RU2097665C1

RU2097665C1 - Shaft furnace

Info

Publication number: RU2097665C1
Application number: RU95105578A
Authority: RU
Inventors: Линард Витальевич Калашников; Георгий Линардович Калашников
Original assignee: Линард Витальевич Калашников; Георгий Линардович Калашников
Priority date: 1995-04-13
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 1997-11-27
Also published as: RU95105578A

Abstract

FIELD: shaft furnaces for burning of lump materials, for instance, lime in manufacture of building materials, in chemical, metallurgical and other industries. SUBSTANCE: shaft furnace for burning of lump materials has refractory shaft, charging and unloading devices, and device for discharge of effluent gases. Part of shaft is equal to 0.2-0.7 of furnace height located above upper level of fuel-supplying devices is constricted. Cross-section area of this part equals 0.15-0.75 of area of shaft cross-section at the level of lower tier of fuel-supplying devices. Lower boundary of shaft constricted part is located at a distance from upper tier of fuel-supplying device equalling 0.1-0.3 of furnace height. Shaft furnace at the part between the lower constricted part of shaft and lower tier of fuel-supplying devices is widened downward. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к шахтным печам для обжига кускового материала, например извести, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, металлургической и других отраслях промышленности. The invention relates to shaft furnaces for burning bulk material, for example lime, and can be used in the construction materials industry, in the chemical, metallurgical and other industries.

Известна шахтная печь для обжига извести, содержащая вертикальную огнеупорную шахту, загрузочное и выгрузочное устройства, один или несколько ярусов топливоподающих устройств и устройств для вывода отходящих газов. Шахта такой печи в зоне обжига и подогрева выполнена в виде цилиндра круглого или прямоугольного (квадратного) сечения, иногда с некоторым расширением кверху. Known shaft kiln for calcining lime, containing a vertical refractory shaft, loading and unloading devices, one or more tiers of fuel supply devices and devices for the discharge of exhaust gases. The shaft of such a furnace in the firing and heating zone is made in the form of a cylinder of round or rectangular (square) section, sometimes with some expansion upward.

Материал в этих печах загружается сверху, проходит зоны подогрева, обжига, охлаждения и выгружается снизу. Топливо поступает в печь через окна топливоподающих устройств. Здесь же может подаваться и первичный воздух. Вторичный воздух подводится в зону охлаждения, а отсос отходящих газов осуществляется в верхней части печи. Топливо или полугаз, получаемый из топлива и первичного воздуха и содержащий горючие компоненты, поступает в зону обжига, где, перемещаясь вверх по печи и перемешиваясь с вторичным воздухом, поступающим из зоны охлаждения, сгорает непосредственно в слое материала. The material in these furnaces is loaded from above, passes through the heating, firing, cooling zones and is unloaded from below. Fuel enters the furnace through the windows of the fuel supply devices. Here, primary air can also be supplied. Secondary air is supplied to the cooling zone, and the exhaust gas is exhausted in the upper part of the furnace. Fuel or semi-gas, obtained from fuel and primary air and containing combustible components, enters the firing zone, where, moving up the furnace and mixing with the secondary air coming from the cooling zone, it burns directly in the material layer.

В таких печах на нижнем участке зоны обжига происходит наиболее интенсивное сгорание топлива за счет высокой концентрации в потоке горючих элементов и кислорода. На верхнем же участке зоны обжига концентрация реагирующих элементов уменьшается и интенсивность дожигания топлива значительно снижается. Поэтому при снижении коэффициента избытка воздуха в печи до величины, близкой к единице, часть горючих элементов в потоке не успевает окислиться (особенно при значительных размерах поперечного сечения шахты), что снижает тепловую эффективность печи. Повышение коэффициента избытка воздуха в печи до 1,5-2,0 для уменьшения или устранения неполноты сжигания топлива, что повсеместно применяется на практике, не улучшает положения. В результате снижается производительность печи и повышается удельный расход топлива. In such furnaces, in the lower portion of the firing zone, the most intense combustion of fuel occurs due to the high concentration in the flow of combustible elements and oxygen. In the upper part of the firing zone, the concentration of reacting elements decreases and the intensity of the afterburning of the fuel is significantly reduced. Therefore, when the coefficient of excess air in the furnace is reduced to a value close to unity, part of the combustible elements in the stream does not have time to oxidize (especially with significant dimensions of the mine cross section), which reduces the thermal efficiency of the furnace. Increasing the coefficient of excess air in the furnace to 1.5-2.0 to reduce or eliminate incomplete combustion of fuel, which is widely used in practice, does not improve the situation. As a result, furnace productivity decreases and specific fuel consumption increases.

В связи с неравномерностью обжига извести по поперечному сечению шахты, которая всегда присутствует в той или иной степени, в нижней части зоны обжига имеются участки с полностью декарбонизированным материалом и, следовательно, с повышенной температурой, так как при сгорании полугаза с высокой интенсивностью на этих участках выделяемое в них тепло идет только на нагрев извести. При этом происходит спекание кусков извести между собой и с футеровкой (такие участки, как правило, расположены у футеровки), что приводит к образованию сводов из спекшегося материала и ускоренному износу футеровки, особенно при повышении активности выпускаемой извести и коэффициента избытка воздуха в печи. Такое положение препятствует выпуску извести высокого качества. Поэтому в подавляющем большинстве случаев на таких печах выпускают известь активностью всего 65-75%
Целью изобретения является повышение качества выпускаемой извести, производительности печи и увеличение срока службы футеровки при снижении удельного расхода топлива.Due to the non-uniformity of lime burning along the cross section of the mine, which is always present to one degree or another, in the lower part of the burning zone there are areas with completely decarbonized material and, therefore, with an elevated temperature, since when burning a semi-gas with high intensity in these areas The heat released in them goes only to heat the lime. At the same time, pieces of lime are sintered between themselves and with the lining (such areas are usually located near the lining), which leads to the formation of arches from sintered material and accelerated wear of the lining, especially when the activity of the released lime and the coefficient of excess air in the furnace increase. This situation prevents the production of high-quality lime. Therefore, in the vast majority of cases, lime furnaces with an activity of only 65-75% are released on such furnaces.
The aim of the invention is to improve the quality of lime produced, furnace productivity and increase the service life of the lining while reducing specific fuel consumption.

Поставленная цель достигается тем, что в известной шахтной печи, содержащей огнеупорную шахту, загрузочное и выгрузочное устройства, одно или несколько ярусов топливоподающих устройств и устройство для вывода отходящих газов, шахта на участке протяженностью 0,2-0,7 высоты печи, расположенном над верхним ярусом топливоподающих устройств, заужена до величины 0,15-0,75 площади ее поперечного сечения, находящегося на уровне нижнего яруса топливоподающих устройств. This goal is achieved by the fact that in a well-known shaft furnace containing a refractory shaft, loading and unloading devices, one or more tiers of fuel supply devices and a device for removing exhaust gases, the shaft in a section with a length of 0.2-0.7 furnace height located above the upper tier of fuel supply devices, narrowed to a value of 0.15-0.75 of its cross-sectional area located at the level of the lower tier of fuel supply devices.

Причем для достижения наибольшего эффекта нижняя граница зауженного участка шахты расположена от верхнего яруса топливоподающих устройств на расстоянии, равном 0,1-0,3 высоты печи, а на участке между нижней границей зауженной части шахты и нижним ярусом топливоподающих устройств шахта выполнена с расширением книзу. Moreover, to achieve the greatest effect, the lower boundary of the narrowed section of the mine is located from the upper tier of the fuel supply devices at a distance equal to 0.1-0.3 of the height of the furnace, and in the area between the lower boundary of the narrowed part of the shaft and the lower tier of the fuel supply devices, the mine is made with the extension downward.

Уменьшение площади поперечного сечения шахты на указанном участке, совпадающем с верхней частью зоны обжига, повышает интенсивность перемешивания газового потока и, следовательно, дожигания горючих составляющих на этом участке, который характеризуется уменьшенной концентрацией реагирующих элементов. Это позволяет снизить коэффициент избытка воздуха в печи до величины, близкой к единице (при полном сгорании топлива). В результате чего за счет снижения концентрации кислорода в потоке уменьшается интенсивность сгорания топлива на участке, расположенном между нижним ярусом топливоподающих устройств и нижней границей зауженного участка шахты и совпадающем с нижней частью зоны обжига. Это снижает перегрев извести в местах с полностью декарбонизированным материалом и устраняет условия для спекания кусков извести между собой и футеровкой. Выполнение шахты на нижнем участке зоны обжига расширенной книзу в значительной степени снижает сцепление движущегося вниз материала с футеровкой и вызывает некоторые смещения кусков обжигаемого материала друг относительно друга внутри слоя, что дополнительно способствует устранению условий для спекания материала и образования сводов. The decrease in the cross-sectional area of the shaft in the specified area, coinciding with the upper part of the firing zone, increases the intensity of mixing of the gas stream and, therefore, the afterburning of combustible components in this area, which is characterized by a reduced concentration of reacting elements. This allows you to reduce the coefficient of excess air in the furnace to a value close to unity (with complete combustion of fuel). As a result, due to a decrease in the concentration of oxygen in the stream, the intensity of fuel combustion in the section located between the lower tier of the fuel supply devices and the lower boundary of the narrowed section of the shaft and coinciding with the lower part of the firing zone decreases. This reduces lime overheating in places with completely decarbonized material and eliminates the conditions for sintering pieces of lime between themselves and the lining. Running the shaft in the lower portion of the firing zone expanded downward significantly reduces the adhesion of the material moving down to the lining and causes some displacement of the pieces of fired material relative to each other inside the layer, which further helps to eliminate the conditions for sintering of the material and the formation of arches.

Следовательно, такая конструкция шахтной печи позволяет повысить качество выпускаемой извести, производительность печи и срок службы футеровки при снижении удельного расхода топлива. Therefore, this design of the shaft furnace can improve the quality of lime produced, the furnace productivity and the lining life while reducing specific fuel consumption.

На чертеже схематически изображена предлагаемая печь, разрез. The drawing schematically shows the proposed furnace, section.

Шахтная печь содержит огнеупорную шахту 1, загрузочное 2 и выгрузочное 3 устройства, два яруса топливоподающих устройств (на чертеже изображены только окна топливоподающих устройств верхнего 4 и нижнего 5 ярусов) и устройство для вывода отходящих газов ( на чертеже изображен только патрубок 6 этого устройства). The shaft furnace contains a refractory shaft 1, loading 2 and unloading 3 devices, two tiers of fuel supply devices (only the windows of the fuel supply devices of the upper 4 and lower 5 tiers are shown in the drawing) and an exhaust gas outlet device (only the pipe 6 of this device is shown in the drawing).

Над верхним ярусом топливоподающих устройств 4 расположен участок шахты протяженностью h, на котором шахта заужена, и ее поперечное сечение составляет 0,15-0,75 поперечного сечения шахты, находящегося на уровне нижнего яруса топливоподающих устройств 5, причем h (0,2-0,7)•H, где H высота печи. Нижняя граница этого участка находится на расстоянии h₁ (0,1-0,3)•H от верхнего яруса топливоподающих устройств 4. На участке h₂, расположенном между нижней границей зауженной части и нижним ярусом топливоподающих устройств 5, шахта выполнена расширенной книзу. Вся шахта условно разделена на три зоны: подогрева, обжига и охлаждения. Участки h и h₂ составляют зону обжига извести. Вверху шахта может быть выполнена с расширением кверху, как показано на чертеже.Above the upper tier of the fuel supply devices 4, there is a section of the shaft of length h, on which the shaft is narrowed, and its cross section is 0.15-0.75 of the cross section of the shaft located at the level of the lower tier of the fuel supply devices 5, and h (0.2-0 , 7) • H, where H is the height of the furnace. The lower boundary of this section is located at a distance h ₁ (0.1-0.3) • H from the upper tier of the fuel supply devices 4. In the area h ₂ located between the lower boundary of the narrowed part and the lower tier of the fuel supply devices 5, the shaft is made extended downward. The entire mine is conventionally divided into three zones: heating, firing and cooling. Sections h and h ₂ constitute the lime burning zone. At the top of the shaft can be performed with the expansion up, as shown in the drawing.

Шахтная печь работает следующим образом. The shaft furnace operates as follows.

Подача кускового известняка в шахту 1 осуществляется загрузочным устройством 2. По мере продвижения материала вниз по печи в зоне подогрева осуществляется его нагрев отходящими газами, которые удаляются из шахты через патрубок 6. Затем в зоне обжига происходит декарбонизация известняка за счет тепла, выделяемого при сгорании топлива, поступающего в печь через окна 4 и 5 двух ярусов топливоподающих устройств. Через эти же окна может подаваться первичный воздух. Вторичный воздух в печь поступает через выгрузочное устройство 3 за счет разрежения в печи, создаваемого устройством для вывода отходящих газов. Охлаждение обожженного материала, т.е. извести, осуществляется вторичным воздухом в зоне охлаждения. Выгрузка готовой продукции из печи осуществляется выгрузочным устройством 3. Lump limestone is fed into the mine 1 by the charging device 2. As the material moves down the furnace in the heating zone, it is heated by exhaust gases, which are removed from the mine through the nozzle 6. Then limestone decarbonizes in the firing zone due to the heat generated during fuel combustion entering the furnace through windows 4 and 5 of two tiers of fuel supply devices. Primary air can be supplied through the same windows. Secondary air enters the furnace through an unloading device 3 due to the vacuum in the furnace created by the device for exhaust gas discharge. Cooling the calcined material, i.e. lime is carried out by secondary air in the cooling zone. Unloading of finished products from the furnace is carried out by an unloading device 3.

Claims

1. A shaft furnace for burning lump material, for example, lime, containing a refractory shaft, loading and unloading devices, one or more tiers of fuel supply devices and an exhaust gas outlet device, characterized in that the shaft is in a section with a length of 0.2 0.7 of the furnace height located above the upper tier of the fuel supply devices, narrowed to a value of 0.15 0.75 of its cross-sectional area, located at the level of the lower tier of the fuel supply devices.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the lower boundary of the narrowed section of the shaft is located from the upper tier of the fuel supply devices at a distance equal to 0.1 0.3 of the height of the furnace.

3. The furnace according to claim 1, characterized in that in the area between the lower boundary of the narrowed part of the shaft and the lower tier of the fuel supply devices, the shaft is made extended downward.