Спосіб виробництва металургійного вапна в прямоточно-протиточній регенеративній двошахтній печі

Спосіб виробництва металургійного вапна в прямоточно-противоточній регенеративній двох шахтній печі. Винахід відноситься до області металургії, зокрема до виробництва металургійного вапна в прямоточнопротивоточної регенеративної двох ша хтної печі, що опалюється природним газом. Найбільш близьким технічним рішенням до заявленого по сукупності ознак і результату, що досягається, є спосіб виробництва вапна в прямоточно-противоточній регенеративній двох ша хтної печі, що застосовується у США на фірмі “Union Carbide Corporation” див. Печі для виробництва вапна. Довідник. Монастырев А.В., Александров А.В. М., “Ме талургія” 1979. стор.125-132 [1]. Дві завантажені обпалювальним матеріалом шахти у нижній частині зони випалу з'єднані один з одним сполучним каналом. Обидві шахти одночасно завантажуються зверху вапняком фракції 50-100мм і з обох шахт у безупинному режимі вивантажується обпалене вапно. Паливо по черзі подається тільки в одну шахту з витратою 170 кг умовного палива/т вапна чи або 149нм 3 природного газу/т. Дуття на горіння подається в шахти над шихтою і продавлює гази крізь систему печі з надлишком повітря, що забезпечує температуру в перехідному каналі 1200°С та температуру димових газів на ви ході з печі 315°С. Через визначений час подача палива і дуття переключається з однієї шахти в іншу. Охолоджуюче повітря безупинно подається в обидві шахти знизу постійно. Процес дисоціації карбонату кальцію протікає з поглинанням тепла: СаСО3=СаО+СО2+42,52*4,19 Кдж. Складається з наступних стадій: 1) руйнування часток СаСО3 з утворенням пересиченого розчину СаО в СаСО3; 2) витрата пересиченого розчину з утворенням кристалів; 3) дисоціація і наступна дифузія газів. У процесі випалу відбувається реакція термічної дисоціації з витратою тепла по рівнянню: 1кг вапняку (СаСО3)+1780Кдж тепла (0,0607кг умов. палива)=560м вапна (СаО)+224 СО2. Теоретична витрата тепла на 1кг вапна складає 3178,6Кдж. Залишковий зміст СО2 (показник ППП - утрати при прожарюванні) у готовому вапні 1-го сорту не повинна перевищувати 5%. Побічним продуктом випалу вапняку є вуглекислий газ (СО2). Вищенаведений метод поряд з очевидними перевагами має ряд наступних недоліків: підвищену енергоємність, підвищену температур у в перехідному каналі, високу температуру димових газів на виході з печі, що негативно позначається на загальному тепловому ККД агрегату. В основу винаходу поставлена задача зниження питомої витрати газу на випал вапняку до величини 98,5100нм 3/т вапна, а також обпалювання вапна фракції 80-130мм, і встановлення технологічних параметрів забезпечуючи х максимальне підвищення теплового ККД агрегату. Поставлена задача вирішується тим, що встановлюється фракція обпалюємого вапняку забезпечуюча оптимальну газопроникність шихти у шахта х печі і витрату енергоносіїв, при якому кількість продуктів згоряння забезпечує найбільш ефективний теплообмін. В прямоточно-противоточну регенеративну дво х ша хтн у піч завантажується вапно фракції 80-130мм і подається газоповітряна суміш, при чому подачу вапна на випал проводять порціями по 4,7т через 780-1000сек. у кожну шахту одночасно, подачу газоповітряної суміші проводять поперемінно в кожну ша хту з періодичністю 840сек., при питомій витраті газу 98,5-100нм 3/ т вапна і співвідношенні газ-повітря 1,3-1,5, при чому температура димових газів у перехідному каналі і на виході з печі встановлюється 950-1170°С та 75-120°С відповідно. Відпрацьовування пропонованих параметрів випалу вапна здійснювалося на прямоточно-противоточній двох шахтній печі комбінату ім. Ілліча протягом двох місяців. Порівняльний аналіз технологічних параметрів отриманих у період дослідної експлуатації і базовим варіантом приводиться в таблиці № 1. Подача вапняку на випал здійснювалося порціями по 4,7 т через 780-1000 сек. у кожну шахту одночасно. Аналіз отриманих даних свідчить, що оптимальні теплотехнічні параметри роботи ППР печі досягаються при питомій витраті газу в межах 98,5-100 нм 3/т вапна і коефіцієнті співвідношення газ-повітря 1,3-1,5, що забезпечують температуру димових газів, у перехідному каналі 950-1170°С та 75-120°С на виході з печі. Підвищення питомої витрати газу понад 100нм 3/т вапна не поліпшує характеристик отриманого вапна, а зменшення питомої витрати газу менш 98,5нм 3/т вапна приводить до погіршення якості продукції. Приклад розрахунку параметрів процесу: Витрата природного газу 507нм 3/цикл Період випалу 840сек. Час реверсії 100сек. Витрата повітря на горіння 31000нм 3/година Витрата повітря на охолодження 18000нм 3/година Маса завантаження 9600кг/цикл Маса вапна, що вивантажується 5452кг/цикл Добова продуктивність: 86400*5,452/(840+100)=500т вапна на добу Витрата тепла: 3 3 507 нм / цикл * 36043кдж / м = 3352кдж / кг в апна(800ккал/ кг в апна ) 5,452 кг / изв ести цикл в Надлишок повітря на горіння: 31000 нм 3 / година * 840 сек / 3600 507 нм 3 / цикл * 36043 кдж / м 3 * 1,11/ 4200 нм 3 / кдж = 1,45 Очікуваний економічний ефект складе до 1млн. грн./рік. Перелік використаних джерел: 1. “Печі для виробництва вапна” А.В. Монастырев, А.В. Александров. Москва “Металургія” 1979 стор. 125-132. Таблиця № 1 Показники технологічного процесу Вид палива Витрата умовного палива Теплота згоряння Коефіцієнт надлишку повітря Температура в перехідному каналі Температура газів, що відходять Характеристика вапна: CaO+MgO ВПП Час гасіння Питома витрата газу Розмірність Прототип кг/т КДж/м 3 °С °С % % мін нм 3/т 170 35300 1,2 1200 315 85-95 2-5 3-5 149 Серія №1 Серія Серія №2 №3 Природний газ 111 112 113 36043 36043 36043 1,2 1,3 1,4 940 950 1100 70 75 110 85-93 92-95 92-95 3-7 2-5 2-5 4-8 3-5 3-5 97 98,5 99,2 Серія №4 Серія №5 114 120 36043 36043 1,5 1,6 1170 1200 120 150 92-95 92-95 2-5 2-5 3-5 3-5 100 105