RU2483263C2

RU2483263C2 - Method of annealing fine-grained material

Info

Publication number: RU2483263C2
Application number: RU2010112110/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Черниченко; Владимир Григорьевич Стогней; Павел Анатольевич Солженикин; Лорианна Павловна Брагина; Виктор Иванович Ряжских
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2013-05-27
Also published as: RU2010112110A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: proposed method comprises preliminary fluidisation and subsequent annealing in furnace. Said furnace heating chamber with gas distribution grate provided with feeder and communicated with sanitary cyclone, annealing chamber with annular gas distribution grate accommodating fuel burners and overflow device arranged inside cylindrical cavity, and cooling chamber with gas distribution grate provided with air duct. Note here that annular gas distribution grate is furnished with thin shaped blades and guide baffle separating material feed zone from discharge zone. Fuel burners may be provided with tangential inlet for, at least, one of fuel components. Spray angles of one part of burners differ from those of the other part. Burners are arranged at regular alternation of spray angles.

EFFECT: uniform annealing.

5 dwg

Description

Изобретение относится к области обжига мелкозернистых материалов, в частности к печам псевдоожиженного слоя и способам обжига псевдоожиженных материалов в них.The invention relates to the field of firing of fine-grained materials, in particular to fluidized-bed furnaces and methods for firing fluidized materials in them.

Известен способ обжига мелкозернистых материалов с использованием печи для обжига мелкозернистого материала в псевдоожиженном слое, содержащей камеру подогрева, снабженную питателем и соединенную с санитарным циклоном, камеру обжига, имеющую топливные горелки и переточное устройство внутри цилиндрической полости, от которой установлен горячий циклон, и камеру охлаждения, снабженную воздуховодом. Камеры охлаждения, обжига и подогрева оборудованы газораспределительными решетками (авт. св. СССР №469037, МПК F27B 15/10).A known method of firing fine-grained materials using a furnace for firing fine-grained material in a fluidized bed containing a heating chamber, equipped with a feeder and connected to a sanitary cyclone, a firing chamber having fuel burners and a transfer device inside a cylindrical cavity from which a hot cyclone is installed, and a cooling chamber equipped with an air duct. The cooling, firing and heating chambers are equipped with gas distribution grilles (ed. St. USSR No. 469037, IPC F27B 15/10).

Недостатками известного способа являются неравномерный обжиг материала вследствие неупорядоченного его движения в кольцевой камере обжига и значительное гидравлическое сопротивление печи.The disadvantages of this method are the uneven firing of the material due to its disordered movement in the annular firing chamber and significant hydraulic resistance of the furnace.

Известна печь для обжига мелкозернистого материала в псевдоожиженном слое, содержащая камеру подогрева с газораспределительной решеткой, снабженную питателем и соединенную с санитарным циклоном, камеру обжига с газораспределительной решеткой, имеющую топливные горелки и переточное устройство внутри цилиндрической полости, от которой установлен горячий циклон, камеру охлаждения с газораспределительной решеткой, снабженную воздуховодом, при этом кольцевая газораспределительная решетка камеры обжига выполнена с тонкими профильными лопатками и направляющей перегородкой, отделяющей зону поступления материала от зоны его выгрузки (патент РФ №1145228, МПК F27B 15/10, прототип).A known furnace for firing fine-grained material in a fluidized bed, comprising a heating chamber with a gas distribution grid, equipped with a feeder and connected to a sanitary cyclone, a calcination chamber with a gas distribution grid, having fuel burners and a transfer device inside a cylindrical cavity from which a hot cyclone is installed, a cooling chamber with gas distribution grill equipped with an air duct, while the annular gas distribution grill of the firing chamber is made with thin profile blades and a guide wall separating the material receipt zone from the discharge zone (RF patent No. 1145228, IPC F27B 15/10, prototype).

Указанная печь работает следующим образом.The specified furnace operates as follows.

Обжигаемый материал через питатель поступает в камеру подогрева, откуда после подогрева и подсушки проходит через переточное устройство в камеру обжига, в зону поступления материала, где псевдоожижается, и начинает перемещаться вдоль кольцевой решетки с тонкими профильными лопатками за счет подачи из камеры охлаждения воздуха, имеющего как вертикальную, так и горизонтальную составляющие скорости. Топливно-воздушная смесь подается в камеру обжига через горелки и сжигается в псевдоожиженном слое обжигаемого материала, который перемещается вдоль решетки по всему кольцевому сечению до направляющей перегородки выгрузки. Так как ввод и вывод обжигаемого материала разнесены, то его частицы имеют одинаковое время пребывания в камере и подвергаются обжигу, последовательно пересекая зоны действия горелок. Выгрузка мелкозернистого материала производится не только из-за свойства текучести псевдоожиженного слоя, но и вынужденно, под действием наклонных струй газов, обеспечивающих направленное перемещение частиц. Такое решение позволяет производить обжиг и при достаточно тонких псевдоожиженных слоях, что также повышает качество тепловой обработки материала и уменьшает гидравлическое сопротивление печи.The material to be calcined through the feeder enters the heating chamber, from where, after heating and drying, it passes through the transfer device to the burning chamber, into the material supply zone, where it is fluidized, and begins to move along the annular grating with thin profile vanes due to the supply of air from the cooling chamber having vertical and horizontal components of speed. The fuel-air mixture is fed into the firing chamber through the burners and burned in the fluidized bed of the fired material, which moves along the grate along the entire annular section to the discharge guide bar. Since the input and output of the fired material are spaced, its particles have the same residence time in the chamber and are fired, sequentially crossing the zones of action of the burners. Unloading of fine-grained material is carried out not only because of the fluidity of the fluidized bed, but also forcedly, under the influence of inclined jets of gases, providing directional movement of particles. This solution allows firing even with sufficiently thin fluidized beds, which also improves the quality of heat treatment of the material and reduces the hydraulic resistance of the furnace.

Недостатками известного устройства и примененного в нем способа обжига являются неравномерный обжиг материала вследствие неупорядоченного его движения в кольцевой камере обжига и значительное гидравлическое сопротивление печи.The disadvantages of the known device and the firing method used in it are the uneven firing of the material due to its disordered movement in the annular firing chamber and significant hydraulic resistance of the furnace.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа обжига мелкозернистого дисперсного материала в печи с псевдоожиженным слоем, применение которого позволит обеспечить требуемую неравномерность обжига дисперсных материалов при одновременном повышении производительности печи и улучшении условий сжигания топлива.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and to create a method of firing fine-grained particulate material in a fluidized-bed furnace, the use of which will ensure the required irregularity of firing of dispersed materials while increasing the productivity of the furnace and improving the conditions for burning fuel.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе обжига мелкозернистого материала, заключающемся в его предварительном псевдоожижении и последующем обжиге в печи, содержащей камеру подогрева с газораспределительной решеткой, снабженную питателем и соединенную с санитарным циклоном, камеру обжига с газораспределительной решеткой, имеющую топливные горелки и переточное устройство внутри цилиндрической полости, от которой установлен горячий циклон, камеру охлаждения с газораспределительной решеткой, снабженную воздуховодом, при этом кольцевую газораспределительную решетку камеры обжига выполняют с тонкими профильными лопатками и направляющей перегородкой, отделяющей зону поступления материала от зоны его выгрузки, согласно изобретению топливные горелки выполняют с тангенциальным вводом, по крайней мере, одного из компонентов топлива, причем углы распыливания у одной части горелок выполняют отличными от углов распыливания другой их части, при этом горелки устанавливают с равномерным чередованием горелок с различными углами распыливания.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed method of firing fine-grained material, which consists in its preliminary fluidization and subsequent firing in a furnace containing a heating chamber with a gas distribution grid, equipped with a feeder and connected to a sanitary cyclone, a calcination chamber with a gas distribution grid having fuel burners and a transfer device inside the cylindrical cavity from which the hot cyclone is mounted, a cooling chamber with a gas distribution grill, equipped with the duct, while the annular gas distribution grill of the firing chamber is performed with thin profile vanes and a guiding partition separating the material entry zone from the discharge zone, according to the invention, fuel burners are performed with the tangential entry of at least one of the fuel components, with spraying angles at one parts of the burners perform different from the spray angles of their other parts, while the burners are installed with a uniform alternation of burners with different spray angles.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид печи; на фиг.2 - поперечный разрез перегородки; на фиг.3 - вид сверху кольцевой решетки; на фиг.4 - вид сбоку кольцевой решетки, на фиг.5 - общий вид горелки.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the furnace; figure 2 is a transverse section of the septum; figure 3 is a top view of the annular lattice; figure 4 is a side view of the annular lattice, figure 5 is a General view of the burner.

Печь содержит камеру подогрева 1, снабженную питателем 2 и соединенную с санитарным циклоном 3, камеру обжига 4, имеющую топливные горелки 5 и переточное устройство 6, внутри цилиндрической полости 7 которой установлен горячий циклон 8, камеру охлаждения 9, снабженную воздуховодом 10. Камеры подогрева 1 и охлаждения 9 оборудованы газораспределительными решетками 11. Камера обжига 4 оборудована кольцевой решеткой 12 с тонкими профильными лопатками и направляющей перегородкой 13. Кольцевая профильная решетка 12 содержит внутренний 14 и наружный 15 бандажные ободы, расположенные между ними профильные лопатки 16. Для исключения провалов материала решетка покрыта сверху металлической термостойкой сеткой 17. В топливной горелке 5 один из компонентов топлива, например газ, подается в камеру смешения 18 горелки через тангенциальный ввод 19.The furnace contains a heating chamber 1, equipped with a feeder 2 and connected to a sanitary cyclone 3, a firing chamber 4, with fuel burners 5 and a transfer device 6, inside a cylindrical cavity 7 of which a hot cyclone 8 is installed, a cooling chamber 9, equipped with an air duct 10. Heating chambers 1 and cooling 9 are equipped with gas distribution grilles 11. The firing chamber 4 is equipped with an annular grill 12 with thin profile blades and a guide wall 13. The annular profile grill 12 contains an inner 14 and an outer 15 ban sales rims, profile blades located between them 16. To prevent material failures, the grill is covered on top with a metal heat-resistant mesh 17. In the fuel burner 5, one of the fuel components, for example gas, is fed into the mixing chamber 18 of the burner through the tangential inlet 19.

Данный способ может быть реализован следующим образом.This method can be implemented as follows.

Обжигаемый материал через питатель 2 подают в камеру подогрева 1 печи для обжига, откуда после подогрева и подсушки он поступает через переточное устройство 6 в камеру обжига 4 (в зону поступления материала), где псевдоожижается, и начинает перемещаться вдоль кольцевой решетки с тонкими профильными лопатками за счет подачи из камеры охлаждения 9 воздуха, имеющего как вертикальную, так и горизонтальную составляющие скорости.The material to be calcined through the feeder 2 is fed into the heating chamber 1 of the calcining furnace, from where, after heating and drying, it enters through the transfer device 6 into the burning chamber 4 (in the material supply zone), where it is fluidized, and begins to move along the annular grating with thin profile vanes behind the expense of supplying from the cooling chamber 9 air having both vertical and horizontal velocity components.

Горючее подают в камеру смешения 18 горелки 5 через тангенциальный ввод 19. В камере смешения горючее закручивается и поступает в камеру обжига, в слой псевдоожиженного обжигаемого материала, в виде вращающегося конуса. Вращающийся конус горючего горелки захватывает частицы обжигаемого материала, находящиеся в слое псевдоожиженого материала, сообщает им вертикальную, горизонтальную составляющие скорости и центростремительное ускорение, что приводит к интенсификации движения частиц обжигаемого материала внутри слоя и, следовательно, их более равномерному обжигу. За счет того, что углы распыливания у одной части горелок не равны углам распыливания другой их части, а сами горелки при этом установлены с равномерным чередованием горелок с различными углами распыливания, происходит более интенсивное перемешивание частиц обжигаемого материала по толщине слоя, что также способствует их более равномерному обжигу.The fuel is fed into the mixing chamber 18 of the burner 5 through a tangential inlet 19. In the mixing chamber, the fuel is twisted and enters the firing chamber, into the bed of fluidized calcined material, in the form of a rotating cone. The rotating cone of the combustible burner captures particles of the calcined material located in the bed of fluidized material, tells them the vertical, horizontal velocity components and centripetal acceleration, which leads to the intensification of the movement of particles of the calcined material inside the layer and, therefore, their more uniform burning. Due to the fact that the spraying angles at one part of the burners are not equal to the spraying angles of the other part, and the burners themselves are installed with uniform rotation of the burners with different spraying angles, the particles of the calcined material are mixed more intensively along the layer thickness, which also contributes to their more uniform firing.

Кроме этого, применение тангенциального ввода одного из компонентов топлива позволит значительно уменьшить длину факела пламени горелки и улучшить условия смесеобразования, что, в свою очередь, даст возможность уменьшить радиальные размеры печи.In addition, the use of the tangential input of one of the fuel components will significantly reduce the length of the flame of the burner and improve the conditions of mixture formation, which, in turn, will make it possible to reduce the radial dimensions of the furnace.

Так как ввод и вывод обжигаемого материала разнесены, то его частицы имеют одинаковое время пребывания в камере 4 и подвергаются равномерному обжигу, последовательно пересекая зоны действия горелок. Выгрузку мелкозернистого материала производят не только из-за свойства текучести псевдоожиженного слоя, но и вынужденно, под действием наклонных струй газов, обеспечивающих направленное перемещение частиц, что повышает производительность печи, т.е. количество обжигаемого материала в единицу времени. Это позволяет производить обжиг и при достаточно тонких псевдоожиженных слоях, что также повышает качество тепловой обработки материала и уменьшает гидравлическое сопротивление печи, так как кроме возможности работы печи на тонких слоях профильная газораспределительная решетка 12 имеет большое живое сечение, а следовательно, и малое гидравлическое сопротивление.Since the input and output of the fired material are spaced, its particles have the same residence time in the chamber 4 and undergo uniform firing, sequentially crossing the zones of action of the burners. Unloading of fine-grained material is carried out not only because of the fluidity of the fluidized bed, but also forcedly, under the influence of inclined jets of gases, providing directional movement of particles, which increases the productivity of the furnace, i.e. the amount of material burned per unit time. This allows firing even with sufficiently thin fluidized beds, which also improves the quality of heat treatment of the material and reduces the hydraulic resistance of the furnace, since in addition to the possibility of operating the furnace on thin layers, the profile gas distribution grid 12 has a large live section and, therefore, low hydraulic resistance.

Производительность печи может регулироваться за счет изменения скорости дутья.The productivity of the furnace can be adjusted by changing the speed of the blast.

Радиальные плоские струи воздуха, выходящего из кольцевой решетки с тонкими профильными лопатками под углом относительно горизонтальной ее плоскости, обеспечивают, кроме перемещения мелкого зернистого материала, и более качественное сжигание топливно-воздушной смеси за счет удлинения траектории движения частиц топлива в зоне его горения.Radial flat jets of air leaving the annular lattice with thin profile vanes at an angle relative to its horizontal plane provide, in addition to moving fine granular material, better combustion of the air-fuel mixture by lengthening the trajectory of the movement of fuel particles in its combustion zone.

Затем через переточное устройство 6 обожженный материал подают в камеру охлаждения 9 и после частичного охлаждения удаляют из печи. В камеру охлаждения 9 по воздуховоду 10 подают воздух, который, псевдоожижая охлаждаемый материал, отбирает часть его тепла и в нагретом состоянии, противотоком по отношению твердого материала, поступает через кольцевую решетку 12 в камеру обжига 4, приобретая при обтекании профильных лопаток 16 как горизонтальные, так и вертикальные составляющие своей скорости.Then, through the transfer device 6, the calcined material is fed into the cooling chamber 9 and, after partial cooling, is removed from the furnace. Air is supplied to the cooling chamber 9 through the duct 10, which, by fluidizing the material to be cooled, takes part of its heat and, when heated, flows countercurrently to the solid material through the annular grill 12 into the firing chamber 4, acquiring horizontal blades around the profile blades 16, and vertical components of their speed.

Образующиеся дымовые газы с пылью направляют в горячий циклон 8 и, частично очистив их от пыли, подают через газораспределительную решетку 11 в камеру подогрева 1, где с их помощью подогревают поступающий на обжиг материал. Запыленные дымовые газы из камеры подогрева Г выводят в санитарный циклон 3 и после частичной очистки направляют в систему тонкой очистки (не показана) или выбрасывают в атмосферу, если достигнуты соответствующие санитарные нормы по степени очистки дымовых газов. Пыль из циклонов 8 и 3 выводят из системы или направляют на дообжиг в камеру обжига 4 в зависимости от технологических особенностей обжига конкретных материалов.The resulting flue gases with dust are sent to a hot cyclone 8 and, having partially cleaned them of dust, they are fed through a gas distribution grid 11 to the heating chamber 1, where they are used to heat the material coming to the firing. Dusty flue gases from the heating chamber D are discharged into a sanitary cyclone 3 and, after partial cleaning, are sent to a fine cleaning system (not shown) or emitted into the atmosphere if the relevant sanitary standards for the degree of flue gas treatment are achieved. Dust from cyclones 8 and 3 is removed from the system or sent for additional firing to firing chamber 4, depending on the technological features of firing of specific materials.

Использование изобретения позволит уменьшить неравномерность обжига материала и гидравлическое сопротивление печи, повысить ее производительность и улучшить качество обжига мелкозернистого материала за счет направленного перемещения частиц псевдоожиженного слоя во всех направлениях по всему кольцевому сечению камеры обжига и исключения повторного его обжига.The use of the invention will reduce the unevenness of the firing of the material and the hydraulic resistance of the furnace, increase its productivity and improve the quality of firing of fine-grained material due to the directional movement of particles of the fluidized bed in all directions along the entire annular section of the firing chamber and exclude re-firing.

Claims

A method of firing fine-grained material, including preliminary fluidization and subsequent firing in a furnace containing a heating chamber with a gas distribution grid, equipped with a feeder and connected to a sanitary cyclone, a calcination chamber with an annular gas distribution grid, having fuel burners and a transfer device inside a cylindrical cavity from which a hot cavity is installed a cyclone, a cooling chamber with a gas distribution grill, equipped with an air duct, while the annular gas distribution grill the firing chambers are made with thin profile vanes and a guide wall separating the material entry zone from its discharge zone, characterized in that the fuel burners are performed with the tangential entry of at least one of the fuel components, the spray angles at one part of the burners being different from spraying angles of their other part, while the burners are installed with a uniform alternation of burners with different spray angles.