RU2621510C1

RU2621510C1 - Furnace for continuous solid wastes processing in melt

Info

Publication number: RU2621510C1
Application number: RU2016113481A
Authority: RU
Inventors: Олег Анатольевич Власов; Валерий Валентинович Мечев; Павел Валерьевич Мечев
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2017-06-06

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: furnace contains a furnace shaft, a caisson belt with tuyeres, a roof and a surface bottom, a liquid phases separation zone, a gasification and incineration zone, a melt discharge siphon, a charging device and a gas outlet, a partition separating the furnace shaft into loading and melting zones, in this case, the liquid phases separation zone is located in a siphon connected to the furnace shaft through a window, which lower edge is located at the level of the furnace bottom, the siphon bottom level is located below the furnace bottom level, and the lances are located at the level of 300-400 mm from the furnace bottom.

EFFECT: increased explosion safety level.

1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для переработки отходов различного производства, в том числе бытового мусора различного состава с высокой влажностью.The invention relates to equipment designed for the processing of waste of various production, including household waste of various compositions with high humidity.

В настоящее время существуют печи для переработки отходов, например печь для сжигания твердых бытовых отходов (патент РФ №153345, опубл. 10.07.2015), имеющая шахту с расположенными в нижней части огнеупорными сводами, дутьевыми соплами, отличающаяся тем, что печь снабжена топочным устройством, имеющим наклонную колосниковую решетку с качающимися беспровальными колосниками.Currently, there are furnaces for processing waste, for example, a furnace for burning solid household waste (RF patent No. 153345, publ. 07/10/2015), having a shaft with refractory arches located at the bottom, and blast nozzles, characterized in that the furnace is equipped with a furnace device having an inclined grate with swaying wireless grates.

К недостаткам этой печи можно отнести усложнение процесса выгрузки золы и шлака, а также повышенной взрывоопасности при накоплении горючих газов в верхней камере загрузки торфа и отходов при попадании туда воздуха.The disadvantages of this furnace include the complication of the process of unloading ash and slag, as well as increased explosiveness with the accumulation of combustible gases in the upper chamber for loading peat and waste when air enters there.

Наиболее близким устройством к изобретению является печь для непрерывной переработки твердых бытовых отходов в расплаве (патент РФ №2009203, опубл. 15.03.1994), содержащая шахту топки печи, кессонированный пояс с фурмами, свод и под печи, зону разделения жидких фаз, зону газификации и сжигания отходов, сифон для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоотводящий тракт, перегородку, разделяющую шахту топки печи на загрузочную и плавильную зоны.The closest device to the invention is a furnace for continuous processing of solid household waste in the melt (RF patent No. 2009203, publ. March 15, 1994), containing a furnace shaft of a furnace, a coffered belt with tuyeres, a roof and under the furnace, a zone for separating liquid phases, a gasification zone and waste incineration, a siphon for the release of melts, a loading device and a gas discharge path, a partition separating the furnace shaft of the furnace into loading and melting zones.

Недостатками устройства является то, что дно сифона находится на уровне пода печи, что приводит к плохому при барботаже разделению металл-шлак, высокой установке фурм относительно пода печи, приводящей к снижению уровня взрывобезопасности ввиду попадания расплава металла на медный кессон и увеличению размеров печи.The disadvantages of the device are that the bottom of the siphon is at the bottom of the furnace, which leads to poor separation of metal-slag during bubbling, high installation of tuyeres relative to the bottom of the furnace, leading to a decrease in the level of explosion safety due to the ingress of the molten metal on the copper caisson and the increase in furnace size.

Задачей изобретения является повышение уровня взрывобезопасности.The objective of the invention is to increase the level of explosion safety.

Достигается это тем, что в печи для непрерывной переработки твердых отходов в расплаве, включающей шахту топки печи, кессонированный пояс с фурмами, свод и под печи, зону разделения жидких фаз, зону газификации и сжигания отходов, сифон для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоотводящий тракт, перегородку, разделяющую шахту топки печи на загрузочную и плавильную зоны, зона разделения жидких фаз вынесена в сифон, соединенный с шахтой топки через окно, нижний край которого расположен на уровне пода печи, при этом уровень пода сифона установлен ниже уровня пода печи, а фурмы расположены на уровне 300-400 мм от пода печи.This is achieved in that in a furnace for continuous processing of solid waste in the melt, including a furnace shaft of the furnace, a coffered belt with tuyeres, a vault under the furnace, a zone for separating liquid phases, a gasification and incineration zone, a siphon for releasing melts, a loading device and a gas outlet a path, a partition dividing the furnace shaft of the furnace into loading and melting zones, the liquid phase separation zone is placed in a siphon connected to the furnace shaft through a window, the lower edge of which is located at the bottom of the furnace, while the level of the bottom is a siphon and is installed below the level of the hearth of the furnace, and the lances are located at a level of 300-400 mm from the hearth of the furnace.

На чертеже изображен продольный разрез предлагаемой печи.The drawing shows a longitudinal section of the proposed furnace.

Печь содержит кессонированную шахту 1 топки печи для переработки материалов, сифон 2 со шпурами для выпуска расплава металла и шлака, газоход 3 для отвода технологических газов, устройство подачи шихты в печь 4, фурмы 5 для подачи в расплав кислородосодержащего газа, размещенные на продольных стенках шахты, накопленный металл 6 в сифоне, расплав шлака 7 в сифоне, окно 8 для перетока расплава из шахты печи в сифон, перегородку внутри шахты печи, отделяющую плавильную зону расплава от загрузочной камеры, свод 10 и под 11 печи, под 12 сифона.The furnace contains a coffered shaft 1 of the furnace of the furnace for processing materials, a siphon 2 with holes for the release of molten metal and slag, a gas duct 3 for removal of process gases, a feed device for the charge into the furnace 4, tuyeres 5 for supplying oxygen-containing gas to the melt, placed on the longitudinal walls of the shaft , accumulated metal 6 in the siphon, molten slag 7 in the siphon, a window 8 for the flow of melt from the furnace shaft to the siphon, a partition inside the furnace shaft, separating the melt zone from the loading chamber, vault 10 and under 11 furnace, under 12 siphon.

Место расположения окна 8, нижний край которого находится на уровне пода топки печи, выбрано из условия полного удаления металла с пода 11 печи в сифон 2. Уровень пода сифона установлен ниже уровня пода печи. Данное условие необходимо для того, чтобы исключить наличие металлической фазы в шлаковом расплаве, т.к. это всегда связано с возможностью взрыва при протекании кессонов стенок печи. Вынос зоны разделения жидких фаз в сифон с заглубленным подом позволяет устранить опасность возможного соприкосновения расплава металла 6 с водоохлаждающими поверхностями кессонов и облегчает выпуск металла и шлака, не нарушая технологический режим. Исключается полностью возможность контакта расплава металла с водоохлаждаемыми поверхностями. Упрощается конструктивное оформление нижней части топки и выход расплава в сифон. В стенке печи делается только одно кессонированное окно 8 в сифон. Кроме того, в конструкции печи должно соблюдаться строго установленное расположение дутьевых фурм на определенной высоте и определенном расстоянии от уровня металлической фазы. Это снижает гидродинамические условия работы печи, так как часть расплава в печи (металлическая фаза) не перемешивается, что приводит к образованию гетерогенного слоя на границе металл-шлак и плохому разделению фаз. В конструкции металлургических печей опасной является зона стыковки кессонов стен печи с огнеупорным подом, где устанавливаются дополнительные накладные, подкладные и закладные кессоны для охлаждения кладки и стыка кессонов с кладкой.The location of the window 8, the lower edge of which is at the bottom of the furnace, is selected from the condition that the metal is completely removed from the bottom 11 of the furnace to the siphon 2. The level of the bottom of the siphon is set below the bottom of the furnace. This condition is necessary in order to exclude the presence of a metal phase in the slag melt, because this is always associated with the possibility of explosion during the flow of the caissons of the walls of the furnace. The removal of the zone of separation of liquid phases in the siphon with a recessed hearth eliminates the risk of possible contact of the molten metal 6 with the water-cooling surfaces of the caissons and facilitates the release of metal and slag without violating the technological regime. The possibility of contact of the molten metal with water-cooled surfaces is completely eliminated. The design of the lower part of the furnace and the exit of the melt into the siphon are simplified. In the furnace wall, only one coffered window 8 is made into a siphon. In addition, in the design of the furnace, a strictly established arrangement of the blowing tuyeres at a certain height and a certain distance from the level of the metal phase must be observed. This reduces the hydrodynamic conditions of the furnace, since part of the melt in the furnace (metal phase) is not mixed, which leads to the formation of a heterogeneous layer at the metal-slag interface and poor phase separation. In the design of metallurgical furnaces, the joining zone of the caissons of the walls of the furnace with a refractory hearth is dangerous, where additional overhead, underlay and embedded caissons are installed to cool the masonry and the junction of the caissons with the masonry.

Условие установки ряда фурм от пода печи ниже 300 мм приводит к увеличению перемешивания расплава у пода печи, где находится кирпичная футеровка, что приводит к ее преждевременному износу. Установка фурм выше 400 мм от пода печи приводит к увеличению размеров печи и перерасходу энергии на переработку материала.The condition for installing a series of tuyeres from the furnace bottom below 300 mm leads to an increase in melt mixing at the furnace bottom, where the brick lining is located, which leads to its premature wear. The installation of tuyeres above 400 mm from the hearth of the furnace leads to an increase in the size of the furnace and the waste of energy for processing the material.

Размеры сифона определяются из производительности печи и состава перерабатываемого материала. При необходимости над сифоном возможна установка газовой горелки для подогрева материала, как и в прототипе.Siphon dimensions are determined from the productivity of the furnace and the composition of the processed material. If necessary, a gas burner can be installed above the siphon to heat the material, as in the prototype.

Печь работает следующим образом. Твердые отходы в смеси с восстановителем непрерывно загружаются с помощью устройства 4, установленного в своде 10 печи. По мере сгорания отходов и восстановителя под действием окислительных режимов дутья на фурмах 5 и образования жидкого шлака идет восстановление металлов, содержащегося в отходах и восстановителе. Металл, как более тяжелая фаза, осаждается на поде 11 печи и стекает через окно 8 на под 12 сифона 2, кроме того, в сифон поступает и жидкий шлак, где смесь металла и шлака отстаивается и разделяется по плотности на металл 6 и шлак 7. Шлаковый расплав непрерывно выводится из печи через соответствующий шпур сифона 2, а тяжелая фаза, в которой коллектируются металлы (железо, медь и др.), стекает в сифон 2, осаждается на его поде 12 и периодически по мере накопления удаляется через соответствующий шпур. Технологические газы вместе с водяными парами и дутьевым агентом (газ, воздух, кислород) отводятся через газоход 3 и далее направляются на специальную пылегазоочистку.The furnace operates as follows. Solid waste mixed with a reducing agent is continuously charged using a device 4 installed in the vault 10 of the furnace. As the waste and reducing agent burn under the oxidizing conditions of the blast on tuyeres 5 and the formation of liquid slag, the metals contained in the waste and reducing agent are reduced. The metal, as a heavier phase, is deposited on the hearth 11 of the furnace and flows through window 8 to the bottom 12 of siphon 2, in addition, liquid slag enters the siphon, where the mixture of metal and slag settles and is separated by density into metal 6 and slag 7. The slag melt is continuously removed from the furnace through the corresponding borehole of siphon 2, and the heavy phase, in which metals are collected (iron, copper, etc.), flows into siphon 2, is deposited on its bottom 12 and is periodically removed through the corresponding borehole as it accumulates. Process gases, together with water vapor and a blowing agent (gas, air, oxygen) are discharged through the gas duct 3 and then sent to a special dust and gas treatment.

Таким образом, предлагаемая конструкция печи по сравнению с прототипом позволяет повысить уровень взрывобезопасности.Thus, the proposed design of the furnace in comparison with the prototype allows to increase the level of explosion safety.

Claims

A furnace for continuous processing of solid waste in the melt, containing a furnace shaft, a coffered belt with tuyeres, a vault and under the furnace, a zone for separating liquid phases, a gasification and incineration zone, a siphon for releasing melts, a loading device and a gas discharge path, a partition separating the furnace shaft into the loading and melting zones, characterized in that the liquid phase separation zone is located in a siphon connected to the furnace shaft through a window, the lower edge of which is located at the bottom of the furnace, while the level of the siphon bottom is located below the hearth of the furnace, and the tuyeres are located at a level of 300-400 mm from the hearth of the furnace.