PL193684B1 - Urządzenie do jednostajnego podawania materiału proszkowego do palnika koncentratu zawiesinowego pieca wytopowego - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do jednostajnego podawania materialu proszkowego do palnika koncentratu zawiesinowego pieca wytopowego, w którym palnik koncentratu sklada sie z elementów zasi- lajacych gazem reakcyjnym, z elementów po- dajacych material proszkowy i z dystrybutora koncentratu, znamienne tym, ze zasilacz wi- bracyjny (9) umieszczony jest pomiedzy zbior- nikiem (3) materialu proszkowego a rurami (10) zasilajacymi koncentratem, a rura (10) zasilaja- ca koncentratem wyposazona jest wco naj- mniej jedna przegrode (15) do rozdzielania materialu. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do jednostajnego podawania materiału proszkowego do palnika koncentratu zawiesinowego pieca wytopowego, które umożliwia podawanie stałego, czystego i rozdzielonego materiału do pieca oraz równomierne rozprowadzenie w palniku koncentratu.

W zawiesinowym piecu wytopowym, podawanie materiału proszkowego takiego jak koncentrat, topnik czy pył piecowy, odbywa się poprzez palnik koncentratu umieszczony w górnej reakcyjnej części szybu pieca. Upraszczając, określenie koncentrat używane jest w opisie w odniesieniu do wszystkich materiałów proszkowych dostarczanych do pieca poprzez palnik koncentratu. Szczególnie ważne dla prawidłowego działania palnika koncentratu jest to, żeby koncentrat i powietrze procesowe były równomiernie wymieszane, gdy opuszczają palnik przechodząc do obszaru reakcji, to znaczy do górnej sekcji szybu reakcyjnego zawiesinowego pieca wytopowego. Jeśli nie będzie to miało miejsca, z jednej strony spowoduje to w obszarze niedoreagowanie koncentratu, gdzie koncentrat będzie powyżej ustalonego stosunku powietrza procesowego do koncentratu, a z drugiej strony spowoduje to w obszarze przereagowanie koncentratu, gdzie koncentrat będzie poniżej ustalonego stosunku powietrza procesowego do koncentratu, zaś w wyniku tych reakcji wytworzą się duże ilości magnetytu. Magnetyt jest trudno rozpuszczalny i pogarsza jakość żużla powodując podwyższenie lepkości wymienionego żużla, gdzie z kolei wysoka lepkość spowalnia oddzielanie kamienia i żużla w dolnym piecu.

Złe rozprowadzenie koncentratu także ma wpływ na rozkład temperatury w szybie reakcyjnym. Powstają wtedy rozgrzane obszary w piecu, gdzie samorodna wyściółka utworzona przez koncentrat i zabezpieczenie szybu reakcyjnego, poddana jest dużym naprężeniom termicznym i w rezultacie, w najgorszym przypadku, może to doprowadzić do zniszczenia ściany szybu reakcyjnego. Znaczne tworzenie się pyłu jest także oznaką tego, że palnik nie pracuje dobrze z powodu złego rozprowadzania koncentratu.

W obecnie stosowanych rozwiązaniach, koncentrat przenoszony jest do palnika koncentratu ze zbiornika zasilającego koncentratem, głównie przez podajnik czerpakowy lub zgarniający, z których surowiec przepływający w celu wyładowania, najpierw kierowany jest do leja palnika koncentratu istąd wzdłuż rur zasilających koncentratem do samego palnika koncentratu. Urządzenie skonstruowane jest zgodnie z dostępną przestrzenią użytkową, zatem podajnik i rury zasilające koncentratem mogą być w stosunku do siebie pod kątem 90°, po czym zmieniają kierunek przepływu koncentratu wleju palnika koncentratu, gdzie koncentrat, który jest w niewielkim stopniu sfluidyzowany, zachowuje się podobnie jak płyn, i przepływ a szczególnie rozprowadzanie koncentratu w płaszczyźnie przekroju poprzecznego rury zasilającej koncentratem jest nierównomierne, co osłabia następnie rozprowadzanie koncentratu w palniku.

W większości przypadków koncentrat podawany jest do palnika koncentratu za pomocą dwóch oddzielnych podajników koncentratu. W tych przypadkach rozprowadzanie koncentratu do palnika zależne jest od zsynchronizowania podajników. Długotrwały proces z tylko jednym podajnikiem stwarza podobne problemy jak powyżej, gdyż koncentrat jest nierównomiernie rozprowadzany w rurach zasilających koncentratem.

W celu rozwiązania wyżej opisanych problemów, zaprojektowano urządzenie do jednorodnego zasilania materiałem proszkowym palnika koncentratu zawiesinowego pieca wytopowego, które według wynalazku charakteryzuje się tym, że zasilacz wibracyjny umieszczony jest pomiędzy zbiornikiem materiału proszkowego a rurami zasilającymi koncentratem, a rura zasilająca koncentratem wyposażona jest w co najmniej jedną przegrodę do rozdzielania materiału. Przepływający surowiec, rozładowywany z podajnika koncentratu, podawany jest na zasilacz wibracyjny tuż przed podaniem go na palnik, gdzie częstotliwość wymienionego zasilacza jest dostosowana tak, by koncentrat był lekko ściśnięty w dole zasilacza, i dlatego jest on równomiernie rozprowadzany wzdłuż poziomej powierzchni zasilacza. Korzystne jest wyposażenie w przegrody rur zasilających koncentratem, które podają surowiec z zasilacza wibracyjnego na palnik koncentratu.

Korzystnie rura zasilająca koncentratem przyłączona jest do pierścieniowego kanału wylotowego, który wyposażony jest w łopatki do rozdzielania materiału.

Środkowa rozprowadzająca przegroda rury zasilającej koncentratem rozciąga się na całej długości dystrybutora koncentratu wewnątrz pierścieniowego kanału wylotowego.

Łopatki kanału wylotowego są umieszczone prostopadle do przegrody rury zasilającej koncentratem.

PL 193 684 B1

Korzystnie łopatki kanału wylotowego umieszczone są równolegle do środkowej przegrody rury zasilającej koncentratem i dochodzą do dystrybutora koncentratu.

Rura zasilająca koncentratem podzielona jest kilkoma równoległymi przegrodami.

Korzystnie łopatki kanału wylotowego umieszczone są równolegle do przegród rury zasilającej koncentratem.

Ponadto urządzenie wyposażone jest w dwa zbiorniki materiału proszkowego, dwa zasilacze wibracyjne i dwie rury zasilające koncentratem.

Zasilacz wibracyjny, należący do urządzenia zasilającego palnik koncentratu, umieszczony jest w stosunku do palnika koncentratu tak, by przepływ koncentratu przebiegający od zasilacza był prostopadły do pionowej osi palnika, przez co przepływający koncentrat może być rozprowadzony równomiernie po zasilaczu w żądanej ilości. Pomimo, że wzięto pod uwagę opisaną powyżei wadę polegającą na zmianie kierunku przepływu koncentratu, w tym przypadku to nie zachodzi, gdyż rury zasilające koncentratem umieszczone są po zasilaczu wibracyjnym i wyposażone są w przegrody, które równomiernie dzielą koncentrat w całej płaszczyźnie przekroju poprzecznego rur. Podział ten jest następnie zapewniony poprzez wykonanie małych rozdzielaczy w zasilaczu, które poprawiają właściwe rozproszenie w określonych punktach. Rozprowadzanie koncentratu realizowane przez zasilacz wibracyjny, zapewnione jest poprzez podzielenie rur zasilających koncentratem, od zasilacza wibracyjnego do palnika koncentratu, przegrodami lub łopatkami.

Urządzenie zasilające jak opisane powyżej, zgodne z niniejszym wynalazkiem, działa doskonale w przypadku pojedynczego podajnika, równomiernie rozkładając przepływ koncentratu w czasie i przestrzeni. Jeśli jednak układ posiada dwa podajniki koncentratu i wymagane jest ich działanie bez synchronizacji, rezultatem znowu jest nierównomierne rozprowadzanie surowca. Ta sytuacja może być rozwiązana w dwojaki sposób, w zależności od tego czy brak synchronizacji podajnika jest regularny lub rzadziej przypadkowy.

Jeśli jest pożądane, lub wymagane, zastosowanie podajnika bez synchronizacji o regularnej bazie, korzystne jest podzielenie obu stron powierzchni wlotowej palnika koncentratu na cztery segmenty tak, by materiał wchodzący do czterech segmentów pierścieniowego kanału wylotowego był równomiernie rozprowadzony.

Wykonanie szczegółowej modyfikacji powyższego urządzenia w starego typu palnikach wymaga jednak znaczących zmian. A zatem, w starych palnikach koncentratu i w przypadkach, w których rzadko stosuje się w procesie tylko jeden podajnik, łatwiej jest zatrzymać proces i wyposażyć rury zasilające palnik koncentratu oraz kanał wylotowy, wewnątrz w specjalne łopatki w celu podzielenia przewodu z jednej strony tylko na cztery sekcje. Łopatki zaprojektowane są tak, by mogły być użyte w odwrotnym porządku, bez względu na to, który z obu podajników koncentratu jest w trakcie działania.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.1 przedstawia podstawowy schemat zawiesinowego pieca wytopowego i jego urządzenie zasilające, fig.2 przedstawia pionowy przekrój urządzenia zasilającego palnika koncentratu zgodnie z niniejszym wynalazkiem, fig. 3A i 3B przedstawiają widok z boku i przekrój poprzeczny pewnego układu rur zasilających koncentratem i kanał wylotowy, fig. 4A i 4B przedstawiają widok z boku i przekrój poprzeczny innego alternatywnego rozwiązania, zaś na fig. 5A, 5B i 5C, A przedstawia przekrój pionowy, B - widok z boku różnych punktów rur zasilających koncentratem i kanał wylotowy a C przedstawia odpowiedni przekrój poprzeczny jednego alternatywnego rozwiązania zgodnego z niniejszym wynalazkiem.

Figura 1 przedstawia ogniowy piec 1 do szybkiego wytapiania, do którego podawany jest stały materiał proszkowy poprzez palnik koncentratu 2. Koncentrat podawany jest ze zbiornika 3 na podajnik 4 do górnej sekcji kanału wylotowego 5 tak, że materiał opada w ciągłym przepływie przez wymieniony kanał 5 do górnej sekcji 7 szybu reakcyjnego 6 pieca 1. Gaz reakcyjny kierowany jest przez elementy zasilające 8 wokół kanału koncentratu, równolegle do szybu reakcyjnego w jego górnej części.

Figura 2 przedstawia w szczegółach urządzenie do równomiernego rozprowadzania koncentratu do palnika zgodnie z niniejszym wynalazkiem, gdzie podawanie koncentratu i gazu reakcyjnego odbywa się z dwóch kierunków. Koncentrat dostarczany jest przez podajnik do zbiorników koncentratu3, które połączone są w swoich dolnych częściach z zasilaczami wibracyjnymi 9. Zasilacze wibracyjne są następnie wyposażone w rozdzielacze w celu zapewnienia równomiernego rozprowadzania koncentratu, ale rozdzielacze te nie są uwidocznione na rysunku. Zasilacze wibracyjne są z kolei połączone z rurami 10 zasilającymi koncentratem, przez które koncentrat spływa do kanału wylotowego5. Dystrybutor koncentratu 11 umieszczony jest w środku kanału wylotowego. Dolna część powierzchni ślizgowej 12 posiada perforację w postaci otworów, przez które podawane poziomo powie4

PL 193 684 B1 trze powoduje rozpryskowy przepływ koncentratu ku górze. Ponieważ dystrybutor koncentratu znany jest ze stanu techniki, nie będzie tu zatem przedstawiony w szczegółach.

Układ zasilania gazem 13 palnika koncentratu jest również dwustronny w jego górnej części, i łączy się u podstawy w pierścieniowym zespole zasilającym 14 wokół kanału wylotowego 5 koncentratu. Gaz uwalniany jest z wymienionego układu do górnej części 7 szybu reakcyjnego. Palnik składa się z elementów zasilających gazem reakcyjnym, z elementów zasilających koncentratem i z centralnie umieszczonego dystrybutora koncentratu, oraz, jeśli jest to wymagane, z dodatkowego paliwa i/lub dodatkowych elementów zasilających gazem, które mogą być umieszczone wewnątrz dystrybutora koncentratu.

Figury 3A i 3B przedstawiają jeden ze sposobów, w którym podawanie koncentratu może być jednostajne, poprzez wyposażenie rur zasilających koncentratem w przegrody, gdy podawanie koncentratu odbywa się z dwóch rur 10 zasilających koncentratem, umieszczonych po przeciwnych stronach, do kanału wylotowego 5. Rury zasilające koncentratem wyposażone są w przegrodę 15, która dzieli rury zasadniczo na dwa duże, jednakowej wielkości kanały 16. Przegrody wewnątrz kanału wylotowego rozciągają się na całej długości dystrybutora koncentratu 11. W kanale wylotowym 5 znajdują się również przegrody lub łopatki 17, które są prostopadłe do przegród rur zasilających koncentratem. A zatem, przepływ koncentratu jest podzielony w piecu na cztery symetryczne względem siebie segmenty 18. Jeśli jest to wymagane, segmenty lub sektory mogą mieć względem siebie różną wielkość.

Figury 4A i 4B przedstawiają układ zasilający, w którym podawanie koncentratu odbywa się z tylko jednej rury zasilającej koncentratem. W tym przypadku rura 10 zasilająca koncentratem także podzielona jest przegrodami 15 dochodzącymi do dystrybutora koncentratu 11. Kanał wylotowy 5 dodatkowo podzielony jest łopatkami 19, również na cztery segmenty aż do palnika koncentratu, które to łopatki są mniej więcej tak samo ukierunkowane jak przegrody 15 rur zasilających koncentratem. Z tych czterech segmentów, wewnętrzne segmenty 20 (widoczne od strony przepływu koncentratu) w przekroju poprzecznym są mniejsze niż zewnętrzne segmenty 21. Ponadto, nieużywana przegroda rury zasilającej koncentratem funkcjonuje jako ciągła przegroda między segmentami. Jako że nie powinno być drugiej rury zasilającej koncentratem, tył kanału wylotowego (widoczny od strony przepływu koncentratu) podzielony jest na dwie części za pomocą płaszczyzny o tym samym kierunku co przegroda 15 rury zasilającej koncentratem. Różnej wielkości segmenty mogą powodować w pewnym stopniu nierównomierność dystrybucji zasilania, ale to rozwiązanie jest generalnie przeznaczone do tymczasowego zastosowania, i w każdym przypadku daje lepszy rezultat niż w poprzednim rozwiązaniu przy niepodzielonym kanale wylotowym.

Figury 5A, 5B i 5C przedstawiają inny alternatywny przykład wykonania niniejszego wynalazku, w którym rury 10 zasilające koncentratem podzielone są kilkoma przegrodami. Środkowe przegrody 15 umieszczone są promieniowo w kanale wylotowym dzieląc rury zasilające koncentratem i kanał wylotowy na dwa sektory tak jak we wcześniejszych rozwiązaniach. W tym przypadku, zewnętrzne przegrody 22 rur zasilających koncentratem są równoległe do środkowej przegrody 15. Łopatki 23 wewnątrz kanału wylotowego są również, w głównej mierze, równoległe do zewnętrznych przegród rur zasilających koncentratem, lecz nie dochodzą do dystrybutora koncentratu 11. Umieszczone są one pomiędzy ścianą kanału wylotowego a dystrybutorem koncentratu. Oczywiste jest, że kształt łopatek może być nieco modyfikowany nie zmieniając przy tym istoty wynalazku.

Claims (8)

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do jednostajnego podawania materiału proszkowego do palnika koncentratu zawiesinowego pieca wytopowego, w którym palnik koncentratu składa się z elementów zasilających gazem reakcyjnym, z elementów podających materiał proszkowy i z dystrybutora koncentratu, znamienne tym, że zasilacz wibracyjny (9) umieszczony jest pomiędzy zbiornikiem (3) materiału proszkowego a rurami (10) zasilającymi koncentratem, a rura (10) zasilająca koncentratem wyposażona jest wco najmniej jedną przegrodę (15) do rozdzielania materiału.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rura (13) zasilająca koncentratem przyłączona jest do pierścieniowego kanału wylotowego (5), który wyposażony jest w łopatki (17, 19, 23) do rozdzielania materiału.

PL 193 684 B1

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że środkowa rozprowadzająca przegroda (15) rury zasilającej koncentratem rozciąga się na całej długości dystrybutora koncentratu (11) wewnątrz pierścieniowego kanału wylotowego (5).

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że łopatki (19) kanału wylotowego (5) są umieszczone prostopadle do przegrody (15) rury zasilającej koncentratem.

5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że łopatki (19) kanału wylotowego (5) umieszczone są równolegle do środkowej przegrody (15) rury zasilającej koncentratem i dochodzą do dystrybutora koncentratu (11).

6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rura (10) zasilająca koncentratem podzielona jest kilkoma równoległymi przegrodami (15, 22).

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że łopatki (19, 23) kanału wylotowego (5) umieszczone są równolegle do przegród (15, 22) rury zasilającej koncentratem.

8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że są dwa zbiorniki (3) materiału proszkowego, dwa zasilacze wibracyjne (9) i dwie rury (10) zasilające koncentratem.