RU2061055C1 - Furnace for continuous melting of materials in melted slag - Google Patents
Furnace for continuous melting of materials in melted slag Download PDFInfo
- Publication number
- RU2061055C1 RU2061055C1 RU9393020073A RU93020073A RU2061055C1 RU 2061055 C1 RU2061055 C1 RU 2061055C1 RU 9393020073 A RU9393020073 A RU 9393020073A RU 93020073 A RU93020073 A RU 93020073A RU 2061055 C1 RU2061055 C1 RU 2061055C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- shaft
- fairing
- partition
- waste
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Landscapes
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к печам для переработки шлаков в жидкой ванне. The invention relates to metallurgical production, in particular to furnaces for processing slag in a liquid bath.
Известна печь для плавки сульфидных материалов и обеднения шлаков в жидкой ванне, содержащая шахту с узлами загрузки шихты в ее своде, систему фурм, газоход, закрепленную на своде шахты перегородку [1]
Недостатком указанной конструкции является то, что перегородка несет ограниченную функцию разделения газового пространства в печи для уменьшения пылевыноса, при этом регламентируется выходное сечение под перегородкой. Этих функций, а так же размеров проходного сечения явно недостаточно для условий переработки твердых бытовых отходов (ТБО), обладающих токсичностью.Known furnace for sulphide materials melting and slag depletion in a liquid bath, containing a shaft with charge loading units in its vault, tuyere system, gas duct, a partition fixed to the shaft vault [1]
The disadvantage of this design is that the partition has a limited function of dividing the gas space in the furnace to reduce dust removal, while the output section under the partition is regulated. These functions, as well as the dimensions of the bore, are clearly not enough for the conditions of processing solid domestic waste (MSW) that are toxic.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для непрерывной плавки материалов в расплаве [2] содержащее шахту с узлами загрузки шихты в ее своде; систему фурм, газоход, закрепленную на своде шахты и опущенную в расплав кессонированную перегородку и сифон с выпускными порогами, отличающееся тем, что шахта выполнена герметизированной, а перегородка в виде обтекания протяженностью к газоходу не менее трех расстояний по вертикали от выпускного шлакового порога сифона до обтекателя. Closest to the proposed is a device for continuous melting of materials in a melt [2] containing a shaft with loading nodes of the charge in its arch; a tuyere system, a gas duct fixed to the shaft of the shaft and a coffered septum and a siphon with outlet thresholds lowered into the melt, characterized in that the shaft is sealed and a partition in the form of a flow around at least three vertical distances from the slag siphon outlet to the fairing .
Недостатками указанной конструкции являются: проведение сжигания бытовых отходов в герметичной камере под небольшим давлением создает серьезные трудности в аппаратурном оформлении и чревато при ее разгерметизации выбросами вредных продуктов (диоксинов) сгорания в атмосферу; отходы, попавшие в общее газовое пространство перед обтекателем, не успевают практически подсушиться, как подхватываются факелом дутья и выносятся под обтекатель, что значительно сокращает время их пребывания в зоне сгорания, что обстоятельства приводят к неполному сгоранию ТБО; при движении газов под обтекателем, который погружен в расплав, возникают неравномерные условия по выбросам газов из герметичной камеры в газоход, что приводит к поперечным колебаниям ванны расплава и последующим еще большим проскокам газов в газоход, таким образом, возникает неравномерный ход процесса переработки ТБО; невозможно использовать в качестве дутья через обычные фурмы наиболее дешевый вид топлива природный газ, так как последний не успевает сгорать в объеме ванны, что приводит к охлаждению шлакового расплава в печи и прекращению процесса барботажа. The disadvantages of this design are: the burning of household waste in an airtight chamber under low pressure creates serious difficulties in the design and is fraught with its depressurization by emissions of harmful products (dioxins) of combustion into the atmosphere; the waste that fell into the common gas space in front of the fairing does not have time to practically dry out, as it is picked up by a torch and blown out under the fairing, which significantly reduces the time spent in the combustion zone, which leads to incomplete solid waste combustion; during the movement of gases under the cowl, which is immersed in the melt, uneven conditions arise for emissions of gases from the sealed chamber into the gas duct, which leads to transverse vibrations of the melt bath and subsequent even greater breakthroughs of gases into the gas duct, thus, an uneven course of the processing of solid waste occurs; it is impossible to use the cheapest type of fuel natural gas as a blow through conventional tuyeres, since the latter does not have time to burn in the bath volume, which leads to cooling of the slag melt in the furnace and the termination of the bubbling process.
Целью изобретения является повышение эффективности процесса переработки твердых бытовых и промышленных отходов. The aim of the invention is to increase the efficiency of the processing of solid household and industrial waste.
Цель достигается тем, что зона сгорания отходов, расположенная между перегородками, снабжена на боковых сторонах шахты горелочными устройствами, выполненными в виде циклонных генераторов с кессонированными фурмами; перегородка шахты, расположенная над расплавом у горловины газохода и над циклонными генераторами, выполнена в виде обтекателя. The goal is achieved by the fact that the waste combustion zone located between the partitions is equipped with burner devices on the sides of the shaft, made in the form of cyclone generators with coffered tuyeres; the shaft of the mine, located above the melt at the neck of the gas duct and above the cyclone generators, is made in the form of a fairing.
С целью эффективной промывки газообразных продуктов сгорания отходов обтекатель выполнен в виде кессонированного короба, установленного в проеме свода между боковыми кессонами шахты на опорных винтах, с возможностью подбора оптимального расстояния от порога сифона до нижней плоскости обтекателя. In order to effectively flush the gaseous products of waste combustion, the fairing is made in the form of a coffered duct installed in the archway between the side caissons of the mine with supporting screws, with the possibility of selecting the optimal distance from the siphon threshold to the lower plane of the fairing.
Предлагаемое устройство позволяет наиболее эффективно сжечь бытовые и промышленные отходы в шлаковом расплаве, используя для этого наиболее дешевый вид топлива природный газ. The proposed device allows the most efficient burning of domestic and industrial waste in slag melt, using the cheapest type of fuel, natural gas.
В этом случае отпадает надобность строительства дорогих кислородных станций и компрессорных. In this case, there is no need to build expensive oxygen stations and compressor stations.
Природный газ сжигается в циклонных генераторах, которые устанавливаются на боковых сторонах шахты печи, вместо фурм для подачи кислородсодержащего дутья. Продукты сгорания природного газа с температурой 1200-1500оС поступают из циклонных генераторов для барботажа шлаковой ванны, сжигания ТБО и последующей промывки продуктов сгорания отходов.Natural gas is burned in cyclone generators, which are installed on the sides of the furnace shaft, instead of tuyeres for supplying oxygen-containing blast. Natural gas combustion products with a temperature of 1200-1500 о С come from cyclone generators for bubbling a slag bath, burning solid waste and subsequent washing of waste combustion products.
Существенными отличиями предлагаемого устройства являются следующие. Significant differences of the proposed device are as follows.
Возможность использования циклонных генераторов для сжигания природного газа вместо подачи кислородсодержащего топлива. Так, вместо 40 фурм для подачи кислородсодержащего дутья устанавливается только 10 циклонных генераторов в зонах сжигания и промывки продуктов сгорания. The ability to use cyclone generators to burn natural gas instead of supplying oxygen-containing fuel. So, instead of 40 tuyeres for supplying oxygen-containing blast, only 10 cyclone generators are installed in the combustion and flushing zones of the combustion products.
Зона сжигания ТБО отделяется перегородкой от зоны загрузки, что дает возможность завершить процесс сушки ТБО. Сушка ТБО начинается на откосах питателей бункеров. При последовательной работе питателей по программе время сушки может быть доведено до 10 мин. Далее отходы, пролетая сушильную камеру, попадают в загрузочную часть печи и на поверхность расплава. В сводовую часть бункеров подается воздух, нагретый до 200оС, в количестве, необходимом для сгорания ТБО.The solid waste burning zone is separated by a partition from the loading zone, which makes it possible to complete the drying process of solid waste. Drying of solid waste begins on the slopes of hopper feeders. With the sequential operation of the feeders according to the program, the drying time can be brought up to 10 minutes. Further, the waste flying through the drying chamber, fall into the loading part of the furnace and on the surface of the melt. Air heated up to 200 о С is supplied to the vault part of the bunkers in the amount necessary for the combustion of solid waste.
Промышленные отходы: горелая земля, чугунная стружка, флюсы засыпаются в один из группы бункеров. Шихта подается с заданной производительностью непрерывно в печь плунжерным питателем. Industrial waste: burnt earth, cast-iron shavings, fluxes are poured into one of the group of bins. The mixture is supplied with a given capacity continuously into the furnace with a plunger feeder.
Стальная стружка в брикетах подается толкателем через окно, расположенное в торце печи. Steel chips in briquettes are fed with a pusher through a window located at the end of the furnace.
Для предварительного прогрева брикетов и уменьшения повреждения подины при подаче брикетов и мелкого лома в ванну, в зоне их подачи подина выполнена ступенчатой формы с откосом к подине. To preheat briquettes and reduce damage to the hearth when feeding briquettes and small scrap into the bath, in the zone of their supply the hearth is made in a stepped form with a slope to the hearth.
Сгорание ТБО происходит в средней части печи между перегородкой и обтекателем. В зоне сжигания ТБО над поверхностью расплава создается окислительная атмосфера с температурой 1200-1400оС. В этих условиях отходы эффективно сгорают в брызгах и всплесках расплава. Далее продукты сгорания попадают под обтекатель, протяженностью 2-6 м. Последний обильно смачивается брызгами и всплесками расплава и через эту завесу из шлака просасываются продукты сгорания, освобождаясь от большей части золы, содержащей диоксины и фураны.The combustion of solid waste occurs in the middle of the furnace between the partition and the fairing. The MSW incineration zone above the melt surface creates an oxidizing atmosphere at a temperature of 1200-1400 C. In these conditions, the wastes are combusted efficiently in the spray and splashes of the melt. Further, the combustion products fall under a cowling, 2-6 m long. The latter is abundantly wetted by splashes and bursts of melt, and through this curtain, combustion products are sucked from the slag, freeing up most of the ash containing dioxins and furans.
Очень важно правильно установить обтекатель по высоте относительно сливного порога. При неизменной длине обтекателя максимально промыть продукты сгорания можно за счет увеличения времени контакта завесы из шлака с проходящими газами. Этого можно достичь, увеличивая расстояние от порога сифона до обтекателя, однако чрезмерное увеличение расстояния снизит эффективность омывания шлаком обтекателя и приведет к снижению степени пылеулавливания. It is very important to set the fairing in height relative to the drain threshold. With a constant length of the fairing, it is possible to rinse the combustion products as much as possible by increasing the contact time of the slag curtain with passing gases. This can be achieved by increasing the distance from the threshold of the siphon to the fairing, however, an excessive increase in the distance will decrease the efficiency of washing with slag of the fairing and will reduce the degree of dust collection.
Поэтому предложено выполнить обтекатель в виде кессонированного короба и установить его с возможностью регулирования по высоте относительно сливного порога сифона. При шефпусках и пробных плавках предстоит найти оптимальное положение обтекателя ("ноу-хау") для конкретных (усредненных) бытовых отходов. Therefore, it is proposed to make a fairing in the form of a coffered box and install it with the possibility of height adjustment relative to the siphon drain threshold. In case of chef launches and trial melts, it is necessary to find the optimal position of the fairing ("know-how") for specific (average) household waste.
Окончательное дожигание и термическое разложение продуктов сгорания ТБО происходит в горловине шахты, газоходе и пылевой камере, где температура поддерживается в пределах 1400-1200оС. Протяженность этой зоны составляет более 18 м, что полностью отвечает Европейским стандартам для токсичных газов. Время пребывания продуктов сгорания в зоне дожигания и термического разложения должно быть не менее 2 с. Эти требования гарантируют отсутствие диоксина и фуранов в продуктах сгорания.The final afterburning and thermal decomposition of solid waste products occurs in the throat of the mine, gas duct and dust chamber, where the temperature is maintained within the range of 1400-1200 о С. The length of this zone is more than 18 m, which fully complies with the European standards for toxic gases. The residence time of the combustion products in the afterburning and thermal decomposition zone should be at least 2 s. These requirements guarantee the absence of dioxin and furans in the products of combustion.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed device; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 1.
Устройство выполнено в виде печи, содержащей подину 1, ванну 2 расплава, фурмы 3 для подачи продуктов сгорания природного газа в расплав; циклонных генераторов 4; сифон 5 для слива шлака, порог 6 сифона 5; боковых кессонов 7, свода 8, обтекателя 9, горловины 10, газохода 11, пылевой камеры 12, рекуператора 13; перегородка 14, отделяющая загрузочную часть 15 шахты от зоны сжигания, брикет 16 из стальной стружки, загружаемой в ванну 2 с помощью толкателя 17. Для герметизации окна 16 для брикетов предусмотрен шибер 18. Последний поднимается с помощью привода 19. Загрузочное окно 20 для шихты расположено в своде 8 печи. Над загрузочным окном 20 установлена сушильная камера 21, куда подается воздух, нагретый в рекуператоре 13 до t 200оС.The device is made in the form of a furnace containing a
Над сушильной камерой 21 установлены группа бункеров 22 с плунжерными питателями 23 и крышками 24. Above the
Плунжерные питатели совершают возвратно-поступательные перемещения от приводов 25. Бункеры 22 соединены сводом 26. В своде 26 установлена труба 27 для подачи нагретого воздуха. Plunger feeders make reciprocating movements from the
Один из бункеров 22 занимается промышленными, а остальные предназначены для бытовых отходов (ТБО). One of the
Расстояние от обтекателя 9 до порога 6 сифона 5 регулируется с помощью опорных винтов 28. Обтекатель 9 коробчатой формы кессонирован, имеет каналы 29 для охлаждающей среды. Зазоры по контуру между обтекателем 9, сводом 8 и боковыми кессонами 7 уплотняются набивкой 30. The distance from the
Сбоку шахты печи (фиг. 3) расположена камера 31, которая сообщается каналом 32 с ванной 2. В камере 31 подвешена охлаждаемая затравка 33 для непрерывного формирования чугунных слитков. On the side of the shaft of the furnace (Fig. 3) there is a
Процесс переработки ТБО и промышленных отходов (ПО) в шлаковом расплаве осуществляется следующим образом. The process of processing solid waste and industrial waste (PO) in the slag melt is carried out as follows.
Выгрузка ТБО из бункеров 22 производится с помощью плунжерных питателей 23, которые работают по заданной программе, усредняя ТБО по составу и влажности. The MSW is unloaded from the
С целью повышения эффективности и стабильности процесса переработки отходов и исключения разовых выбросов вредных продуктов сгорания в газоход 11 печи ТБО подсушиваются на откосах горячим воздухом и теплом от излучения свода. ТБО, пролетая сушильную камеру, попадают в загрузочную зону печи и на поверхность шлаковой ванны 2. В загрузочной зоне печи создается небольшое разрежение 5-10 мм водяного столба. In order to increase the efficiency and stability of the waste processing process and to eliminate one-off emissions of harmful combustion products into the
Бункеры 22 для ТБО имеют высоту не менее 8 м. Высота столба ТБО в бункере 22 и крышка 24 препятствуют выбросам газов из шахты печи. The MSW
Подсушенные отходы увлекаются горячим воздухом под перегородку 14 и попадают в зону сжигания ТБО. Dried waste is carried away by hot air under the
В зону сжигания через фурмы 3 циклонных генераторов 4 подаются продукты сгорания природного газа, нагретые до 1200-1500оС. Для получения температуры 1200-1500оС в циклонные генераторы 4 подается подогретый воздух с t 200оС. Состав продуктов сгорания природного газа при α 1 мас. H 1,5; CO 1,5; CO2 9,8; O2 0,5; H2O 18,7; N2 остальное.In the combustion zone through
Продукты сгорания природного газа, барботируя расплав, сжигают ТБО при 1400оС в окислительной атмосфере. Окислы железа восстанавливаются СО до чугуна. Для получения требуемой вязкости расплава при продувке в качестве флюса подается известняк.The combustion products of natural gas by bubbling the melt, burn MSW at 1400 C in an oxidizing atmosphere. Iron oxides are reduced by CO to cast iron. To obtain the desired melt viscosity, limestone is used as a flux when blowing.
При боковой подаче дутья в ванне происходят процессы плавления шихты и восстановления чугуна, аналогичные малому бессемерованию. With lateral supply of blast in the bath, the processes of melting the mixture and reducing cast iron occur, similar to low semerization.
Газы из горловины 10 печи поступают в газоход 11 для термического разложения продуктов сгорания. Благодаря подаче продуктов сгорания природного газа в расплав удается: компенсировать все теплопотери печи; организовать эффективный барботаж шлакового расплава и провести сгорание ТБО в условиях эффективного тепла и массообмена; осуществить промывку продуктов сгорания ТБО от золы, диоксинов и фуранов. Gases from the neck 10 of the furnace enter the
Жидкий чугун скапливается на дне ванны 2 и по каналу 32 поступает в обогреваемую камеру 31. Liquid cast iron accumulates at the bottom of the
Из камеры 31 чугун извлекается в виде чугунных слитков. Чугунный слиток (затравка 33) формируется непрерывно методом намораживания. From the
Примером конкретного выполнения является установка УПО-16-34М. An example of a specific implementation is the installation of UPO-16-34M.
В качестве шихты кроме ТБО используются промышленные отходы: стальная и чугунная стружки, мелкий лом, горелая земля. Предусматривается перерабатывать другие виды массовых промышленных отходов. В качестве флюсов известняк. In addition to solid waste, industrial waste is used as a charge: steel and cast-iron shavings, small scrap, burnt earth. It is planned to recycle other types of mass industrial waste. As fluxes limestone.
Установка УПО-16-34М обеспечивает переработку в час: 16 т ТБО; 12 т ПО; 6 т флюсов. The UPO-16-34M installation provides processing per hour: 16 tons of MSW; 12 tons of software; 6 tons of fluxes.
При этом часовой выход твердых продуктов составляет: 16,5 т плотных гранулированных шлаков (γ 1,2 т/м3); 6 т чугунных слитков.The hourly yield of solid products is: 16.5 tons of dense granular slag (γ 1.2 t / m 3 ); 6 tons of cast iron ingots.
Установка оснащена 10 циклонными генераторами (по 5 шт. с каждой стороны). The unit is equipped with 10 cyclone generators (5 pcs. On each side).
Расход природного газа на циклонный генератор 350 м3/ч. Диаметр фурмы 150 мм.The consumption of natural gas for a cyclone generator is 350 m 3 / h. The diameter of the lance is 150 mm.
Дымовые газы, выходящие из печи, имеют температуру 1400оС и не содержат диоксинов и фуранов. Пылевынос из печи 0,5-0,8% Последний после электрофильтров может возвращаться в печь.The flue gases leaving the furnace have a temperature of 1400 ° C and do not contain dioxins and furans. Dust removal from the furnace 0.5-0.8% The latter after electrostatic precipitators can be returned to the furnace.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393020073A RU2061055C1 (en) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | Furnace for continuous melting of materials in melted slag |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393020073A RU2061055C1 (en) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | Furnace for continuous melting of materials in melted slag |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2061055C1 true RU2061055C1 (en) | 1996-05-27 |
RU93020073A RU93020073A (en) | 1996-09-27 |
Family
ID=20140554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9393020073A RU2061055C1 (en) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | Furnace for continuous melting of materials in melted slag |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2061055C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451089C2 (en) * | 2009-07-24 | 2012-05-20 | Раттенберг Вадим Николаевич | Method of processing solid wastes in molten slag |
RU2466332C1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-11-10 | Александр Анатольевич Симонов | Method for thermal recycling of industrial and household wastes and apparatus for realising said method |
-
1993
- 1993-04-19 RU RU9393020073A patent/RU2061055C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 813102, кл. F 27B 3/00, 1981. 2. Авторское свидетельство СССР N 993823, кл. F 27B 1/00, 1983. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451089C2 (en) * | 2009-07-24 | 2012-05-20 | Раттенберг Вадим Николаевич | Method of processing solid wastes in molten slag |
RU2466332C1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-11-10 | Александр Анатольевич Симонов | Method for thermal recycling of industrial and household wastes and apparatus for realising said method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2400234C (en) | Reactor and process for gasifying and/or melting materials | |
SU1438615A3 (en) | Method and apparatus for producing moltem iron or steel semi-product | |
CA1224516A (en) | Electric arc fired cupola for remelting of metal chips | |
US6419724B1 (en) | Method for reducing iron oxides and for melting iron and installations therefor | |
US3745941A (en) | Slagging refuse incinerators | |
RU2293121C2 (en) | Melt iron producing method | |
US3947001A (en) | Combustion system | |
RU2061055C1 (en) | Furnace for continuous melting of materials in melted slag | |
US6221123B1 (en) | Process and apparatus for melting metal | |
EP2788514B1 (en) | Starting a smelting process | |
EP0326403B1 (en) | Process for melting cold iron material | |
US6189462B1 (en) | Burning/melting method of waste melting furnace | |
US6517603B2 (en) | Method for recovery of metals having low vaporization temperature | |
US6053962A (en) | Scrap melting process | |
EP0563763B1 (en) | Waste melting furnace | |
KR20000023548A (en) | Operation method of vertical type blast furnace for manufacturing pig iron | |
KR20010082743A (en) | Melting furnace for gasifying inflammabile waste and melting method for gasifying the same | |
RU2151197C1 (en) | Method of iron smelting and unit for realization of this method | |
RU1789828C (en) | Solid propellant combustion plant | |
RU2621510C1 (en) | Furnace for continuous solid wastes processing in melt | |
SU939905A1 (en) | Shaft water-jacket furnace for melting materials | |
JP2629108B2 (en) | Waste melting furnace | |
KR20010062899A (en) | Method for improving dedman permeability by injecting steam and oxygen in blast furnace tuyere | |
RU2152436C2 (en) | Method of melting materials in molten-metal bath and furnace for realization of this method | |
JP2003254528A (en) | Melting furnace of incineration ash and melting processing method of incineration ash |