RU2638268C2

RU2638268C2 - Mine kiln for roasting carbonate rocks

Info

Publication number: RU2638268C2
Application number: RU2015151106A
Authority: RU
Inventors: Владимир Ильич Зуев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью Внедренческое Производственное Предприятие "Известа"
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-12-12
Also published as: RU2015151106A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: mine kiln comprises a lower mine and an upper circular mine entering into its cavity forming a gas channel. The said mines are interconnected with a metal structure with air-cooled metal ring at the base of the upper mine. The walls of the upper mine located above the metal ring in the area of the gas channel are made of refractory bricks. The metal ring is rigidly connected to the air-cooled metal beams mounted transversely and resting on the housing of the lower mine.

EFFECT: simplified design of the mine kiln and reduced cost of its manufacturing.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к шахтным печам для обжига карбонатных пород, преимущественно известняка, и может быть использовано в металлургической, строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности, где применяется гашеная известь.The invention relates to shaft furnaces for calcining carbonate rocks, mainly limestone, and can be used in metallurgical, construction, chemical, food and other industries where hydrated lime is used.

В настоящее время имеется целый ряд конструкций шахтных печей, в которых верхняя и нижняя шахты жестко соединены для образования газового канала между собой посредством металлической конструкции (подвесного металлического цилиндра). Однако несмотря на их преимущество, они конструктивно сложны, в силу чего трудоемки в изготовлении и дорогостоящи (см., например, «Печи Maerz», е-mail: info@maerz.com. Приложение 1).Currently, there are a number of designs of shaft furnaces in which the upper and lower shafts are rigidly connected to form a gas channel between themselves through a metal structure (suspended metal cylinder). However, despite their advantage, they are structurally complex, which is why they are laborious to manufacture and expensive (see, for example, Maerz Furnaces, e-mail: info@maerz.com. Appendix 1).

Так, известна шахтная печь для обжига карбонатных пород, в частности известняка, которая содержит нижнюю шахту и входящую в ее полость с образованием газового канала верхнюю шахту, жестко соединенных между собой металлической конструкцией, выполненной в виде протяженного, вмонтированного по всей длине футерованной стенки верхней шахты цилиндра, завершаемого в ее нижнем основании воздухоохлаждаемым кольцом сложной геометрической формы. Наличие указанной конструкции футерованной стенки верхней шахты обусловливает структурную сложность ее устройства и это, как следствие, приводит к удорожанию стоимости ее изготовления (см. Европейский патент EP №2199717, B1 F27B 1/02, C04B 2/12, F27D 1/14, опубл. 17.04.2013 г.).Thus, a shaft furnace for calcining carbonate rocks, in particular limestone, is known, which contains a lower shaft and an upper shaft entering into its cavity to form a gas channel, rigidly interconnected by a metal structure made in the form of an extended, lined upper shaft mounted along the entire length of the lined wall a cylinder terminated at its lower base by an air-cooled ring of complex geometric shape. The presence of the specified design of the lined wall of the upper shaft determines the structural complexity of its device and this, as a result, leads to an increase in the cost of its manufacture (see European patent EP No. 2199717, B1 F27B 1/02, C04B 2/12, F27D 1/14, publ. April 17, 2013).

Также известна шахтная печь для обжига карбонатных пород, состоящая из нижней шахты и входящей в ее полость с образованием газового канала верхней круглой шахты, соединенных жестко между собой металлической конструкцией с полым металлическим кольцом в ее нижней части. Металлическая конструкция выполнена в виде охлаждаемого воздухом полого металлического цилиндра с верхним наружным буртом, опирающимся на верхний край нижней шахты, и с нижним полым кольцом сложной геометрической формы, предназначенного для опоры футеровки, уложенной с обеих сторон полого цилиндра. Указанное техническое решение по совокупности признаков и достигаемому результату является ближайшим аналогом заявляемому изобретению и поэтому выбрано в качестве прототипа (см. патент РФ №2301388 F27D 1/08, опубл. 20.06.2007 г. Бюл. №17).Also known is a shaft furnace for calcining carbonate rocks, consisting of a lower shaft and entering into its cavity with the formation of a gas channel of the upper circular shaft, rigidly interconnected by a metal structure with a hollow metal ring in its lower part. The metal structure is made in the form of an air-cooled hollow metal cylinder with an upper outer collar resting on the upper edge of the lower shaft, and with a lower hollow ring of complex geometric shape, designed to support the lining laid on both sides of the hollow cylinder. The specified technical solution for the totality of features and the achieved result is the closest analogue of the claimed invention and therefore is selected as a prototype (see RF patent No. 2301388 F27D 1/08, published on 06/20/2007 Bull. No. 17).

Однако и этой печи свойственны недостатки, заключающиеся в сложности конструкции и изготовления ее отдельных элементов. Во-первых, изготовление самой металлической конструкции в виде охлаждаемого полого цилиндра с верхним буртом и нижним полым кольцом представляет собой определенную технологическую трудность, а это также, во-вторых, обуславливает многослойность футеровки стен шахтной печи, что и приводит к усложнению их изготовления и значительному увеличению стоимости печи в целом.However, this furnace also has drawbacks in the complexity of the design and manufacture of its individual elements. Firstly, the fabrication of the metal structure itself in the form of a cooled hollow cylinder with an upper shoulder and a lower hollow ring presents a certain technological difficulty, and secondly, it causes the multilayered lining of the walls of the shaft furnace, which leads to the complication of their manufacture and considerable increase the cost of the furnace as a whole.

Задача по устранению недостатков известных аналогов решается путем создания конструкции шахтной печи с иным расположением ее отдельных конструктивных элементов.The problem of eliminating the disadvantages of the known analogues is solved by creating the design of a shaft furnace with a different arrangement of its individual structural elements.

Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции печи и связанное с этим удешевление ее изготовления достигается за счет того, что стенки верхней шахты, расположенные над металлическим кольцом в зоне газового канала, сплошь выполнены из огнеупорного кирпича, т.е. из одного и того же материала, а металлическое кольцо жестко соединено по наружному диаметру с воздухоохлаждаемыми металлическими балками, смонтированными поперечно и опирающимися на корпус нижней шахты. Для снижения нагрузки на поперечные металлические балки они установлены с наклоном под углом 45-60° к вертикальной оси шахт, а для повышения их стойкости к воздействию высоких температур упомянутые балки с наружной стороны покрыты тепловой изоляцией из бетона.The technical result, which consists in simplifying the design of the furnace and the associated cost reduction of its manufacture, is achieved due to the fact that the walls of the upper shaft located above the metal ring in the zone of the gas channel are entirely made of refractory bricks, i.e. from the same material, and the metal ring is rigidly connected along the outer diameter with air-cooled metal beams mounted transversely and resting on the lower shaft body. To reduce the load on the transverse metal beams, they are installed with an angle of 45-60 ° to the vertical axis of the shafts, and to increase their resistance to high temperatures, the said beams are coated on the outside with thermal insulation from concrete.

Предлагаемое техническое решение «Шахтная печь для обжига карбонатных пород» обладает новизной, поскольку в источниках информации совокупность признаков формулы изобретения заявителем не обнаружена. Это техническое решение также, по нашему мнению, обладает изобретательским уровнем ввиду иного выполнения жесткого крепежа верхней шахты относительно нижней, заключающегося в установке опорного для верхней шахты кольца с помощью металлических полых балок, смонтированных в корпусе нижней шахты и выполняющих дополнительную функцию - подачу охлаждающей среды к кольцу, что приводит к снижению стоимости изготовления и упрощению конструкции стен верхней шахты за счет выполнения их только из огнеупорного кирпича.The proposed technical solution "Shaft kiln for calcining carbonate rocks" has a novelty, because the sources of information, the totality of the features of the claims of the applicant was not found. This technical solution, in our opinion, also has an inventive step due to the different implementation of the hard fasteners of the upper shaft relative to the lower one, consisting in the installation of a support ring for the upper shaft using hollow metal beams mounted in the lower shaft body and performing an additional function - supplying cooling medium to ring, which leads to lower manufacturing costs and simplification of the design of the walls of the upper shaft due to their implementation only of refractory bricks.

Сущность изобретения проиллюстрирована чертежами, где на фиг. 1 показана общая схема устройства шахтной печи, а на фиг. 2 изображен разрез по А-А на фиг. 1, на котором показана схема соединения балок с полым кольцом.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general arrangement of a shaft furnace, and FIG. 2 shows a section along AA in FIG. 1, which shows a connection diagram of beams with a hollow ring.

Шахтная печь для обжига карбонатных пород содержит металлический корпус 1, нижнюю шахту 2 с футерованными стенками 3 и внутренней полостью 4, в которую входит с образованием газового канала 5 верхняя круглая шахта 6 с огнеупорной футеровкой ее стен 7. В торце 8 нижней части корпуса 9 верхней шахты 6 жестко установлено с помощью полых металлических балок 10 воздухоохлаждаемое полое металлическое кольцо 11, являющееся опорой для верхней круглой шахты 6, при этом все металлические балки 10 вмонтированы в футерованные стенки 3 нижней шахты 2, а воздухоохлаждающая среда поступает и удаляется из кольца 11 по имеющемуся каналу 12 двух противолежащих балок 10. Для защиты от высокой температуры металлическое кольцо 11 с наружной стороны 13 в зоне газового канала 5, а также с его внутренней полости 14 и со стороны торца 8 обложено огнеупорным материалом 15, а все поверхности балок 10, находящихся также в зоне газового канала 5, защищены тепловым покрытием из бетона 16. Для обеспечения прочности крепежа верхней шахты 6 полые балки 10 жестко соединены с кольцом 11 и вмонтированы в футерованные стенки 3 нижней шахты 2 поперечно под углом α=45-60° к вертикальной оси шахт 2 и 6. Упрощенное изготовление металлической конструкции в виде полого металлического кольца 11, жестко соединенного по своему наружному диаметру с полыми балками 10, позволили значительно упростить конструкцию и изготовление стенок 7, расположенных над металлическим кольцом, верхней шахты 6, выполнив ее сплошь из огнеупорного кирпича. Более того, полые балки 10 кроме выполнения опорной функции для верхней шахты 6 еще дополнительно используется в качестве средства для подачи охлаждающей воздушной среды непосредственно в полость 17 металлического полого кольца 11. Общее количество полых балок 10, жестко соединенных с опорным кольцом 11, должно удовлетворять требованиям расчетной прочности возникающих рабочих нагрузок, приходящихся на каждую балку, опирающуюся на корпус нижней шахты 2. Величина угла наклона балок α=45-60° обусловлена углом откоса, образованным обжигаемой карбонатной породой, поступающей из верхней печи 6 с тем, чтобы предотвратить истирание их покрытия из бетона движущимся обжигаемым материалом.The shaft furnace for calcining carbonate rocks contains a metal body 1, a lower shaft 2 with lined walls 3 and an internal cavity 4, which includes an upper circular shaft 6 with a refractory lining of its walls 7 with the formation of a gas channel 5. At the end 8 of the lower part of the upper case 9 shaft 6 is rigidly installed using hollow metal beams 10 air-cooled hollow metal ring 11, which is a support for the upper round shaft 6, while all metal beams 10 are mounted in the lined walls 3 of the lower shaft 2, and the air cooling medium enters and is removed from the ring 11 via the existing channel 12 of two opposing beams 10. To protect against high temperature, the metal ring 11 is coated with refractory material from the outer side 13 in the zone of the gas channel 5, as well as from its inner cavity 14 and from the end face 8 15, and all surfaces of the beams 10, which are also in the zone of the gas channel 5, are protected by a thermal coating of concrete 16. To ensure the strength of the fasteners of the upper shaft 6, the hollow beams 10 are rigidly connected to the ring 11 and mounted in the lined walls 3 of the lower shaft 2 transversely at an angle α = 45-60 ° to the vertical axis of the shafts 2 and 6. Simplified manufacturing of a metal structure in the form of a hollow metal ring 11, rigidly connected in its outer diameter to the hollow beams 10, significantly simplified the design and manufacture of the walls 7, located above the metal ring, the upper shaft 6, having made it entirely of refractory brick. Moreover, in addition to performing the supporting function for the upper shaft 6, the hollow beams 10 are also additionally used as means for supplying cooling air directly to the cavity 17 of the metal hollow ring 11. The total number of hollow beams 10, rigidly connected to the supporting ring 11, must satisfy the requirements the estimated strength of the arising workloads attributable to each beam resting on the lower shaft body 2. The angle of the beams α = 45-60 ° is due to the slope angle formed by the calcined carb adjusted to room rock coming from the top 6 of the furnace in order to prevent abrasion of the coating of concrete calcining moving pictures.

Шахтная печь для обжига карбонатных пород работает следующим образом.A shaft kiln for calcining carbonate rocks works as follows.

Карбонатную породу, например, кусковой известняк вводят загрузочным устройством сверху в зоны подогрева и обжига верхней шахты печи 6 (загрузочное и разгрузочное устройства, горелки, фурмы для подачи воздуха на фиг. 1 не показаны как не имеющие отношения к сущности заявляемого изобретения). Газообразные продукты горения топлива и диссоциации известняка, поступающие из верхней шахты 6, и охлаждающий известь воздух, поступающий из нижней шахты 4, собираются в газовом канале 5 и затем отводятся из печи по назначению либо в смежные шахты печи. В то же время по каналу 12 через одну из балок 10 подают к полому металлическому кольцу 11 воздух, который охлаждает и остальные балки 10, находящиеся в зоне газового канала 5, а затем отводится наружу по каналу 18. Обожженная в верхней шахте 6 известь охлаждается воздухом в нижней шахте 4 и затем выгружается из печи для использования в промышленности.Carbonate rock, for example, lump limestone is introduced by a loading device from above into the heating and firing zones of the upper shaft of the furnace 6 (loading and unloading devices, burners, air lances in Fig. 1 are not shown as irrelevant to the essence of the claimed invention). Gaseous products of fuel combustion and dissociation of limestone coming from the upper shaft 6, and cooling lime air coming from the lower shaft 4, are collected in the gas channel 5 and then discharged from the furnace to the destination or to the adjacent shaft of the furnace. At the same time, through channel 12 through one of the beams 10, air is supplied to the hollow metal ring 11, which cools the remaining beams 10 located in the zone of the gas channel 5, and then is discharged outward through channel 18. The lime calcined in the upper shaft 6 is cooled by air in the lower shaft 4 and then discharged from the furnace for industrial use.

Предлагаемое изобретение позволит упростить конструкцию шахтных печей для производства извести, в частности прямоточно-противоточных регенеративных печей, и снизить стоимость их изготовления.The present invention will simplify the design of shaft furnaces for the production of lime, in particular direct-flow counter-current regenerative furnaces, and reduce the cost of their manufacture.

Информация, принятая во внимание при оформлении заявкиInformation taken into account when applying

1. «Печи Maerz», e-mail: info@maerz.com1. “Maerz furnaces”, e-mail: info@maerz.com

2. Патент CN 102155846, F27B 1/00, оп. 08.08.2012.2. Patent CN 102155846, F27B 1/00, op. 08/08/2012.

3. Патент US №4948364, C21C 5/36, оп. 14.08.1990.3. US patent No. 4948364, C21C 5/36, op. 08/14/1990.

4. Патент США №4747773, F27B /08, оп. 06.08.1987.4. US patent No. 4747773, F27B / 08, op. 08/06/1987.

5. Патент CN №101870561, F27B 1/00, оп. 29.08.2012.5. CN patent No. 101870561, F27B 1/00, op. 08/29/2012.

6. Патент США №4287160, оп. 01.09.1981.6. US patent No. 4287160, op. 09/01/1981.

7. Патент Германии №3727218, F27B 1/22; C04B 2/10; F27B 1/08, оп. 26.10.1989.7. German patent No. 3727218, F27B 1/22; C04B 2/10; F27B 1/08, op. 10/26/1989.

8. Патент РФ №2551878, F27B 1/02, оп. 17.05.2015.8. RF patent No. 2551878, F27B 1/02, op. 05/17/2015.

9. Патент РФ №2166159, F27B 1/02, оп. 27.04.2001.9. RF patent No. 2166159, F27B 1/02, op. 04/27/2001.

10. Заявка на изобретение №2006129418, F27B 1/02, оп. 20.02.2008.10. Application for invention No. 2006129418, F27B 1/02, op. 02/20/2008.

11. Патент РФ №2101636, F27B 1/02, оп. 11.01.1998.11. RF patent No. 2101636, F27B 1/02, op. 01/11/1998.

12. Патент РФ №2085816, F27B 1/02; C04B 2/12, оп. 27.07.1997.12. RF patent No. 2085816, F27B 1/02; C04B 2/12, op. 07/27/1997.

13. Авторское свидетельство СССР №414472, F27B 1/16, оп. 06.02.1974.13. USSR copyright certificate No. 414472, F27B 1/16, op. 02/06/1974.

14. Патент США №5380505, C04B 2/108, оп. 10.01.1996.14. US patent No. 5380505, C04B 2/108, op. 01/10/1996.

Claims

1. A shaft furnace for calcining carbonate rocks, comprising a lower shaft and an upper circular shaft entering into its cavity to form a gas channel, interconnected by a metal structure with an air-cooled metal ring at the base of the upper shaft, characterized in that the walls of the upper shaft located above the metal shaft a ring in the gas channel zone is entirely made of refractory brick, and the metal ring is rigidly connected to air-cooled metal beams mounted transversely and supported perched on the bottom shaft body.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the metal beams are rigidly connected to the metal ring along its outer diameter and are installed with an inclination at an angle of 45 ... 60 ° to the vertical axis of the shafts.

3. The furnace according to claim 1, characterized in that the metal beams on the outside are coated with thermal insulation from concrete.