UA75219C2 - A method of baking carbonate lumpy rocks - Google Patents

Abstract

A method of baking carbonate lumpy rocks includes incorporation of gaseous fuel and air for the combustion thereof through lateral and central burners, heat treatment of carbonate rocks in the furnace serially in the zones of warming up, burning (countercurrent and direct flow) and cooling, taking away furnace gases through the top of furnace (warming up zone) and from the direct flow burning zone. A gaseous fuel is entered into the direct flow zone of furnace at the distance of 0.5-0.8 D from the plane of joint of burning zones, where D -the internal diameter of the furnace, and burned at the air excess coefficient of 0.4-0.8, and fuel, entered on the periphery, is burned with the air excess coefficient of 1.2-1.4. The ratio of pressure differences on the ends of zones is maintained in the range of 5-20. The air for fuel combustion is heated in the heat-exchanger with furnace gases. The stability of process of burning out is provided and lime quality is increased .

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Цей винахід відноситься до технології випалювання карбонатних грудкових порід (вапняку, доломіту, 2 магнезиту та інших) і може бути використаним у металургії, хімічній промисловості, будівельній індустрії та інших галузях.This invention relates to the technology of burning carbonate lumpy rocks (limestone, dolomite, 2 magnesite and others) and can be used in metallurgy, chemical industry, construction industry and other industries.

Відомим є спосіб випалювання карбонатних порід у шахтній печі, викладений у патенті (1). Теплова обробка матеріалу пічними газами проходить послідовно у зонах підігріву, протиточній та прямоточній зонах випалення, охолодження. Паливо (природний газ) підводять через периферійні пальники, площина встановлення котрих є 70 стиком протиточної та прямоточної зон випалення. Продукти згорання відводять у протитоці (70...7590) та прямотоці (решта). Газоповітряна суміш, що складається з пічних газів прямотоку та повітря із зони охолодження, використовується для горіння палива.The method of burning carbonate rocks in a mine furnace, described in patent (1), is known. Heat treatment of the material with furnace gases takes place sequentially in the heating zones, counter-flow and direct-flow firing zones, and cooling. Fuel (natural gas) is supplied through peripheral burners, the installation plane of which is the 70th junction of the counter-flow and direct-flow combustion zones. Combustion products are removed in counterflow (70...7590) and forward flow (the rest). A gas-air mixture consisting of direct flow furnace gases and air from the cooling zone is used for fuel combustion.

Недоліком способу є придатність його лише для печей невеликого діаметру (до 2,5 м), оскільки глибина проникнення продуктів згорання від периферії вглиб шару обмежена. З цієї причини випалення матеріалу в 12 приосьовій частині печі відбувається неповністю.The disadvantage of the method is its suitability only for furnaces of small diameter (up to 2.5 m), since the depth of penetration of combustion products from the periphery into the depth of the layer is limited. For this reason, the firing of the material in the 12th axial part of the furnace is incomplete.

Найбільш близьким до цієї заявки за технічною сутністю є спосіб, викладений в описі корисної моделі |21.The method described in the description of the utility model |21 is closest to this application in terms of technical essence.

Спосіб характеризується тим, що (20...60)9у5 палива (природного газу) вводять у піч через центральний підвішений по її осі пальник всередину прямоточної зони (в її верхню частину). Газоповітряну суміш вводять в усі пальники (периферійні та центральний) в стехіометричному відношенні до палива, враховуючи фактичний вміст кисню в суміші.The method is characterized by the fact that (20...60)9u5 of fuel (natural gas) is introduced into the furnace through the central burner suspended along its axis into the direct-flow zone (into its upper part). The gas-air mixture is introduced into all burners (peripheral and central) in stoichiometric relation to the fuel, taking into account the actual oxygen content in the mixture.

Спосіб має такі недоліки: - на поверхні випалюваного матеріалу перед торцем пальників часто утворюються епіки, які гальмують схід випаленого вапна та призводять до зупинки печі, - в зоні горіння розвиваються високі температури (до 1500 С и вище), що призводить до прогорання с пальників та зупинки печі, Ге) - відзначається нестабільність технології: марне проникнення частини продуктів згорання від периферійних пальників вниз уздовж футеровки, догорання факелів у кільцевому каналі під прямоточною зоною.The method has the following disadvantages: - on the surface of the burned material in front of the end of the burners, epics are often formed, which inhibit the rise of burnt lime and lead to the shutdown of the furnace, - high temperatures develop in the combustion zone (up to 1500 C and higher), which leads to burning out of the burners and furnace stops, Ge) - the instability of the technology is noted: useless penetration of part of the combustion products from the peripheral burners down along the lining, burnout of the torches in the ring channel under the direct flow zone.

За основу цього винаходу поставлено технічну задачу стабілізації технології (усунення причин утворення епіків, безперервний та рівномірний схід випалюваного матеріалу по перетину печі, згорання палива у шарі б матеріалу, підвищення стійкості пальників та футеровки тощо) та поліпшення на цій основі якості вапна. «-The basis of this invention is the technical task of stabilizing the technology (eliminating the causes of the formation of epics, continuous and uniform rise of the fired material along the cross-section of the furnace, fuel combustion in the material layer b, increasing the stability of the burners and lining, etc.) and improving the quality of lime on this basis. "-

Рішення поставленої задачі досягається тим, що у відомому способі випалювання карбонатних грудкових порід у газовій проти-точно-прямоточній печі, який включає введення газоподібного палива та повітря для сч згорання по периферії печі через бічні пальники, розташовані в площині стику зон випалювання, та усередину юю прямоточної зони через підвішений по осі печі центральний пальник, термічну обробку грудок послідовно в зонахThe solution to the given problem is achieved by the fact that in the known method of burning carbonate lumpy rocks in a gas counter-current direct-flow furnace, which includes the introduction of gaseous fuel and air for high combustion along the periphery of the furnace through side burners located in the plane of the junction of the firing zones, and inside direct flow zone through the central burner suspended along the axis of the furnace, heat treatment of lumps sequentially in the zones

Зо підігріву, випалювання у протитоці і прямотоці та охолодження, відведення пічних газів із зони підігріву та т випалюваного шару, газоподібне паливо вводять усередину прямоточної зони на відстані (0,5...0,8) О від площини стику зон випалювання, де ЮО - приведений внутрішній діаметр печі, та спалюють з коефіцієнтом надлишку повітря 0,4...0,8, а паливо, введене по периферії, з коефіцієнтом 1,2...1,4, при цьому відношення « перепадів тиску на кінцях зон прямоточної та вище розташованих протиточних підтримують в межах 5...20. З7З 70 Повітря для згорання палива нагрівають у теплообміннику пічними газами, відведеними з випалюваного шару на с стику зон охолодження та випалювання. "з Між істотними ознаками винаходу та одержаними технічними результатами існує причинно-наслідковий зв'язок.From heating, firing in countercurrent and forward flow and cooling, removal of furnace gases from the heating zone and the fired layer, gaseous fuel is injected into the forward flow zone at a distance of (0.5...0.8) О from the plane of contact of the firing zones, where - the internal diameter of the furnace is given, and it is burned with a coefficient of excess air of 0.4...0.8, and fuel introduced along the periphery with a coefficient of 1.2...1.4, while the ratio of "pressure drops at the ends of the zones direct current and higher countercurrent ones are supported within 5...20. З7З 70 The air for fuel combustion is heated in the heat exchanger by furnace gases removed from the fired layer at the junction of the cooling and firing zones. "with There is a cause and effect relationship between the essential features of the invention and the obtained technical results.

Введення газоподібного палива (напр., природного газу) усередину прямоточної зони на відстані (0,5...0,8) 75 р нижче стику зон випалювання, де Ю - приведений внутрішній діаметр печі, забезпечує прямоточний потік ї продуктів згорання від центрального пальника та частковий (10...2090) від бічних, а також повне згорання 1 природного газу у шарі, в тому числі за рахунок надлишку повітря, що поступає через бічні пальники. Якщо ж устя центрального пальника розташувати відносно стику зон ближче, ніж на 0,5 0, то частина продуктів згорання о піде в протиток навкруг корпусу пальника, що призведе до його перегріву, деформації та прогару, цебто до - 70 порушення технології, втраті якості вапна та продуктивності печі. Якщо ж цей пальник опустити нижче 0,8 0, то відбудеться догорання природного газу в кільцевому каналі або. в порожнинах на стику зон прямоточної та шо охолодження, що призведе до неповного випалення ванна та втрат тепла.The introduction of gaseous fuel (e.g., natural gas) into the direct-flow zone at a distance of (0.5...0.8) 75 r below the junction of the firing zones, where Ю is the reduced inner diameter of the furnace, ensures a direct flow of combustion products from the central burner and partial (10...2090) from side burners, as well as complete combustion of 1 natural gas in the layer, including due to excess air entering through side burners. If the mouth of the central burner is located closer than 0.5 0 relative to the junction of the zones, then part of the combustion products will go into the counterflow around the burner body, which will lead to its overheating, deformation and burnout, i.e. up to - 70 violation of technology, loss of lime quality and furnace performance. If this burner is lowered below 0.8 0, the natural gas will be burnt in the ring channel or. in the cavities at the junction of the direct-flow and direct-flow cooling zones, which will lead to incomplete combustion of the bath and heat loss.

Паливо, що подається через центральний пальник, необхідно спалювати при коефіцієнті надлишку повітря рівному сспрю х04..08 . Решта повітря надійде у шар прямоточного випалення від бічних пальників. Якщо о коефіцієнта сору , буде меншим за 0,4, то повітря з бічних пальників не вистачить для повного згорання палива, внаслідок чого догорання матиме місце в кільцевому каналі (або в порожнинах), а вапно не буде де повністю випаленим. Якщо Ж сору 08, ТОВ во обмеженому просторі під центральним пальником виникне висока температура (більше 150022), що призведе до деформації або прогару пальників та утворенню епіків у шарі.The fuel supplied through the central burner must be burned at a coefficient of excess air equal to sspru x04..08. The rest of the air will enter the direct-flow combustion layer from the side burners. If the coefficient of soot will be less than 0.4, then the air from the side burners will not be enough for complete combustion of the fuel, as a result of which the afterburning will take place in the annular channel (or in the cavities), and the lime will not be completely burnt. If Ж soru 08, LLC in a limited space under the central burner, a high temperature (more than 150022) will occur, which will lead to deformation or burnout of the burners and the formation of epics in the layer.

Паливо, що подається через бічні пальники, спалюють при коефіцієнті надлишку повітря сепру 82 1,2..14 . Для спалення власного повітря достатньо мати спр х 105 . Перевищення ср викликано двома причинами: - необхідністю обмежувати температуру вогнища (в порожнині під пальником) з метою запобігти утворенню 62 епіків та розгару футеровки,The fuel supplied through the side burners is burned at an air excess ratio of 82 1.2..14. To burn your own air, it is enough to have a temperature of 105. Exceeding the average is caused by two reasons: - the need to limit the temperature of the hearth (in the cavity under the burner) in order to prevent the formation of 62 epics and the heating of the lining,

- доповнити нестачу повітря у прямоточній зоні випалення при спалюванні природного газу, що поступає через центральний пальник.- to supplement the lack of air in the direct-flow combustion zone when burning natural gas supplied through the central burner.

Якщо спр 12 , то об'єм повітря буде недостатнім, що призведе до неповного згорання палива в прямоточній зоні та погіршення якості вапна, а при спру 1,4 - виявиться надлишок повітря, котрий призведе до втрат палива.If spr is 12, the volume of air will be insufficient, which will lead to incomplete combustion of fuel in the direct flow zone and deterioration of the quality of lime, and with spr 1.4, there will be an excess of air, which will lead to fuel loss.

Необхідним інструментарієм до забезпечення оптимального розподілу пічних газів між протитоком та прямотоком є відношення перепадів тиску на кінцях зон прямоточної (випалювання) та розташованих вище протиточних (випалювання та підігріву). Для забезпечення стабільної роботи печі та одержання високоякісного то вапна зазначене відношення ( фр ) повинно складати фр - Зв сбтв), в, 20A necessary tool to ensure the optimal distribution of furnace gases between the counterflow and direct flow is the ratio of pressure drops at the ends of the forward (burning) zones and located above the countercurrent (burning and heating) zones. To ensure stable operation of the kiln and obtain high-quality lime, the specified ratio ( fr ) should be fr - Zv sbtv), in, 20

СР прм щі Р гор) 18 де: Рррт - розрідження на колоснику (початок протиточних зон);SR prm shchi R gor) 18 where: Рррт - rarefaction on the grate (beginning of countercurrent zones);

Рор - розрідження у площині горіння з бічних пальників (стик протиточної та прямоточної зон випалювання);Ror - rarefaction in the plane of combustion from the side burners (joint of counter-flow and direct-flow combustion zones);

Рарм 7 розрідження на рівні колектора (або порожнин для відбору пічних газів з прямотоку та повітря із зони охолодження). 20 При значенні ще «5 потік газу до зон протитоку (випалювання та підігріву) зменшиться, що призведе до нестачі тепла у цих зонах та до надлишку у прямоточній. Такий розподіл тепла призводить до "пережогу" вапна, утворенню епіків та втрат тепла. При рр» 20 нестача тепла виникне у прямоточній зоні випалення, що погіршить якість вапна внаслідок неповного випалювання.Rarm 7 rarefaction at the level of the collector (or cavities for the selection of furnace gases from the direct flow and air from the cooling zone). 20 If the value is still "5, the flow of gas to the counterflow zones (burning and heating) will decrease, which will lead to a lack of heat in these zones and an excess in the direct flow. This distribution of heat leads to "overburning" of lime, the formation of epics and heat loss. At пр» 20, a lack of heat will occur in the direct-flow firing zone, which will deteriorate the quality of lime due to incomplete firing.

Використання нагрітого у теплообміннику повітря на відміну від запиленої газоповітряної суміші у с 29 протитоку виключає введення вапняного пилу в зони горіння периферійних пальників, що істотно зменшує о небезпеку утворення епіків у поверхневих шарах перед пальниками.The use of air heated in the heat exchanger, in contrast to the dusty gas-air mixture in the counterflow with 29, excludes the introduction of lime dust into the combustion zones of the peripheral burners, which significantly reduces the danger of the formation of epics in the surface layers in front of the burners.

Порівняльний аналіз прототипу та заявленого технічного рішення показує, що останньому притаманна низка істотних ознак (місце введення палива в піч, коефіцієнт надлишку повітря для кожного типу пальників, комплексний аеродинамічний показник газових потоків), котрі відповідають критерію "новизни". Ме 30 Критерій "винахідницький рівень" випливає з неочевидності істотних ознак: місця введення палива у «- випалювальний шар, різних коефіцієнтів розходу повітря для пальників, комплексного аеродинамічного показнику газових потоків. сA comparative analysis of the prototype and the declared technical solution shows that the latter has a number of essential features (place of fuel introduction into the furnace, coefficient of excess air for each type of burners, complex aerodynamic index of gas flows), which meet the criterion of "novelty". Me 30 The "inventive level" criterion stems from the non-obviousness of essential features: the place of fuel introduction into the "burning layer, different coefficients of air consumption for burners, complex aerodynamic index of gas flows. with

Сутність пропонованого способу розкривається схемою, що додається. В шахту 1 завантажують карбонатну ю сировину (напр., вапняк), котрий проходячи через неї, зазнає термообробки:The essence of the proposed method is revealed by the attached diagram. Carbonate raw materials (e.g., limestone) are loaded into mine 1, which, passing through it, undergoes heat treatment:

Зо - нагріванню пічними газами в зоні підігріву 2; ї- - основній дисоціації карбонатів у високотемпературній (до 13002) протиточній зоні випалювання 3; - остаточній дисоціації карбонатів в прямоточній зоні випалювання 4 при постійному зниженні температури до (950...100025); « - охолодженню повітрям у зоні охолодження 5. ЗZo - heating with furnace gases in heating zone 2; i- - the main dissociation of carbonates in the high-temperature (up to 13002) countercurrent firing zone 3; - the final dissociation of carbonates in the direct-flow firing zone 4 with a constant decrease in temperature to (950...100025); « - air cooling in the cooling zone 5. Z

Охолоджене вапно видаляють із печі за допомогою вивантажувального пристрою 6. с Газоподібне паливо (природний газ) вводять у піч через бічні пальники 7, розташовані по периферії печі "з (кількість їх - 6...10 штук), та через центральний, підвішений по осі печі, пальник 8. Устя центрального пальника 9 розташовують на відстані (0,5...0,8) О від площини бічних пальників, яка утворює стик протиточної та прямоточної зон випалення, де Ю - внутрішній діаметр печі (приведений). Паливо у бічних пальниках - 45 спалюють в атмосфері нагрітого у теплообміннику 10 повітря (до 250-4502С) з коефіцієнтом сепру 2 1,2..14 , що подається вентилятором 12. Теплоносієм є газоповітряна (суміш пічних газів з прямотоку та повітря із зони о охолодження з температурою 400...500 22). Продукти згорання з бічних пальників під дією розрідження, ка створюваного димососом, розподіляються у протитоці (основний об'єм - 80...9095) та в прямотоці. В прямоток надходить невеликий їх об'єм (10...2095), збагачений повітрям, як більш важким газом. Газоподібне паливо, - введене в центральний пальник 8, спалюють при спру з 04..0,8 , завдяки чому температура під його устям не ще перевищує 12002С, що запобігає утворенню епіків та пережогу вапна. Догорає паливо в шарі прямоточного випалення контактуючи з надлишковим повітрям, що надходить через бічні пальники. Пічні гази з прямоточної зони та повітря із зони охолодження (газоповітряна суміш) збирають у кільцевому колекторі 11, (або у кутових 22 порожнинах), звідки під дією димососу надходять в теплообмінник (рекуператор) 10.Cooled lime is removed from the furnace using the unloading device 6. Gaseous fuel (natural gas) is introduced into the furnace through the side burners 7, located on the periphery of the furnace "z (the number of them is 6...10 pieces), and through the central one, suspended along axes of the furnace, burner 8. The mouth of the central burner 9 is placed at a distance of (0.5...0.8) О from the plane of the side burners, which forms the junction of the countercurrent and direct-flow firing zones, where Ю is the inner diameter of the furnace (reduced). Fuel in the side burners - 45, the air heated in the heat exchanger 10 (up to 250-4502С) with a heat transfer coefficient of 2 1.2..14 is burned in the atmosphere, which is supplied by the fan 12. The heat carrier is gas-air (a mixture of furnace gases from the direct flow and air from the cooling zone with a temperature of 400...500 22). Combustion products from the side burners under the effect of rarefaction created by the smoke are distributed in the counterflow (main volume - 80...9095) and in the forward flow. A small volume of them enters the forward flow (10...2095), enriched with air, as heavier gas. Gaseous fuel, introduced into the central burner 8, is burned at a speed of 04..0.8, due to which the temperature under its mouth does not yet exceed 12002С, which prevents the formation of epics and burning of lime. The fuel burns out in the direct-flow combustion layer in contact with excess air entering through the side burners. Furnace gases from the direct-flow zone and air from the cooling zone (air-gas mixture) are collected in the ring collector 11 (or in the corner cavities 22), from where they enter the heat exchanger (recuperator) 10 under the action of a smoke extractor.

ГФ) Аеродинамічний режим печі характеризується такими показниками: - розрідження на колошнику печі (над зоною підігріву) - 1,8...2,2кПа; о - розрідження в площині пальників - 40...50 Па; - розрідження в колекторі збору газоповітряної суміші - 0,25...0,35 кПа; 6о - середнє відношень фу - 767.GF) The aerodynamic mode of the furnace is characterized by the following indicators: - rarefaction on the furnace furnace (above the heating zone) - 1.8...2.2 kPa; o - rarefaction in the plane of the burners - 40...50 Pa; - rarefaction in the gas-air mixture collector - 0.25...0.35 kPa; 6o - the average of the fu ratio - 767.

В кінці зони прямоточного випалення вапно досягає високого степеню дисоціації (95...9895) при помірній температурі (850...90022). Пройшовши зону охолодження, вапно охолоджується до (50..80) 9 і його вивантажують з печі. 65 Ефективність та дієвість пропонованого способу випливає із порівняння його з прототипом. Істотні ознаки поліпшують показники роботи печі, стабілізують технологію та підвищують якість одержаного продукту.At the end of the direct-flow firing zone, lime reaches a high degree of dissociation (95...9895) at a moderate temperature (850...90022). After passing through the cooling zone, the lime is cooled to (50..80) 9 and it is discharged from the kiln. 65 The effectiveness and efficiency of the proposed method follows from its comparison with the prototype. Significant features improve the performance of the furnace, stabilize the technology and increase the quality of the obtained product.

Джерела інформації: 1. БНнай Кіїп (Шілей Того Гіте Ргодисіоп. Г.А. Ргедезси, ГО. Ргедезси. ОБ Раїепі Мо. 4747773. Іпіеї.Sources of information: 1. BNnai Kiip (Shiley Togo Gite Rgodisiop. G.A. Rgedezsy, GO. Rgedezsy. OB Raiepi Mo. 4747773. Ipiei.

Е27В 15100, 1988. 2. Шахтная печь для обжига известняка (полезная модель). В. И. Зуев, А.И. Гамей, А.В. Медведев, А.И.E27B 15100, 1988. 2. Mine furnace for calcining limestone (useful model). V. I. Zuev, A. I. Gamei, A.V. Medvedev, A.I.

Гаврилюк. ОАДО "Магнитогорский МК". Свидетельство РФ Мо 24275. Кл. 7А27В 1/08, 2002.Havrylyuk JSC "Magnitogorsk MK". Certificate of the Russian Federation Mo 24275. Cl. 7A27B 1/08, 2002.

Claims (2)

Формула винаходу , , що що що , йThe formula of the invention, what what what, etc 1. Спосіб випалювання карбонатних грудкових порід у газовій шахтній протиточно-прямоточній печі, який включає введення газоподібного палива та повітря для його згорання по периферії печі через бічні пальники, розташовані в площині стику зон випалювання, та усередину прямоточної зони через підвішений по осі печі центральний пальник, термічну обробку грудок породи послідовно у зонах підігріву, випалювання у протитоці і прямотоці та охолодження, відведення пічних газів із зони підігріву та з випалюваного шару, який відрізняється тим, що газоподібне паливо вводять усередину прямоточної зони печі на відстані 0,5-0,8 О від площини стику зон випалювання, де О - приведений внутрішній діаметр печі, та спалюють з коефіцієнтом надлишку повітря 0О,4-0,Щ8, а паливо, введене по периферії, спалюють з коефіцієнтом надлишку повітря 1,2-1,ї, при цьому відношення перепадів тиску на кінцях зон прямоточної та вище розташованих протиточних підтримують в межах 5-20.1. The method of burning carbonate lumpy rocks in a gas mine counter-flow direct-flow furnace, which includes the introduction of gaseous fuel and air for its combustion along the periphery of the furnace through side burners located in the plane of the junction of the firing zones, and inside the direct-flow zone through the central burner suspended along the axis of the furnace , heat treatment of lumps of rock sequentially in heating zones, firing in countercurrent and forward flow and cooling, removal of furnace gases from the heating zone and from the fired layer, which is characterized by the fact that gaseous fuel is introduced into the direct flow zone of the furnace at a distance of 0.5-0.8 О from the plane of contact of the firing zones, where О is the reduced inner diameter of the furnace, and is burned with a coefficient of excess air 0О.4-0.Щ8, and the fuel introduced along the periphery is burned with a coefficient of excess air 1.2-1.i, at thus, the ratio of pressure drops at the ends of the direct-flow zones and the upstream counter-flow zones is maintained in the range of 5-20. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що повітря для згорання палива нагрівають у теплообміннику пічними газами, відведеними з випалюваного шару на стику зон охолодження та випалювання. с щі 6) (о) «- с ІС) і - -2. The method according to claim 1, which differs in that the air for fuel combustion is heated in the heat exchanger by furnace gases taken from the fired layer at the junction of the cooling and firing zones. with points 6) (o) «- with IS) and - - с . и? -І 1 іме) - 50 іЧе) іме) 60 б5with . and? -I 1 ime) - 50 iChe) ime) 60 b5