RU2587115C1

RU2587115C1 - Counterflow shaft furnace for burning carbonaceous materials, heated with gaseous fuel

Info

Publication number: RU2587115C1
Application number: RU2014153172/02A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Викторович Мадисон; Виктор Тихонович Рязанов; Сергей Серафимович Шульгин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Урализвесть-М"
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2016-06-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to counterflow shaft furnace for roasting carbonate materials with gas heating. Furnace includes housing with working space formed by refractory radial laying, in which successively in direction of material are zones of heating and burning of carbonate material and cooling zone of ready product, peripheral remote furnace, arranged in two tiers, device for supply of combustion products into furnace working space, made in form of arranged along axis of furnace gas distribution ceramic cylindrical core, having inner flame channel and 2-3 rows of radial holes for discharge of combustion products into furnace working space, wherein distance between external surface of core and radial laying of burning furnace zone does not exceed 1.6 m, core is mounted so that its radial holes are located in burning zone, in lower part of hot channel of core there is an external furnace, and upper end of hot channel is closed by ceramic plug in form of cone with angle of 35-45°.

EFFECT: providing maximum material treatment quality and high efficiency.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к агрегатам для термохимической обработки кусковых карбонатных материалов и может быть применено, например, при обжиге известняка и доломита замельченных фракций и/или склонных к повышенному разрушению в процессе обжига в шахтных печах для нужд металлургической, строительной, химической и других отраслей промышленности.The invention relates to units for thermochemical processing of lumpy carbonate materials and can be used, for example, in the calcining of limestone and dolomite of finer fractions and / or prone to increased destruction during firing in shaft furnaces for the needs of the metallurgical, construction, chemical and other industries.

Противоточная шахтная печь является наиболее экономичным обжиговым агрегатом как с точки зрения капитальных, так и эксплуатационных затрат. При этом могут быть достигнуты качественные показатели обжига, как показывает мировая и отечественная практика, не ниже, чем на иных обжиговых агрегатах, например, во вращающихся трубчатых печах (Печи для производства извести: Справочник / А.В. Монастырев, Р.Ф. Галиахметов. - Воронеж: издательство «Истоки», 2011. - 392 с.) [1].Counterflow shaft furnace is the most economical firing unit in terms of both capital and operating costs. At the same time, quality indicators of firing can be achieved, as international and domestic practice shows, no lower than on other firing units, for example, in rotary tube furnaces (Furnaces for lime production: Reference book / A.V. Monastyrev, R.F. Galiakhmetov . - Voronezh: Istoki Publishing House, 2011. - 392 p.) [1].

Карбонатное сырье для шахтных печей должно удовлетворять не только определенным для каждого производства требованиям и ограничениям по химическому составу, но и по фракционной подготовке и прочностным характеристикам. Основными препятствиями к получению качественной однородной извести в шахтных печах большой производительности (большого горизонтального сечения) являются, во-первых, недостаточная газопроницаемость слоя при обжиге известняков замельченных (20-40 мм, например) фракций и/или склонных к повышенному разрушению в процессе обжига, что приводит к ограничению производительности и, во-вторых, сложность равномерного распределения тепловой нагрузки по горизонтальному сечению агрегата - удаленная от периферийных устройств ввода топлива осевая часть печи обрабатывается газами хуже и степень обжига в этих зонах как правило ниже. Как известно из опыта и теоретических расчетов, эффективная глубина проникновения газового потока в слой материала с размером кусков 20-100 мм невелика и не превышает 0,6-0,8 м. Таким образом, применение схемы теплообмена с периферийной подачей теплоносителя в противоточных шахтных печах является эффективной лишь в печах с ограниченным поперечным размером шахты - 1,6-1,8 метра. Однако для увеличения производительности печи, как правило, требуется увеличивать и ее поперечные размеры. В этом случае, с целью прогрева шихтовых материалов, находящихся в осевой зоне, шахтную печь с рабочим диаметром шахты свыше 1,6-1,8 метра оснащают дополнительными либо подовыми - стр. 94-98 [1], либо балочными диффузионными горелками - стр. 87-89 [1]. Воздух на горение газообразного топлива поступает через зону охлаждения крайне неравномерно по сечению, что связано с динамикой работы выгрузочного аппарата и движения материала, его фракционного распределения по сечению и ряда других факторов, вследствие чего в осевой части зоны обжига неизбежно формируются области с избыточным или недостаточным количеством окислителя, а также области, в которых горючая смесь близка к стехиометрическому составу. В результате появляются локальные зоны, в которых температура теплоносителя значительно ниже или выше, чем требуется для обжига загруженного материала, что приводит к пережегу части материала, в то же время часть материала имеет недостаточную степень обжига, кроме того, балочные горелки требуют водяного охлаждения, что существенно усложняет и удорожает их эксплуатацию. Более эффективны воздухоохлаждаемые осевые диффузионные горелки, обеспечивающие подачу топлива не в нижнюю часть зоны охлаждения (как подовые горелки), а непосредственно на уровень зоны обжига, стр. 166 [1]. Однако сжигание топлива происходит также диффузионным способом непосредственно в слое материала, что при неопределенном количестве поступающего в зону горения воздуха не позволяет контролировать и управлять температурой процесса.Carbonate raw materials for shaft furnaces should satisfy not only the requirements and restrictions for chemical composition defined for each production, but also for fractional preparation and strength characteristics. The main obstacles to obtaining high-quality homogeneous lime in shaft kilns of high productivity (large horizontal cross-section) are, firstly, the insufficient gas permeability of the layer during the calcination of limestones of crushed (20-40 mm, for example) fractions and / or prone to increased destruction during calcination, which leads to a limitation of productivity and, secondly, the complexity of the uniform distribution of the heat load over the horizontal section of the unit - axial h remote from the peripheral fuel input devices st furnace gases being processed and the degree of roasting worse in these zones are generally lower. As is known from experience and theoretical calculations, the effective depth of penetration of a gas stream into a material layer with a piece size of 20-100 mm is small and does not exceed 0.6-0.8 m. Thus, the use of a heat exchange scheme with peripheral coolant supply in counterflow shaft furnaces It is effective only in furnaces with a limited transverse shaft size - 1.6-1.8 meters. However, to increase the productivity of the furnace, as a rule, it is necessary to increase its transverse dimensions. In this case, in order to heat the charge materials located in the axial zone, the shaft furnace with a shaft working diameter of more than 1.6-1.8 meters is equipped with additional either hearth - pages 94-98 [1], or beam diffusion burners - page . 87-89 [1]. The combustion air of gaseous fuels enters through the cooling zone extremely unevenly over the cross section, which is associated with the dynamics of the unloading apparatus and the movement of the material, its fractional distribution over the cross section and a number of other factors, as a result of which in the axial part of the firing zone areas with excess or insufficient amount oxidizing agent, as well as areas in which the combustible mixture is close to the stoichiometric composition. As a result, local zones appear in which the temperature of the coolant is much lower or higher than that required for firing the loaded material, which leads to burning of part of the material, at the same time, part of the material has an insufficient degree of firing, in addition, beam burners require water cooling, which significantly complicates and increases the cost of their operation. Air-cooled axial diffusion burners are more efficient, providing fuel supply not to the lower part of the cooling zone (like hearth burners), but directly to the level of the firing zone, page 166 [1]. However, the fuel is also burned by the diffusion method directly in the material layer, which, with an undetermined amount of air entering the combustion zone, does not allow to control and control the process temperature.

Для обеспечения равномерности обжига материала по всему сечению печи большого диаметра, печь в зоне обжига оснащают поперечными стенками-кернами. Так известна противоточная шахтная печь для обжига карбонатных материалов, отапливаемая газообразным топливом, стр. 101-103 [1], Мадисон В.В., Рязанов В.Т. и др. / Сталь, №3, 2010 г., стр. 119-120 [2].To ensure uniform firing of the material over the entire cross section of a large-diameter furnace, the furnace in the firing zone is equipped with transverse core walls. So known countercurrent shaft furnace for burning carbonate materials, heated by gaseous fuels, pp. 101-103 [1], Madison VV, Ryazanov VT and others / Steel, No. 3, 2010, pp. 119-120 [2].

Известная печь содержит корпус с рабочим пространством, образованным огнеупорной радиальной кладкой. В корпусе последовательно по направлению движения материала расположены зоны подогрева и обжига карбонатного материала и далее - зона охлаждения готового продукта. Печь оснащена периферийными выносными топками, расположенными в два яруса и расположенным в рабочем пространстве зоны обжига газораспределительным устройством для подачи продуктов сгорания в удаленные от периферии зоны рабочего пространства печи, выполненным в виде керамического керна крестообразной (в плане) формы, имеющего внутренние жаровые каналы с отверстиями для выхода продуктов сгорания в рабочее пространство печи. Посредством стенок керна печь в ее поперечном сечении разделяют на несколько (при крестообразном керне - на четыре) объемов. По жаровым каналам с отверстиями от выносных топок, установленных в основаниях жаровых каналов на корпусе печи, теплоноситель заданных параметров поступает в осевые зоны печи. В результате, в сочетании с теплоносителем, поступающим от периферийных топок, достигается равномерность распределения теплоносителя по сечению шахты печи и, соответственно, высокое качество обработки материала.The known furnace contains a housing with a working space formed by refractory radial masonry. In the housing, the heating and calcining zones of the carbonate material are located sequentially in the direction of movement of the material, and then the cooling zone of the finished product. The furnace is equipped with peripheral remote furnaces located in two tiers and located in the working space of the firing zone with a gas distribution device for supplying combustion products to the zones of the furnace working space remote from the periphery, made in the form of a ceramic core with a cross-shaped (in plan) shape having internal flame channels with openings for the exit of combustion products into the working space of the furnace. By means of the core walls, the furnace in its cross section is divided into several (with a cross-shaped core - into four) volumes. Through the heat channels with openings from the remote furnaces installed in the bases of the heat channels on the furnace body, the coolant of the given parameters enters the axial zones of the furnace. As a result, in combination with the coolant coming from the peripheral furnaces, a uniform distribution of the coolant over the section of the furnace shaft and, accordingly, a high quality of material processing is achieved.

Однако в известной конструкции печи газораспределительные керны с расположением горелок на кожухе печи в основании каждого жарового канала достаточно громоздки, занимают значительную часть полезного объема печи и перекрывают до 37% площади сечения зоны обжига. Это в особенности при обжиге склонного к разрушению в печи известняка мелких фракций существенно увеличивает гидравлическое сопротивление слоя, ограничивает расход теплоносителя и, соответственно, производительность печи. Хотя верхняя часть керна имеет гребень-рассекатель, который несколько облегчает перераспределение потока материала из одного большого сечения в четыре маленьких, общая площадь которых, как указано выше, на 25-37% меньше, на этом сужении иногда возникают зависания материала и образование сваров.However, in the known design of the furnace, gas distribution cores with the location of the burners on the casing of the furnace at the base of each fire channel are quite bulky, occupy a significant part of the useful volume of the furnace and cover up to 37% of the cross-sectional area of the firing zone. This is especially when firing limestone, which is prone to destruction in the furnace, of fine fractions, significantly increases the hydraulic resistance of the layer, limits the flow of coolant and, accordingly, the productivity of the furnace. Although the upper part of the core has a comb-divider, which somewhat facilitates the redistribution of the material flow from one large section into four small sections, the total area of which, as indicated above, is 25-37% smaller, material freezes and weld formation sometimes occur on this narrowing.

Кроме того, сопряжения стенок керна друг с другом в центре печи и сопряжения стенок керна с радиальной кладкой (всего 12 сопряжений) при высоте керна 8-10 метров являются зонами с повышенным сопротивлением движению материала, скорость схода в них замедлена, что также приводит к локальному нарушению теплообмена, перегреву и залипанию материала.In addition, the conjugation of core walls with each other in the center of the furnace and the conjugation of core walls with radial masonry (12 mates in total) at a core height of 8-10 meters are zones with increased resistance to material movement, the vanishing rate in them is slowed down, which also leads to local violation of heat transfer, overheating and sticking of the material.

Известная печь, как и абсолютное большинство шахтных обжиговых печей имеет сечение рабочего пространства зоны охлаждения уменьшающимся от зоны обжига к выгрузному устройству, что обусловлено в первую очередь конструктивными особенностями серийно выпускаемых выгрузных устройств и стремлением к более простой конструкции нижней части печи. Однако, поскольку вследствие истирания и температурного разрушения шихты по всем предыдущим зонам, именно в зоне охлаждения доля мелкой фракции достигает своего максимального значения в сочетании с уменьшенным сечением зоны, гидравлическое сопротивление существенно увеличивается, протяжка печи уменьшается, что приводит к снижению производительности печи.The well-known furnace, like the vast majority of shaft kilns, has a cross section of the working space of the cooling zone decreasing from the burning zone to the discharge device, which is primarily due to the design features of mass-produced discharge devices and the desire for a simpler design of the lower part of the furnace. However, since due to the abrasion and thermal destruction of the charge over all previous zones, it is in the cooling zone that the fraction of the fine fraction reaches its maximum value in combination with a reduced section of the zone, the hydraulic resistance increases significantly, the broach of the furnace decreases, which leads to a decrease in furnace productivity.

Настоящее изобретение направлено на обеспечение равномерной термохимической обработки карбонатных материалов в том числе и замельченных фракций по всему сечению печи независимо от размера шахты с достижением высокой производительности и качества выпускаемой продукции.The present invention is aimed at ensuring uniform thermochemical processing of carbonate materials, including fine fractions, over the entire cross section of the furnace, regardless of the size of the mine, with the achievement of high productivity and quality of products.

Для этого в заявленной конструкции печи устанавливают газораспределительный керамический керн цилиндрической формы, имеющий внутренний жаровой канал и 2-3 яруса радиальных отверстий для выхода продуктов сгорания в рабочее пространство печи, при этом керн расположен по оси печи таким образом, что расстояние между наружной поверхностью керна и радиальной кладкой зоны обжига печи не превышает 1,6 м, радиальные отверстия керна находятся в зоне обжига, в нижней части жарового канала керна установлена выносная топка, а верхний торец жарового канала закрыт керамической заглушкой в форме конуса-рассекателя с углом 35-45°.To do this, in the inventive design of the furnace, a gas distribution ceramic core of a cylindrical shape is installed, having an internal flame channel and 2-3 tiers of radial holes for the exit of combustion products into the working space of the furnace, the core being located along the axis of the furnace so that the distance between the outer surface of the core and the radial masonry of the kiln firing zone does not exceed 1.6 m, the core radial holes are in the firing zone, a remote firebox is installed in the lower part of the core’s heat channel, and the upper end of the the anal is closed with a ceramic plug in the form of a cone-divider with an angle of 35-45 °.

Согласно предложенному решению известняк обрабатывается с двух сторон - со стороны керна продуктами полного сжигания газообразного топлива с заданными параметрами в выносной топке, установленной в основании керна, со стороны радиальной кладки - продуктами полного или неполного сжигания газообразного топлива в периферийных топках. Таким образом достигается результат, по качеству не уступающий результату, достигаемому известной печью, однако в заявленной конструкции керн перекрывает всего 8-10% сечения зоны обжига. Сечение для прохода газов в этом случае увеличивается на 20-25%, и гидравлическое сопротивление падает на 30-40%. Кроме того, керн в заявленной конструкции печи способствует более равномерному по сечению печи сходу материала, поскольку в ней отсутствуют сопряжения стенок керна друг с другом и с радиальной кладкой, общая площадь керна в 3-4 раза меньше. Верхний торец жарового канала керна закрыт керамической заглушкой в форме конуса-рассекателя, на котором материалу практически невозможно задержаться.According to the proposed solution, limestone is processed from two sides - from the core side with the products of complete combustion of gaseous fuel with the specified parameters in the external firebox installed in the core core, from the side of the radial masonry - with the products of complete or incomplete combustion of gaseous fuel in the peripheral furnaces. Thus, a result is achieved that is not inferior in quality to the result achieved by the known furnace, however, in the claimed design, the core covers only 8-10% of the cross-section of the firing zone. The cross section for the passage of gases in this case increases by 20-25%, and the hydraulic resistance drops by 30-40%. In addition, the core in the claimed design of the furnace contributes to a more uniform material cross-section along the furnace section, since there are no mating core walls with each other and with radial masonry, the total core area is 3-4 times smaller. The upper end of the core heat channel is covered with a ceramic plug in the shape of a cone-divider, on which the material is practically impossible to linger on.

В отличие от известной печи-прототипа профиль рабочего пространства печи заявленной конструкция имеет несколько расширений. Первое расширение площади сечения зоны обжига на 10-12% от площади сечения зоны подогрева выполняется на уровне конуса-рассекателя керна и исключает поджим и торможение материала на вершине керна. Напротив, сечение для прохода материала здесь увеличивается и к одномерному (так называемому поршневому) движению материала в вертикальном направлении добавляется радиальная составляющая движения, способствующая разрушению образующихся конгломератов и повышению газопроницаемости. Наибольшие разрушения слабых известняков происходят в зоне обжига, на выходе из которой материал уплотнен вследствие увеличения количества мелкой фракции. Второе расширение сечения рабочего пространства начинается от границы зон обжига и охлаждения и происходит плавно до нижней границы кожуха печи на величину до 25-30% площади зоны обжига. Расширение зоны охлаждения увеличивает суммарное сечение проходов для воздуха, разрыхляет слой и, таким образом, существенно улучшает протяжку печи, снижает гидравлическое сопротивление зоны и, соответственно, всей печи и позволяет поддерживать максимальную производительность. Отметим, что геометрические характеристики расположения керна, как и выполнения профиля рабочего пространства печи найдены экспериментальным путем.In contrast to the known prototype furnace, the profile of the working space of the furnace of the claimed design has several extensions. The first expansion of the cross-sectional area of the firing zone by 10-12% of the cross-sectional area of the heating zone is carried out at the level of the core cone-divider and eliminates the pressing and braking of the material at the top of the core. On the contrary, the cross section for the passage of the material here increases and to the one-dimensional (so-called piston) movement of the material in the vertical direction, the radial component of the movement is added, which contributes to the destruction of the conglomerates formed and an increase in gas permeability. The greatest destruction of weak limestones occurs in the firing zone, at the outlet of which the material is compacted due to an increase in the amount of fines. The second expansion of the cross section of the working space begins from the boundary of the firing and cooling zones and proceeds smoothly to the lower boundary of the furnace casing by up to 25-30% of the area of the firing zone. The expansion of the cooling zone increases the total cross section of the air passages, loosens the layer and, thus, significantly improves the broach of the furnace, reduces the hydraulic resistance of the zone and, accordingly, the entire furnace and allows you to maintain maximum performance. Note that the geometrical characteristics of the core location, as well as the performance profile of the furnace working space were found experimentally.

Изобретение иллюстрируется рисунком печи. Печь содержит корпус 1, рабочее пространство печи образовано огнеупорной радиальной кладкой 2. В нем последовательно по направлению движения материала расположены зоны подогрева 3, обжига карбонатного материала 4, и далее - зона охлаждения готового продукта 5. Печь оснащена периферийными выносными топками верхнего яруса 6 и нижнего яруса 7. По оси печи расположен газораспределительный керамический керн 8 цилиндрической формы для подачи продуктов сгорания в рабочее пространство печи. Керн 8 имеет внутренний жаровой канал 9 и три яруса радиальных отверстий 10 для выхода продуктов сгорания в рабочее пространство печи. Расстояние L между наружной поверхностью керна и радиальной кладкой зоны обжига печи составляет 1,5 м. Керн смонтирован таким образом, что его радиальные отверстия находятся в зоне обжига 4. В нижней части жарового канала керна установлена выносная топка 11, а верхний торец жарового канала закрыт керамической заглушкой 12 в форме конуса-рассекателя с углом 40°. Профиль рабочего пространства печи выполнен следующим образом. Рабочее пространство печи, включающее зону подогрева 3 и часть зоны обжига 4, до вершины конуса-рассекателя 12 имеет цилиндрическую форму и постоянную площадь сечения. Далее от вершины конуса-рассекателя 12 через плавный переход до горизонта на 1,2-1,5 метра ниже уровня установки верхнего яруса выносных топок 6 зона обжига 4 имеет кольцевую форму с расширением площади сечения на 10% от площади сечения зоны подогрева 3 и постоянную площадь сечения до горизонта на 1,5-2,0 м ниже уровня установки нижнего яруса выносных топок 7. От этого горизонта рабочее пространство печи, включающее зону охлаждения 5, через плавный переход до основания кожуха печи имеет расширение площади сечения на 25% от площади сечения зоны обжига 4. Печь оснащена механизмом загрузки 13, дымоотводами 14, разгрузочными конусами 15 с механизмами выгрузки 16. В основании зоны охлаждения 5 оборудованы подводы воздуха 17.The invention is illustrated in the drawing of the furnace. The furnace contains a housing 1, the working space of the furnace is formed by refractory radial masonry 2. In it, in the direction of the movement of the material, there are arranged heating zones 3, calcination of carbonate material 4, and then a cooling zone of the finished product 5. The furnace is equipped with peripheral remote furnaces of the upper tier 6 and lower tier 7. A gas distribution ceramic core 8 of cylindrical shape is located along the axis of the furnace to supply combustion products to the working space of the furnace. The core 8 has an internal flame channel 9 and three tiers of radial holes 10 for the exit of combustion products into the working space of the furnace. The distance L between the outer surface of the core and the radial masonry of the kiln firing zone is 1.5 m. The core is mounted so that its radial holes are in the firing zone 4. A remote firebox 11 is installed in the lower part of the core’s heat channel, and the upper end of the heat channel is closed ceramic plug 12 in the form of a cone-divider with an angle of 40 °. The profile of the working space of the furnace is as follows. The working space of the furnace, including the heating zone 3 and part of the firing zone 4, to the top of the cone-divider 12 has a cylindrical shape and a constant cross-sectional area. Further, from the top of the cone-divider 12 through a smooth transition to the horizon 1.2-1.5 meters below the installation level of the upper tier of the external furnaces 6, the firing zone 4 has an annular shape with an extension of the cross-sectional area by 10% of the cross-sectional area of the heating zone 3 and a constant the cross-sectional area to the horizon is 1.5-2.0 m below the installation level of the lower tier of the external furnaces 7. From this horizon, the working space of the furnace, including the cooling zone 5, through a smooth transition to the base of the furnace casing has an extension of the cross-sectional area by 25% of the area section of the firing zone 4 The furnace is equipped with a loading mechanism 13, chimneys 14, discharge cones 15 with discharge mechanisms 16. At the base of the cooling zone 5, air inlets 17 are equipped.

Карбонатное сырье, например известняк фракции 20-40 мм, загружается в шахтную противоточную печь, отапливаемую газообразным топливом посредством механизма загрузки 13, обеспечивающим достаточно равномерное фракционное распределение сырья на уровне засыпи.Carbonate raw materials, for example, limestone of a fraction of 20-40 mm, are loaded into a shaft countercurrent furnace heated by gaseous fuel by means of a loading mechanism 13, which provides a fairly uniform fractional distribution of raw materials at the level of the mound.

В зоне подогрева 3 происходит подогрев известняка в противотоке продуктами сгорания газообразного топлива, поступающими из зоны обжига 4 до температуры начала декарбонизации (860-900°C). По мере приближения материала к верхнему ярусу выносных топок температура продуктов сгорания становится выше, процесс декарбонизации интенсифицируется и на уровне верхнего яруса 6 выносных топок обжигаемый материал распределяется конусом-рассекателем 12 газораспределительного керна 8 по кольцевому сечению зоны обжига 4, образованному стенками керна 8 и радиальной кладкой. Обжигаемый материал обрабатывается в этой зоне с двух сторон - газами из верхнего 6 и нижнего 7 ярусов выносных периферийных топок и газами, поступающими из выносной топки 11 по жаровому каналу 9 керна через радиальные отверстия 10. Поскольку расстояние L между наружной поверхностью керна и радиальной кладкой зоны обжига не превышает 1,6 метра, обеспечивается проникновение газа-теплоносителя на полную толщину слоя и максимально эффективный процесс обжига.In the heating zone 3, limestone is heated in countercurrent with the combustion products of gaseous fuels coming from the firing zone 4 to the temperature of the start of decarbonization (860-900 ° C). As the material approaches the upper tier of the external furnaces, the temperature of the combustion products becomes higher, the decarbonization process intensifies, and at the level of the upper tier 6 of the external furnaces, the calcined material is distributed by the cone-divider 12 of the gas distribution core 8 along the annular section of the calcination zone 4 formed by the core walls 8 and the radial masonry . The material to be fired is processed in this zone from two sides - with gases from the upper 6 and lower 7 tiers of the external peripheral furnaces and with gases coming from the external furnace 11 through the heat channel 9 of the core through the radial holes 10. Since the distance L between the outer surface of the core and the radial masonry of the zone firing does not exceed 1.6 meters, the penetration of the coolant gas to the full thickness of the layer and the most efficient firing process are ensured.

Керн находится в тяжелых температурных условиях - изнутри, в жаровом канале 9, температура достигает 1150-1250°C, снаружи, в зоне обжига 4 в слое материала температура примерно такая же. Во избежание перегрева кладки керна из-за дожигания части топлива на его внешней поверхности в выносной топке керна 11 производится полное сжигание газообразного топлива с коэффициентом расхода воздуха, обеспечивающим температуру продуктов сгорания на уровне, соответствующем конкретному виду известняка. Готовый теплоноситель с заданной температурой и в заданном количестве через отверстия 10 поступает в слой материала. Поскольку в пределах жарового канала 9 производится полное сжигание топлива, дожигания топлива на внешней поверхности керна не происходит и таким образом исключается ее перегрев.The core is in severe temperature conditions - inside, in the heat channel 9, the temperature reaches 1150-1250 ° C, outside, in the firing zone 4 in the material layer, the temperature is about the same. In order to avoid overheating of the core masonry due to the burning of part of the fuel on its outer surface, in the remote furnace of the core 11, gaseous fuel is completely burned with an air flow coefficient that ensures the temperature of the combustion products at a level corresponding to a particular type of limestone. The finished coolant with a given temperature and in a predetermined quantity through the holes 10 enters the layer of material. Since complete combustion of the fuel is carried out within the limits of the heat channel 9, afterburning of fuel on the external surface of the core does not occur and thus its overheating is excluded.

Радиальная кладка 2 находится в менее напряженных условиях - она охлаждается окружающим воздухом со стороны кожуха печи 1, поэтому в периферийных выносных топках 6, 7 допустимо как полное, так и неполное сжигание топлива с последующим его дожиганием в слое материала и контролем температур средствами КИПиА.Radial masonry 2 is in less stressful conditions - it is cooled by the ambient air from the side of the furnace casing 1, therefore, in the peripheral external furnaces 6, 7, both complete and incomplete combustion of the fuel is allowed, followed by its afterburning in the material layer and temperature control by means of control and automation.

Миновав нижний уровень периферийных топок нагретый и практически полностью обожженный, материал попадает в верхнюю часть зоны охлаждения 5, где на расстоянии 1-1,5 метров заканчивается декарбонизация глубинных слоев кусков известняка за счет аккумулированного тепла и начинается процесс охлаждения извести воздухом, поступающим через распределительные устройства 17 в нижней части печи. Начиная с этого горизонта и до основания кожуха печи, сечение зоны охлаждения плавно увеличивается на 25%, обеспечивая таким образом разрыхление материала, увеличение суммарной площади свободного сечения для прохождения воздуха охлаждения и снижение гидравлического сопротивления. Суммарный эффект от применения цилиндрического керна и расширяющейся зоны обжига по сравнению с известной печью может достигнуть 20-25% повышения производительности при использовании одного и того же сырья.Having passed the lower level of the peripheral furnaces, heated and almost completely burnt, the material enters the upper part of the cooling zone 5, where at a distance of 1-1.5 meters the decarbonization of the deep layers of limestone pieces due to the accumulated heat ends and the cooling process of lime begins with air coming through distribution devices 17 at the bottom of the oven. Starting from this horizon and to the base of the furnace casing, the cross section of the cooling zone gradually increases by 25%, thus providing loosening of the material, increasing the total free cross-sectional area for the passage of cooling air and reducing hydraulic resistance. The total effect of the use of a cylindrical core and an expanding firing zone compared to the known furnace can reach a 20-25% increase in productivity using the same raw materials.

Изобретение позволит обеспечить максимальное качество обработки материала и высокую производительность, в частности, например, при обжиге известняка фракции 20-40 мм можно получить содержание (CaO+MgO)_акт в извести не менее 92-94% при удельном расходе условного топлива не более 150-155 кг/т извести.The invention will ensure the maximum quality of material processing and high productivity, in particular, for example, when calcining limestone fractions of 20-40 mm, it is possible to obtain a content of (CaO + MgO) _act in lime of not less than 92-94% with a specific consumption of equivalent fuel of not more than 150- 155 kg / t lime.

Claims

1. Countercurrent shaft furnace for calcining carbonate materials, comprising a housing with a working space formed by radial refractory masonry, in which the heating and calcining zones of the carbonate material and the cooling zone of the finished product, the peripheral remote furnaces located in two tiers are arranged sequentially in the direction of movement of the material, device for supplying combustion products to the working space of the furnace, made in the form of a gas distribution ceramic core of cylindrical shape, having an internal a fire channel and 2-3 tiers of radial openings for the exit of combustion products into the working space of the furnace, the core being located along the axis of the furnace, characterized in that the distance between the outer surface of the core and the radial masonry of the kiln firing zone does not exceed 1.6 m, the core it is mounted to ensure that its radial holes are located in the firing zone, a remote firebox is installed in the lower part of the core’s heat channel, and the upper end of the heat channel is closed with a ceramic plug in the shape of a cone-divider with an angle of 35-45 °.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the working space of the furnace with a heating zone and part of the firing zone to the top of the cone-divider is made cylindrical, having a constant cross-sectional area, ring-shaped with an expansion of the cross-sectional area by 10-12% of the cross-sectional area of the zone heating from the top of the cone-divider through a smooth transition to the horizon 1.2-1.5 m below the installation level of the upper tier of the external furnaces, the firing zone and with a constant cross-sectional area to the horizon 1.5-2.0 m below the installation level of the lower tier remote fire chambers, and from this horizont that the working space of the furnace with a cooling zone through a smooth transition to the base of the furnace is satisfied with the extension cross-sectional area is 25-30% of the sectional area of the firing zone.