SU1474418A1 - Способ плавки кускового материала в шахтной печи и газова вагранка дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к промышленности строительных материалов, а также к другим област м промышленности, где требуетс  нагрев и плавление кусковых материалов в шахтных печах, например в металлургической, химической и т.д. Цель изобретени  - снижение расхода топлива и материала огнеупорной насадки. Дл  этого плавление шихты осуществл ют путем дожигани  продуктов неполного сгорани  природного газа воздухом, подаваемым из зоны подогрева материала, с суммарным коэффициентом расхода воздуха, равным 1,1-1,15. Продукты неполного сгорани  природного газа при этом получают путем его сжигани  с коэффициентом расхода воздуха, равным 0,75-0,8, в подрешеточном пространстве вагранки. Подогрев воздуха, идущего на дожигание, ведут в режиме пр мотока попеременно во внутренней и внешней вертикальных камерах 6,7, которые образованы коаксиально расположенным в зоне подогрева 3 материала полым цилиндром 5, сечение которого составл ет 0,4-0,5 сечени  шахты. Внутренн   и внешн   вертикальные камеры в верхней части соединены с автономными каналами дл  прохода газов дл  попеременного ведени  процесса подогрева воздуха, идущего на дожигание, в режиме пр мотока. 2 с.п.ф-лы. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к промышленности строительных материалов и может быть использовано при плавке силикатной шихты в газовой вагранке, а также при плавке кусковых материалов в шахтных печах в металлургической , химической, машиностроительной и других отрасл х промышленности.

Цель изобретени  - снижение расхода топлива и материала огнеупорной насадки.

Способ плавки кускового материала в шахтной печи, преимущественно газовой вагранке, включает нагрев и расплавление шихты с использованием тепла продуктов сгорани  природного газа путем дожигани  в зоне плавлени  продуктов неполного сгорани  природного газа воздухом, подаваемым из зоны подогрева материала из подрешеточ- ного пространства вагранки, при этом неполное сжигание природного газа в зоне перегрева, расплава осуществл - (от с коэффициентом расхода воздуха, равным 0,75-0,8, дожигание продуктов неполного сгорани  в зоне плавлени  ведут нагретым воздухом с суммарным коэффициентом: расхода последнего , равным t,T-t,15.

Разделение процесса сжигани  природного газа на две стадии с указанными коэффициентами расхода воздуха обусловлено рациональным способом плавлени  и позвол ет снизить температуру теплоносител  в зоне перегрева расплава, колосниковой. решетки- и огнеупорной насадки, что благопри тно сказываетс ; на их стойкости и уменьшает потери тепла с охлаждающей решетку, водой;, кроме того, дожигание продуктов сгорани  в зоне плавлени  шихты позвол ет провести процесс плавлени  с высокой интенсивностью при минимальном расходе природного газа,

i

Кроме того, при дожигании продуктов неполного сгорани  в слое материала создаютс  более благопри тные услови  дл  смешени  с воздухом по сравнению со смешением, при сжигании природного,газа в слое, так как расходы продуктов сгорани  и вторичного воздуха в первом случае практически одинаковы. Уменьшение суммарного коэффициента расхода воздуха при дожигании меньше Т,Т приводит к возрастанию потерь с уход щими газами вследствие химического недожога, а его увеличение свыше t,15 нерационально из-за дополнительных потерь тепла с колошниковым газом, что веде как в том, так и в другом случае,к перерасходу природного гдза на процесс плавлени . Кроме того, в обоих случа х снижаетс  балансова  температура продуктов полного сгорани , что ведет к снижению производительности агрэгата.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Сжигание природного газа в подреше- точном пространстве с коэффициентом расхода воздуха менее 0,75 приводит к снижению температуры продуктов сгорани  ниже 1350°С, в результате чего градиент температур между продуктами сгорани  и сырьем на нижней границе зоны плавлени  уменьшаетс  после передачи части тепла колосниковой решетке и огнеупорной насадке до 50°С, что приводит к уменьшению скорости плавлени  шихты, потере производительности агрегата, а дл  р да шлаков домен-1 ного производства к замораживанию зоны плавлени  и прекращению процесса. Уве личение коэффициента расхода воздуха в подрешеточн ом пространстве свыше 0,8 приводит к превышению температуры продуктов сгорани  более Т550°С, что влечет увеличение потерь тепла с охлаждающей колосниковую решетку водой, к ухудшению температурных условий работыпервых слоев огнеупорной насадки, к усилению химического взаимодействи  между материалом огнеупорной насадки и расплавом-.

На чертеже представлена газова  вагранка, вертикальный разрез.

Газова  вагранка содержит цилиндрическую шахту 1, в верхней части соединенную с загрузочным бункером 2, и разделена по высоте на зоны подогрева 3 и плавлени  4..

В зоне 3 подогрева коаксиально расположен полый цилиндр 5, раздел ющий шахту 1 вагранки на внутреннюю 6 и внешнюю 7 вертикальные камеры , соединенные в верхней части с помощью загрузочных труб 8 и 9 с загрузочным бункером 2. Загрузочные трубы 8 и 9 оборудованы конусами tO, позвол ющими изолировать шахту печи от подсосов атмосферного воздуха из бункера I.

Нижнее основание коаксиального - полого цилиндра 5 находитс  на верхней границе зоны 4 плавлени , нижн   граница которой находитс  на уровне огнеупорной насадки ТТ, котора  лежит на колосниковой решетке 12. Природный газ сжигаетс  с коэффициентом расхода воздуха0,75-0,8 с помощью горелок ТЗ в подрешеточном пространстве Т4. В нижней части вагранки расположен, сливной носок 15. В верхней части загрузочные трубы 8 и 9 (т.е. внутренн   6 и внешн   7 камеры) соединены с автономными

5

каналами 16 дл  прохода газов дл  попеременного ведени  процесса подогрева воздуха, идущего на дожигание в режиме пр мотока, что позвол ет вести процесс с минимальным расходом природного газа и обеспечивает циклический режим работы внутренней и внешней вертикальных камер, в одной из которых осуществл етс  подогрев воздуха в режиме пр мотока, а в другой нагрев материала в противотоке продуктами полного сгорани  топ лива, при этом утилизируетс  физическое тепло материала в зоне подогрева и нагрева воздуха, поступающего в зону плавлени , до высоких температур . Каналы 16 через дроссельные клапаны 17 и 18 соединены с т го- дутьевыми средствами. С помощью дроссельных клапанов 19 и 20 каналы 16 соединены с атмосферой. Сечение полого цилиндра 5 составл ет 0,4-0,5 сечени  шахты 1 газовой вагранки.

Пределы изменени  сечени  коак- сиально расположенного полого цилиндра выбирают из услови  равенства удельного расхода теплоносител  на тонну материала с учетом сегрегации последнего.. При сосредоточенной загрузке вагранки с помощью транспортера крупные куски шихты скатываютс  с гребн  засыпи к стенкам печи, увеличива  порозность сло  в периферийных участках шахты, т.е. во внешней вертикальной камере. Мелкие куски остаютс  в центре печи, в св зи с чем порозность сло  убывает , а масса столба шихты во внутренней вертикальной камере возрастает по сравнению с внешней камерой. При загрузке шихты порозность центральных частей сло  в шахте меньше приблизительно на .25-30% порозности сло  на периферии, а следовательно, и масса материала во внутренней вертикальной камере на больше массы материала на периферии.

Поскольку в зону плавлени  должно поступать посто нное количество воздуха с посто нной температурой, то площади внутренней и внешней вертикальных камер должны быть обратно пропорциональны массам материала в них, т.е. площадь внутренней верти- калькой камеры должна составл ть 0,4 площади поперечного сечени  шахты . Уменьшение сечени  полого цилиндра менее 0,4 сечени  шахты при74418 . 6

водит к уменьшению массы материала во внутренней вертикальной камере и снижению температуры воздуха, пос- тупающего через слой материала этой камеры в зону плавлени , по сравнению со случаем- работы внешней камеры, что ведет к нестабильности процесса, плавлени .

10 При равномерной за,грузке материа- . ла по всему поперечному сечению площадь внутренней вертикальной камеры должна составл ть 0,5 площади поперечного сечени  шахты вагранки. Уве15 личение сечени  полого цилиндра более 0,5 сечени  шахты приводит к уменьшению массы материала во внешней камере и к снижению температуры воздуха, noctr тупающего в зону плавлени , что вы2Q зывает нестабильность процесса и уменьшение производительности агрегата .

Способ плавлени  кускового материала в шахтной печи - газовой ваг25 ранке осуществл ют следующим образом.

В газовую вагранку из бункера 2 с помощью загрузочных труб 8 и 9 загружают доменный шлак. После загрузки материала конусы ТО закрывазо ютс  и предотвращают подсос атмосферного воздуха из бункера 2. Шихта, температура плавлени  которой составл ет 1250 С, поступает в зоны

5

подогрева и плавлени  вагранки, а затем, стека  через огнеупорную насадку 11 и колосниковую решетку 12 подвергаетс  перегреву, в подрешеточ- ном пространстве 14 и удал етс  из печи через сливной носок 15. 0 Природный газ и воздух подают в горелки 13. Коэффициент расхода воздуха поддерживаетс  равным 0,78. При неполном сжигании природного газа с таким коэффициентом расхода воздуха в подрешеточном пространстве 14 развиваетс  температура 1450°С. Продукты неполного сгорани  отдают тепло расплаву, колосниковой решетке и огнеупорной насадке и с температурой 1350 С поступают в зону плавлени  материала.

В зону плавлени  материала через дроссельный клапан 20 иа атмосферы по каналу 16 и внутренней вертикальной камере 6 в пр мотоке подаетс  воздух в количестве, обеспечивающем дожигание продуктов сгорани  с суммарным коэффициентом расхода воздуха, равным 1, 12. В этой зоне происходит

0

5

плавление материала путем дожигани  продуктов сгорани  воздухом, нагретым до 1000 С. При этом балансова  температура горени  составл ет 1450°С, так как одновременно с дожи- ганием продуктов сгорани  тепло расходуетс  на процесс плавлени  материала . Продукты полного сгорани  движутс  в противотоке по внешней вертикальной камере 7, нагревают шихту и удал ютс  из вагранки через загрузочные трубы 9, каналы 16, .дроссельный клапан 17 и дымосос (не обозначен). Дроссельные клапаны 19 и 18 при этом полностью закрыты.

Одновременно с этим происходит загрузка очередной партии шихты в бункер 2.

Через 10-Т5 мин происходит загруз- ка очередной партии материала впечь. Дл  чего конусы 10 опускаютс  и материал по загрузочным трубам 8 и 9 поступает во внутреннюю 6 и внешнюю 7 вертикальные камеры. После опорожнени  бункера 2 конусы 10 занимают верхнее положение и плотно закрывают загрузочные отверсти  бункера 2. Клапаны 19 и 18 открываютс , а клапаны 17 и 20 закрываютс . Атмосферный воздух поступает через нагретый слой материала во внешней камере 7, в зону плавлени , а продукты полного сгорани  удал ютс  через внутреннюю вертикальную камеру 6, патрубок 9, дроссельный клапан 18 и дымосос из печи, нагрева  материал во внутренней вертикальной камере. Одновременно с этим происходит загрузка очередной партии материала в бункер 2. Через 10-15 мин происходит загрузка материала в печь и переключение клапанов . Весь цикл работы повтор етс  заново.

Предлагаемый способ плавки кускового материала в шахтной печи и конструкци  газовой вагранки позвол ют

снизить температуру колосниковых газов, что приводит к экономии расхода природного газа, при этом увели- чиваетс  срок службы огнеупорной

насадки, колосниковой решетки, а также производительность печи, уменьшаютс  потери тепла с охлаждающей колосниковую решетку водой.

10

Claims (2)

1.- Способ плавки кускового материала в шахтной печи, преимуществен.-.

но газовой вагранке, путем нагрева шихты за счет тепла от сжигани ; природного газа и последующего плавлени  за счет тепла от дожигани  продуктов неполного сгорани  природного

газа, отличающийс  тем,, что, с целью снижени  расхода топлива и материала, огнеуцорной насадки, сжигание природного газа в зоне перегрева расплава, осуществл ют при

коэффициенте расхода воздуха 0,75- 0,8, а дожигание продуктов неполного сгорани  в зоне плавлени  ведут нагретым воздухом при суммарном коэффициенте, расхода его ,t5,

а нагрев воздуха ведут в режиме пр  мотока.. .

2. Газова  вагранка дл  плавки кускового материала в шахтной, печи, содержаща  цилиндрическую, шахту,

колосниковую решетку,,горелки дл  сжигани  природного г.аза, /о т л и - чающа с  тем, что, с целью снижени  расхода топлива и материала огнеупорной насадки, она снабже

на коаксиально расположенным в зоне

подогрева полым цилиндром, раздел ющим шахту на внутреннюю и внешнюю вертикальные камеры, соединенные в верхней части с автономными каналами дл  прохода газов, при этом сечение полого цилиндра составл ет 0,4-0,5 сечени  шахты.

w

г-1

V А

Y// //////////////////Y///////7/////77/////7

Лыновые

газы

Воздух