенным слоем, содержащаязагрузочный лоток в передней стенкепечи, под с последовательно расположенными ступеньками, состоящими иэпередней и задней направляющих игребней, систему рядов газо- и топливоподающих Фурм, расположенных междуступеньками, узел передачи материала 30и камеру шахтного типа с разгрузочнымустройством, а также сбросной коллектор.с входным отверстием для от"ходящих газов. Для уменьшения выноса5 ыли в районе газоубирающего коллектора установлен отбойный лист, воэвращающий часть пыли обратно в процесс21. Недостатком иэвестного устройства 40 является недостаточно эффективное удаление пыли в районе отбойного листа. По-существу, здесь возможно уда-. ление крупных Фракций материала, большая же часть остальной пыли иэ потоков газа не выделяется. в результате 45 имеют место значительные потери металла в процессе передела. Недостат-,2. Печь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что разделительные стенки установлены параллельно оси печи, входное отверстие коллектора расположено на передней направляющей ступеньки, а коллектор расположен под ней.3. Печь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что верхние составляющие разделительных стенок соединяют крайние точки лотка и точки.со-,2ками являются также невозможность возврата обратно в процессе тонкодисперсного (менее 0,1-0,2 мм) материала, существенное уменьшение про" изводительности агрегата вследствие значительного пылеуноса из-за.преобладающего содержания в. ней крупных фракций, содержащих повышенное количество пустой породы, и неравномерная раздача материала по ширине пе чи,Целью изобретения является повышение производительности печи и уменьшение пылевыноса.Поставленная цель достигается тем, что в печи со ступенчато-взвешенным слоем, содержащей загрузочный лоток в передней стенке печи, под с последовательно расположенными сту-, 11 пеньками, состоящими иэ передней и задней направляющих и гребня, систему рядов газо- и топливоподающих Фурм,. расположенных между ступеньками, узел передачи материала и камеру шахтного типа с разгрузочным устройством, а также сбросной коллектор с входным отверстием,для отходящих газов, число Фурм в первом ряду составляет 06-0,8 от .последующих рядов, кроме того, печь снабжена дополнительными разделительными стенками между подом и передней направляющей, которая соединяет гребень первой ступени с крайними точками загрузочного лотка, при этом входные сечения сбросного коллектора расположены на образованных застоййых участках печи и выполнены с площадью 0,08-0,15 от поперечного сечения печи. Разделительные стенки установлены параллельно оси печи, входное отверстие коллектора расположено на передней направляющей ступеньки, а коллектор расположен под ней.Верхние составляющие разделительных стенок соединяют крайние точки лотка и точки соприкосновения гребняпервой ступени с боковыми стенкамипечи,Пространство между разделительными и боковыми стенками заполненокладкой, а длина сечений входныхотверстий коллектора, расположенных 5на боковых стенках, выполнена равной0,9-1,2 расстояния от передней стенки до гребня первой ступени,На фиг,1 изображена печь, общийвид; на фиг.2 - загрузочная зона пе- И)чи с параллельными разделительнымистенками, продольный разрез; нафиг.З - то же, план; на Фиг,4 - разрез А-А на фиг.З) на Фиг.5 - загрузочная эона печи с наклонными разделительными стенками, продольныйразрез; на фиг.6 - то же, план; нафиг.7 - разрез В-В на фиг.5; наФиг.8 - печь с кладкой, продольныйразрез на фиг9 то же, план; нафиг.10 - разрез В-В на Фиг.8.Загружаемая в агрегат шихта поступает в печь со ступенчато-взвешенным слоем, в которой последовательноподвергается сушке, разогреву до 900-1000 С и частичному восстановлению.Шихта в печи передается со ступенина ступень во взвешенном состояниипод воздействием высокоскоростныхгазовых потоков по направлению к камере шахтного типа для завершенияпроцесса равномерного обжига всегообъема материала в опускающемся неФильтруемом слое. Высокоскоростныепотоки, подаваемые через газовые Фур-.мы, после затухания скорости переме" Зщаются под сводом печи в сторону камеры шахтного типа, опускаются внизи двигаются, как показали опыты,потоком высотой 1,5-2,0 м от уровняфурм в сторону гаэоотводящего патрубка. При распбложении сбросного коллектора на передней стенке в верхнейчасти печи либо на.ее своде газовыйпоток в районе первого ряда Фурмподнимается вверх, Фильтруется черезпсевдоожиженный слой шихты и отводится из печи.Ф В результате такой Фильтрации имеет место значительный вынос мелких э фракций желеэосодержащйх частиц.материала с отходящими из печи газами, и, следовательно, безвозвратные потери металла в процессе передела.Экспериментальные данные, полу-ченные на промышленной печи типа СВС,0, показали что угол раскрытия скоростной газовоздушной струи в потоке взвешенного материала (с крупностью 0-10 мм и преобладающим расположение( более крупных частиц 60 вблизи пода печи) составил 85-90, При таком угле раскрытия газовоздушная струя первого ряда фурм (Фиг,1) направлена вертикально вверх: на свод и верхнюю часть передней торцевой стенки печи. Поэтому расположение коллектора для отвода уходящих газов на этих участках печи нецелесообразно, так как скоростная струя первого ряда фурм пересекает обратный поток рециркуляционных газов и слой материала и захватывает с собой его мелкие Фракции и через коллектор ыносит иэ печи. Это также способствует значительному выносу пыли с уходящими газами.Устранение влияния вектора скоростной газовой струи первого ряда фурм обеспечивается расположением входного сечения коллектора уходящих газов на фзастойныхф (свободных от скоростных струй) участках печи и установкой Футерованных .направляющих, ограничивающих и раздающих поток материала от первого ряда фурм в стороны (при отсутствии пересечения его потоком газа). Конструкция печи отработана при холостых испытаниях .промышленной печи СВС,О и должна отвечать сформулированным ниже. Условиям.Количество отверстий для транспортирующих Фурм первого ряда должно составлять 0,6-0,8 от числа фурменных отверстий остальных рядов. При большем количестве Фурменных отверстий в первом ряду(более 0,8 от числа отверстий остальных рядов фурм) равномерность раздачи потока материала по переднему сечению печи уже не повышается, а отвод уходящих газов усложняется и обуславливает повышенный вынос пыли из печиПри меньшем количестве Фурменных отверстий в первом ряду (менее 0,6 от -числа отверстий остальных рядов фурм) равномерность распределения материала по поперечным сечениям печи заметно пада" ет и качество готовой продукции ухудшается.Печь должна быть оборудована до" полнительными разделительными стен" ками между подом печи и передней направляющей, соединяющими гребень первой ступени с крайними точками загрузочного лотка. Такие стенки способствуют образованию застойных,свободных от скоростнык газов струй :участков объема печи в районе перед,ней направляющей приемной ступени первого ряда Фурм .и одновременно ограничивает и раздают поток материала от загрузочного лотка в стороны.Расположение стенок на других площадях приемной ступени приводит . к ухудшению динамики движения потоков газа и материала.Входные сечения сбросного коллектора уходящих газов должны быть расположены на образованных застойных участках печи (в противном случае наличие последних в печи теряет смысл).Суммарная площадь входных сечений сбросного коллектора уходящих газов должна составлять 0,08-015 от поперечного сечения лечи. При меньшей суммарной площади входных сечений (менее 0,08 от поперечного сечения печи) скорость движения уходящих газов в коллекторе и, следовательно, количество уносимой с ними мелочи становится недопустимо высокими. При большей суммарной площади входных 10сечений (более 0,15 от поперечногосечения печи) количество частиц,вэве" шенных в потоке уходящих газов, ужене возрастает, а габариты сбросногоКоллектора увеличиваются.Данная конструкция печи можетбыть выполнена в следующих вариантах. По одному варианту. отходящие газы отводят непосредственноиэ объема печи. Для этого на передней направляющей ступени первого ряда фурм должны. быть изготовлены параллельно оси печи разделительные стенки, а входное сечение сбросного коллектора 20 уходящих газов .должно быть расположено на передней направляющей ступени между раэделительными стенкамиИ боковыми стенками печи. Расположение входного сечения на других частях приемной ступени неизбежно приводит к его заваливанию поступающимв печь сырым материалом. Сброснойколлектор должен быть расположен непосредственно под передней направляющей первой ступени печи и оборудован устройством для сбора просыпи и воэврата ее обратно в процесс. Другоерасположение сбросного коллектора(в стороне от приемной ступени печи),не улучшая параметров отвода газа,усложняет конструкцию агрегата. Оборудование коллектора бункером просыпи и возврат ее обратно в процесс 40(включение в исходную шихту либо подача непосредственно в камеру довосстановления) обеспечивает существенное повышение утилизации материала в рассматриваемом переделе и, следовательно, увеличение производительности обжигового оборудования.По другому варианту печи отходящие газы отводят через переднюю стенку печи в ее нижней части. Для этого должны быть изготовлены разделительные стенки, верхняя составляющая которых соединяет крайние от оси точки загрузочного лотка шихты и точки соприкосновения гребня первой по ходу материала ступени печи с ее боковыми стенками. Такие стенки способнаклонными стенками и боковой стенкой печи, ограничивают и раздают поток материала от первого ряда фурмв стороны. Поэтому расположение стествуют образованию застойных, свобод. ных от скоростных газовых струй участ .60 ков объема печи, расположенных между нок на других участках печи не имеет смысла.Верхняя направляющая стенок должна соединять верхние крайние от оси точки загрузочного лотка шихты с гребнем первой ступени пода печи, Расположение верхней точки стенок выше загрузочного лотка шихты нецелесообразно, так как при этом динами. ка движения материала в печи уже не улучшается, а объем кладки внутри печи, а, следовательно, затраты на ее. изготовление возрастают. Расположение верхней точки стенок ниже загрузочного лотка печи в ряде случаев приводит к разбрасыванию материала поверх стенок, что недопустимо. Удаление окончания стенок от гребня первой ступени печи нежелательно, так как приводит либо к недостаточно равномерной раздаче материала по по-, перечному сечению лечи, либо к засыпанию материалом переднего по ходу материала ската первой ступени у боковых стенок печи.По варианту с отходом уходящих газов в верхней части печи через боковые стенки пространство между боковыми и разделительными стенками . заполняют кладкой, изготовленной в виде горизонтально расположенной прямоугольной пирамиды с треугольным основанием. Такая кладка способствует ббразованию застойных (свободных от скоростных струй) участков объема печи (расположенных непосредственно над кладкой), ограничивает . и раздает поток загружаемого материала от первого ряда фурм в стороны.Длина (диаметр) входных сечений коллектора на боковых стенках должна составлять 0,9-1,2 расстояния от передней стенки до гребня первой ступени печи. При меньшей длине входного сечения (менее 0,9 от. расстояния между торцевой стенкой и гребнем первой ступени печи) заметно возрастают скорости движения уходящих газов в коллекторе и, следовательно, количество уносимых с ними(частиц материала. При большей длине входного сечения коллектора (более 1,2 от расстояния между торцевой стенкой и гребнем первой ступени печи) становится возможным влияние скоростной струи второго ряда фурм на поток уходящих газов, что также способствует увеличению количества уносимого с газами материала.Сущность изобретения заключается в конструктивном оформлении загрузочного участка печи: изготовлении в нем разделительных стенок, оптимизации количества в первом ряду транспортирующих фурм и расположении кол,лектора уходящих газов на участках, защищенных от влияния скоростныхтранспортирующих струй. Тем самымобеспечивается равномерная термообработка всего потока материала и существенное снижение выноса из печимелких фракций материала с уходящими,газами,5Печь состоит из корпуса 1, загру- .зочного лотка 2, транспортирующихфурм 3, ступеней 4 с направляющими5. Приемная ступень 6 состоит иэ передней направляющей 7, расположенных 10на ией разделительных стенок 8, отверстий 9 для отвода уходящих газов,сбросного коллектора 10, пылесборника 11 й тракта 12 рециркуляции материала. 4 еЧь может быть выполнена с 15кладкой:в виде прямоугольной пирамиды 13 с треугольным основанием,Печь работает следующим образом.Кусковой материал подают в печьсо ступенчато-взвешенным слоем через озагрузочный лоток 2. Под воздействием направляющих скоростных газовоздушных потоков центральными фурмами первого ряда материал перемещаютвперед и в стороны, раздают по ширине печи и равномерным потоком подаютна фурмы второго ряда и далее.Рециркуляционные газы со взвешенньвли в них частицами материала пе(редвигаются от камеры довосстановления в сторону загрузки материала понижней части печи н через отверстия 9и сбросной коллектор 10 отводятся изпечи. При этом поток уходящих газовне пересекается с потоком загружаемого материала и, естественно, вынос З 5иэ него мелких фракций практическиустраняется, что существенно сокра,щает унос материала с уходящими иэпечи газами. В коллекторе 9 скоростьпотока уходящих газов заметно падает 40и иэ них выпадают частицы материала,они попадают в пылесборник 11 и оттуда через тракт 12 возвращаютсяобратно в процесс.Подаваемый на первую ступень кусковой материал далее по длине печиперемещают под воздействием скоростных газовых струй, подаваемых черезфурмы 3, расположенные между соседними ступеньками 4.Скорость движения скоростных струйпревышает скорость питания отдельновзятого куска и материал передаетсяво взвешенном состоянии со ступени,на ступень по направлению к камередовосстановления. При этом топливовоэдушная смесь сжигается в рабочемобъеме печи. Материал по мере прод"вижения по печи подвергают сушкеонагреву до 1000 С и частичному вос"становлению на 40. Далее материал 60подают в камеру довосстановления,.где и завершают процессы восстановления окислов железа в нефильтруемомслое (при отсутствии принудительнойподачи газа - восстановителя). Твер дый восстановитель шихты обеспечивает создание в печи восстановительной атмосферыНепрореагировавший уголь вместе с рудой попадает в камеру довосстановления и обеспечивает завершение в ней восстановительных процессов.Снижение до минимума количества мелких фракций материала в уходящих газах и равномерная раздача потоков газа и материала по поперечному сечению печи, например, типа СВС,0 производительностью по сырой руде 1 млн.т в год, обеспечивается при оборудовании приемной ступени печи наклонными стенками 8. Во втором и последующих рядах количество отверстий изготовлено равным 0,6 от количества фурм в остальных рядах, т.е.0,6 5=3 шт.Входные сечения сбросного коллектора уходящих газов расположены параллельно оси печи на передней направляющей 7 между наклонными стенками 8 и боковыми стенками печи. Сум" марная площадь входных сечений коллектора составляет 0,11 от поперечного сечения печи, т.е. в нашем случае 0,1169=6 м (где 6 и 9 м - соот 2ветственно ширина и высота печи СВС,0). Сбросной коллектор расположен непосредственно под передней направляющей 7 ступени 6 и оборудован )пылесборником 11 и трактом 12- рецир" :куляции материала обратно в нроцесс. Восстановленная шихта из камеры довосстановления раэгружается на тракт готовой продукции, который представлен на продольном, поперечном разрезах и плане загрузочного участка печи с отводом отходящих га" зов через переднюю стенку печи и ее нижней части.Снижение до минимума количества мелких фракций материалов в уходящих газах и равномерная раздача потоков газа и материала но поперечному сечению в печи обеспечивается при наличии в нижней части загрузочного участка печи наклонной разделительной стенки, (см.фиг,6) направляющая которой соединяет верхние, крайние от оси точки загрузочного лотка с гребнем первой ступени печи, входное сечение сбросного коллектора уходящих газов в печи расположено в ниж- ней части печи между наклонными раэ" делительными стенками и боковыми стенками печи. Остальные параметры остаются без изменений. В случае вы" полнения в нижней части загрузочного участка печи горизонтально расположенной прямоугольной пирамиды 11 с треугольным основанием, внутренняя направляющая которой совмещена с ниж" ним основанием боковой стенки печи, а внешние направляющие начаты в крайних от оси точках загрузочного лотка шихты и завершены в точках соприкосновения боковых стенок с гребнемпервой по ходу материала ступени печи, входное сечение сбросного кол.лектора уходящих газов в печи изготовлено прямоугольным, Длина входно-го сечения коллектора равна 0,9 отрасстояния между передней торцевойстенкой и гребнем первой ступенипечи, т,е. 0,93,0 е 2,7 м (где 3,0 м - расстояние между торцевойстенкой и гребнем первой ступени пеЧчиПрименение изобретения обеспечивает увеличение производительностиагрегата на 12-15 эа счет уменьшениявыноса железосодержащих частиц с по"током уходящих газов, снижение удельного расхода топлива на процесс исущественное улучшение качества гото вой продукции.Составитель А. СавельеванТехред М.Коштура, Корректор М. Демчи дактор Н,аказ 5942/2 11 4 Патентфф, г. Уагород, ул. Проек пиал П Тираз ВНИИПИ Госу по делам 35, Москва, рственног обретений 35, Рауас Подписноекомитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5