RU2009423C1

RU2009423C1 - Rotary furnace for thermal degreasing non-ferrous metal and alloy chips

Info

Publication number: RU2009423C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Воробьев; Н.С. Овсов; Ю.В. Захаров; В.М. Федотов
Original assignee: Воробьев Владимир Васильевич
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: furnace has drum with metal insert, loading chamber with smoke discharge duct, smoke cooler and unloading chamber with burners block and gas duct for blowing heat carrier into the drum. The end of the gas duct is provided with hollow cylindrical end piece the interior wall of which and the end face on the side of the drum are perforated, and the exterior wall is provided with two pipes. One of the pipes fixed downstream of the perforated end face (looking in the direction of heat carrier flow) is connected to water delivery pipeline and the other pipe located upstream of the perforated and face is connected to steam delivery pipeline. The smoke cooler carries gas-permeable container with heat resistant chips, and the smoke discharged duct carries the nozzle for blowing steam-air mixture into flue gases. EFFECT: extended operating capabilities. 5 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве ферротитана, жаропрочных и прецизионных сплавов, цветных металлов и пр. , где применяется обезжиренная, очищенная от металлических включений металлошихта, в частности стружка. The invention relates to metallurgy and can be used in the production of ferrotitanium, heat-resistant and precision alloys, non-ferrous metals, etc., where a fat-free metal charge cleared of metal inclusions is used, in particular shavings.

Известно устройство для тепловой обработки промпродуктов химико-металлургического производства, содержащее футерованный барабан, загрузочную и разгрузочную камеры, дымоотвод и подводящий газоход с горелочным устройством, торец которого расположен в полости барабана. A device for heat treatment of industrial products of chemical and metallurgical production, containing a lined drum, loading and unloading chambers, a chimney and a supply gas duct with a burner device, the end of which is located in the cavity of the drum.

Недостатками этого устройства являются загрязненность обработанного промпродукта частицами футеровки при его движении в барабане, ненадежность оборудования при обработке легкоокисляющихся промпродуктов типа замасленной стружки титана, магния и их сплавов из-за повышенной опасности воспламенения паров масел на поверхности кусочков промпродуктов с развитием высоких локальных температур и сгорания металла, а также выброс с дымовыми газами в атмосферу смолисто-сажевых аэрозолей и пылеобразных окислов металла, образующихся при горении масел и металла. The disadvantages of this device are the contamination of the processed industrial product by the lining particles during its movement in the drum, the unreliability of the equipment during the processing of easily oxidized industrial products such as oily chips of titanium, magnesium and their alloys due to the increased risk of ignition of oil vapor on the surface of the industrial product pieces with the development of high local temperatures and metal combustion , as well as the emission with flue gases into the atmosphere of tar-soot aerosols and dusty metal oxides generated during combustion and oils and metal.

Известно также устройство для подачи парогазовой смеси во вращающуюся печь, содержащее закрепленные на установленном у головки печи механизме перемещения консольные коаксиальные трубы с соплами, расположенные над слоем обрабатываемого материала, снабженное перфорированными трубами для подачи хладоагента. A device is also known for supplying a gas-vapor mixture to a rotary kiln, comprising cantilevered coaxial tubes with nozzles mounted on a furnace head mounted on the furnace head and arranged above a layer of the processed material, provided with perforated tubes for supplying a refrigerant.

Недостатками такого устройства являются ненадежность в эксплуатации при обезжиривании металлической стружки вследствие подачи горючего газа непосредственно на нагретую во вращающейся печи стружку и возможности развития локальных температур на поверхности кусочков стружки свыше 1000^оС, что недопустимо для цветных металлов и сплавов из-за их угара, а также загрязнение окружающей атмосферы смолисто-сажевыми аэрозолями и пылевидными окислами металла, выходящими из печи с дымовыми газами.Disadvantages of such devices are unreliable in operation for degreasing metal chips due to the combustible gas directly onto a heated rotary kiln chips and the possibility of local temperatures at the surface of chip pieces of more than 1000 ^{° C,} which is unacceptable for the non-ferrous metals and alloys due to their burn, and also pollution of the surrounding atmosphere with tar-soot aerosols and dusty metal oxides coming out of the furnace with flue gases.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вращающаяся печь для термообезжиривания стружки жаропрочных сплавов, содержащая барабан с металлическим вкладышем, форсунку для увлажнения стружки, загрузочную камеру с дымоотводом, разгрузочную камеру с приемником стружки, топку с горелками и дымоохладитель с системой циркуляции воды. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a rotary kiln for heat degreasing chips of heat-resistant alloys, containing a drum with a metal liner, a nozzle for humidifying the chips, a loading chamber with a chimney, a discharge chamber with a chip receiver, a furnace with burners and a smoke cooler with a water circulation system .

Однако в известной вращающейся печи невозможно достижение высокого качества продукта вследствие загрязнения обезжиренной стружки на выходе из барабана водой, подаваемой на охлаждение стружки из системы циркуляции воды, которая всегда содержит некоторое количество масел, а также большие эксплуатационные расходы на обогрев трубопроводов в зимнее время в условиях температур воздуха ниже 0^оС и сжигание масел в топке.However, in a known rotary kiln, it is impossible to achieve a high quality product due to contamination of fat-free chips at the outlet of the drum with water supplied to cool the chips from the water circulation system, which always contains a certain amount of oil, as well as high operating costs for heating pipelines in winter at temperatures air below 0 ^{° C,} and the burning of oil in the furnace.

Цель изобретения - повышение качества продукта и сокращение эксплуатационных расходов. The purpose of the invention is to improve product quality and reduce operating costs.

Это достигается тем, что во вращающейся печи, содержащей барабан с металлическим вкладышем, загрузочную камеру с дымоотводом, дымоохладитель и разгрузочную камеру с горелочным устройством и газоходом для вдувания в барабан теплоносителя, конец газохода выполнен с цилиндрическим пустотелым насадком, внутренняя стенка которого и торец со стороны барабана перфорированы, а наружная стенка снабжена патрубками, один из которых, укрепленный за перфорированным торцом по ходу теплоносителя, присоединен к трубопроводу подачи воды, а другой, укрепленный до перфорированного торца, присоединен к трубопроводу подачи водяного пара, при этом в дымоохладителе установлен газопроницаемый контейнер с жаростойкой стружкой, а в дымоотводе укреплено сопло для подачи воздуха и водяного пара. This is achieved by the fact that in a rotary kiln containing a drum with a metal liner, a loading chamber with a chimney, a smoke cooler and an unloading chamber with a burner and a gas duct for blowing coolant into the drum, the end of the gas duct is made with a cylindrical hollow nozzle, the inner wall of which and the end face from the side the drums are perforated, and the outer wall is equipped with nozzles, one of which, mounted behind the perforated end along the coolant, is connected to the water supply pipe, and the other, Ukrainian Warm up to the perforated end, it is connected to the steam supply pipe, while a smoke-tight container with heat-resistant chips is installed in the smoke cooler, and a nozzle for supplying air and water vapor is strengthened in the chimney.

Благодаря выполнению конца газохода с цилиндрическим пустотелым насадком, снабженным патрубками, присоединенным к трубопроводам подачи воды и водяного пара, обеспечивается регулирование температуры газообразного теплоносителя и его теплофизических свойств, что позволяет создавать оптимальные условия для термообезжиривания различных типов стружки цветных металлов и сплавов, охлаждать обработанную стружку на выходе из барабана в атмосфере водяного пара без доступа воздуха и повысить качество продукта. Due to the implementation of the end of the gas duct with a cylindrical hollow nozzle equipped with nozzles connected to the pipelines for supplying water and water vapor, the temperature of the gaseous coolant and its thermophysical properties are regulated, which allows creating optimal conditions for thermal degreasing of various types of non-ferrous metal and alloy chips, cooling the processed chips exit the drum in an atmosphere of water vapor without air access and improve product quality.

Благодаря установке в дымоохладителе контейнера с жаростойкой стружкой и укреплению в дымоотводе сопла для подачи смеси воздуха и водяного пара обеспечивается фильтрация выходящих из барабана дымовых газов и улавливание содержащихся в них вредностей - смолисто-масляных аэрозолей и пылевидных окислов металла, что существенно упрощает эксплуатацию печи и снижает энергозатраты, поскольку отпадает необходимость в системе циркуляции воды для охлаждения дымовых газов и сжигании масляного конденсата. Thanks to the installation of a container with heat-resistant chips in the smoke cooler and the nozzle for attaching a mixture of air and water vapor in the chimney, the flue gases coming out of the drum are filtered and the harmful substances contained in them - tar-oil aerosols and dusty metal oxides are filtered, which greatly simplifies the operation of the furnace and reduces energy consumption, since there is no need for a water circulation system for cooling flue gases and burning oil condensate.

На фиг. 1 изображен общий вид вращающейся печи; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 3. In FIG. 1 shows a general view of a rotary kiln; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1; in FIG. 4 is a section BB of FIG. 2; in FIG. 5 is a section GG in FIG. 3.

Вращающаяся печь для термообезжиривания стружки содержит барабан 1 с металлическим вкладышем 2, загрузочную камеру 3 с дымоотводом 4, дымоохладитель 5 и разгрузочную камеру 6 с горелочным устройством 7 и газоходом 8 для вдувания в барабан теплоносителя. The rotary kiln for thermal degreasing of chips contains a drum 1 with a metal insert 2, a loading chamber 3 with a chimney 4, a smoke cooler 5 and a discharge chamber 6 with a burner 7 and a gas duct 8 for blowing into the heat carrier drum.

Конец газохода 8 выполнен с цилиндрическим пустотелым насадком 9, внутренняя стенка 10 которого и торец 11 со стороны барабана перфорированы. Наружная стенка 12 насадка 9 снабжена патрубками 13 и 14. Насадок 9 изготавливается из жаростойкого металла. Патрубок 13, укрепленный в стенке 12 за перфорированным торцом 11 по ходу теплоносителя, присоединен к трубопроводу 15 подачи воды, а патрубок 14, укрепленный в стенке 12 до перфорированного торца 11, присоединен к трубопроводу 16 подачи водяного пара. The end of the duct 8 is made with a cylindrical hollow nozzle 9, the inner wall 10 of which and the end face 11 from the drum are perforated. The outer wall 12 of the nozzle 9 is equipped with nozzles 13 and 14. The nozzles 9 are made of heat-resistant metal. The pipe 13, mounted in the wall 12 behind the perforated end 11 along the coolant, is connected to the water supply pipe 15, and the pipe 14, mounted in the wall 12 to the perforated end 11, is connected to the water supply pipe 16.

В дымоохладителе 5 установлен газопроницаемый контейнер 17, заполненный жаростойкой стружкой 18, например стружкой хромоникелевого сплава ЭИ-692, предварительно отсортированной до размера кусочков 3. . . 40 мм. Верх дымоохладителя 5 закрыт съемной крышкой 19 для возможности установки и снятия контейнера 17. В дымоотводе 4 укреплено сопло 20 для подачи смеси воздуха и водяного пара в отходящие из барабана 1 дымовые газы. Печь оборудована дымососом 21 и дымовой трубой 22. Для подачи воздуха в горелочное устройство 7 служит вентилятор 23. In the smoke cooler 5, a gas-permeable container 17 is installed, filled with heat-resistant chips 18, for example chips of the EI-692 chromium-nickel alloy, pre-sorted to the size of pieces 3.. . 40 mm. The top of the smoke cooler 5 is closed by a removable cover 19 for the possibility of installing and removing the container 17. In the chimney 4, a nozzle 20 is reinforced to supply a mixture of air and water vapor in the flue gases leaving the drum 1. The furnace is equipped with a smoke exhauster 21 and a chimney 22. A fan 23 is used to supply air to the burner device 7.

Вращающаяся печь для термообезжиривания стружки цветных металлов и сплавов работает следующим образом. A rotary kiln for heat degreasing chips of non-ferrous metals and alloys works as follows.

Вначале производят разогрев печи, для чего включают привод барабана 1, дымосос 21, вентилятор 23 и разжигают горелочное устройство 7. Открывают вентиль на трубопроводе 16 и подают в насадок 9 водяной пар. Открывают вентиль на трубопроводе 15 и подают на конец стенки 10, выступающий за торец 11, воду. При движении водяного пара в кольцеобразной полости между стенками 10, 12 происходит охлаждение стенок 10, 12 и перегрев пара, одна часть потока которого через отверстия 24, 25 вдувается в продукты сгорания топлива, например природного газа, сжигаемого в горелочном устройстве 7, а другая часть потока через отверстия 26 обдувает конец стенки 10, распыляя вытекающую из патрубка 13 воду, образуя пароводяную кольцеобразную струю. Регулировку температуры и химсостава теплоносителя, выходящего из газохода 8, представляющего собой смесь продуктов сгорания топлива и водяного пара, производят путем изменения соотношения расхода топлива, воздуха и водяного пара. На входе в барабан 1 температуру теплоносителя в центре потока газа устанавливают в пределах 6000. . . 800^оС, а по периферии - в пределах 200. . . 300^оС.First, the furnace is heated, for which they include the drive of the drum 1, the exhaust fan 21, the fan 23 and the burner device 7. The valve on the pipe 16 is opened and steam 9 is supplied to the nozzles 9. Open the valve on the pipe 15 and serves at the end of the wall 10, protruding beyond the end 11, water. When water vapor moves in an annular cavity between the walls 10, 12, the walls 10, 12 are cooled and the steam overheats, one part of the flow of which through the openings 24, 25 is blown into the combustion products of fuel, for example natural gas, burned in the burner device 7, and the other part a stream through the openings 26 blows over the end of the wall 10, spraying the water flowing from the nozzle 13, forming a steam-water ring-shaped jet. The temperature and chemical composition of the coolant emerging from the gas duct 8, which is a mixture of the products of combustion of fuel and water vapor, are adjusted by changing the ratio of fuel, air and water vapor consumption. At the entrance to the drum 1, the temperature of the coolant in the center of the gas flow is set within 6000.. . 800 ^о С, and on the periphery - within 200.. . 300 ^about S.

После прогрева печи загружают барабан 1 стружкой. Через сопло 20 в дымоотвод 4 вдувают паровоздушную смесь для понижения температуры дымовых газов на входе в дымоохладитель до 200. . . 250^оС. При движении стружки в барабане 1 и ее нагреве содержащиеся в ней масла испаряются и, смешиваясь с теплоносителем, поступают в дымоотвод 4 и далее в дымоохладитель 5 и контейнер 17 с жаростойкой стружкой 18, откуда отсасываются дымососом 21 и через дымовую трубу 22 удаляются в атмосферу. При обезжиривании стружки скорость потока теплоносителя, выходящего из насадка 9, поддерживают в пределах от 20 до 30 м/с, обеспечивая интенсивный теплообмен со стружкой. Соприкасаясь со стружкой перед выходом из барабана 1, распыленная вода испаряется. Образующийся при этом водяной пар препятствует подсосам в барабан 1 атмосферного воздуха. В дальнейшем водяной пар и теплоноситель смешиваются. Стружка на выходе из барабана интенсивно охлаждается, ее температура снижается до 110. . . 200^оС. Охлажденная обезжиренная стружка высыпается в приемник, откуда транспортируется к месту складирования.After heating the furnace load the drum 1 chips. Through the nozzle 20, a steam-air mixture is blown into the chimney 4 to lower the temperature of the flue gases at the inlet to the smoke cooler to 200.. . 250 ^о С. When the chips move in the drum 1 and its heating, the oils contained in it evaporate and, mixed with the heat carrier, enter the chimney 4 and then into the smoke cooler 5 and container 17 with heat-resistant chips 18, from where they are sucked off by the smoke exhauster 21 and through the chimney 22 are removed to the atmosphere. When degreasing chips, the flow rate of the coolant leaving the nozzle 9 is maintained in the range from 20 to 30 m / s, providing intensive heat exchange with the chips. In contact with the chips before exiting the drum 1, the sprayed water evaporates. The resulting water vapor prevents leakage into the drum 1 of atmospheric air. Subsequently, water vapor and coolant are mixed. The chips at the outlet of the drum are intensively cooled, its temperature drops to 110.. . 200 ^о С. Cooled fat-free chips are poured into the receiver, from where it is transported to the storage place.

При движении дымовых газов по дымоотводу 4 температуру их снижают до 150^оС путем увеличения расхода паровоздушной смеси из сопла 20. При охлаждении дымовых газов до 150^оС содержащиеся в них пары масел конденсируются в объеме газов, образуя масляный туман, состоящий из смолисто-масляных аэрозолей. Нагрев замасленной стружки в барабане 1 в условиях избытка водяного пара и недостатка кислорода протекает без образования пламени, причем при температуре нагрев стружки от 500 до 600^оС из нее испаряются практически все углеводороды. При фильтрации охлажденных до 150^оС дымовых газов через контейнер 17 со стружкой 18 происходит их очистка от смолисто-масляных аэрозолей и накопление в стружке 18 отложений (фильтрата). Отфильтрованные дымовые газы удаляются дымососом 21 через дымовую трубу 22 в атмосферу.When the flue gas flows along the chimney 4 reduce their temperature to ¹⁵⁰ ° C by increasing the flow of vapor from the nozzle 20. When cooling the flue gas to ¹⁵⁰ ° C contained therein oil vapors are condensed in a volume of gas, forming the oil mist consisting of resinous-oily aerosol. Heating of oily shavings in the drum 1 with an excess of water vapor and oxygen deficiency occurs without flame, and heating at a temperature of from 500 chips to 600 ^{° C} therefrom evaporate substantially all hydrocarbons. When filtering flue gases cooled to 150 ^° C through a container 17 with shavings 18, they are cleaned of tar-oil aerosols and accumulate deposits (filtrate) in the chips 18. The filtered flue gases are removed by the exhaust fan 21 through the chimney 22 into the atmosphere.

По мере обезжиривания в барабане 1 стружки происходит постепенное зарастание стружки 18 в контейнере 17 смолисто-масляными отложениями, вследствие чего гидравлическое сопротивление дымоохладителя 5 возрастает. При падении разрежения в дымоотводе 4 ниже предельно допустимого производят перезарядку контейнера 17. Для этого тушат горелочное устройство 7, закрывают вентили на трубопроводах 15, 16, прекращая подачу воды и пара, останавливают вентилятор 23, дымосос 21 и выключают привод барабана 1. При этом барабан 1 должен быть освобожден от обезжиренной стружки. Снимают крышку 19, извлекают из дымоохладителя 5 контейнер 17 с загрязненной фильтром жаростойкой стружкой 18, а на его место устанавливают контейнер 17 с чистой жаростойкой стружкой 18. Загрязненную фильтратом стружку 18 загружают в барабан 1, включают дымосос 21, вентилятор 23, разжигают горелочное устройство 7, открывают вентили на трубопроводах 15, 16 и подают воду и пар. Включают привод вращения барабана 1 и производят нагрев и обезжиривание жаростойкой стружки. Температуру нагрева жаростойкой стружки в барабане 1 поддерживают в пределах 760. . . 800^оС. При этом происходит сжигание фильтрата до полного удаления из стружки горючих веществ. Обезжиренную стружку на выходе из барабана 1 охлаждают распыленной в потоке водяного пара водой, движущемся из насадка 9 со скоростью 35. . . 40 м/с. Охлажденная до 110. . . 200^оС жаростойкая стружка высыпается из барабана 1 в приемник.As degreasing in the drum 1 of the chips occurs gradual overgrowing of the chips 18 in the container 17 with resinous-oil deposits, as a result of which the hydraulic resistance of the smoke cooler 5 increases. When the vacuum in the chimney 4 drops below the maximum permissible, the container 17 is recharged. To do this, extinguish the burner 7, close the valves on the pipelines 15, 16, stopping the flow of water and steam, stop the fan 23, the smoke exhauster 21 and turn off the drum 1 drive. 1 must be freed from fat free chips. The lid 19 is removed, the container 17 with the heat-resistant chip 18 contaminated by the filter is removed from the smoke cooler 5, and the container 17 with the clean heat-resistant chip 18 is installed in its place. The chip 18 contaminated with the filtrate is loaded into the drum 1, the smoke exhauster 21 is turned on, the fan 23 is turned on, the burner device 7 is lit , open valves on pipelines 15, 16 and supply water and steam. Turn on the drive rotation of the drum 1 and produce heating and degreasing heat-resistant chips. The heating temperature of the heat-resistant chips in the drum 1 is maintained within 760.. . 800 ^about C. In this case, the filtrate is burned to the complete removal of flammable substances from the chips. Fat-free chips at the outlet of the drum 1 are cooled by water sprayed in a stream of water vapor moving from the nozzle 9 at a speed of 35.. . 40 m / s. Chilled to 110.. . 200 ^about With heat-resistant chips spilled from the drum 1 into the receiver.

Обработанную жаростойкую стружку направляют на заполнение контейнера 17 перед установкой в дымоохладитель 5 или на переплав при производстве шихтового слитка. Processed heat-resistant chips are sent to fill the container 17 before installation in the smoke cooler 5 or remelting in the production of a charge ingot.

Использование изобретения позволяет повысить качество продукта - обезжиренной стружки цветных металлов и сплавов, а также упростить эксплуатацию оборудования печи и снизить эксплуатационные расходы. (56) Авторское свидетельство СССР N 1165863, кл. F 27 D 7/20, 1984. Using the invention allows to improve the quality of the product - non-fat chips of non-ferrous metals and alloys, as well as to simplify the operation of furnace equipment and reduce operating costs. (56) Copyright certificate of the USSR N 1165863, cl. F 27 D 7/20, 1984.

Claims

ROTATING FURNACE FOR THERMAL DEHEASING OF CHAINS OF NON-FERROUS METALS AND ALLOYS, containing a drum with a metal liner, a loading chamber with a chimney, a smoke cooler, a discharge chamber with a burner and a gas duct for blowing into the heat-transfer drum, which is characterized by a reduction in product consumption, which is aimed at reducing the cost of the product, thereby reducing the cost of product , the end of the duct is made with a cylindrical hollow nozzle, the inner wall of which and the end face from the drum are perforated, with nozzles located on the outer nozzle, one of which is fixed behind the perforation from the outlet end side and connected to the water supply pipelines, and the other is fixed to perforation from the drum side and connected to the water vapor supply pipeline, a gas-tight container with heat-resistant chips is installed in the smoke cooler, and a nozzle is fixed in the chimney for supplying air and water vapor.