Шахтна піч для випалу кускового матеріалу

Реферат: Шахтна піч для випалу кускового матеріалу містить футеровану шахту із зонами підігріву, випалу й охолодження матеріалу, скіповий підйомник, завантажувальний пристрій, розвантажувальний пристрій, центральний пальник й бічні пальники, датчик виміру рівня матеріалу в шахті печі, бункер-накопичувач матеріалу з живильником розвантаження, пристрій витяжки димових газів, групу циклонів, димосос витяжки димових газів, вентилятор подачі повітря в шар матеріалу зони охолодження й на бічні пальники, вентилятор подачі рециркуляту на центральний пальник, контрольно-вимірювальні прилади й запірно-регулююче встаткування. UA 72106 U (12) UA 72106 U UA 72106 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до шахтних печей для випалу кускового матеріалу, наприклад вапняку, і може бути використана в металургійній, хімічній, цукровій, содовій й інших галузях промисловості. Відома шахтна піч для випалу кускового матеріалу, що містить футеровану шахту із зонами підігріву, випалу й охолодження, керамічний керн, що має канали, сполучні паливоспалюючими пристроями з порожниною печі, завантажувальний й розвантажувальний пристрої, а також паливоспалюючі пристрої кернові й периферійні, установлені на верхньому й нижньому ярусах зони випалу, пристрої для відбору гарячого повітря із зони охолодження й продуктів згоряння з нижньої частини зони випалу й подачі їх у зону підігріву, виконані у вигляді радіальних горизонтальних каналів у футерівці печі, розташованих у верхній частині зони охолодження й середньої частини зони підігріву, що сполучні з робочим простором печі й з'єднаних між собою трубопроводами, розташованими поза робочим простором печі (RU, № 2425312 С2, кл. F27B 1/10, опубл. 10.01.2011 p.). Недоліком печі є складність в конструктивному й технологічному виконанні пристрою. Керн, виконаний з керамічних виробів із численними каналами, розташованими ярусами по всій висоті зони випалу, установлений безпосередньо в зоні випалу шахти, що утворює при цьому чотири камери, у які подається паливо, займає, приблизно, 50 % робочого обсягу й площі цієї зони. Така компоновка керамічного керна всередині шахти з розташуванням численних паливопідвідних каналів по висоті зони випалу, обумовлено зменшенням живого перерізу площі шахти, а отже, збільшенням опору руху газового потоку в шарі матеріалу зони випалу, а також погіршенням рівномірності розподілу палива по перерізу і висоті шахти, що негативно впливає на тепловий і аеродинамічний режим роботи печі, які приводять до підвищення витрат електроенергії на виробництво вапна, зниження продуктивності печі, погіршення якості вапна й повноти спалювання палива. У камерах, через зменшення площі в зоні випалу, можливе утворення зводу, що викликає спікання матеріалу й зупинку печі для його видалення. Установка кернових паливоспалюючих пристроїв характеризується невисокою продуктивністю й надійністю їх роботи. Найбільш близьким аналогом до пропонованої корисної моделі є шахтна піч круглого перерізу для випалу вапняку конструкції "Союзгипрострома" й "НИИстромпроекта" продуктивністю 100 і 200 т/доб. Піч містить шахту, футеровану зсередини вогнетривкою цеглою із зонами підігріву, випалу й охолодження, обладнану центральним пальником, установленим у верхній частині зони охолодження, й бічних пальників, розташованих по периферії шахти у два яруси, скіповий підйомник, взаємозв'язаний зі скіповим підйомником, завантажувальний пристрій вапняку, що обладнаний камерою з розподільним елементом у вигляді двох воронок, оснащених клапанами - дзвонами, бункер-накопичувач вапна з живильником розвантаження, розвантажувальний пристрій вапна, установлений нижче зони охолодження з механізмом зворотно-поступального переміщення, вентилятор подачі повітря на бічні пальники й у шар матеріалу зони охолодження, вентилятор подачі рециркуляту на центральний пальник, пристрій витяжки димових газів із шахти печі у вигляді пустотілого короба, розташований у верхній частині зони підігріву, димосос витяжки димових газів, групу циклонів, взаємозв'язаних із пристроєм витяжки димових газів, ізотопний датчик виміру рівня матеріалу в шахті печі, контрольно-вимірювальні прилади й запірно-регулююче встаткування витрати повітря й природного газу, що надходять на бічні пальники, рециркуляту й природного газу, що надходять на центральний пальник (Монастырѐв А. В. Производство извести – М.: Высшая школа, 1986. С. 85-93). Відома шахтна піч проста в конструктивному виконанні, не вимагає значних капітальних витрат на виготовлення й монтаж устаткування, працює під розрядженням, створюваним димососом витяжки димових газів. Завантаження й розвантаження печі здійснюється механізмами в ручному режимі керування приводами. Як паливо використовується природний 2 3 газ. Основні показники печі: питоме знімання вапна 12,5 т/м ·доб. і 0,645 т/м ·доб, питома витрата умовного палива на випал - 165 кг, питома витрата електроенергії на 1 т вапна - 18 кВт·год., виробництво вапна з масовою часткою СаО - (85-88) %, викиди в атмосферу оксидів 3 вуглецю CO становлять більше 1000 мг/м . Відома шахтна піч не забезпечує досягнення необхідного технічного результату по наступних причинах. У відомій печі паливо спалюється безпосередньо в шарі матеріалу. Паливо в шар матеріалу вводиться бічними і центральною пальниками струменями в зону охолодження шляхом розрядження, створюваного димососом витяжки димових газів, причому його витрата не регулюється і не вимірюється. У шарі матеріалу утворюються локальні зони з надлишком повітря та нестачею палива, що обумовлює повне спалювання палива в шахті і утворення 1 UA 72106 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 оксидів вуглецю CO, що викидаються в атмосферу, а також утворення в локальних зонах високих і низьких температур, що погіршує тепловий та технологічний режим роботи печі. Це є причиною високої питомої витрати палива на випал, виробництва вапна зниженої якості, 2 великих викидів СО в атмосферу, низького знімання вапна з 1 м площі шахти печі. Завантажувальний пристрій, обладнаний корпусом із двома воронками й двома клапанами, не забезпечує герметичність печі й рівномірність розподілу по перерізу шахти матеріалу, оскільки в посадкових місцях між клапанами й воронками є щілини, через які відбувається підсмоктування атмосферного повітря в шахту. Через щілини в шахту також надходять атмосферні опади у вигляді дощу й снігу, що негативно впливає на теплову роботу печі, збільшує питому витрату умовного палива на виробництво вапна, погіршують її якість. Пристрій витяжки димових газів у вигляді пустотілого короба, установленого в шахті по діаметру, перекриває площу шахти в перерізі до 20-30 %, не забезпечує рівномірність розподілу кусків матеріалу по крупності й руху газових потоків по площі шахти. Нерівномірний розподіл матеріалу й газового потоку, що рухається, погіршує теплообмінні процеси між матеріалом і газовим потоком, погіршуючи тепловий й аеродинамічний режими роботи печі, що негативно впливає на повноту спалювання палива, якість вапна, продуктивність печі. У шахтних печах, що використовують для випалу тверде кускове паливо, яке завантажується пересипним способом у шахту разом з вапняком, розподіл руху газового потоку по площі шахти погіршується. Стінки короба, через присутність у пристінковій зоні кладки шахти надлишку повітря, що сприяє спалюванню палива в цій зоні, прогоряють, куди й направляється більша частина газового потоку. Вимірювання рівня матеріалу в шахті ізотопними датчиками погіршують екологічну обстановку в печі. Датчики в експлуатації екологічно небезпечні, дорогі в ціні, вимагають для ремонту й обслуговування їх сторонні організації. Використовуваний у розвантажувальному пристрої механізм зворотно-поступального переміщення із двостороннім вивантаженням не забезпечує рівномірне вивантаження вапна на обидві сторони шахти, не дозволяє, при необхідності, робити однобічне вивантаження печі, що погіршує якість вапна й знижує продуктивність печі. Крім того, через велике навантаження на стіл механізму, на якому лежить вся маса матеріалу, що знаходиться у печі, на переміщення каретки механізму при розвантаженні печі, потрібні великі витрати електроенергії. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення шахтної печі для випалу кускового матеріалу, у якій за рахунок введення нових конструктивних елементів і їхнього взаємозв'язку забезпечується можливість автоматизації режиму роботи печі при оптимізації теплового й аеродинамічного режимів роботи печі, що приводить до підвищення продуктивності печі, поліпшення якості готового матеріалу, зниження питомої ваги палива на виробництво 1 т вапна, зниження викидів СО в атмосферу, поліпшення екологічної обстановки. Поставлена задача вирішується тим, що в шахтній печі для випалу кускового матеріалу, що містить футеровану шахту із зонами підігріву, випалу й охолодження матеріалу, скіповий підйомник, завантажувальний пристрій, взаємозв'язаний зі скіповим підйомником, розвантажувальний пристрій, установлений нижче зони охолодження, центральний пальник, установлений у верхній частині зони охолодження, й бічні пальники, розташовані в зоні випалу по периферії шахти у два яруси, датчик виміру рівня матеріалу в шахті печі, бункер-накопичувач матеріалу з живильником розвантаження, пристрій витяжки димових газів, розташований у верхній частині зони підігріву, групу циклонів, взаємозв'язаних із пристроєм витяжки димових газів, димосос витяжки димових газів, вентилятор подачі повітря в шар матеріалу зони охолодження й на бічні пальники, вентилятор подачі рециркуляту на центральний пальник, контрольно-вимірювальні прилади й запірно-регулююче встаткування, згідно з корисною моделлю, завантажувальний пристрій оснащений герметичною камерою, що має кришку з ущільнювальною прокладкою, воронку, двостулковий клапан, двома важелями з перекидними упорами, пружинним стопором, системою блочків, тонкими гнучкими канатами й візком, взаємозв'язаних із двостулковим клапаном, кришкою пристрою, візком і датчиком виміру матеріалу в шахті, розвантажувальний пристрій оснащений двома валками з індивідуальними приводами й системою автоматичного регулювання частоти обертання приводу валка, шахта оснащена додатковим ярусом бічних пальників, розташованого вище другого ярусу пальників, і рекуператором, датчик виміру рівня матеріалу в шахті оснащений металевою штангою й кінцевим вимикачем, штанга якого, через систему блочків, з'єднана тонким гнучким канатом із кришкою завантажувального пристрою, а кінцевий вимикач - із приводом скіпової лебідки, пристрій витяжки димових газів установлений усередині шахти й оснащений колекторомгазоходом прямокутного перерізу, замкнутого по кільцю, усередині якого коаксіально кільцю колектора встановлена труба, колектор і труба з'єднані між собою трьома або більше коробами 2 UA 72106 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 газоходами прямокутного перерізу, труба встановлена вертикально по осі шахти печі, при цьому пристрій взаємозв'язаний газоходом із групою циклонів через рекуператор, шахта оснащена пристроєм подачі гарячого повітря з нижньої частини зони охолодження у нижню частину зони підігріву матеріалу, що обладнаний колекторами, установленими у два яруси й трубами подачі повітря в шар матеріалу з рівномірним розташуванням по площі, рівновіддалених один від одного, усередині шахти: від одного ярусу - вертикально усередині, другого - горизонтально або похило по її периферії, причому труби обладнані запірними й вимірювальними пристроями, а колектори взаємозв'язані трубою з нижньою частиною зони охолодження й бункером-накопичувачем через додатково встановлений вентилятор і байпас, піч також містить установлені в нижній частині зони охолодження перед розвантажувальним пристроєм, двосхилу подину й запірні шибери, а також двовалкову дробарку, взаємозв'язану з тічкою живильника розвантаження бункера-накопичувача матеріалу. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображений поздовжній розріз шахтної печі для випалу вапняку. Шахтна піч для випалу вапняку містить: візок 1; датчик виміру рівня матеріалу в шахті, оснащений металевою штангою 2 з кінцевим вимикачем, штанга якого, через систему блочків, з'єднана тонким гнучким канатом із кришкою завантажувального пристрою, а кінцевий вимикач із приводом скіпової лебідки; колектори 3, 4 і труби 5, 6 пристрою подачі повітря в шар матеріалу зони підігріву; колектори 7, 8, 9 подачі підігрітого повітря на бічні пальники трьох ярусів; колектор 10 подачі повітря в шар матеріалу зони охолодження; центральний пальник 11; валки 12 розвантажувального пристрою з індивідуальними приводами й системою автоматичного регулювання частоти обертання привода валків; вентилятор 13 подачі повітря в зону підігріву; бункер-накопичувач 14 вапна, обладнаний камерою 15 подачі повітря в шар вапна бункера-накопичувача; механізм 16 вивантаження вапна з бункера-накопичувача 14; двовалкову дробарку 17, взаємозв'язану з обвідною тічкою живильника бункера-накопичувача 14; конвеєр 18 відвантаження вапна; вентилятор 19 подачі повітря в шар вапна зони охолодження й на бічні пальники; димосос 20 витяжки димових газів із шахти печі; трубу 21 витяжки повітря з нижньої частини зони охолодження шахти печі й бункера-накопичувача вапна 14; двосхилу подину 22; групу циклонів 23; шибери 24, установлені в нижній частині зони охолодження над валками 12 розвантажувального пристрою; вентилятор 25 подачі рециркуляту на центральний пальник 11; бічні пальники 26; датчики 27 виміру температури димових газів, установлені перед і після рекуператора 28, призначеного для використання тепла високотемпературних димових газів на підігрів повітря, що надходить у піч для спалювання палива; пристрій 29 витяжки димових газів із шахти печі; шахта 30 печі; завантажувальний пристрій 31, оснащений герметичною камерою, що має кришку з ущільнювальною прокладкою, воронку, двостулковий клапан, двома важелями з перекидними упорами, пружинним стопором, системою блочків, тонкими гнучкими канатами й візком 1; скіповий підйомник 32; міст 33 скіпової лебідки; байпас 34. Шахтна піч працює в такий спосіб. Піч працює під розрядженням, створюваним вентилятором 20 витяжки димових газів із шахти печі. Завантаження печі вапняком і розвантаження вапна з печі виконуються в автоматичному режимі керування приводами скіпової лебідки й механізмом 16 вивантаження вапна. Завантаження печі здійснюється по команді датчика виміру рівня матеріалу в шахті печі. Команда датчика на включення й вимикання привода здійснюється по заданому верхньому й нижньому рівні наповнення шахти матеріалом. При опусканні матеріалу в шахті 30, під час розвантаження печі до нижнього рівня матеріалу в шахті, привод лебідки скіпового підйомника 32, по команді датчика, включається в роботу, при заповненні шахти 30 матеріалом до верхнього заданого рівня - вимикається. Вапняк, при завантаженні печі, спочатку лебідкою скіпового підйомника 32, подається в камеру, герметично закриту зверху кришкою, знизу двостулковим клапаном завантажувального пристрою 31, потім з нього вивантажується в піч. Послідовність завантаження завантажувального пристрою 31 й печі здійснюється наступним чином. Скіп при русі нагору через систему блочків і важелів відкриває стулки двостулкового клапана й вапняк, що перебуває у воронці камери, висипається в шахту печі. Потім після вивантаження вапняку в піч, через систему блочків і важелів закриваються стулки клапана, фіксуючи положення "закрите". При подальшому русі скіпа нагору візком 1 піднімається кришка камери, відкриваючи її, вапняк висипається в камеру завантажувального пристрою 31. Після вивантаження вапняку в камеру завантажувального пристрою, скіп по команді датчика виміру рівня матеріалу в шахті печі вертається долілиць під наступне навантаження. Завантаження печі триває до заданого 3 UA 72106 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 верхнього рівня наповнення шахти вапняком. Завантаження печі після кожного розвантаження вапна повторюється. Продуктивність печі регулюється по заданій (максимальній - мінімальній) температурі димових газів, що йдуть із печі. При підвищенні температури димових газів - продуктивність печі зменшується, зниженні - збільшується. Повітря для спалювання палива підігрівається в рекуператорі 28 високотемпературними димовими газами й за допомогою вентилятора 19 подається в середню частину зони охолодження й за допомогою колекторів 7, 8, 9 на три яруси бічних пальників 26 з коефіцієнтом надлишку α < 1. У зоні охолодження вапна повітря розділяється на два потоки: один, приблизно, 70-90 % направляється нагору, рухається в режимі противоструму, другий - 30-10 % направляється долілиць, рухається в режимі прямоструму. Гаряче, запилене повітря, відібране у нижній частині зони охолодження вапна й бункеранакопичувача 14, вентилятором 13 або шляхом природного їхнього руху за рахунок перепаду тисків у зазначених зонах печі по байпаса 34 направляється в зону підігріву вапняку трубами 5, 6 у шар матеріалу на допалювання незгорілих вуглеводнів і утворених оксидів вуглецю СО у зоні випалу, а також під купол шахти печі. Для охолодження й усунення можливого згоряння ковпака центрального пальника 11 3 3 вентилятором 25 на 1 м газу подається 2-3 м рециркуляту. Вивантаження вапна з печі здійснюється в автоматизованому дискретному режимі управління приводами валків 12 розвантажувального пристрою по команді датчика 27 виміру температури димових газів, що йдуть із печі, установленого перед рекуператором 28, або по команді реле часу. Команда на включення-вимикання в роботу привода валків 12 здійснюється датчиком 27 по заданій величині виміру (максимальної-мінімальної) температури димових газів, що йдуть із печі. При підйомі температури до заданої максимальної величини, наприклад 350 °C, по команді датчика 27 виміру температури привід валків 12 розвантажувального пристрою включається в роботу, при заданій мінімальній 300 °C - вимикається. Вивантаження вапна з печі можна здійснювати також із застосуванням датчика реле часу. Продуктивність печі, при використанні датчика реле часу, визначається по заданому режиму (часу) роботи приводу механізму 16 вивантаження вапна. Для виробництва вапна необхідної крупності під бункером-накопичувачем 14 установлена двовалкова дробарка 17, взаємозв'язана з обвідною тічкою живильника розвантаження бункера-накопичувача 14. Вапно з бункера-накопичувача 14 направляється в дробарку 17 для дроблення до необхідної крупності або в обвідну тічку для подачі вапна на конвеєр 18 відвантаження вапна. Використання пропонованої корисної моделі забезпечує наступні переваги: 1. За рахунок використання тепла високотемпературних димових газів, що викидаються в атмосферу, на підігрів повітря, що надходить на спалювання палива і допалювання, у зоні підігріву вуглеводнів і CO, що утворилися в зоні випалу, знижується питома витрата умовного палива на виробництво вапна до 130 кг/т і зменшуються викиди СО в атмосферу до Європейських норм. 2. Збільшення обсягу зони випалу, за рахунок установки третього ярусу бічних пальників і підвищення теплового навантаження у верхній частині зони випалу, приводить до підвищення продуктивності печі на (20-30) %. 3. Поліпшення, за рахунок організації теплового й аеродинамічного режиму випалу в середній і нижній частині зони випалу, однорідності випалу й підвищення масової частки СаО у вапні до 92 %. Використання пропонованої корисної моделі забезпечує можливість автоматизації режиму роботи печі при оптимізації теплового й аеродинамічного режимів роботи печі, що приводить до підвищення продуктивності печі, поліпшення якості готового матеріалу, зниження умовного палива при поліпшенні екологічної обстановки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Шахтна піч для випалу кускового матеріалу, що містить футеровану шахту із зонами підігріву, випалу й охолодження матеріалу, скіповий підйомник, завантажувальний пристрій, взаємозв'язаний зі скіповим підйомником, розвантажувальний пристрій, установлений нижче зони охолодження, центральний пальник, установлений у верхній частині зони охолодження, й бічні пальники, розташовані в зоні випалу по периферії шахти у два яруси, датчик виміру рівня матеріалу в шахті печі, бункер-накопичувач матеріалу з живильником розвантаження, пристрій витяжки димових газів, розташований у верхній частині зони підігріву, групу циклонів, 4 UA 72106 U 5 10 15 20 25 взаємозв'язаних із пристроєм витяжки димових газів, димосос витяжки димових газів, вентилятор подачі повітря в шар матеріалу зони охолодження й на бічні пальники, вентилятор подачі рециркуляту на центральний пальник, контрольно-вимірювальні прилади й запірнорегулююче встаткування, яка відрізняється тим, що завантажувальний пристрій оснащений герметичною камерою, що має кришку з ущільнювальною прокладкою, воронку, двостулковий клапан, двома важелями з перекидними упорами, пружинним стопором, системою блочків, тонкими гнучкими канатами й візком, взаємозв'язаних із двостулковим клапаном, кришкою пристрою, візком і датчиком виміру матеріалу в шахті, розвантажувальний пристрій оснащений двома валками з індивідуальними приводами й системою автоматичного регулювання частоти обертання приводу валка, шахта оснащена додатковим ярусом бічних пальників, розташованого вище другого ярусу пальників, і рекуператором, датчик виміру рівня матеріалу в шахті оснащений металевою штангою й кінцевим вимикачем, штанга якого через систему блочків з'єднана тонким гнучким канатом із кришкою завантажувального пристрою, а кінцевий вимикач - із приводом скіпової лебідки, пристрій витяжки димових газів установлений усередині шахти й оснащений колектором-газоходом прямокутного перерізу, замкнутого по кільцю, усередині якого, коаксіально кільцю колектора, встановлена труба, колектор і труба з'єднані між собою трьома або більше коробами-газоходами прямокутного перерізу, труба встановлена вертикально по осі шахти печі, при цьому пристрій взаємозв'язаний газоходом із групою циклонів через рекуператор, шахта оснащена пристроєм подачі гарячого повітря з нижньої частини зони охолодження у нижню частину зони підігріву матеріалу, що обладнаний колекторами, установленими у два яруси й трубами подачі повітря в шар матеріалу з рівномірним розташуванням по площі, рівновіддалених один від одного, усередині шахти: від одного ярусу - вертикально усередині, другого - горизонтально або похило по її периферії, причому труби обладнані запірними й вимірювальними пристроями, а колектори взаємозв'язані трубою з нижньою частиною зони охолодження й бункером-накопичувачем через додатково встановлений вентилятор і байпас, піч також містить установлені в нижній частині зони охолодження перед розвантажувальним пристроєм двосхилу подину й запірні шибери, а також двовалкову дробарку, взаємозв'язану з тічкою живильника розвантаження бункеранакопичувача матеріалу. 5 UA 72106 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6