SU903673A1 - Шахтна печь дл прокалки кускового материала - Google Patents

Description

(54) ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПРОКАЛКИ КУСКОВОГО МАТЕРИАЛА

1

Изобретение относитс  к области химического машиностроени , в частности к шахтным печам дл  термообработки материалов, а также к промышелнности строительных материалов, и может быть использовано дл  термообработки антрацита, электродного кокса, получени  термографита дл  самоспекаюшихс  электродов электротермических печей и дл  обжига различных материалов, например известн ка, в шахтных печах.

Известна шахтна  печь пр мого нагрева газообразным теплоносителем, содержаща  вертикальную теплоизолированную рабочую камеру, загрузочные и разгрузочные устройства , в зоне прокалки которой расположены газовые горелки 1.

Недостатками этой шахтной печи  вл ютс  низка  производительность, низкий тепловой КПД, высокий расход Топлива на нагрев и неравномерна  прокалка материала .

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению  вл етс  печь дл  термической обработки антрацита, содержаща  рабочую камеру, загрузочное устройство

и расположенное в нижней части печи разгрузочное устройство. Устройства дл  подвода тепла расположены по высоте печи, а не только в зоне прокалки.

Печь работает следующим образом.

Антрацит через зугрузочные отверсти  поступает в печь и по мере опускани  нагреваетс  до температуры около 1200°С. Скорость прохождени  антрацита регулируетс  выгрузкой готового продукта - термоантрацита. Врем  прокаливани  составл ет 18-24 ч. Нагревание антрацита происходит газовым теплоносителем за счет сгорани  части обрабатываемого антрацита, происход щего в нижней части шахты. Благодар  этому в нижней части шахты развиваетс  наиболее высока  температура. Расход (сгорание) антрацита на термообработку составл ет 18-20%, а выход термоантрацита по отношению к загруженному антрациту 59,5-67,2%. Качество термоантрацита определ етс  его удельным электрическим сопротивлением по ГОСТ, последнее не должно превышать 1000 ом-мм /м 2. Однако в такой шахтной печи имеютс : низкий выход термоантрацита 59,5-67,2% из-за использовани  10-20% антрацита

на нагрев, угар антрацита 8-15% и летучие

2

низка  производительность печи

7о;

из-за большой продолжительности термической обработки, составл ющей 18-24 ч; неоднородность качества получаемого термоантрацита объ сн етс  большой разностью температур в отдельных местах шахты, при этом получаемый антрацит приходитс  подвергать дополнительной термической обработке в прокалочных печах, что увеличивает затраты и себестоимость продукта; низка  механизаци  и автоматизаци  процесса; т желые услови  труда.

Кроме того, удельное электросопротивление отдельных кусков превышает 1200 ом-мм /м (по ГОСТ 4794-75 удельное электросопротивление не должно превышать 1000 ом-мм /м). Цель изобретени  - повышение производительности шахтной печи и улучшение качества получаемого продукта. Указанна  цель достигаетс  тем, что шахтна  печь дл  прокалки кускового материала , преимушественно антрацита, содержаща  рабочую камеру, свод, плазменнофурменные устройства дл  подвода тепла, загрузочное и разгрузочное устройства, снабжена экранирующими козырьками в виде усеченного конуса, установленными за плазменно-фурменными усройствами, при этом последние установлены под углом 2-45° к горизонту с возможностью перемещени  их внутрь печи на рассто ние, равное 0,1-0,25 диаметра рабочей камеры, а рассто ние их до свода составл ет 0,5- 0,6 высоты рабочей камеры. Установка плазменно-фурменных устройств под углом 2-45° создает наилучшие услови  теплопередачи от газа к прокаливаемому материалу, т. е. позвол ет значительно улучшить качество получаемого продукта , а также обеспечивает оптимальную скорость прохождени  материала, т. е. позвол ет повысить производительность печи. Расположение плазменно-фурменных устройств на рассто нии, равном 0,5-0,6 высоты рабочей камеры от свода печи дает оптимальное соотношение высот зоны нагрева , зоны прокалки, зоны охлаждени , способствующее утилизировать тепло отход щих газов и тепло прокаленного материала на сам процесс прокалки, что позвол ет повысить тепловые КПД печи. При установке плазменных устройств ниже 0,6 Н, где Н - высота рабочей камеры печи, повышаетс  температура в зоне охлаждени  и материал будет выходить из шахтной печи с повышенной температурой, что снижает его качество, а также уменьшаетс  тепловой КПД печи, что приводит к снижению ее производительности. При установке плазменных устройств выше 0,5 Н печи наблюдаетс  недопрокалка материала, т. е. снижаетс  качество продукта и повышение температуры отход ших газов до 1500°С, т. ё. снижаетс  тепловой КПД и соответственно падает производительность печи.

К аналогичным результатам приводит изменение угла наклона плазменно-фурменных устройств менее 2 и более 45°. Наклон менее 2° не обеспечивает хорошую теплопередачу от газа к материалу, что снижает качество прокаленного продукта, нарушаютс  газодинамические характеристики, наклон свыше 45° также ухудшает процесс теплообмена от газа к материалу, создает неустойчивый режим работы, наруша  газодинамические характеристики, снижаетс  качество материала и производительность шахтной печи. В процессе работы шахтной печи возникает необходимость прокалки материала различного фракционного состава, причем чем крупнее материал (свыше 25 мм) и чем однороднее фракци , тем лучше газопроницаемость шихты, а следовательно, лучше качество прокаленного материала и выше производительность печи. В этом случае плазменно-фурменнные устройства расположены , в стенке печи. При прокалке материала мелкой фракции или же широкого интервала фракций газопроницаемость шихты значительно хуже, поэтому дл  создани  равномерного температурного пол  по поперечному сечению шахты печи плазменно-фурменные устройства перемещаютс  во внутрь печи на рассто ние от 0,1 до 0,25 D, где D - внутренний диаметр рабочей камеры печи. Таким образом, дл  прокалки шихты фракцией свыше 25 мм плазменно-фурменное устройство расположено в стенке печи, а при прокалке фракции менее 25 мм устройство перемещаетс  на рассто ние от 0,1 до 0,25 D. Данна  особенность шахтной печи позвол ет стабильно поддерживать высокое качество прокал иваемого материала при высокой производительности печи. вне зависимости от фракционного состава загружаемой шихты. Внутри шахтной печи дл  защиты плазменно-фурменных устройств установлены экранирующие козырьки в виде усеченного конуса, позвол ющие повысить срок службы устройств и увеличить межремонтный период и производительность печи. Применение данных конструктивных особенностей позволило повысить производительность печи и улучшить качество прокаливаемого материала, так, например, при прокалке антрацита, у полученного антрацита достигнуто снижение зольности и удельного электросопротивлени , а нагрев в плазменно-фурменных устройствах инертного газа позвол ет увеличить выход материала и исключить его угар, На чертеже изображена шахтна  печь, разрез. Печь содержит рабочую камеру 1 и расположенное в верхней части печи загрузочное устройство 2. Нагрев материала осуществл етс  плазменно-фурменными устройствами 3, установленными на рассто нии 0,5-0,6 Н печи от свода и под углом 2-45° к горизонту. Плазменно-фурменные устройства имеют возможность перемещатьс  внутрь печи на рассто ние 0,1-0,25 D и за ними установлены экранирующие козырьки 4 в виде усеченного конуса. Плазменно-фурменных устройств может быть одно, два, три, четыре и более в зависимости от требуемой мощности печи. Вь1грузка прокаленного материала осуществл етс  через разгрузочное отверстие 5, расположенное в нижней части печи. Шахта печи разделена на три зоны: перва  - зона предварительного нагрева щихты, втора  - зона прокалки, треть  - зона охлаждени . В соответствии с назначением и температурным режимом футеровка шахты печи выполн етс  из угольных (графитовых) блоков 6, высокоглиноземистого шамота 7, бетона или другого теплоизол ционного материала. Загрузочное устройство 2 выполн етс  герметичным, исключающее подсос воздуха. Зона охлаждени  представл ет футеровку из графита или оболочку из огнеупорного бетона с наружной вод ной рубашкой 8. Снаружи шахта имеет кожух из отдельных секций сварных металлоконструкций 9. Свод 10 предусматриваетс  съемным , выполн етс  из огнеупорного бетона, что позвол ет сложную фасонную конструкцию выполнить монолитной и упростить сборку печи. Работа Щахтной печи осуществл етс  следующим образом. Кусковой материал, например антрацит, из загрузочного устройства 2 поступает в рабочую камеру печи 1 и заполн ет ее полностью . Нагрев антрацита в шахтной печи осуществл етс  за счет потока высокотемпературного инертного газа. В качестве инертного газа (теплоносител ) примен етс  азот, аргон, гелий или другой инертный газ или смесь газов в любых количествах. Нагрев газа осуществл етс  электродуговы.ми или индукционными плазменно-фурменными устройствами, установленными на рассто НИИ 0,5-0,6 Н от свода печи 1 под углом 2- 45°, до температуры 3000-8000 К. Снижение температуры газа ниже 3000 К ведет к увеличению времени процесса прокалки и снижению производительности печи, а выше 8000 К приводит к сильному росту расхода электроэнергии. Оптимальной  вл етс  температура инертного газа 4000-6000 К. При прохождении через слой антрацита, высокотемпературный инертный газ нагревает его до заданной температуры (дл  получени  термоантрацита 1500-1800°С, дл  получени  термографита до 2500-2800°). Качество полученного термоантрацита определ етс  путе.м измерени  удельного электросопротивлени  по ГОСТ 4668-75. Необходима  величина удельного электросопротивлени  достигаетс  путем изменени  угла наклона плазменно-фурменных устройств, величины перемещени  внутрь печи, регулированием удельного расхода электроэнергии и расхода инертного газа на нагрев. В нижней части шахты печи прокаленный материал выходит через разгрузочное отверстие 5. Термоантрацит (или другой кусковой материал) охлаждают в ватержакете. подачей инертного газа или любым другим традиционным способом. Экранирующие козырьки 4 предохран ют сопла плазменнофурменных устройств от воздействи  прокаливаемого материала, увеличивают срок их службы, способствуют созданию более равномерного температурного пол  в зоне прокалки материала, а также обеспечивают дополнительное перемешивание прокаливаемого материала, т. е. более равномерную прокалку .материала по сечению шахты при высоких скорост х прохождени  материала. Перемещение плазменно-фурменных устройств во внутрь печи на рассто ние 0,1 - 0,25 D позвол ет более равно.мерно прокаливать материал в широко.м диапазоне фракции , так дл  прокалки антрацита фракции более 25-30 мм плазменно-фурменное устройство устанавливаетс  на рассто ние 0,1 D, при прокалке фракции менее 5 мм - на рассто ние 0,25 D. Дл  защиты сопла плазменно-фурменного устройства возможна подача инертного газа на срез сопла по системе штуцеров и рассеиватель. Загруженный кусковой материал нагреваетс - в зоне нагрева в основном за счет температуры отход щих газов, затем поступает в зону прокалки и нагреваетс  до заданной температуры, выдерживаетс  при этой температуре и далее поступает в зону охлаждени  и выгружаетс  из печк. Применение предлагаемой шахтной печи дл  прокалки кусковых .материалов, например антрацита, позвол ет повысить производительность за счет сокращен.ч  вре.мени прокалки с 18-24 ч до 0,5 ч; повысить качество кусковых материалов из-за более равномерного распределени  температуры по сече(1Ю шахты и повышени  температуры прокалки с 1200 до 1600°С; снизить уде.чьное электросопротивление термоантрацигй до 450 Ом-;у1М /м; увеличить выход прокаливаемого .материала, например термоантрацита , так как в известной печи антрацит нагреваетс  за счет его частичного (18-20% ) сгорани  и выход термоантрацита составл ет 59,5-67,2% от загруженного антрацита, а в предлагаемой печи сгорание антрацита отсутствует и выход обусловлен лишь удалением летучих и рабочей влаги антрацита и составл ет 90-91°/о; автоматизировать и .механизировать процесс; улуч

Claims (2)

1. Формула изобретения

   Шахтная печь для прокалки кускового материала, преимущественно антрацита, содержащая рабочую камеру, свод, плазменно-фурменные устройства для подвода тепла, загрузочное и разгрузочное устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности печи и улучшения качества получаемого продукта, она снабжена экранирующими козырьками в виде усечен ного конуса, установленными за плазменнофурменными устройствами, при этом последние установлены под углом 2—45° к горизонту с возможностью перемещения их внутрь печи на расстояние, равное 0,1—0,25 диаметра рабочей камеры, а расстояние их до свода составляет 0,5—0,6 высоты рабочей камеры.

   . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

   1. Авторское свидетельство СССР № 391371, кл. 'F 27 В 1/00, 1970.
2. 2. Чалых Е. Ф. Прокалочные печи электродной промышленности. М., Энергоиздат, 1963, с. 61—63.

   Зона охлсмгЗрнил 800'

   4ОО-GOO

   А £ Зона X ногреЗо IX дона (400

   -(700 проха/hd/

   ЮОО' в

   Составитель И. Иноземцева Редактор Л. Филиппова Заказ 93/21 Техред А. Бойкас Корректор Г. Огар Тираж 641 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

   113035, Москва, Ж—35, Раушская наб., д. 4/5

   Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4