УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПОДОГРЕВА БАЗАЛЬТОВОЙ ШИХТЫ

Заявленное техническое устройство относится к области производства волокон из базальтовых, вулканических пород, а именно, служит для предварительного подогрева шихты базальтового щебня перед плавильной печью.
Для повышения эффективности плавки применяется предварительный подогрев шихты. С увеличением температуры подогрева, увеличится экономический эффект, получаемый при плавке в результате экономии топлива. При нагреве шихты в подогревателе ярусного типа, должно обеспечиваться равномерное распределение шихты по каждому ярусу, предварительный подогрев шихты без изменения агрегатного состояния. Теплоносителем при нагреве шихты являются продукты горения топлива, причем вид топлива не имеет значения, в противоточном движении с базальтовой шихтой.
Известно загрузочное устройство (патент RU №2023012 МПК: С21В 7/20, 1994 г.), предназначенное для доменных печей. Особенность этого устройства ярусного типа заключается в том, что организовано сложное движение материалов по воронкам конусного типа, обеспечивающее равномерное окружное распределение шихты, подогрев шихты происходит отходящими газами.
Недостатки известного устройства: конструкция не обеспечивает равномерный подогрев подаваемого материала.
Наиболее близким к заявленному устройству является подогрев шихты по технологии «Outokumpu» (https://stydopedya.ru/1_1115_viplavka-bogatogo-titanovogo-shlaka-v-germetichnih-pechah-s-podogrevom-shihti-po-tehnologii-Outokumpu.html). Шахтная печь цилиндрической формы применяется в процессе получения обогащенного титанового шлака для предварительного подогрева расплавляемой шихты отходящими газами. Расплавляемая шихта дозируется по порциям и поднимается к расходному бункеру, расположенному над шахтной печью. Это позволяет значительно снизить удельный расход электроэнергии и повысить производительность печной установки. Материал подается в шахтную печь из бункера полунепрерывно двумя вибрационными питателями. В печи имеется вращающееся устройство, которое распределяет шихтовой материал по нескольким секциям. Заявленная средняя температура горячей шихты составляет максимально 600-700°С.
Данное устройство обладает следующими недостатками: конструкция содержит вращающееся распределяющее устройство ведет к дополнительным затратам, а также к вероятности аварийной остановки устройства. Ввиду конструктивных особенностей, не возможен подогрев шихты до температуры выше заявленной, а также отсутствует регулировка подачи или прекращения подачи нагреваемой шихты. Существует необходимость отбора и рециркуляции очищенных отходящих газов из шахтной печи, с целью снижения температуры газа в камере сгорания, что снижает эффективность плавильного процесса.
Технической задачей настоящего устройства является обеспечение возможности нагрева шихты отходящими газами, предназначенной для загрузки в плавильную печь, до температуры 1150°С, не допуская при этом плавления базальтовой шихты, а также минимизировать потери тепла, снизить потребление топлива, расходуемого на плавление базальтовой шихты.
Поставленная задача решается тем, что, известное устройство для предварительного подогрева базальтовой шихты, содержащее цилиндрический футерованный корпус, окна загрузки, согласно полезной модели, снабжено держателем с поперечной перегородкой, спускающимся сверху, выполненным в виде вертикальных стержней с коническими перфорированными тарелками на концах стержней, жестко скрепленными с ними, распределенными по высоте и соответствующими им конусными кольцевыми вставками треугольного профиля, жестко скрепленными с корпусом, которые вместе образуют конусные кольцевые ярусы, также снабжено поясом с отверстиями для подачи холодного воздуха, расположенным под нижним ярусом.
На рисунке представлено заявленное устройство нагрева шихты.
Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, окон загрузки 2, базальтовая шихта 3 располагается на конических перфорированных тарелках 4 и конусных кольцевых вставках 7 (количество ярусов не менее трех и зависит от производительности устройства и степени утилизации теплоты отходящих газов), тарелки крепятся на концах вертикальных стержней 5, перегородка 6 служит для предотвращения выбивания газов. Через пояс 8 с отверстиями поступает воздух для дожигания и охлаждения отходящих газов до температуры не 1350°С в дымоотводящем тракте 9.
Устройство работает следующим образом. В устройство, которое имеет цилиндрический корпус 1, через окна 2 загружают шихту на основе базальта 3, при этом шихта располагается на перфорированных тарелках 4 и вставках 7 верхнего яруса, которые образуют кольцевой канал с отверстиями для прохода отходящих газов. Тарелки 4 установлены в несколько рядов для увеличения производительности подогревателя и ступенчатого нагрева базальта, обеспечивающего наибольшее охлаждение отходящих газов, причем шихта подогревается по мере продвижения на более низкий ярус. После распределения базальтовой шихты по ярусам путем последовательного опускания перфорированных тарелок 4 базальтовая шихта с нижнего яруса подается в плавильный агрегат за счет опускания только тарелки нижнего яруса. После опустошения нижнего яруса тарелка поднимается, прижимаясь к вставкам нижнего яруса 7, затем следует опускание тарелки расположенной выше, что обеспечивает подачу шихты на нижний ярус. В такой последовательности продолжают работу ярусов расположенных выше. Так как температура отходящих газов превышает температуру плавления базальта, предусмотрен пояс 8, через отверстия которого обеспечивается регулируемая подача холодного воздуха. Дымовые газы, подогревающие шихту, охлаждаются и удаляются через дымоотводящий тракт 9.
Перфорированные тарелки (перфорации - отверстия для прохождения газов могут быть выполнены любой формы и размеров, и на расстоянии, обусловленном производительностью установки и фракцией подогреваемой шихты).
Благодаря конической форме ярусов подогревателя обеспечивается равномерное распределение шихты. В результате достигается возможность высокотемпературного нагрева шихты, сокращение удельных затрат.
В предлагаемой полезной модели подогревателя обеспечивается нагрев базальтовой шихты 3, загружаемой в плавильные печи для плавления базальта, до температур не выше температуры плавления базальта, составляющей 1150°С, что позволяет снизить расход энергии на плавку и максимально полезно использовать теплоту отходящих газов. При этом подогреватель имеет упрощенную конструкцию, небольшие габариты и отсутствуют вращающиеся элементы. Попутно устройство решает следующие задачи: снижение потребления газа на плавление в печи, снижение потребления объемов воздуха, идущего на горение, обеспечивает снижение выбросов NOx, и, как следствие, снижение экономических затрат.