RU2196286C2

RU2196286C2 - Melting furnace

Info

Publication number: RU2196286C2
Application number: RU2000118107A
Authority: RU
Inventors: З.Г. Салихов; В.П. Быстров; В.И. Шубин; В.И. Жарко; В.А. Кулабухов; З.К. Шафитин; М.З. Салихов; С.В. Быстров
Original assignee: Научно-экологическое предприятие "Экоси"
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2003-01-10

Abstract

FIELD: devices for production of cement clinker on the basis of molten slag of metallurgical furnaces, applicable in metallurgy and cement industry. SUBSTANCE: the melting furnace has a melting chamber with lined walls, hearth and an arch with a duct of waste gases mounted above it, immersion tuyeres for introduction of fuel and oxidizer to the melt, and a melt granulator. The melting chamber is made as a tunnel with the width between the tuyerers installed in the side walls in the length of the melting chamber equal to 0.1-0.4 L (where L - the tunnel length). The duct above the arch is separated in length into three vertical chambers, which, in their turn, are separated in height by grids into separate compartments used for passage of waste gases, some of which in the peripheral vertical chambers are provided with transfer ducts. The central chamber is isolated from the peripheral ones by lining and provided with pipe unions for inlet and outlet of cooling air. The grids are made in the form of walled up heat pipes-thermosiphons in the vertical chambers with evaporating parts located on the peripheral ducts, and condensation parts-in the central duct. Openings are made in the end walls for inlet of molten slag and discharge of the finished product, the latter enters the heating chamber, mounted in whose lower part are profiled rolls of the melt granulator. EFFECT: enhanced furnace capacity, enhanced quality of clinker. 3 cl, 8 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для получения цементного клинкера на основе огненно-жидкого шлака металлургических печей и может быть использовано в металлургии и цементной промышленности. The invention relates to a device for producing cement clinker based on fire-liquid slag of metallurgical furnaces and can be used in metallurgy and cement industry.

Известно устройство для получения плавленого цементного клинкера с использованием огненно-жидкого металлургического шлака, выполненное в виде центробежной машины с приемной камерой для огненно-жидкого шлака и известняка. Под камеры выполнен в виде диска с возможностью вращательного движения. Отверстие для выхода готового продукта направлено на гранулятор расплава, выполненный в виде отражательного щита-экрана (Х.С. Воробьев и Д.Я. Мазуров "Теплотехнические расчеты цементных печей и аппаратов", М., 1962 г., стр. 108-109, рис. 45). A device for producing fused cement clinker using fire-liquid metallurgical slag, made in the form of a centrifugal machine with a receiving chamber for fire-liquid slag and limestone. Under the camera is made in the form of a disk with the possibility of rotational motion. The hole for the exit of the finished product is directed to the melt granulator, made in the form of a reflective shield screen (Kh.S. Vorobyov and D.Ya. Mazurov "Thermotechnical calculations of cement kilns and apparatuses", Moscow, 1962, pp. 108-109 , fig. 45).

Недостатками устройства являются невысокая производительность из-за периодичности процесса, низкое качество клинкера (марка не выше "М 300"). The disadvantages of the device are low productivity due to the periodicity of the process, low quality of clinker (brand no higher than "M 300").

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является плавильная печь для получения строительных материалов преимущественно цементного клинкера на основе огненно-жидкого шлака металлургических печей, содержащая плавильную камеру с футерованными стенами, подом и сводом, над которым смонтирован канал отходящих газов, погружными фурмами для ввода в расплав топлива и окислителя и гранулятор расплава (X.С. Воробьев и Д.Я. Мазуров "Теплотехнические расчеты цементных печей и аппаратов", М., 1962 г., стр. 106-107, рис. 44). The closest in technical essence and the achieved result is a melting furnace for producing building materials mainly of cement clinker based on fire-liquid slag of metallurgical furnaces, containing a melting chamber with lined walls, a hearth and a vault, over which the exhaust gas channel is mounted, with immersion lances for entering fuel and oxidizer melt and a melt granulator (X. S. Vorobyov and D. Ya. Mazurov "Thermotechnical calculations of cement kilns and apparatuses", Moscow, 1962, pp. 106-107, Fig. 44).

Недостатки указанного устройства следующие: периодический режим работы и по этой причине невысокая производительность, высокий удельный расход тепла из-за отсутствия узла утилизации высокотемпературных газов для тепловой обработки холодного сырья перед подачей в плавильную камеру; недостаточно высокое качество клинкера из-за недостаточно хорошего локального перемешивания расплава, создаваемого фурмами, расположенными в цилиндрической камере на значительном расстоянии друг против друга; гранулятор расплава, выполненный в виде изложниц, не обеспечивает быстрого и регулируемого охлаждения клинкера. The disadvantages of this device are as follows: periodic operation and, for this reason, low productivity, high specific heat consumption due to the absence of a high-temperature gas utilization unit for heat treatment of cold raw materials before being fed to the melting chamber; insufficiently high quality of clinker due to insufficiently good local mixing of the melt created by tuyeres located in a cylindrical chamber at a considerable distance from each other; the melt granulator, made in the form of molds, does not provide quick and controlled cooling of the clinker.

В основу настоящего предлагаемого изобретения положена задача повышения производительности печи, снижения удельного расхода топлива и окислителя, повышение качества клинкера. The basis of the present invention is the task of increasing the productivity of the furnace, reducing the specific fuel and oxidizer consumption, improving the quality of the clinker.

Согласно предлагаемому изобретению задача решается тем, что плавильная камера выполнена в виде тоннеля с шириной между фурмами, установленными в боковых стенах по длине плавильной камеры, равной 0,1÷0,4 L (где L - длина тоннеля), канал над сводом разделен по длине на три вертикальные камеры, которые, в свою очередь, разделены по высоте решетками на отдельные отсеки, служащие для прохода отходящих газов, одни из которых в периферийных вертикальных камерах снабжены переливными каналами, центральная камера изолирована от периферийных футеровкой и снабжена патрубками для ввода и вывода охлаждающего воздуха, причем решетки выполнены из замурованных в стены вертикальных камер тепловых труб - термосифонов с испарительными частями, расположенными в периферийных каналах и конденсационными - в центральном канале, а в торцевых стенах выполнены окна для ввода огненно-жидкого шлака и вывода готового продукта, при этом последнее входит в обогреваемую камеру, в нижней части которой смонтированы профилированные вальцы гранулятора расплава; на решетке могут быть установлены шурующие планки в виде гребенок, закрепленных на штоках, соединенных вне камер с приводами возвратно-поступательного движения. According to the invention, the problem is solved in that the melting chamber is made in the form of a tunnel with a width between the tuyeres installed in the side walls along the length of the melting chamber equal to 0.1 ÷ 0.4 L (where L is the length of the tunnel), the channel above the arch is divided by length into three vertical chambers, which, in turn, are divided by the height of the gratings into separate compartments that serve for the passage of exhaust gases, some of which are equipped with overflow channels in the peripheral vertical chambers, the central chamber is isolated from the peripheral lining and is equipped with nozzles for entering and leaving cooling air, moreover, the grilles are made of vertical chambers of heat pipes walled up in the walls — thermosyphons with evaporative parts located in the peripheral channels and condensing ones in the central channel, and windows for introducing fire-liquid slag are made in the end walls and output of the finished product, the latter being included in the heated chamber, in the lower part of which the profiled rollers of the melt granulator are mounted; screwing strips in the form of combs mounted on rods connected outside the chambers with reciprocating drives can be installed on the grill.

Кроме того, профилированные вальцы гранулятора могут быть выполнены полыми и могут быть закреплены на полых водопроводящих валах, а внутри полости заполнены металлическими шарами и полками, смонтированными на внутренней поверхности вальцов, причем профили вальцов образованы ячейками, например, в виде полусфер, каждая из которых сообщается водяными каналами с внутренним пространством вальцов. In addition, the profiled rollers of the granulator can be made hollow and can be mounted on hollow water shafts, and inside the cavity are filled with metal balls and shelves mounted on the inner surface of the rollers, and the profiles of the rollers are formed by cells, for example, in the form of hemispheres, each of which communicates water channels with the inner space of the rollers.

На фиг.1 изображен продольный вид плавильной печи. Условно показано подсоединение ее к металлургической печи. Плавильная камера в приведенном примере снабжена двумя одинаковыми теплообменными вертикальными каналами (по всей длине камеры). Figure 1 shows a longitudinal view of a melting furnace. Conventionally shown connecting it to a metallurgical furnace. The melting chamber in the above example is equipped with two identical vertical heat exchange channels (along the entire length of the chamber).

На фиг. 2 показан продольный вид теплообменного канала под сводом плавильной камеры с продольным разрезом одной из камер в верхней (входной для твердого компонента) части канала. In FIG. Figure 2 shows a longitudinal view of the heat exchange channel under the roof of the melting chamber with a longitudinal section of one of the chambers in the upper (input for the solid component) part of the channel.

На фиг.3 дан поперечный разрез теплообменного канала. Figure 3 shows a cross section of a heat transfer channel.

На фиг. 4 показан поперечный разрез одного из отсеков вертикальных каналов (вид А-А-А). In FIG. 4 shows a cross section of one of the compartments of the vertical channels (view A-A-A).

На фиг. 5 показан фрагмент разреза решетки одного из отсеков с изображением гребенки шурующей планки для очистки труб решетки. In FIG. 5 shows a fragment of a cross-section of a grating of one of the compartments with an image of a comb of a screwing bar for cleaning grating tubes.

На фиг. 6 показан фрагмент трубы решетки с поперечным разрезом шурующей планки. In FIG. 6 shows a fragment of a grid pipe with a cross section of a screwing bar.

На фиг.7 и 8 показаны соответственно поперечный разрез гранулятора расплава и вид сверху на входную часть гранулятора. 7 and 8 respectively show a cross section of a melt granulator and a top view of the inlet of the granulator.

Печь состоит из плавильной камеры 1, выполненной в виде тоннеля с шириной между фурмами 2, вмонтированными в боковые стенки 3, равной 0,1-0,4 L, где L - длина тоннеля от загрузочной стенки 4 до переливной стенки 5. Над сводом 6 канал для отходящих газов 7 разделен по длине на три вертикальные камеры 8, 9, 10. Две из них (периферийные камеры) 8 и 10 служат для прохода отходящих газов из плавильной печи, а центральная - для прохода охлаждающего решетки воздуха. Камера 9 в нижней части снабжена входным патрубком 11, а в верхней выходным патрубком 12. Стены камеры 9 выполняются из жаропрочного бетона. The furnace consists of a melting chamber 1, made in the form of a tunnel with a width between the tuyeres 2, mounted in the side walls 3, equal to 0.1-0.4 L, where L is the length of the tunnel from the loading wall 4 to the overflow wall 5. Above the arch 6 the exhaust gas channel 7 is divided along the length into three vertical chambers 8, 9, 10. Two of them (peripheral chambers) 8 and 10 serve for the passage of exhaust gases from the melting furnace, and the central one for the passage of the cooling air grill. The chamber 9 in the lower part is equipped with an inlet pipe 11, and in the upper outlet pipe 12. The walls of the chamber 9 are made of heat-resistant concrete.

Все три камеры 8, 9, 10 разделены решетками 13 на отдельные отсеки 14, сообщающиеся между собой через щели 15 в решетках 13 и переливные каналы 16. Решетки выполнены из отдельных колосников в виде тепловых труб (термосифонов) 17. Трубы изготовляются из жаростойкой стали. Торцы труб имеют герметичные заглушки. Внутреннее пространство труб заполнено легкоплавким (по сравнению с жаростойкой сталью) металлом или их сплавами, например медью, бронзой, латунью, алюминием, оловом (баббитом). Указанные металлы обладают по сравнению со сталью не только более низкой температурой плавления, но и более высокой теплопроводностью, что очень важно для "работы" тепловой трубы. All three chambers 8, 9, 10 are separated by gratings 13 into separate compartments 14, communicating with each other through slots 15 in the gratings 13 and overflow channels 16. The gratings are made of separate grates in the form of heat pipes (thermosiphons) 17. The pipes are made of heat-resistant steel. The ends of the pipes have sealed plugs. The inner space of the pipes is filled with low-melting (compared to heat-resistant steel) metal or their alloys, such as copper, bronze, brass, aluminum, tin (babbit). These metals have in comparison with steel not only a lower melting point, but also higher thermal conductivity, which is very important for the "operation" of the heat pipe.

В конце описания приводится таблица указанных значений. At the end of the description is a table of the indicated values.

Чем выше температура газов, входящих в решетку, тем более тугоплавким металлом заполнены тепловые трубы соответствующей решетки. Трубы нижней решетки заполнены, например, медью, средней, например, алюминием, а верхней баббитом с максимальным количеством олова в нем. The higher the temperature of the gases entering the grate, the more refractory metal the heat pipes of the corresponding grating are filled. The pipes of the lower grate are filled, for example, with copper, medium, for example, aluminum, and the upper babbitt with the maximum amount of tin in it.

Тепловые трубы пересекают все три вертикальные камеры 8, 9, 10, причем концы труб находятся в периферийных камерах 8 н 10, а центральные части в воздушной камере 9. Над трубами 17 решеток 13 устанавливаются шурующие планки, выполненные в виде гребенок 18, зубья которых входят в щели решеток. Ширина зуба зависит от ширины щели. Как показано на фиг.2, 3, длина решетки 13 практически равна длине плавильной камеры (L), а ширина - ширине плавильной камеры (0,1-0,4 L). Зазоры между решетками уменьшаются по длине плавильной камеры с целью подачи в приемную часть камеры 1 мелкодисперсной извести, а далее по длине камеры - более крупных фракций. Гребенка 18 с помощью штока 19 подсоединена к мотор-редуктору 20 привода шурующей планки. Для осуществления возвратно-поступательного движения гребенки шток 19 имеет на торце вне газохода внутреннюю трапециеидальную резьбу, являясь, по существу, ходовой гайкой. Приводной винт 21 через муфту соединен с валом мотор-редуктора. В неработающем состоянии (исходном) гребенки находятся в нишах 22 огнеупорной футеровки каналов-газоходов 8, 10. Все детали шурующих планок кроме привода изготавливаются из жаропрочной стали. Heat pipes intersect all three vertical chambers 8, 9, 10, and the ends of the pipes are in the peripheral chambers 8 n 10, and the central parts in the air chamber 9. Above the pipes 17 of the gratings 13, screwing strips are made, made in the form of combs 18, the teeth of which enter in the slit of the gratings. The width of the tooth depends on the width of the gap. As shown in FIGS. 2, 3, the length of the grating 13 is almost equal to the length of the melting chamber (L), and the width is equal to the width of the melting chamber (0.1-0.4 L). The gaps between the gratings are reduced along the length of the melting chamber in order to feed finely divided lime into the receiving part of the chamber 1, and then larger fractions along the length of the chamber. The comb 18 with the help of the rod 19 is connected to the gear motor 20 of the drive of the screwing strap. To effect the reciprocating movement of the comb, the rod 19 has an internal trapezoidal thread at the end outside the gas duct, being essentially a running nut. The drive screw 21 through the coupling is connected to the shaft of the gear motor. In the idle state (initial), the combs are in the niches 22 of the refractory lining of the ducts-flues 8, 10. All parts of the screwing strips except the drive are made of heat-resistant steel.

Каналы 8, 10 в выходной части объединяются в общий газоход 23 отходящих газов, который подсоединяется к циклону-осадителю (на чертеже условно не показан). Циклон-осадитель своей течкой для охлаждения мелкодисперсной извести подсоединен к входной части плавильной камеры 1. К торцевой стенке входной части плавильной камеры 1 подсоединен переточной канал 24 для огненно-жидкого шлака, а последний подключен к сливному отверстию металлургической печи 25 (металлургическая печь показана условно). Channels 8, 10 in the output part are combined into a common flue gas duct 23, which is connected to the cyclone-precipitator (not shown conventionally in the drawing). The cyclone-precipitator, with its estrus for cooling fine lime, is connected to the inlet part of the melting chamber 1. A transfer channel 24 for the fire-liquid slag is connected to the end wall of the inlet part of the melting chamber 1, and the latter is connected to the drain hole of the metallurgical furnace 25 (metallurgical furnace is shown conventionally) .

Переливное отверстие для расплава клинкера ограничено верхней отметкой переливной стенки 5, сводом 6 и боковыми стенками 3. То есть переливное отверстие имеет ширину плавильной камеры (0,1-0,4 L). The overflow hole for the clinker melt is limited by the upper mark of the overflow wall 5, the arch 6 and the side walls 3. That is, the overflow opening has a width of the melting chamber (0.1-0.4 L).

Над стенкой 5 в своде переливного канала 26 установлены обогревающие горелки 27, а к нижней части канала 26 подсоединена входная часть 28 гранулятора расплава клинкера 29, который выходной частью подсоединен к входной камере холодильника клинкерных гранул 30. Heating burners 27 are installed over the wall 5 in the arch of the overflow channel 26, and the inlet part 28 of the clinker melt granulator 29 is connected to the lower part of the channel 26, and the outlet part is connected to the inlet chamber of the clinker pellet refrigerator 30.

Холодильник 30 снабжен разгружателем 31, под которым установлены транспортеры 32 холодного кондиционного клинкера. В верхней части каналов 8, 10 по всей длине верхней решетки 13 установлен питатель 33, например, ячейкового типа, над которым закреплен питающий бункер 34, а под питателем установлена течка 35. Последняя выполнена в виде короба по всей длине решетки, выходная часть которого расположена непосредственно над арочным сводом воздушной камеры 9. Над бункером 34 установлены ленточные транспортеры 36 для подачи известняка в бункеры 34 печи. В приведенном примере транспортеров 36 четыре (условно показан один). Первый предназначен для подачи фракций, например, до 2 мм в канал, установленный над загрузочной частью плавильной камеры, второй для подачи, например, фракций до 4 мм во второй канал, третий для подачи фракций до 5 мм в третий канал и четвертый для подачи фракций до 7 мм в четвертый канал. The refrigerator 30 is equipped with a unloader 31, under which there are installed conveyors 32 of cold conditioned clinker. In the upper part of the channels 8, 10 along the entire length of the upper grill 13, a feeder 33, for example, of a cell type, is mounted, over which the feed hopper 34 is fixed, and a heat is installed under the feeder 35. The latter is made in the form of a box along the entire length of the grill, the output part of which immediately above the arched vault of the air chamber 9. Over the hopper 34, belt conveyors 36 are installed for supplying limestone to the bunkers 34 of the furnace. In the given example, there are four conveyors 36 (one is conventionally shown). The first is designed to supply fractions, for example, up to 2 mm into the channel mounted above the loading part of the melting chamber, the second to supply, for example, fractions up to 4 mm to the second channel, the third to supply fractions up to 5 mm to the third channel and the fourth to supply fractions up to 7 mm in the fourth channel.

Для подачи известняка на транспортеры 36 установлен элеватор 37. To supply limestone to the conveyors 36, an elevator 37 is installed.

Гранулятор расплава 29 снабжен полыми профилированными валками 38. Профили валков 38 образованы ячейками 39 на поверхности валков, например, в виде полусфер или "полуподушечек" (как изображено на фиг.7,8). Приводные валы 40 валков 38 выполнены полыми для возможности подачи охлаждающей воды в полость валков 38. Через скользящие уплотнения 41 валы соединены со стационарным водопроводом 42. Привод 43 обеспечивает вращение валов 40 и соответственно валков 38 навстречу друг другу. The melt granulator 29 is provided with hollow profiled rolls 38. The roll profiles 38 are formed by cells 39 on the surface of the rolls, for example, in the form of hemispheres or “half pillows” (as shown in Fig. 7.8). The drive shafts 40 of the rolls 38 are hollow to allow cooling water to be supplied to the roll cavity 38. Through the sliding seals 41, the shafts are connected to a stationary water supply 42. The drive 43 rotates the shafts 40 and, accordingly, the rolls 38 towards each other.

Полости валков 38 и ячеек 39 сообщены между собой посредством сверлений 44, обеспечивающих подачу воды в пространство между валками на поверхность расплава. Выходная часть валов 38 снабжена патрубками 45 для слива основной массы горячей воды из полостей валков 38 в систему оборотного водоснабжения. Внутри полостей валков 38 могут быть установлены полки 46 для подъема и сброса шаров 47 при вращении валков. The cavity of the rolls 38 and the cells 39 communicated with each other by means of drillings 44, which supply water to the space between the rolls on the surface of the melt. The output part of the shafts 38 is equipped with nozzles 45 for draining the bulk of the hot water from the cavities of the rolls 38 into a recycled water supply system. Inside the cavity of the rolls 38 can be installed shelves 46 for lifting and dropping balls 47 during rotation of the rolls.

Печь работает следующим образом. The furnace operates as follows.

Перед началом работы плавильной печи, а именно перед впуском огненно-жидкого шлака в плавильную камеру, последнюю разогревают с помощью обогревающих горелок 27 и фурм 2, работающих в режиме разогрева с небольшим расходом газа и окислителя. С целью исключения перегрева системы эвакуации горячих отходящих газов в период розжига последние направляют в атмосферу через специальный розжиговый канал (на чертеже условно не показан). Before starting the operation of the melting furnace, namely, before the inlet of the fiery liquid slag into the melting chamber, the latter is heated using heating burners 27 and tuyeres 2 operating in the heating mode with a small flow of gas and oxidizing agent. In order to avoid overheating of the hot exhaust gas evacuation system during the ignition period, the latter is sent to the atmosphere through a special ignition channel (not shown conventionally in the drawing).

После разогрева плавильной камеры 1 до 1350-1400^oС в нее подают огненно-жидкий шлак непрерывным потоком с расходом, обеспечивающим заданную производительность по клинкеру, и с температурой 1350^oС. В процессе перелива шлак перегревают с помощью дополнительных горелок до 1500-1600^oС (дополнительные горелки условно не показаны). По мере накопления шлака в плавильной камере, когда его уровень примерно на 1 м превысит уровень сопел фурм 2, через последние увеличивают расход горючей смеси, обеспечивая активный барботаж расплава шлака и повышение температуры от входа до выхода из камеры. Одновременно в расплав подают известь, образованную в результате разогрева и декарбонизации известняка на решетках 13 теплообменных каналов 8, 10.After warming up the melting chamber 1 to 1350-1400 ^o С, fiery-liquid slag is fed into it in a continuous stream with a flow rate providing the specified clinker productivity and at a temperature of 1350 ^o С. During the overflow, the slag is overheated using additional burners to 1500-1600 ^o C (additional burners conditionally not shown). As the slag accumulates in the melting chamber, when its level is approximately 1 m higher than the level of the tuyere nozzles 2, the flow rate of the combustible mixture increases through the latter, providing active bubbling of the slag melt and temperature increase from the inlet to the outlet of the chamber. At the same time, lime formed as a result of heating and decarbonization of limestone on the grids 13 of the heat exchange channels 8, 10 is fed into the melt.

Благодаря выполнению плавильной камеры в виде тоннеля, расстояние между боковыми стенками позволяет обеспечить достаточно интенсивный барботаж расплава по всей поверхности расплава, а значит провести хорошее усреднение состава клинкера и температуры. Выбор соотношения ширины и длины плавильной камеры зависит в основном от производительности печи Чем больше производительность, тем больше соотношение Так, для печи производительностью 50 тонн в час наиболее приемлемое соотношение 0,1 L (где L - длина тоннеля). При длине тоннеля 10 метров ширина составляет 1 метр. Due to the construction of the melting chamber in the form of a tunnel, the distance between the side walls allows the melt to be sufficiently bubbled over the entire surface of the melt, which means that a good averaging of the clinker composition and temperature is carried out. The choice of the ratio of the width and length of the melting chamber depends mainly on the productivity of the furnace. The higher the productivity, the greater the ratio. Thus, for a furnace with a capacity of 50 tons per hour, the most acceptable ratio is 0.1 L (where L is the length of the tunnel). With a tunnel length of 10 meters, the width is 1 meter.

Разогрев и декарбонизация известняка осуществляется следующим образом. Heating and decarbonization of limestone is as follows.

Предварительно разделенный на фракции (указанные в описании устройства) известняк подается элеватором 37 на транспортеры 36, посредством которых направляется в бункеры 34, а из них дозатором 33 через каналы 35 на свод камеры 9 и далее на решетки 13 верхних секций 14 В результате высокой скорости высокотемпературных отходящих газов, пронизывающих решетки, гранулы известняка приводятся в состояние псевдоожижения ("кипящего" слоя) При этом происходит интенсивная теплопередача от газов к материалу, при которой температура газов и материала в слое практически выравниваются. По мере накопления материала на решетках 13 он "переливается" через переливные каналы 16 в нижележащую секцию 14 и далее, двигаясь в противотоке с высокотемпературными газами, выпадает в расплав в виде мелкокусковой извести. Preliminarily divided into fractions (indicated in the device description), limestone is fed by an elevator 37 to conveyors 36, through which it is sent to hoppers 34, and from them through a channel 33 through channels 35 to the chamber vault 9 and further to the gratings 13 of the upper sections 14 As a result of high-speed high-temperature exhaust gases penetrating the lattice, limestone granules are brought into a state of fluidization (“fluidized bed”). In this case, intense heat transfer from gases to the material occurs, at which the temperature of the gases and material in the bed Practical aligned. As the material accumulates on the grids 13, it “overflows” through overflow channels 16 into the underlying section 14 and further, moving in countercurrent with high-temperature gases, it falls into the melt in the form of small-sized lime.

Так как реакция декарбонизации практически завершилась (окончательно при температуре 1100^oС) за достаточно продолжительное время пребывания на решетках (порядка 20-30 минут), осевшая на расплав известь незначительно влияет на температурный режим расплава. Известь лишь перегревается до температуры расплава. Кроме того, снижению температуры препятствуют экзотермические реакции клинкерообразования.Since the decarbonization reaction has almost completed (finally at a temperature of 1100 ^o C) for a sufficiently long time spent on the gratings (about 20-30 minutes), lime settled on the melt slightly affects the temperature regime of the melt. Lime only overheats to melt temperature. In addition, the exothermic clinker formation reaction hinders the temperature reduction.

Благодаря последовательной подаче все более крупных фракций извести во все более перегретый расплав, последний не имеет зон загустевания. Перегретый расплав клинкера с температурой 2000-2100^oС по мере накопления перетекает широкой лентой через переливную стенку 5. Горелки 27, установленные в задней стенке печи, не дают расплаву затвердеть. Расплав далее попадает на вальцы 38 гранулятора 29. Вальцы 38 охлаждаются водой, поступающей через сальниковые уплотнения 41 на приводных валах 40. Большая часть воды уходит в систему оборотного водоснабжения через патрубки 45, а другая часть вытекает через сверления 44 в ячейках 39 вальцов 38 на расплав, из которого формируются гранулы. Формирование гранул в виде шаров или "подушечек" происходит при сжатии ленты расплава между валками 38. Отрыв гранул от валков происходит либо самопроизвольно, либо принудительно при вибрации, которая создается при падении шаров 47 с полок 46, закрепленных внутри вальцов 38. Частично охлажденные по поверхности гранулы далее выпадают в шахтный холодильник 30, где в перекрестном токе с холодным воздухом охлаждаются до температуры 80-100^oС и выгружаются на транспортеры 32 с помощью разгружателя 31.Due to the sequential supply of increasingly larger fractions of lime into an increasingly overheated melt, the latter has no thickening zones. Overheated clinker melt with a temperature of 2000-2100 ^o With the accumulation flows over a wide tape over the overflow wall 5. Burners 27 installed in the rear wall of the furnace do not allow the melt to solidify. The melt then falls onto the rollers 38 of the granulator 29. The rollers 38 are cooled by water entering through the packing glands 41 on the drive shafts 40. Most of the water flows into the circulating water supply system through the nozzles 45, and the other part flows through the drillings 44 in the cells 39 of the rollers 38 to the melt from which the granules are formed. The formation of granules in the form of balls or "pads" occurs when the melt tape is compressed between the rolls 38. The separation of granules from the rolls occurs either spontaneously or forcedly by vibration, which is created when balls 47 fall from shelves 46 fixed inside rollers 38. Partially cooled along the surface the granules then fall into the mine refrigerator 30, where in a cross current with cold air they are cooled to a temperature of 80-100 ^o C and unloaded to the conveyors 32 using the unloader 31.

Работоспособность теплообменников кипящего слоя во многом зависит от основного узла - решетки 13, колосники которой перегорают, деформируются или забиваются обрабатываемым материалом. Предлагается конструкция решеток, колосниками которой служат тепловые трубы 17, обеспечивает работу при высоких температурах газов. The efficiency of the fluidized bed heat exchangers largely depends on the main unit - the grill 13, the grate of which burns out, deforms or clogs with the processed material. A grid design is proposed, the grate of which are heat pipes 17, provides operation at high gas temperatures.

В тепловых трубах (термосифонах) подвергающаяся нагреву часть трубы называется "испарительной", так как в большинстве случаев трубы заполняют испаряющимися веществами (вода, тасол и др.). Охлаждаемую часть трубы называют "конденсационной". In heat pipes (thermosyphons), the part of the pipe subjected to heating is called “evaporative”, since in most cases the pipes are filled with evaporating substances (water, tasol, etc.). The cooled portion of the pipe is called "condensation."

В предлагаемом устройстве теплоноситель не испаряется и не конденсируется, а плавится и застывает. При изменении агрегатного состояния веществ происходит интенсивная теплоотдача и перенос тепла. In the proposed device, the coolant does not evaporate and does not condense, but melts and solidifies. When the state of aggregation of substances changes, intense heat transfer and heat transfer occur.

В приведенной конструкции металл, находящийся внутри стальной трубы в "испарительной" части (каналы 8 и 9), плавится, резко отбирая тепло от тела трубы и, тем самым, предохраняя ее от размягчения, а в "конденсационной" части (канал 10) застывает под действием охлаждающего воздуха, проходящего по каналу 10. In the above construction, the metal located inside the steel pipe in the “evaporation” part (channels 8 and 9) melts, abruptly taking heat from the pipe body and, thus, protecting it from softening, and freezes in the “condensation” part (channel 10) under the influence of cooling air passing through the channel 10.

Через определенные промежутки времени (например, через 30-60 минут) включается привод шурующих планок. Винт 21 привода через ходовую гайку толкает шток 19 и последний перемещает гребенку 18, которая своими зубьями очищает поверхность трубы 17 и зазоры между трубами. После окончания полного хода гребенка 18 устанавливается приводом в нишу футеровки и поэтому не подвергается перегреву. Таким образом, работоспособность решетки, а значит и всей конструкции печи резко возрастает, что в конечном итоге приводит к снижению простоев печи и повышению ее производительности. At certain intervals (for example, after 30-60 minutes), the drive of the screwing straps is turned on. The screw 21 of the drive through the driving nut pushes the rod 19 and the latter moves the comb 18, which with its teeth cleans the surface of the pipe 17 and the gaps between the pipes. After the full stroke, the comb 18 is installed by the drive into the lining niche and therefore is not subjected to overheating. Thus, the performance of the grate, and therefore the entire design of the furnace increases sharply, which ultimately leads to a decrease in downtime of the furnace and increase its productivity.

Практически полная декарбонизация известняка теплом отходящих газов также ведет к повышению производительности печи и к резкому снижению расхода топлива и окислителя. The almost complete decarbonization of limestone by the heat of the exhaust gases also leads to an increase in the furnace productivity and to a sharp decrease in fuel and oxidizer consumption.

Расчет промышленной печи производительностью 400000 тонн клинкера в год или 50 тонн в час показал, что для получения такого количества клинкера в печи по прототипу, объем ее плавильной камеры должен составлять 120 м³, а в предлагаемой конструкции 48 м³, т. е. съем клинкера с единицы объема в предлагаемой печи будет в 2,5 раза выше, чем в прототипе.The calculation of an industrial kiln with a capacity of 400,000 tons of clinker per year or 50 tons per hour showed that in order to obtain such an amount of clinker in the furnace according to the prototype, the volume of its melting chamber should be 120 m ³ , and in the proposed design 48 m ³ , i.e. clinker per unit volume in the proposed furnace will be 2.5 times higher than in the prototype.

В то же время удельный расход топлива и кислорода (в нм³/тонну клинкера) составляет соответственно 244 нм³ и 496 нм³ (прототип) и 68 нм³ и 140 нм³ в предлагаемой конструкции.At the same time, the specific fuel and oxygen consumption (in nm ³ / ton of clinker) is 244 nm ³ and 496 nm ³ (prototype) and 68 nm ³ and 140 nm ^3, respectively, in the proposed design.

Расчетные потери тепла с охлаждением печи предлагаемой конструкции практически в два раза ниже, чем потери в печи по прототипу, а это очень существенно, так как для охлаждения стен плавильных камер используется вода. The estimated heat loss with cooling the furnace of the proposed design is almost two times lower than the loss in the furnace according to the prototype, and this is very significant, since water is used to cool the walls of the melting chambers.

Более высокие затраты на изготовление и эксплуатацию устройства окупаются при получении большой экономии. Higher costs for the manufacture and operation of the device pay off when you get big savings.

Claims

1. A smelting furnace for producing building materials, primarily cement clinker based on fire-liquid slag of metallurgical furnaces, comprising a melting chamber with lined walls, a hearth and a vault, over which a flue gas channel is mounted, immersion tuyeres for introducing fuel and oxidizer into the melt and a granulator melt, characterized in that the melting chamber is made in the form of a tunnel with a width between the tuyeres installed in the side walls along the length of the melting chamber equal to 0.1 ÷ 0.4 L, where L is the length of the tunnel, the channel the arch is divided along the length into three vertical chambers, which, in turn, are divided by the height of the gratings into separate compartments serving for the passage of exhaust gases, some of which are equipped with overflow channels in the peripheral vertical chambers, the central chamber is isolated from the peripheral lining and provided with nozzles for input and output of cooling air, moreover, the grilles are made of vertical chambers of heat pipes-thermosiphons walled up in the walls with evaporative parts located in the peripheral channels, and cond nsatsionnymi - in the central channel, and in the end walls of the box are made to enter the flame-molten slag and the output of finished product, the latter is included in the heated chamber, the bottom of which there are mounted profiled rollers melt granulator.

2. The melting furnace according to claim 1, characterized in that on the grating there are screwing strips in the form of combs fixed on rods connected outside the chambers with reciprocating motion drives.

3. The melting furnace according to claim 1, characterized in that the profiled rollers of the granulator are hollow and mounted on hollow water shafts, and inside the cavity are filled with metal balls and shelves mounted on the inner surface of the rollers, and the profiles of the rollers are formed by cells, for example, in the form hemispheres, each of which communicates with water channels to the inner space of the rollers.