RU2145696C1

RU2145696C1 - Shaft heat exchanger of rotary furnace

Info

Publication number: RU2145696C1
Application number: RU99107312/03A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Аббакумов; А.А. Куликов; Г.А. Тараканчиков; О.Ф. Шатилов; В.М. Горбаненко; А.Г. Лузин; А.К. Кузнецов; В.И. Ерохин; В.Н. Коптелов
Original assignee: АООТ "Санкт-Петербургский институт огнеупоров"; ОАО "Комбинат Магнезит"
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-02-20

Abstract

FIELD: apparatuses for heat treatment of lumpy, pelletized or briquetted material before loading it to rotary furnace. SUBSTANCE: shaft heat exchanger includes vertical shaft, louvre type walls at side of taking off heat transfer agent, solid walls, cavities for supplying heat transfer agent arranged in level higher than angle of rest of material and cavities for discharging heat transfer agent. Shaft heat exchanger also includes central cavity for discharging heat transfer agent restricted by two louvre type walls. Cavities for supplying heat transfer agent are arranged in floors of heat exchanger in staggered fashion. Shaft heat exchanger may include two branches, trapezoidal housing, central cavity for discharging heat transfer agent with cross section in the form of "herring bone", cavities for supplying heat transfer agent and(or) device for discharging it provided with burners. EFFECT: reduced energy consumption at heat treatment of material due to increased uniformness of heat treatment along width of layer, lowered size of heat exchanger, simplified design of discharging device. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для термообработки кускового, гранулированного или брикетированного материала перед его загрузкой во вращающуюся печь. The invention relates to devices for heat treatment of lump, granular or briquetted material before loading it into a rotary kiln.

Известен шахтный подогреватель сырья конструкции фирмы "Fellner-Ziegler" (Германия), представляющий собой установленную на стальной несущей конструкции шахту. На шахте смонтировано двухшлюзовое загрузочное устройство с вибрационным питателем. Known mine heater raw materials of the design of the company "Fellner-Ziegler" (Germany), which is a shaft mounted on a steel supporting structure. A dual-lock loading device with a vibrating feeder is mounted at the mine.

Нижняя часть шахты футерована теплоизоляционным огнеупорным материалом. Футеровка выполнена таким образом, что образует по периметру восемь отсеков, в каждом из которых установлено дозирующее устройство с гидравлическим приводом. Работа каждого дозатора в узле выгрузки регулируется по заданной программе. Внутри шахты установлен пустотелый керн, выполненный из огнеупорного материала. Между футеровкой шахты и керном образуется кольцевое пространство шириной ~ 1,5 м и высотой 6 м, по которому опускается материал и поднимаются печные газы. Газы в слой материала поступают через узел выгрузки и через отверстия в стенах керна. Газы из подогревателя отбираются через патрубки и кольцевой коллектор (Печи для производства извести. Справочник. Монастырев А.В., Александров А.В. "Металлургия", 1979. с. 207, 208). The lower part of the shaft is lined with heat-insulating refractory material. The lining is made in such a way that it forms eight compartments along the perimeter, in each of which a metering device with a hydraulic drive is installed. The operation of each dispenser in the unloading unit is regulated according to a given program. A hollow core made of refractory material is installed inside the mine. An annular space ~ 1.5 m wide and 6 m high is formed between the shaft lining and the core, along which material is lowered and furnace gases rise. Gases enter the material layer through the discharge unit and through openings in the core walls. Gases from the heater are taken through pipes and an annular collector (Furnaces for the production of lime. Reference. Monastyrev AV, Alexandrov AV "Metallurgy", 1979. S. 207, 208).

Подогреватель такой конструкции обладает следующими недостатками. Проходное сечение для дымовых газов ограничивается конструкцией сводового перекрытия керна, что приводит в конечном счете к ограничению количества дымовых газов, которое можно пропустить через подогреватель. A heater of this design has the following disadvantages. The cross-section for flue gases is limited by the design of the vault core overlap, which ultimately leads to a limitation of the amount of flue gases that can be passed through the heater.

При вынужденных периодических охлаждениях подогревателя из-за сложности конструкции керна уменьшается межремонтный период работы подогревателя. Расход газов через подогреватель существенно зависит от уровня слоя материала в кольцевом рабочем объеме. Соответственно колебания высоты слоя могут приводить к значительным изменениям аэродинамического и теплового режима работы вращающейся печи, что требует принятия дополнительных мер. With forced periodic cooling of the heater, due to the complexity of the core design, the overhaul period of the heater decreases. The gas flow through the heater substantially depends on the level of the material layer in the annular working volume. Accordingly, fluctuations in the layer height can lead to significant changes in the aerodynamic and thermal conditions of the rotary kiln, which requires additional measures.

Такая конструкция теплообменника вынуждает устанавливать в узле выгрузки значительное количество толкателей-разгрузителей. This design of the heat exchanger forces the installation of a significant number of pusher-unloaders in the unloading unit.

Известен также шахтный теплообменник вращающейся печи для термообработки гранулированного и сыпучего материала, содержащий вертикальную шахту, подвижные стенки типа жалюзи, выполненные на стороне отбора теплоносителя, сплошные стенки, камеры подвода и отвода теплоносителя с разновысокими наклонными днищами, загрузочные и разгрузочные устройства, при этом распределительные каналы газохода подвода теплоносителя расположены выше линии естественного откоса материала (заявка на патент РФ N 95116896/03 от 04.10.95, F 27 D 1/00, Б. "Изобретения", 1997, N 30, ч. I, с. 115). Also known is a rotary kiln shaft heat exchanger for heat treatment of granular and granular material, comprising a vertical shaft, movable louvre-type walls made on the coolant take-off side, solid walls, coolant inlet and outlet chambers with uneven bottoms, loading and unloading devices, while distribution channels the heat carrier supply ducts are located above the material slope line (patent application of the Russian Federation N 95116896/03 of 04.10.95, F 27 D 1/00, B. "Inventions", 1997, N 30, h. I, p. 115).

В данном теплообменнике теплоноситель на всех ярусах его подачи в слой материала поступает с одной стороны по ходу материала, что приводит к неоднородности термообработки материала по ширине слоя. In this heat exchanger, the heat carrier on all levels of its supply to the material layer enters from one side along the material, which leads to heterogeneity of the heat treatment of the material along the width of the layer.

Известный теплообменник выполнен одноветьевым по ходу материала, что увеличивает его основные лимитирующие габариты - либо длину камер подвода и отвода теплоносителя, либо высоту теплообменника из-за необходимости организации большого количества ярусов, а в конечном счете ограничивает количество дымовых газов, которые можно пропускать через теплообменник. The known heat exchanger is made single-branch along the material, which increases its main limiting dimensions - either the length of the supply and removal chambers of the coolant, or the height of the heat exchanger due to the need to organize a large number of tiers, and ultimately limits the amount of flue gases that can be passed through the heat exchanger.

Кроме того, корпус теплообменника выполнен прямоугольным, что приводит к необходимости установки в узле выгрузки нескольких толкателей-разгрузителей при длине камер подвода и отвода теплоносителя, соответствующей практическим нуждам. In addition, the heat exchanger casing is made rectangular, which leads to the need to install several pusher-unloaders in the unloading unit with the length of the supply and removal chambers corresponding to practical needs.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение энергозатрат на термообработку материала за счет повышения степени однородности его термообработки по ширине слоя, а также уменьшение основных габаритов установки и упрощение конструкции узла выгрузки. The problem to which the invention is directed, is to reduce energy consumption for heat treatment of the material by increasing the degree of uniformity of its heat treatment along the width of the layer, as well as reducing the main dimensions of the installation and simplifying the design of the unloading unit.

Поставленная задача решается за счет того, что шахтный теплообменник вращающейся печи для термообработки кускового, гранулированного или брикетированного материала, содержащий вертикальную шахту, стенки типа "жалюзи", выполненные на стороне отбора теплоносителя, сплошные стенки, полости подвода теплоносителя, расположенные выше уровня естественного откоса материала, и полости отвода теплоносителя, дополнительно снабжен центральной полостью отвода теплоносителя, образованной двумя жалюзийными стенками, а полости подвода теплоносителя расположены по ярусам теплообменника в шахматном порядке. The problem is solved due to the fact that the shaft heat exchanger of a rotary kiln for heat treatment of lump, granular or briquetted material containing a vertical shaft, blind-type walls made on the heat-transfer side, solid walls, coolant supply cavities located above the level of material slope , and the cavity of the coolant, is additionally equipped with a Central cavity of the coolant formed by two louvered walls, and the cavity of the supply of coolant A heat exchanger arranged in tiers in a checkerboard pattern.

Такая конструкция теплообменника позволит повысить степень однородности термообработки материала по ширине слоя, ликвидировать застойные для проходящих газов зоны, что обеспечит эффективное использование всего объема теплообменника. This design of the heat exchanger will increase the degree of homogeneity of the heat treatment of the material across the width of the layer, to eliminate stagnant zones for passing gases, which will ensure the efficient use of the entire volume of the heat exchanger.

Шахтный теплообменник выполнен двухветьевым, что обеспечит сокращение лимитирующих габаритов и позволит увеличить количество пропускаемых через теплообменник газов. The mine heat exchanger is double-branch, which will reduce the limiting dimensions and will increase the amount of gas passed through the heat exchanger.

Выполнение центральной полости отвода отработанного теплоносителя в виде "елки" в поперечном разрезе обеспечивает оптимальную засыпку материала в шахтный теплообменник. The implementation of the Central cavity of the waste heat carrier in the form of a "Christmas tree" in cross section provides optimal filling of the material into the shaft heat exchanger.

Корпус теплообменника выполнен трапецеидальным, что приводит к снижению вертикального габарита установки и обеспечивает упрощение конструкции узла выгрузки за счет снижения количества установленных в нем толкателей- разгрузителей. The heat exchanger housing is made trapezoidal, which leads to a decrease in the vertical dimension of the installation and simplifies the design of the unloading unit by reducing the number of pushers-unloaders installed in it.

Полости подвода теплоносителя и/или его узел разгрузки снабжены горелочными устройствами. Это позволяет снизить, при необходимости, количество топлива, сжигаемого во вращающейся печи, что приводит к снижению удельных энергозатрат на термообработку и пылевынос из вращающейся печи. The coolant supply cavities and / or its discharge unit are provided with burner devices. This allows you to reduce, if necessary, the amount of fuel burned in a rotary kiln, which leads to a decrease in specific energy consumption for heat treatment and dust removal from a rotary kiln.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема установки теплообменника за вращающейся печью, а на фиг. 2 - поперечный разрез теплообменника. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a heat exchanger installation diagram behind a rotary kiln, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a heat exchanger.

Шахтный теплообменник выполнен двухветьевым по ходу теплоносителя (дымовых газов). The mine heat exchanger is made two-branch along the coolant (flue gas).

Конструкция шахтного теплообменника включает в себя узел загрузки сырого материала 1, профилированную футерованную шахту 2, оборудованную системой жаропрочных полок 3, устанавливаемых у стен шахты 2 теплообменника и в ее центральной части, которые формируют профиль слоя материала 5, системы подвода 6 и отвода 7 газов, узел выгрузки материала 8. The design of the shaft heat exchanger includes a raw material loading unit 1, a profiled lined shaft 2, equipped with a system of heat-resistant shelves 3 installed on the walls of the shaft 2 of the heat exchanger and in its central part, which form the profile of the material layer 5, the gas supply system 6 and gas outlet 7, material unloading unit 8.

Узел загрузки сырого материала 1 выполнен в виде двух загрузочных воронок 9, обеспечивающих двухветьевую схему движения материала и слоевое уплотнение рабочего пространства. The raw material loading unit 1 is made in the form of two loading funnels 9, providing a two-branch scheme of material movement and a layer seal of the working space.

Система подвода газа 6 включает газоходы подвода газа 10 и полости подвода газа - одну центральную 11 и две боковые 12 и 13, которые формируются стенками шахты 2 и слоем материала 5, располагающимся под углом естественного откоса. The gas supply system 6 includes gas supply ducts 10 and gas supply cavities — one central 11 and two side 12 and 13, which are formed by the walls of the shaft 2 and a layer of material 5 located at an angle of repose.

Система отвода отработанных газов 7 включает полости отвода отработанных газов - две боковые 14 и 15 и одну центральную 16. Боковые полости отвода формируются стенками шахты 2, наклонными полками 3, установленными вдоль боковых стен и слоем материала 5, расположенным между полками под углом естественного откоса. Центральная полость отвода отработанных газов 16 образована жаропрочными полками 3, собранными таким образом, что имеют в поперечном разрезе вид "елки". The exhaust gas system 7 includes exhaust gas cavities - two lateral 14 and 15 and one central 16. The lateral exhaust cavities are formed by the walls of the shaft 2, inclined shelves 3 installed along the side walls and a layer of material 5 located between the shelves at an angle of repose. The central cavity of the exhaust gas 16 is formed by heat-resistant shelves 3, assembled in such a way that they have a cross-sectional view of a "Christmas tree".

Узел выгрузки материала 8 снабжен толкателем- разгрузителем 17. The unloading unit of the material 8 is equipped with a pusher-unloader 17.

Центральная полость подвода газа 11 снабжена горелочными устройствами 18. Горелочные устройства могут быть расположены также в других полостях и/или в узле разгрузки. The central gas supply cavity 11 is provided with burner devices 18. The burner devices can also be located in other cavities and / or in the discharge unit.

Шахтный теплообменник работает следующим образом. Сырой материал поступает в узел загрузки 1, откуда подается в рабочий объем шахтного теплообменника. На выходе из него горячий материал толкателем-разгрузителем 17 по наклонной поверхности подается во вращающуюся печь. Mine heat exchanger operates as follows. The raw material enters the loading unit 1, from where it is supplied to the working volume of the shaft heat exchanger. At the exit from it, the hot material is pushed by an unloader 17 along an inclined surface into a rotary kiln.

Поступающие из вращающейся печи дымовые газы однократно, но в разных направлениях, просасываются через слой материала 5. The flue gases coming from the rotary kiln are sucked out once, but in different directions, through the material layer 5.

На верхнем ярусе дымовые газы подаются по газоходам 10 в центральную полость 11, на среднем - в две боковые 12 и 13. On the upper tier, flue gases are fed through the flues 10 to the central cavity 11, on average, to two side 12 and 13.

На нижнем ярусе газы засасываются через узел выгрузки 8. Отработанные газы верхнего яруса собираются в две боковые полости отвода 14 и 15 среднего и нижнего ярусов - в одну центральную полость отвода 16. Затем все газы поступают через отводящий газоход на газоочистку. At the lower tier, gases are sucked in through the discharge unit 8. Exhaust gases of the upper tier are collected in two side cavities of the outlet 14 and 15 of the middle and lower tiers - in one central cavity of the outlet 16. Then all the gases enter the exhaust gas duct through the exhaust gas duct.

Нагрев материала осуществляется за счет теплообмена между движущимся по шахте 2 под действием силы тяжести материалом и продуваемыми через слой материала 5 вышедшими из вращающейся печи дымовыми газами и получаемыми в результате работы горелочных устройств 18 продуктами горения. The heating of the material is carried out due to heat exchange between the material moving along the shaft 2 under the action of gravity and the flue gases emitted from the rotary kiln 5 that are blown out of the rotary kiln and obtained as a result of the operation of the burner devices 18.

Заявляемая конструкция шахтного теплообменника реализует встречно-перекрестную схему движения теплоносителя на верхних ярусах, что обеспечит более глубокую утилизацию тепла дымовых газов, повысит степень однородности термообработки материала по ширине слоя, что дает возможность сократить время термообработки в печи, а следовательно, делает процесс термообработки более экономичным. The inventive design of the shaft heat exchanger implements a cross-cross flow pattern of the heat carrier on the upper tiers, which will provide deeper utilization of flue gas heat, increase the degree of uniformity of heat treatment of the material along the width of the layer, which makes it possible to reduce the heat treatment time in the furnace, and therefore makes the heat treatment process more economical .

Claims

1. The shaft heat exchanger of a rotary kiln for heat treatment of lump, granular or briquetted material, containing a vertical shaft, walls of the "blinds" type, made on the side of the heat carrier, solid walls, cavity for supplying coolant located above the level of natural slope of the material, and cavity for removing coolant, characterized in that the heat exchanger is provided with a Central cavity of the heat carrier, formed by two louvered walls, and the cavity of the coolant inlet are located on the tier m coil in a staggered manner.

2. Mine heat exchanger according to claim 1, characterized in that it is made of a double-branch.

3. The shaft heat exchanger according to claim 1, characterized in that the central cavity of the heat transfer fluid is made in the form of a "Christmas tree" in cross section.

4. Mine heat exchanger according to claim 1, characterized in that its casing is made trapezoidal.

5. The shaft heat exchanger according to claim 1, characterized in that the cavity for supplying the coolant and / or its unloading unit is equipped with burner devices.