Вапновипалювальна шахтна піч

Винахід відноситься до шахтних печей випалювання вапняку і може знайти застосування в промисловості будівельних матеріалів, чорній металургії і хімічній промисловості. Відома випалювальна піч, яка має шахту циліндричної форми, що розширюється в зоні охолодження вапна (А.с. СССР №414472 Kл. F27B1/16). До недоліку печі слід віднести низький ККД, який пояснюється великими витратами енергії на нагрів повітря в печі при випалі вапняку. За прототип прийнята піч по А.с. СССР №754180 Кл. F27B1/16, 1969р., яка включає шахту у вигляді двох зрізаних конусів, завантажувальне, розвантажувальне, пальникові та повітропровідне обладнання, причому верхній конус ша хти більшою основою сполучений з меншою основою нижнього конуса в площині пальникового пристрою, конусність верхнього конуса 1:10, а нижнього 1:4. До недоліків печі можна віднести низький ККД, який пояснюється великими витратами енергії на нагрів повітря в печі при випалі вапняку. В основу винаходу поставлене завдання зниження витрат на випалювання вапна. Поставлене завдання вирішується тим, що вапновипалювальна шахтна піч, яка має футерований кожух у вигляді двох зрізаних конусів, верхній конус кожуха площиною більшої основи сполучений з площиною меншої основи нижнього конуса в площині розташування випалювальних пальників, конусність верхнього конуса 1:10, а нижнього 1:4, розвантажувальний та завантажувальний пристрої, пальникове, газопровідне та повітропровідне обладнання, піч додатково обладнана пальниками підігріву, які розташовані у горизонтальній площині вище площини розташування пальників підігріву на (0,2...0,4) діаметра площини розташування пальників нагріву «Дспол.», на поді розвантажувального пристрою по центру печі розташований рекуператор підігріву повітря у вигляді металевого футерованого конуса з конусністю 1:5, вн утрішнім діаметром у верхній своїй частині «в», з отворами, розташованими на відстані (065...0,70)Н, де Н - відстань від площини більшої основи нижнього конуса до площини розташовування випалювальних пальників, діаметр отворів рекуператора дорівнює 0,80...0,85 мінімального розміру часток СаСО3, а загальна площа перерізу всіх отворів "S" рівна площі горизонтального перерізу порожнини рекуператора у верхній своїй частині, де "в" її діаметр, та S визначається формулою: S=K*Q/Wтечі*3600[м 2], де Q - необхідна кількість повітря для спалення газу (10:1 співвідношення кількості повітря та газу) м 3/с; Wтечі - швидкість течі повітря, м/с; К - коефіцієнт співвідношення подачі нагрітого та холодного повітря для спалення газу. Крім того, треба відзначити, що товщина металевої стінки рекуператора "а" дорівнює 8...10мм, футерівка виконана з матеріалу такого складу: 88% випаленого МgО та 12% лігносульфонату, армування у футерівці виконане арматурними прутками діаметром 8...10мм на довжину "а". Пальники розташовані у двох різних площинах кожуха по висоті печі; осі пальників підігріву розташовані вище випалювальних на відстані 0,2...0,4 діаметра сполучення конусів, Дспол. При відстані менше за 0,2 Дспол, відбувається різкий перехід від холодного до гарячого куска СаСО3, що приводить до їх роздрібнення та виходу великої кількості некондиційного дрібняка, при відстані більшій за 4,0 Дспол, збільшується висота шахти печі, що знижує її ККД. Підігрів повітря потрібний для зменшення витрат енергії (газу) при випалюванні СаСО3. Розрахунки показують, що нагрів повітря на 100°С зменшує ви трати газу на 2%. В зв'язку з цим, по центру печі встановлений рекуператор підігріву повітря, який перетворює тепло гарячого СаО у енергію нагрітого повітря. Конусність стінок рекуператора в 1:5 обумовлена необхідністю сходу СаО в розвантажувальний пристрій. При меншій конусності куски СаО будуть стискуватися між стінками порожнини печі та рекуператора, а при більшій конусності корпус рекуператора може ухилитись у бік, чим стримає вихід СаО в розвантажувальний пристрій. Площина розташування отворів підводу гарячого повітря з рекуператора на відстані 0,65...0,70Η від площини більшого діаметра нижнього конуса, де Η відстань випалювальних пальників від тої ж основи, обумовлена тим, що при відстані менше за 0,65Η частка повітря може перекинутися на вихід розвантажувального пристрою, а при відстані більші за 0,70Η збільшується витрати на виготовлення, монтаж рекуператора, що не виправдовується економікою. Сумарна площа всіх отворів, S, та рівна їй поперечна площа порожнини у верхній частини рекуператора, визначаються формулою: S=K*Q/Wтечі*3600 [м 2]. Винахід може бути використаним, як при реконструкції старих випалювальнихпечей, так і при будівлі нових печей з різним співвідношенням нагрітого та холодного повітря при палінні газу, що характеризується коефіцієнтом "К", який змінюється від 0,1 до 1,0. Діаметр отворів та їх кількість обумовлені тим, що при їх величині більше за 0,85 мінімального розміру часток СаСО3 велика частина їх буде заповнять порожнину рекуператора, а при величині менше за 0,80 збільшується кількість отворів, що ускладнює конструкцію рекуператора. Товщина металевої стінки рекуператора обумовлюється його надійністю у роботі та робочим ресурсом. Практика показує, що вона повинна бути в діапазоні 8...10мм із сталі, наприклад, 12ХІМФ з можливістю роботи при 580-600°С, яка досягається охолодженням холодним повітрям, яке проходить крізь рекуператор та отвори у піч. Склад футерівки зовнішньої стінки рекуператора обумовлену тим, що MgO хімічно нейтральний до СаО, та не вступає з ним у хімічні реакції. Конструкція печі пояснюється кресленням, де на фіг.1 зображено· вертикальний розріз печі, а на фіг.2 вузол А. Вапновипалювальна шахтна піч має кожух (1) з футерівкою (2) у вигляді двох зрізаних конусів, верхній конус (3) кожуха (1) площиною більшої основи сполучений з площиною меншої основи нижнього конуса (4) з розташованими у площині цього сполучення випалювальними пальниками (5), при конусності верхнього конуса (3) 1:10, а нижнього (4) 1:4, завантажувальний (6) та розвантажувальний (7) пристрої, пальникове (8), газопровідне (9) та повітропровідне (10) обладнання. Додатково в печі розташовані пальники підігріву (11) на відстані вище випалювальних пальників (5) на (0,2...0,4) Дспол.-діаметра площини розташування пальників нагріву (5) та сполучення конусів 3-4, на поді розвантажувального (7) пристрою по центру печі розташований рекуператор підігріву повітря у вигляді металевого корпусу (12) з футерівкою (13) конусністю 1:5, з отворами (14),розташованими на відстані (0,65...0,70) Η від площини більшого діаметра нижнього конуса (4), де Нвідстань розташування випалювальних пальників від тієї ж площини, діаметри отворів (14) рекуператора дорівнюють 0,80...0,85 мінімального розміру часток СаСО3, а загальна площа перерізу усіх отворів - S дорівнює площі горизонтального перерізу порожнини рекуператора у вер хній своїй частині, де "в" її діаметр, та S визначається формулою: S=K*Q/Wтечі*3600 [м 2], де Q - необхідна кількість повітря для спалення газу (10:1 співвідношення кількості повітря та газу) м 3/с; Wтечі - швидкість течі повітря, м/с; К - коефіцієнт співвідношення подачі нагрітого та холодного повітря для спалення газу. Подом порожнини рекуператора є ковзана підстава (16). Крім того, показано поз.17 - газовідвідний пристрій, поз.18 - кришка регулювання подачі холодного повітря до пальників підігріву (1), поз.19 - армування на зовнішній частині металевого корпусу (12) рекуператора, поз.20 - фундамент печі. Робота вапновипалювальлюї шахтної печі Через завантажувань ний пристрій (6) у піч завантажується вапняк фракцією 40...120мм. Рівень вапняку в порожнині печі повинен бути постійним та таким, щоб гази мали демпфер для свого угрупування перед к виходом крізь газовідвідний пристрій (17). Подається газ та повітря в пальники підігріву (11), які доводять температуру вапняку до 800...900°С. Потім подається газ в пальники випалювальні (5) та повітря для його паління крізь отвори (14) рекуператора і вапняк доводять до температури 1200 °С, тоді і відбувається реакція. СаСО3®CaO+CO2­ Заздалегідь підігрітий СаСО3 до температури 900°С в зоні випалювальних пальників не розтріскується, що зменшує кількість дрібняку та збільшує вихід якісної продукції. Гарячий СаО нагріває зовнішню футерівку (13) рекуператора до температури 800...850°С, яка охолоджується холодним повітрям через металевий корпус (12) рекуператора. Нагріте до температури 400...500°С повітря через отвори (14), які розташовані на відстані від більшого діаметра нижнього конуса (4) печі на 0,65...0,70Н, що дозволяє зменшити вхід холодного повітря. Нагрів повітря для паління газу до 400°С зменшує його витрати на 8%, що дозволяє зменшити витрати коштів на виробництво 1т вапна. Холодне повітря крізь стінки рекуператора охолоджує розігріте до 1200 °С вапно до нижчих температур, що спрощує розвантаження вапна. Таким чином досягається мета винаходу зменшуються витрати на випалювання вапна.