RU2079079C1

RU2079079C1 - Method and shaft furnace for roasting of lump materials

Info

Publication number: RU2079079C1
Application number: RU94002288A
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Староверов; Валентин Михайлович Николаев; Евгений Петрович Коваленко; Константин Васильевич Козин; Виктор Михайлович Александров; Дмитрий Тарасович Бондаренко
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт"
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 1997-05-10

Abstract

FIELD: metallurgy, chemical and construction material industry. SUBSTANCE: method involves charging, heating, roasting and cooling lump material supplied in dense layer in countercurrency with fuel and air combustion product flow; intaking and supplying exhaust gases to lower level of fuel combustion devices. Cooling zone air is fed to upper level of combustion devices. Amount of supplied air is 0.2-0.4 of air supplied for cooling purposes. Amount of waste furnace gases supplied to lower level of combustion devices is 0.5-1.0 of air flow supplied for cooling purposes. Ratio of gas pressure in roasting zone at upper level of combustion devices and of air in cooling zone is (5-5-):1, and in roasting zone at lower level of combustion devices and downstream of exhaust fan is (2-10):1. Arcs 5,6 and 8 are mounted above combustion devices 7 and in lower part of furnace along its diameter. Arcs 6 are positioned adjacent to opposite furnace walls at distance of (0.35-0.45)D, where D is diameter of furnace shaft. Arc 5 is mounted along diameter of furnace at distance of (1.0-1.5)D from lower arcs 6. Width of arc 5 is (0.2-0.35)D. Arc 8 is positioned below arcs 6 at distance of (0.5-1.0)D from them. Upper combustion devices 7 and space below arc 8 are communicated through pipelines with branch pipes. EFFECT: increased efficiency, simplified method and improved quality of roasted product. 3 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение предназначено для применения в металлургической, химической отраслях промышленности, строительных материалов и т.п. использующих обжиговые установки для термообработки кусковых материалов: известняка, фосфоритов, железных руд и т.п. The invention is intended for use in the metallurgical, chemical industries, building materials, etc. using roasting plants for heat treatment of bulk materials: limestone, phosphorites, iron ores, etc.

Известен способ обжига кусковых материалов (известняка) в шахтной печи, по которому подогрев его проводят в противотоке продуктов горения топлива, а обжиг в прямотоке. При этом процессы осуществляют в двух разных шахтах. Рабочий режим в обеих шахтах чередуется регулярными интервалами. Топливо и воздух подают в верхнюю часть шахт. Продукты горения в прямотоке с опускающимся материалом передают тепло и обжигают и затем через переходный канал поступают во вторую шахту, в которой в противотоке с материалом подогревают его, при этом охлаждающий воздух в переходном канале смешивается с продуктами горения, поступающими из обжиговых шахт. В последующей фазе процесса чередуется роль шахт, цикл периодически повторяется. A known method of firing lump materials (limestone) in a shaft furnace, in which it is heated in countercurrent products of fuel combustion, and firing in a direct flow. Moreover, the processes are carried out in two different mines. The operating mode in both mines is alternated at regular intervals. Fuel and air are fed to the top of the mines. The combustion products in the direct flow with the material falling down transfer heat and are burned and then through the transition channel enter the second shaft, in which it is heated in countercurrent with the material, while the cooling air in the transition channel is mixed with the combustion products coming from the burning mines. In the subsequent phase of the process, the role of mines alternates, the cycle is periodically repeated.

Топливо и воздух подают попеременно в обе шахты: топливо вертикальными горелочными трубами, входящими сверху в столб материала; воздух вдувают из атмосферы. Материал загружают в обе шахты также попеременно. Отходящие печные газы удаляются из шахты подогрева материала (1). Fuel and air are supplied alternately to both shafts: fuel by vertical burner pipes entering from above into a column of material; air is blown out of the atmosphere. Material is loaded into both shafts also alternately. Exhaust flue gases are removed from the material heating shaft (1).

Недостатками способа являются сложная система автоматизации процесса термообработки, связанная с циклическими переключениями клапанов подачи топлива и воздуха в печь, отвода отходящих печных газов и загрузки материала; отложение пыли в переходном канале между шахтами, приводящее к остановкам печи для чистки канала; малый срок службы запорных клапанов, снижающий эффективность использования способа. The disadvantages of the method are a complex automation system for the heat treatment process associated with the cyclic switching of the valves for supplying fuel and air to the furnace, exhaust flue gases and material loading; dust deposition in the transition channel between the shafts, leading to stops of the furnace for cleaning the channel; short service life of shut-off valves, reducing the efficiency of using the method.

Известен способ обжига кусковых материалов в шахтной печи, при котором материал подогревают и обжигают в плотном движущемся слое в противотоке продуктов горения топлива, подачу воздуха в зону охлаждения, ввод топлива в слой, охлаждение обоженного материала в противотоке воздухом, сжигание топлива в слое охлаждающим воздухом. При этом топливо (газообразное, жидкое) вводят в слой при помощи различных устройств: периферийных, центральных, сопловых горелок, расположенных в водоохлаждаемых балках поперек печи, газификаторов мазута. Воздух в зону охлаждения или вдувают вентилятором или засасывают дымососом, установленным над печью. Загрузка материала в печь осуществляют периодически по датчикам уровня слоя, установленным в верхней части шахты. Выгрузку обоженных и охлажденных материалов проводят непрерывно или периодически выгрузочными устройствами. Отходящие печные газы удаляют из печи с верхней части шахты непрерывно (2). A known method of firing lumpy materials in a shaft furnace, in which the material is heated and fired in a dense moving layer in countercurrent products of fuel combustion, air supply to the cooling zone, the introduction of fuel into the layer, cooling the calcined material in countercurrent air, burning fuel in the layer with cooling air. In this case, fuel (gaseous, liquid) is introduced into the layer using various devices: peripheral, central, nozzle burners located in water-cooled beams across the furnace, fuel oil gasifiers. Air in the cooling zone is either blown by a fan or sucked in by a smoke exhauster mounted above the furnace. Material loading into the furnace is carried out periodically by layer level sensors installed in the upper part of the shaft. Unloading of calcined and chilled materials is carried out continuously or periodically by unloading devices. Exhaust flue gases are removed from the furnace from the top of the shaft continuously (2).

Недостатком способа является неравномерность обжига материала по сечению печи из-за неравномерного распределения газового потока по объему слоя, что обуславливает повышение удельного расхода топлива на обжиг и снижение качества обоженного материала. The disadvantage of this method is the uneven burning of the material over the cross section of the furnace due to the uneven distribution of the gas stream over the volume of the layer, which leads to an increase in specific fuel consumption for firing and a decrease in the quality of the calcined material.

Так, исследования шахтных известково-обжигательных печей Челябинского металлургического комбината при периферийном вводе природного газа показали следующее: по середине прямоугольной печи идет воздух, в то время как у стен шахты его недостаточно для сжигания поступающего газа, и в пробах отобранного газа содержатся все горючие компоненты метан, водород, окись углерода; распределение температур по сечению шахты также неравномерно: в средней части печи понижение температуры с повышением их к стенкам шахты. Перепад температур по сечению шахты достигает 500 ^oC. Потери тепла с химическим недожогом топлива составляет 30 32% при содержании CaO_акт а извести 78,0%
Неравномерность распределения состава газа и температур по сечению печей обнаружена по существу при всех известных способах ввода топлива в слой: через центральные горелки, многосопловые, газификаторы. Объясняется это неравномерным смешением двух потоков: охлаждающего воздуха, поступающего из зоны охлаждения и подаваемого топлива.Thus, studies of the mine calcareous kilns of the Chelyabinsk Metallurgical Combine with the peripheral injection of natural gas showed the following: air flows in the middle of the rectangular furnace, while it is insufficient for burning the incoming gas at the mine walls, and all combustible methane components are contained in the samples of the sampled gas hydrogen; carbon monoxide; the temperature distribution over the mine cross section is also uneven: in the middle part of the furnace, the temperature decreases with increasing them to the walls of the mine. The temperature difference over the section of the shaft reaches 500 ^o C. The loss of heat from chemical unburnt fuel 32 is 30% when the content of CaO _act as lime 78.0%
The uneven distribution of gas composition and temperature over the cross-section of the furnace was detected essentially with all known methods of introducing fuel into the bed: through central burners, multi-nozzle, gasifiers. This is explained by the uneven mixing of two streams: cooling air coming from the cooling zone and the supplied fuel.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату являются способ обжига кусковых материалов в шахтной печи и шахтная печь для обжига кусковых материалов (3). Closest to this invention in terms of technical nature and the technical result achieved are a method of calcining bulk materials in a shaft furnace and a shaft furnace for burning bulk materials (3).

Известный способ обжига кусковых материалов в шахтной печи включает загрузку, подогрев, обжиг и охлаждение материала в плотном слое, в противотоке продуктов горения топлива и воздуха при подаче топлива и воздуха на два уровня топливосжигающих устройств, отбор отходящих газов и подачу их на нижний уровень топливосжигающих устройств. A known method of firing lump materials in a shaft furnace involves loading, heating, firing and cooling the material in a dense layer, in countercurrent flow of fuel and air combustion products when fuel and air are supplied to two levels of fuel-burning devices, off-gas extraction and supply to the lower level of fuel-burning devices .

Известная шахтная печь для обжига кусковых материалов содержит футерованную шахту с загрузочным и разгрузочным устройствами, установленные на двух уровнях шахты топливосжигающие устройства и дымосос, соединенный нагнетательной трубой с топливосжигающими устройствами нижнего уровня. The well-known shaft furnace for firing lump materials contains a lined shaft with loading and unloading devices, fuel burning devices and a smoke exhauster mounted on two levels of the shaft, connected by a discharge pipe to lower level fuel burning devices.

Недостатками известных способа обжига кусковых материалов в шахтной печи и шахтной печи для обжига кусковых материалов являются неравномерность газораспределения по объему слоя вследствие образования пустот в шахте, что обуславливает неравномерность распределения температур по толщине опускающегося слоя и получение извести неоднородного качества (известь содержит как пережженные куски, так и недообожженные); трудность создания печи высокой производительности из-за небольшой толщины опускающегося слоя в зоне обжига между стенами шахты, вызванной малой глубиной проникновения газов в слой; сложная конфигурация шахты в зоне обжига усложняет футеровочные работы; неравномерность износа футеровки приводит к снижению коэффициента использования печи и, как следствие, к повышению удельного расхода тепла на обжиг. The disadvantages of the known method of firing bulk materials in a shaft furnace and shaft furnace for firing bulk materials are the uneven distribution of gas over the volume of the layer due to the formation of voids in the shaft, which leads to uneven temperature distribution over the thickness of the dropping layer and the production of lime of non-uniform quality (lime contains both burnt pieces and unburnt); the difficulty of creating a high-efficiency furnace due to the small thickness of the lowering layer in the firing zone between the walls of the mine, caused by the small depth of penetration of gases into the layer; the complex shaft configuration in the firing zone complicates the lining work; uneven wear of the lining leads to a decrease in the utilization rate of the furnace and, as a consequence, to an increase in the specific heat consumption for firing.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение равномерности газораспределения по объему слоя, снижение коэффициента расхода воздуха в печных газах и подачи газов на горение топлива без применения дутьевых средств. The technical result of the present invention is to increase the uniformity of gas distribution throughout the volume of the layer, reducing the coefficient of air flow in the furnace gases and gas supply to the combustion of fuel without the use of blowing means.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обжига кусковых материалов в шахтной печи, включающем загрузку, подогрев, обжиг и охлаждение материала в плотном слое противотоке продуктов горения топлива и воздуха при подаче топлива и воздуха на два уровня топливосжигающих устройств, отбор отходящих газов и подачу из на нижний уровень топливосжигающих устройств, в верхний уровень топливосжигающих устройств подают воздух из зоны охлаждения, при этом количество подаваемого воздуха составляет 0,2 -0,4 расхода воздуха на охлаждение, а количество отходящих печных газов, подаваемых в нижний уровень топливосжигающих устройств, составляет величину, равную 0,5 1,0 расхода воздуха на охлаждение. При этом соотношение давлений газов в зоне обжига на верхнем уровне топливосжигающих устройство и воздуха в зоне охлаждения уровнем топливосжигающих устройств и воздуха в зоне охлаждения составляет (5 50):1, а соотношение давлений газов в зоне обжига на нижнем уровне топливосжигающих устройств и после дымососа составляет (2 10):1. The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of firing lump materials in a shaft furnace, including loading, heating, firing and cooling the material in a dense layer countercurrent of the combustion products of fuel and air when fuel and air are supplied to two levels of fuel-burning devices, the selection of exhaust gases and air supply from the lower level of the fuel combustion devices, air from the cooling zone is supplied to the upper level of the fuel combustion devices, while the amount of air supplied is 0.2 -0.4 air flow and cooling and the amount of furnace off-gases supplied to the lower level of fuel combustion devices is a value equal to 0.5 1.0 to cooling air flow. The ratio of gas pressures in the firing zone at the upper level of the fuel-burning device and air in the cooling zone by the level of fuel-burning devices and air in the cooling zone is (5 50): 1, and the ratio of gas pressures in the firing zone at the lower level of the fuel-burning devices and after the smoke exhauster is (2 10): 1.

Указанный технический результат достигается также тем, что известная шахтная печь для обжига кусковых материалов, содержащая футеровочную шахту с загрузочным и разгрузочным устройствами, установленные на двух уровнях шахты топливосжигающие устройства и дымосос, соединенный нагнетательной трубой с топливосжигающими устройствами нижнего уровня, снабжена арками, установленными над топливосжигающими устройствами и в нижней части печи по ее диаметру, при этом арки над нижнем уровнем топливосжигающих устройств установлены у противоположных стен шахты друг против друга на расстоянии (0,35 0,45)D, где D диаметр шахты, над верхним уровнем топливосжигающих устройств арка установлена по диаметру печи и ширина арки составляет (0,2 0,35)D, а самая нижняя арка установлена под арками нижнего уровня топливосжигающих устройств на расстоянии от них (0,5 1,0)D, причем топливосжигающие устройства верхнего уровня и пространство под самой нижней аркой соединены трубопроводами с патрубками. The specified technical result is also achieved by the fact that the well-known shaft furnace for firing lump materials, containing a lining shaft with loading and unloading devices, fuel burning devices and a smoke exhauster mounted on two levels of the shaft, connected by a discharge pipe to lower level fuel burning devices, is equipped with arches mounted above the fuel burning devices and in the lower part of the furnace by its diameter, while the arches above the lower level of the fuel-burning devices are installed at the walls of the shaft of the mine against each other at a distance of (0.35 0.45) D, where D is the diameter of the shaft, above the upper level of the fuel-burning devices, the arch is installed along the diameter of the furnace and the width of the arch is (0.2 0.35) D, and the lowest the arch is installed under the arches of the lower level of the fuel burning devices at a distance from them (0.5 1.0) D, and the fuel burning devices of the upper level and the space under the lower arch are connected by pipelines to the nozzles.

Настоящее изобретение позволяет обеспечить получение высоких температур горения топлива (1400 1700^oC) на верхнем горизонте шахты, на котором процессы диссоциации известняка только начинаются и нет опасности оплавления его, и невысоких температур горения топлива на нижнем горизонте шахты (1000
1200^oC), на котором диссоциация известняка уже завершается и при этих температурах оплавления извести не происходит. Это позволяет улучшить газораспределение в слое и равномерность распределения температур материала по объему слоя и за счет этого повысить качество получаемой извести. Организация высоких температур горения топлива на верхнем горизонте шахты и подача печных газов на горение топлива в нижний уровень (горизонт) шахты приводит к снижению коэффициента расхода воздуха в отходящих печных газах, что обуславливает снижение удельного расхода топлива на обжиг. Приведение отношения разрежений (давлений) по зонам и печных газов позволяют подавать воздух из зоны охлаждения на горение топлива в верхний уровень (горизонт) шахты и печных газов на нижний горизонт без применения дутьевых средств (вентиляторов) путем естественного их движения за счет перепада давлений газов в указанных зонах печи. Приведенные значения расходов воздуха и печных газов обеспечивают достижение наилучших показателей процессов диссоциации известняка. При расходе воздуха 0,2 расхода воздуха на охлаждение в верхнем уровне горения топлива процессы диссоциации будут осуществляться, главным образом, ниже этого уровня продуктами горения, полученными от сжигания топлива на нижнем уровне топливосжигающих устройств. Вследствие того, что эти продукты имеют невысокие температуры, то ухудшается в этой зоне теплообмен между газами и обжигаемым известняком, в результате чего снижается степень диссоциации известняка и качество получаемой извести. При расходе воздуха более 0,4 расхода воздуха на охлаждение уменьшается количество вводимого топлива через нижние арки, приводящие к снижению степени обжига материала у стен шахты печи и качества извести.The present invention allows to obtain high temperatures of fuel combustion (1400 1700 ^o C) on the upper horizon of the mine, where the processes of dissociation of limestone are just beginning and there is no danger of fusion, and low temperatures of fuel combustion on the lower horizon of the mine (1000
1200 ^o C), at which the dissociation of limestone is already completed and at these temperatures lime does not melt. This allows you to improve gas distribution in the layer and the uniform distribution of temperature of the material throughout the volume of the layer and thereby improve the quality of the lime. The organization of high temperatures of fuel combustion on the upper horizon of the mine and the supply of furnace gases for fuel combustion to the lower level (horizon) of the mine leads to a decrease in the air flow rate in the exhaust furnace gases, which leads to a decrease in the specific fuel consumption for firing. Bringing the ratio of rarefaction (pressure) by zones and furnace gases allows you to supply air from the cooling zone to the fuel combustion in the upper level (horizon) of the mine and furnace gases to the lower horizon without the use of blowing means (fans) through their natural movement due to the difference in gas pressure in indicated zones of the furnace. The given air and furnace gas flow rates ensure the achievement of the best indicators of limestone dissociation processes. With an air flow rate of 0.2 air flow rates for cooling in the upper level of fuel combustion, dissociation processes will be carried out mainly below this level by combustion products obtained from burning fuel at the lower level of fuel-burning devices. Due to the fact that these products have low temperatures, heat transfer between gases and calcined limestone is worsened in this zone, as a result of which the degree of dissociation of limestone and the quality of lime obtained are reduced. With an air flow rate of more than 0.4 air flow rate for cooling, the amount of introduced fuel through the lower arches decreases, leading to a decrease in the degree of firing of material at the walls of the furnace shaft and in the quality of lime.

Значение отношений разрежений (давлений) газов в зонах и печных газов обеспечивают получение естественного движения воздуха и печных газов приведенных выше их расходов (без применения дутьевых устройств). The value of the ratio of the rarefaction (pressure) of gases in the zones and furnace gases ensures the natural movement of air and furnace gases of the above costs (without the use of blowing devices).

Настоящее изобретение позволяет также обеспечить равномерность газораспределения по объему слоя обжигаемого материала. Приведенные расстояния арок друг от друга на нижнем уровне топливосжигающих устройств шахты (0,25 - 0,45)D обусловлены тем, что глубина проникновения в слой продуктов горения, получаемых от сжигания топлива в свободном объеме под арками с помощью топливосжигающих устройств, обычно не превышает (0,2 0,25) диаметра шахты. При расстоянии арок менее 0,35 D продукты горения пронизывают слой до оси печи, обеспечивая тем самым равномерность их распределения по ширине между арками, но в этом случае возрастают гидравлические сопротивления газов в этом районе, что приведет к повышению удельного расхода электроэнергии на обжиг в связи с необходимостью применения более мощных дымососов. При расстоянии между арками более 0,45 D продукты горения не проникнут до оси печи, ухудшая равномерность газораспределения между арками. Установка верхней арки в промежутке между нижними обеспечивает обжиг материалов по осевой части печи, увеличивая равномерность газораспределения по сечению печи. При приведенном расстоянии установки верхней арки от нижних обеспечиваются наилучшие условия равномерности распределения температур в зоне обжига. При расстоянии более 1,5 диаметра шахты снижается температура в зоне обжига в осевой части печи, а при расстоянии менее 1,0 диаметра шахты появляются условия "закозления" печи из-за уменьшения расстояния между арками. Ширина арки (0,2 0,35) диаметра шахты обеспечивает ее прочность и создает необходимый свободный объем под ней для горения топлива. Соединение топливосжигающих устройств нижних арок трубопроводами с нагнетательной трубой дымососа, а топливосжигающих устройств верхней арки с патрубками арки, расположенной дополнительно по диаметру печи под нижними арками, позволяет обеспечить реализацию способа обжига по пп. 1,2. Установка самой нижней арки под нижними арками и отвод из-под нее части охлаждающего воздуха обеспечивает снижение поступления охлаждающего воздуха в осевую часть печи зоны обжига, увеличивая тем самым проникновение продуктов горения из-под нижних арок и повышая равномерность распределения температур по сечению печи. Приведенное расстояние установки самой нижней арки от нижних позволяет исключить переток продуктов горения из-под нижних арок в свободный объем под самой нижней аркой и обеспечить требуемую степень охлаждения обоженного материала при наименьших удельных расходах охлаждающего воздуха. The present invention also allows for uniform gas distribution throughout the volume of the calcined material layer. The cited distances of the arches from each other at the lower level of the fuel burning devices of the mine (0.25 - 0.45) D are due to the fact that the depth of penetration into the layer of combustion products obtained from burning fuel in the free volume under the arches with the help of fuel burning devices (0.2 0.25) shaft diameter. When the distance of the arches is less than 0.35 D, the combustion products penetrate the layer to the axis of the furnace, thereby ensuring the uniformity of their distribution across the width between the arches, but in this case the hydraulic resistance of the gases in this area increases, which will lead to an increase in the specific energy consumption for firing due to with the need to use more powerful smoke exhausters. When the distance between the arches is more than 0.45 D, the combustion products do not penetrate to the axis of the furnace, worsening the uniformity of gas distribution between the arches. Installing the upper arch in the gap between the lower ones provides firing of materials along the axial part of the furnace, increasing the uniformity of gas distribution over the furnace cross section. With the reduced installation distance of the upper arch from the lower ones, the best conditions for uniform temperature distribution in the firing zone are provided. With a distance of more than 1.5 shaft diameters, the temperature in the firing zone in the axial part of the furnace decreases, and with a distance of less than 1.0 shaft diameter, conditions for the furnace to “freeze” due to a decrease in the distance between the arches. The width of the arch (0.2 0.35) of the diameter of the shaft provides its strength and creates the necessary free volume under it for fuel combustion. The connection of the fuel burning devices of the lower arches with pipelines to the exhaust pipe of the smoke exhaust, and the fuel burning devices of the upper arch with the nozzles of the arch located additionally along the diameter of the furnace under the lower arches, allows for the implementation of the firing method according to paragraphs. 1,2. Installing the lowest arch under the lower arches and removing part of the cooling air from under it reduces the flow of cooling air into the axial part of the kiln of the firing zone, thereby increasing the penetration of combustion products from under the lower arches and increasing the uniformity of temperature distribution over the furnace cross section. The reduced installation distance of the lowest arch from the lower ones makes it possible to exclude the flow of combustion products from under the lower arches into the free volume under the lowest arch and to provide the required degree of cooling of the calcined material at the lowest specific cooling air flow.

На фиг. 1 показан продольный разрез шахтной печи для обжига кусковых материалов, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a shaft kiln for calcining bulk materials, FIG. 2, section AA in FIG. one.

Шахтная печь для обжига кусковых материалов содержит футерованную шахту 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 устройствами, датчики 4 уровня слоя, арки 5, 6, расположенные под топливосжигающими устройствами 7, установленными на двух уровнях шахты. В нижней части печи по ее диаметру установлена самая нижняя арка 8. Дымосос 9 соединен нагнетательной трубой 10 с топливосжигающими устройствами нижнего уровня. Арки 6 над нижним уровнем топливосжигающих устройств установлены у противоположных стен шахты друг против друга на расстоянии (0,35 0,45) D, где D диаметр шахты. На верхним уровнем топливосжигающих устройств 7 арка 5 установлена по диаметру печи на расстоянии (1,0 1,5) D от нижних арок 6. Ширина арки 5 составляет (0,2 0,35) D, а самая нижняя арка 8 установлена под арками 6 нижнего уровня топливосжигающих устройств на расстоянии от них (0,5 1,0) D. Топливосжигающие устройства 7 верхнего уровня и пространство под самой нижней аркой соединены трубопроводами 11 с патрубками 12 и заслонками 13. Отходящие газы отводят через устройство 14. Трубопровод 15 с коллектором 16 соединен с дымососом 9, воздух на охлаждение подают вентилятором 17. A shaft kiln for calcining bulk materials contains a lined shaft 1 with loading 2 and unloading 3 devices, layer 4 level sensors, arches 5, 6 located under the fuel burning devices 7 installed on two levels of the shaft. In the lower part of the furnace, the lowest arch 8 is installed along its diameter. The smoke exhaust 9 is connected by a discharge pipe 10 with fuel-burning devices of a lower level. Arches 6 above the lower level of fuel burning devices are installed at opposite walls of the shaft against each other at a distance of (0.35 0.45) D, where D is the diameter of the shaft. At the upper level of the fuel burning devices 7, the arch 5 is installed along the diameter of the furnace at a distance of (1.0 1.5) D from the lower arches 6. The width of the arch 5 is (0.2 0.35) D, and the lowest arch 8 is installed under the arches 6 of the lower level of fuel burning devices at a distance from them (0.5 1.0) D. Fuel burning devices 7 of the upper level and the space under the lowest arch are connected by pipelines 11 with nozzles 12 and dampers 13. The exhaust gases are discharged through device 14. Pipeline 15 s the collector 16 is connected to a smoke exhauster 9, air is supplied to the cooling valve Oromo 17.

Шахтная печь для обжига кусковых материалов работает следующим образом. Материал скиповым подъемником или другим механизмом подают в загрузочное устройство 2, из которого он ссыпается в печь и движется вниз за счет разгрузки материала, осуществляемой разгрузочным устройством 3. В печи поддерживается постоянный уровень слоя материала между датчиками 4. Поддержание уровня осуществляется путем воздействия электрического сигнала от датчиков уровня слоя на включение или выключение электродвигателя скипового подъемника при заполнении печи выше верхнего уровня поступает сигнал на выключение двигателя; при опускании шахты ниже нижнего уровня поступает сигнал на включение электродвигателя. При движении материала вниз он подогревается и обжигается в противотоке продуктов горения топлива, поступающих в слой из свободных объемов, образованных под верхней 5 и нижними арками 6. Сжигание топлива в свободных объемах осуществляется топливосжигающими устройствами 7. При этом сжигание топлива под верхней аркой проводится за счет воздуха, поступающего по трубопроводу 11 из патрубка 12 самой нижней арки 8. Регулирование расхода этого воздуха осуществляется заслонкой 13, установленной в трубопроводе 11. Сжигание топлива под нижними арками проводится в потоке охлаждающих печных газов, поступающих из нагнетательной трубы 10 дымососа 9 по трубопроводу 15 и коллектору 16. Регулирование расхода этих газов осуществляется заслонкой. Охлаждение обожженного материала проводится воздухом, подаваемым дутьевым вентилятором 17 под разгрузочное устройство. Отходящие печные газы удаляются дымососом 9 через устройство 14. A shaft furnace for firing lump materials works as follows. The material is supplied by a skip hoist or other mechanism to the loading device 2, from which it is poured into the furnace and moves downward due to the unloading of the material, carried out by the unloading device 3. The furnace maintains a constant level of the material layer between the sensors 4. The level is maintained by an electric signal from layer level sensors to turn on or off the skip hoist electric motor when the furnace is filling above the upper level, a signal to turn off the engine is received; when lowering the shaft below the lower level, a signal is received to turn on the electric motor. When the material moves down, it is heated and fired in countercurrent fuel combustion products entering the layer from free volumes formed under the upper 5 and lower arches 6. The fuel is burned in free volumes by fuel-burning devices 7. In this case, the fuel is burned under the upper arch due to the air entering through the pipe 11 from the pipe 12 of the lowest arch 8. The flow rate of this air is controlled by a valve 13 installed in the pipe 11. Burning fuel under the lower arches carried out in a stream of cooling furnace gases coming from the discharge pipe 10 of the exhaust fan 9 through the pipe 15 and the manifold 16. The flow rate of these gases is controlled by a damper. Cooling the calcined material is carried out by air supplied by the blower fan 17 under the unloading device. The exhaust furnace gases are removed by the exhaust fan 9 through the device 14.

Пример осуществления способа обжига кусковых материалов. An example implementation of the method of firing bulk materials.

Известняк крупностью 40 80 мм скиповым подъемником загружают в шахтную печь производительностью 8 т/час (по извести). Печь имеет размеры: диаметр шахты в верхней части (в свету) 4,2 м; сечение шахты в месте установки арок прямоугольное 3,8 х 3,8 м; рабочая высота шахты 22,0 м. На расстоянии 6,0 м от выгрузочного устройства у противоположных стен шахты установлены арки шириной (каждая) 1,15 м, над ними на расстоянии 4,8 м от них по печи параллельно установлена арка шириной 1,0 м. Под каждую из них с их торцов введены топливосжигающие устройства. Ниже нижних арок на расстоянии 3,0 м от них по середине печи смонтирована арка шириной 0,9 м, с обоих торцов которой введены патрубки, соединенные трубопроводами с топливосжигающими устройствами верхней арки. Топливосжигающие устройства нижних арок соединены через коллектор и трубопровод с нагнетательной трубой дымососа. Устройства для выгрузки материала из печи и удаления газов типовые. Limestone with a grain size of 40 to 80 mm is loaded with a skip hoist into a shaft furnace with a capacity of 8 t / h (lime). The furnace has dimensions: shaft diameter in the upper part (in the light) of 4.2 m; the section of the shaft at the installation site of the arches is rectangular 3.8 x 3.8 m; the shaft’s working height is 22.0 m. At a distance of 6.0 m from the unloading device, opposite the walls of the shaft, arches (each) 1.15 m wide are installed, above them at a distance of 4.8 m from them in the furnace, an arch 1 wide is installed, 0 m. Under each of them, fuel-burning devices were introduced from their ends. Below the lower arches at a distance of 3.0 m from them, in the middle of the furnace, an arch of 0.9 m wide is mounted, from both ends of which there are pipes connected by pipelines to the fuel-burning devices of the upper arch. Fuel-burning devices of the lower arches are connected through a collector and a pipeline to the discharge pipe of the exhaust fan. Devices for unloading material from the furnace and removing gases are typical.

В качестве топлива используют природный газ с удельной теплотой сжигания 8500 ккал/мм³, который в количестве 20 40% его общего расхода равномерно распределяют по двум топливосжигающим устройствам верхней арки, а 80 60% его расхода равномерно распределяют по топливосжигающим устройствам нижних арок. Воздух в количестве 9600 м³/час на охлаждение обожженного материала и горение природного газа в слое и в свободном объеме под верхней аркой подают снизу шахты под разгрузочное устройство. На горение топлива в свободном объеме под верхней аркой 20 40% общего расхода воздуха отводят из зоны охлаждения через патрубки, установленные под самой нижней аркой. В этом случае на горение топлива в свободном объеме под нижними арками соответственно подают из нагнетательной трубы отходящие печные газы в количестве 100 50% от общего расхода охлаждающего воздуха. Удаление газов из печи производят сверху шахты дымососом. Разгрузку охлажденного материала осуществляют непрерывно разгрузочным устройством. В зависимости от количества подаваемого воздуха на горение топлива под верхнюю арку и отходящих печных газов под нижние арки обеспечивают режимы и показатели работы печи, представленные в табл.1.Natural gas with a specific heat of combustion of 8500 kcal / mm ³ is used as fuel, which in an amount of 20–40% of its total consumption is evenly distributed between two fuel-burning devices of the upper arch, and 80–60% of its consumption is evenly distributed among the fuel-burning devices of the lower arches. Air in the amount of 9600 m ³ / h for cooling the calcined material and burning of natural gas in the layer and in the free volume under the upper arch is fed from the bottom of the shaft under the unloading device. To burn fuel in the free volume under the upper arch 20 40% of the total air flow is removed from the cooling zone through pipes installed under the lowest arch. In this case, for the combustion of fuel in the free volume under the lower arches, respectively, exhaust gas is supplied from the discharge pipe in an amount of 100 to 50% of the total cooling air flow. The removal of gases from the furnace is carried out on top of the shaft by a smoke exhauster. Unloading of chilled material is carried out continuously by an unloading device. Depending on the amount of air supplied to the combustion of fuel under the upper arch and the flue gases under the lower arches provide the modes and performance of the furnace, presented in table 1.

Как видно из табл.1, наиболее целесообразным режимом работы печи является режим, при котором на горение топлива под верхней арков подается 0,3 общего расхода охлаждающего воздуха, а на горение топлива под нижними арками вводятся отходящие печные газы в количестве 0,75 общего расхода охлаждающего воздуха. As can be seen from table 1, the most appropriate mode of operation of the furnace is the mode in which 0.3 total flow rate of cooling air is supplied to the fuel under the upper arches and 0.75 total flow rates are introduced into the fuel combustion under the lower arches cooling air.

Настоящее изобретение приводит к снижению удельного расхода тепла на обжиг и повышению качества обожженных материалов. Например, применительно к отечественным заводам, использующим для обжига известняка шахтные печи, снижение удельного расхода топлива на обжиг происходит на 20 30% при этом имеет место повышение содержания CaO_акт в извести на 8 10% В качестве топлива могут использовать все его виды: твердое, газообразное, жидкое.The present invention reduces the specific heat consumption for firing and improves the quality of the calcined materials. For example, with respect to domestic plants, using for burning limestone shaft furnaces, reduced specific fuel consumption for firing occurs at 20 to 30% when this occurs elevation of CaO _act lime 8 10% As fuel may use all of its forms: solid, gaseous, liquid.

Claims

1. The method of firing lump materials in a shaft furnace, including loading, heating, firing and cooling the material in a dense layer in a countercurrent of the combustion products of fuel and air when supplying fuel and air to two levels of fuel-burning devices, the selection of exhaust gases and supplying them to the lower level of fuel-burning devices, characterized in that in the upper level of the fuel burning devices, air is supplied from the cooling zone, while the amount of air supplied is 0.2 0.4 air flow rate for cooling, and the amount of exhaust air gas supplied to the lower level of fuel combustion devices is equal to 0.5 to 1.0 flow rate of air for cooling.

2. The method according to p. 1, characterized in that the ratio of gas pressures in the firing zone at the upper level of the fuel burning devices and air in the cooling zone is (5 50) 1, and the ratio of gas pressures in the firing zone at the lower level of the fuel burning devices and after the exhaust fan is (2 10) 1.

3. A shaft furnace for burning lump materials, comprising a lined shaft with loading and unloading devices, fuel burning devices and a smoke exhauster installed on two levels of the shaft, connected by a discharge pipe to lower level fuel burning devices, characterized in that it is provided with arches installed under the fuel burning devices and in the lower part of the furnace by its diameter, while the arches under the lower level of the fuel-burning devices are installed at opposite walls of the shaft against each other at a distance lines (0.35 0.45) D, where D is the diameter of the shaft, above the upper level of the fuel burning devices, the arch is installed along the diameter of the furnace at a distance of (1.0 1.5) D from the lower arches and the width of the arch is (0.2 0, 35) D, and the lowest arch is installed under the arches of the lower level of the fuel burning devices at a distance from them (0.5 1.0) D, and the fuel burning devices of the upper level and the space under the lower arch are connected by pipelines to the nozzles.