SU976243A1 - Вращающа с печь дл прокалки кускового материала - Google Patents

Description

(54) ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПРОКАЛКИ КУСКОВОГО

1

Изобретение относитс  к области химического машиностроени , в частности к вращающимс  печам дл  термообработки материалов, и может быть использовано дл  термообработки антрацита, кокса и других углеродистых материалов , например, дл  самоспекающихс  электродов электротермических печей, а также к промыщлениости строительных материалов, например известн ка.

Наиболее близкой по технической сущности щ и достигаемому результату к предлагаемой  вл етс  вращающа с  печь дл  прокладки углеродистых материалов.

Вращающа с  печь представл ет собой длин- . ный барабан, установленный с уклоном 2,5-5° j и вращающийс  со скоростью 1-5 об/мин. Регулирование скорости вращени  печи ступенчатое . Корпус печи футерован огнеупорным кирпичем.

Верхним концом барабан соединен с холод-20 ной (задней) головкой, котора  через систему боровов соединена с дымовой трубой. Сквозь эту головку проходит стальна  охлаждаема  водой труба., через которую производитс  МАТЕРИАЛА

загрузка материала в печь. С противоположной стороны барабан соединен с гор чей (передней ) головкой. В передней головке печи установлены жестко закрепленные форсунки дл  сжигани  топлива. Через отверстие в нижней части головки гор чие П{юкале1шые материалы поступают в холодильник, расположенный под печью. Холодильник представл ет собойвращающийс  стальной барабан, охлаждаемый снаружи водой. Благодар  уклону и вращению печи прокаливаемый материал, который подают в верхний конец печи, перемещаетс  к ее нижнему концу, к гор чей гоповке. Топливо и воздух ввод т в нижний конец печи вблизи которого происходит горение.

Таким образом, физико-химические процессы происход т во вращающейс  печи под вли нием тепловой энергии, котора  развиваетс  в результате горени  топлива и передаетс 

Claims (2)

1. .лрокаливаемому материалу при перемещении его навстречу, продуктам горени , а также за счет снижени  летучих и части самого прока . ливаемого материала. Температура прокалива397 ни  Mareimana 12 SO-1300 С, температура отход щих газов 400-600 С 1. Известна  печь имеет следующие недостатки большие потери материала при прокаливании . Потер  углеродистых материалов в процессе прокаливани  происходат из-за угара углерода прокаливаемых материалов и составл ет 2-14,5% (общий угар включа  летучие V влагу 20-24%) и уиоса материалов из печи 0, отвеса загружаемого материала. Процент угара углерода материала недопустимо высок; низкое качество получаемого материала, вследствие низкой достигаемой температуры прокалки 1250-1300 С, удельное злектросопро ти рлеше составл ет 1100-1300 см. высока  температура отход щих газов 400бСЮ С и выше; неорганизованный подсос воздуха в печь резко увеличивает сгорание прокаливаемых материалов и осложн ет управление процессом прокаливани ; низкий тепловой КПД печи, составл ющий 24-42%, на режим работь печи сильно вли ют свойства сырьевых материалов, особенно содержание летучих. Следовательно, печь работае неустойчиво при прокалке различных материалов; . большие затраты на капитальные вложени  вследствие больших геометрических размеров, усложн етс  монтаж, изготовление и обслуживание печей; ,. большие колебани  в длине зон сушки и подогрева материала, т.е. прокаливани  и охлаждени , завис щие от длины факела горе ни  газа или мазута, привод т к снижению ка чества получаемых материалов; небольша  длина зоны прокаливани , что снижает производительность печи; значительное врем  прокалки материала, составл ющее 80-90 м н, что снижа ет произво дительность печи; частый капитальный ремонт печи в результ те износа наиболее слабого ее участка - шамо ной футеровки. Целью изобретени   вл етс  повьпиение производительности печи и улучщение качества полуодемого продукта. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в вращающейс  печи дл  прокалки кускового Материала, преимущественно антрацита, кокса, углей, содержащей барабан с горелочными устройствами, размещенными в гор чей головк и загрузочным устройством, расположенным в холодной головке, горелоч1П)1е устройства установлены под углом к оси барабана с возможностью изменени  его в процессе прокалки от 3 до 50° и возможностью перемещени  внутрь барабана на рассто ние 0,01-0,25 D где D - внутренний диаметр барабана и расположены на высоте, равной рассто нию от оси барабана до 03-0,32 D, а барабан выполнен по всей длине внутренней поверхности со спиралеобразным выступом высотой 0,01-0,02 D, шириной 0,005-0,01 D и шагом 1,2-5,0 D по всей длине внутренней поверхности. Кроме того, горелочные уЬтройства расположены относительно друг друга на рассто нии между ними от 0,13 до 0,95 D. Горелочные устройства выполнень в виде плазменно-фурменных устройств. Установка плазменно-фурменных горелочных устройств под углом к оси барабана с возможностью его изменени  в процессе прокалки от 3 до 50° позвол ет регулировать величину наиболее ответственной зоны вращаюшейс  пеод - зоны прокаливани ., от длины и расположени  которой зависит качество прокаливани , сохранность переднего торца и головки печи, температура отход щих газов. Установка плазменно-фурменных устройств под углом менее 3 к оси барабана ухудшает теплопередачу от газа к прокаливаемому материалу , стру  газа - теплоносител  задевает поверхностный слой прокаливаемого материала что снижает температуру его прокалки и, следовательно , его качество ухудшаетс , а также сказываетс  на зоне прокалки, котора  смещаетс  к холодной головке и повышаетс  температура отход щих газов и снижаетс  КПД печи и производительность. Установка плазменно-фурменных устройств под углом более 50 к оси барабана печи сокращает длину зоны прокаливани  при применении одного плазменно- фурменного устройства , в результате чего происходит.недопрокаЛка материала и снижение качества получаемого продукта. Материал также поступает в холодильник с повышенной температурой, что снижает КПД печи и ухудшает работу холодильника и сокращает срок его работы. Увелшгение УГЛЕ более 50° приводит также к тому, что плазменна  стру , удар   .в нижний торец вращающегос  барабана, производит его перегрев и разрушение футеровки барабана и вы. хода из стро  печи, что сокращает срок ее работы и вызывает частые остановки печи на ремонт . Закрепление плазменно-фурменных устройств подвижно с возможностью изменени  угла наклона к оси барабана от 3 до 50° позвол ет в процессе прокалки без остановки . печи переходить на различные виды сырь  прокаливаемого материала - антрацит., коксы, угли . Перемещение плазменно-фурменных устройств внутрь барабана 1и рассто те 0,0 0 ,25 D, где О - внутренний диаметр барабана , позвол ет также регулировать величину зоны прокаливани . Перемещение ппазменно-фурменных устройств на величину, больше 0,25 О не целесообразно , так как это приведет к местному перегреву футеровки, снижению КПД печи, сокращению зоны прокалки и снижению качества получаемого материала. Здесь наблюдаютс  трудности изготовлени  и мбитажа данно узла печи, что удорожает конструкцию. Установка плазменно-фурменных устройств на рассто нии менее 0,01 D приводат к умень шению зоны прокалки и недопрокалке материала , что снижает качество получаемого материала . Смещение плазмекно-фурменных устройств от оси барабана до 0,3-0,32 О вверх или вниз, направлено также на регулирование зоны прокаливани  и повыщение качества материала и производительности печи. Смещение плазменно-фурменных устройств на рассто ние более 0,30-0,32 О приводит к сильному перегреву части гор чей головки и нижнего торца вращающегос  барабана и быстрому выходу их из стро , чю сокращает мемфемонт ный период печи, ее производительность и снижает надежность работы. При расположении плазменно-фурменных устройств на высоте, равной рассто нию от оси барабана до 0,3-032 D, в сочетании с углом наклона к оси барабана от 3 до 50° и возможностью перемещени  внутрь барабана на рассто ние 0,01-0,25 D достигаетс  опти- . мальное сочетание технологических параметров позвол ющих повысить качество прокаливаемо го материала, производительность печи, надежность работы (устойчивость) и ее КПД до 55-70% Применение на внутренней поверхности барабана по всей его длине спиралеобразно1чз выступа высотой 0,01-0,02 D, щириной 0,0050 ,01 D и шагом 1,2-5,0 О служит двум цел  защите футеровки барабана от перегрева газом плазменно-фурменных устройств и лучшему перемешиванию и перемещению прокаливаемо го материала в печи. Инертный газ нагреваетс  в плазменно- фурменных устройствах и имеет температуру 3000-6000 К. Выступ защищает футеровку печи от перегрева и разрушени  , принима  на себ  основной тепловой поток и увеличивает срок ее службы. Так как материал перемещ етс  вдоль печи перекатыванием и смещением с выступом, то в отдельные момеиты времени возможно воздействие газа-теплоносител  пр мо на футеровку барабана печи или через тонкий слой прокаливаемого материала. В этих услови х основна  теплова  нагрузка приходитс  на выступ, который и предохран ет футерювку барабана печи от преждевременного износа. Наличие выступа в печи позвол ет также увеличить скорость движени  материала и его перемешивание в печи, что также способствует повышению числа оборотов и объему загрузки печи до 25-30%, и, следовательно, повышению производительности печи и ее КПД. Равномерное перемешивание материала позвол ет получить высокое качество получаемого продукта. В известной печи повышение козффициента заполнени  печи ухудшает услови  прокаливани , передвижение материала и теплоотдачу, футеровки, отчего кожух печи резко перегреваетс , а качество прокаливани  снижаетс . Применение выступа высотой менее 0,010 ,2 О и шириной менее 0,005-0,01 D ухудшает перемешивание материала в печи и значительно сокращаетс  срок службы выступа вследствие его быстрого износа, что приводит к частым остановкам на ремонт печи и снижает ее производительность и надежность , дл  получени  продукта высокого качества. Выступ меньших размеров не позвол ет также эффективно перемешивать и перемещать материал в печи. Увеличение размеров выступа высотой более 0,01-0,02 D и шириной более 0,0050 ,01 D приводит к быстрому его износу вследствие перегрева струей высокотемпературного газа, неудовлетвор 1тельному перемешиванию материала и к неоправданному усложнению изготовлени  и монтажа его в печи, вследствие чего снижаетс  качество продукта и производительность печи. Шаг выступа 1,2-5,0 О позвол ет равномерно и с высокой скоростью перемещать прокаливаемый материал в печи, позвол   повысить объем заполнени  печи до 2-5-30% , качество продукта и производительность печи, шаг ме- нее 1,2 О значительно усложн ет монтаж печи и сокращает скорость Движени  материала в печи, что снижает ее производительность. Увеличиваетс  врем  нахождени  материала в .печи, т. е. неоправданно возрастает врем  обработки, одновременно сильно измельчаетс  фракци  прокаливаемого материала, что снижает его качество. Шаг более 5,0 D также снижает скорость прохождени  материала и ухудцгает его перемешивание, в результате чего материал выходит недопрокалённый, т. е. снижаетс  его качество. Кроме того, плазменно-фурменные устройства должны быть расположены относительно друг друга на рассто нии между собой от . 0,13 до 0,95 о: Расположение плазменно-фурменных устройств на рассто нии менее 0,13 рабочегб диаметра вращающегос  барабана значительно усложн ет монтаж и эксплуатацию данного узла печи, так как устройства будут раото- , лататьс  вплотнун). Расположение плазменнофурменных устройств на рассто нии между ними более 0,95 D приведет к перегреву торца барабана и быстрому его износу н останов ке печи на ремонт, снижению производительности , так как основна  теплова  нагрузка будет приходитьс  на торец барабана. При этом достигаетс  оптимальное сочетан высокой производительности вращающейс  печи и высокое качество получаемого продукт На фиг. 1 схематично изображена вращающа с  печь, общий вид; на фиг. 2 - располо жение плазменно-фурменных устройств относительно друг друга; на фиг. 3 - разрез А-А н фиг. 1. Печь состоит из вращающегос  барабана 1, (шабжеиного по всей длине внутренней поверх ности спиралеобразным выступом 2. Барабан установлен с уклоном 2,5-9° и вращающийс  со скоростью до 16-20 об/мин. Корпус печи сварной, выполнен из стандартных стальных листов, футерован огнеупорным кирпичам. Внутреннее рабочее устройство и выступ в соответствии с режимом работы и назначением выполнены из угольных блоков и плит. Верхним концом барабан соединен с холодной (задней) головкой. 3, через зту головку и гер метичное загрузочное устройство 4 осуществл етс  загрузка прокальгеаемого материала в печь. Нижним концом барабан соединен с гор чей (передней) головкой 5. В передней головке печи дн  нагрева прокаливаемого материала установлено плазменно-фурменное устройство 6 под углом к оси барабана с возможностью изменени  его в процессе прокалки от 3 до 50°. Пла енно-фзфменное устройство имеет возможность перемещени  внутрь барабанов на рассто ние 0,01-0,25 D, где D внутренний диаметр барабана и расположено на высоте, равН|С рассто нию от оси барабана до 030 ,32 D. П азмшно-фурменных устройство может быть одно, два и более, в зависимости от требуемой мощности печи. В этом случае  лазмеино-фурменные устройства расположены относительно друг-драгу на рассто нии между ними от 0,13-до 0,95 О. Через отверстее 7 в нижней части Гор чей головки гор чие прокаленные материалы поступают в герметичный холодильник, расположенный под печью. В соответствии с последовательным ходом технологических превращений при прокаливании углеродистых материалов вс  длина печи раздел етс  на три зоны. Перва  зона - зона подсущки и подогрева материалов за счет отдачи тепла отхо  щими газами, температуры отход щих газов на выходе из печи 200-300°С. Втора  - зона прокаливани  имеет наибольщую температуру газового потока (1600 - 1800°С). Материал нагреваетс  до 1400-1600°С. Длина зоны регулируетс  изменением угла наклона плазменно-фурменных устройств к оси печи от 3 до 50° их перемещением внутрь печи на рассто ние 0,01-0,25 D и расположением на высоте от оси барабана до 0,3-0,32 D. Нагрев антрацита, кокса, углей во вращающейс  печи осуществл етс  за счет высокотемпературного инертного газа. В качестве инертного газа - теплоносител  примен етс  азот, аргон , окись углерода, водород и другие или их смесь в любых количествах. Нагрев газа осуществл етс  злектродуговыми или индукционными плазменно-фурмешп)1ми устройсгвами до температуры 2000-8000 К. Снижение температуры ниже 2000 К ведет к увеличению времени прокалки и снижению производительности печи, а выше 8000 К приводит к сильному росту расхода электроэнергии . Оптимальной  вл етс  температура газа 3000-6000 К. Зона прокаливани  за счет введенных отличий увеличиваетс  в зависимости от длины печи, до 25-40 м, что  вл етс  положительным фактором, так как создаютс  услови  дл  более продолжительного пребывани  материала при наиболее высокой температуре в печи, и следовательно, более быстрого и лучщего прокаливани , а также увеличени  производительности печи, за счет увеличени  скорости движеии  материала. Треть  зона охлаждени , наиболее коротка  и располагаетс  в передней части перед плазменно-фурменными устройствами или при их перемещении внутрь барабана на рассто нии 0,01-0,25 D за ними. При данных конструктивных особенност х печи сохран ет посто нные разКгеры, что важно дл  устойчивой работы Печь работает следующим образом. Кусковой материал, например антрацит, кокс, тощий УГОЛЬ из герметичного загрузочного устройства 4 поступает во вращающийс  барабан I. Благодар  уклону и вращению печи и спиралеобразному выступу 2 прокаливаемый материал перемещаетс  к ее нижнему концу. Спиралеобразный выступ, кроме того, обеспечивает его интенсивное перемешивание и защиту футеровки барабана от износа. Высокотемпературный инертный газ из плазменно-фурменных устройств ввод т в нижний конец барабана печи. Физико-химические процессы происход т во вращающейс  печи под вли нием тепловой энергии инертного газа, котора  передаетс  прокаливаемому матерналу при перемещении его навстречу газу. Прокалка материала производитс  при небольшом избыточном давлении (1,01-1,4 атм), позвол ющем исключить подсос воздуха и угар материала в печи. Таким образом, термическа  обработка производитс  в инертной среде. Прокаленный материал через отверстие 7 в нижней головке 5 поступает в холодильн где охлаждаетс  традиционным способом. Качество полученного термоантрацита определ ет с  путем измерени  его удельного электросопротивлени  по ГОСТ 4668-75. Необходима  величина удельного злектро- сопротивлени  достигаетс  путем изменени  утла наклона к оси печи плазменно-фурменных устройств, перемещением их внутрь барабана и смещением по высоте от оси печи, а также скоростью вращени  барабана пеии, подводимой мощностью и расхода инертного газа на нагрев. Применение предлагаемой вращающейс  печи дл  прокалки кусковь1Х материалов, например антрацита, кокса, углей, позвол ет получить: полное отсутствие потерь материала при прокаливании , отсутствие угара, так как прокалка происходит в инертной среде и под небольшим избыточным давлением (1,01 - 1.4 атм), исключающим неорганизованный подсос -воздуха в печь: высокое качество получаемого материала, удельное электросопротивление получаемого материала, например термоантрацита, составл  ет 700-800 см-мм м; снизить температуру отход щих газов до 200-300°С; увеличить скорость вращени  печи до 1620 об/мин;. увеличить объем загрузки до 25-30% (в известной печи объем загрузки 6-15%); сократить врем  прокаливани  до 20-30 м повысить надежность работы печи в виду простоты управлени  и повышени  срока службы футеровки печи в виду возможности замены щамотной на угольную, так как в пе чи инертна  атмосфера и отсутствует угар уг леродистого материала; полностью исключаетс  вли ние свойств сырьевых материалов на режим работы печи; стабилизаци  величины зон прокалки, предварительного нагрева и охлаждени ; применение данных конструктивных сх бенностей позвол ет повысить КПД печи до 55-70%; возможность быстрого перехода с одного вида сырь  прокаливаемого материала на другой; увеличение длины зоны прокалки способствует также повыщению качества получаемого продукта; простота управлени  температурным режимом печи путем изменени  электрической мЬщности; автоматизации и механизации процесса; лучшие санитарно-гигиенические услови  труда. Формула изобретени  1.Вращаюцха с  печь дл  прокалки кускового материала, преимущественно антрацита, кокса, углей, содержаща  барабан, с горелочными устройствами, размещенными в гор чей головке и загрузочным устройством, расположенным в холодной головке, отличающа с  тем, что, с целью повышени  производительности печи и улучи1ени  качества получаемого продукта, горелочные устройства установлены под углом к оси барабана с возможностью изменени  его в процессе прокалки от 3 до 50° и возможностью перемещени  внутрь барабана на расссто ние 0,01-0,25 D, где D внутренний диаметр барабана, и расположены на высоте, равной рассто нию от оси барабана до 0,3-0,320, а барабан выполнен со спиралеобразными выступом высотой 0,01-0,02 D,Шириной 0,005-0,01 D и шагом 1,2-5,0 D по всей длине внутренней поверхности .
2. 2.Пвчь по п. 1, отличающа с  тем, что горелочные устройства расположены относительно друг друга на рассто нии между ними от 0,13 до 0,95 О. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Чалых Е. Ф. Технологи  и оборудова ш,е электродных и злектроугольных предатри тий. М., Металлурги , 1972, с. 572 394.