ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ СПЕКАНИЯ
ROTARY SINTERING FURNACE

Изобретение относится преимущественно к глиноземной промышленности, точнее к высокотемпературным трубчатым вращающимся печам спекания с переменным по длине печи режимом тепловой работы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является вращающаяся печь спекания, содержащая наклонный футерованный с внутренней стороны цилиндрический стальной корпус, который по длине содержит опорные секции, снабженные опорными бандажами, и расположенные между опорными секциями пролетные секции, имеющие более тонкую, в сравнении с опорными секциями, стенку и две секции, каждая из которых образует конец печи. Секция, образующая приподнятый загрузочный конец печи, газоходами последовательно гидравлически сообщена с встроенными в отводящий газовый тракт циклонами, электрофильтрами, дымососом и дымовой трубой (Техника спекания шихт глиноземной промышленности. Ходоров Е.И., Шморгуненко Н.С. М., «Металлургия», 1978. С.64-70).
В осуществленных вращающихся печах спекания температура стального корпуса и других металлических частей обычно не превышает 300-350°С, так как при более высокой температуре в металле возникают большие напряжения, а его прочность резко падает вследствие приобретения хрупкой структуры (там же, стр.78). Однако современные более теплоустойчивые стали позволяют поднять этот температурный предел корпуса до 400°С и выше.
От влияния высокой температуры стальной корпус защищают футеровкой из огнеупорного и теплоизоляционного кирпича и бетона. Одновременно толщину стенки в пролетных секциях на участке высокотемпературной зоны спекания в современных печах глиноземного производства принимают 45 мм и более, а толщину стенки на участке зоны сушки («холодный» загрузочный конце печи) обычно принимают 30 мм. При этом температура газов на выходе из печи уменьшается до 250°С и ниже, а температура стальной стенки, особенно в зимний период, - до 100°С и ниже.
Недостатки известного технического решения, особенно в зимний период, следующие.
1. На участке зоны сушки шихты, во-первых, металл корпуса относительно температуры не достаточно загружен, во-вторых, через корпус происходят потери тепла в окружающую среду. Первое обстоятельство снижает эффективность работы стального корпуса, второе - снижает эффективность сушки шихты, следовательно, и производительность печи в целом.
2. Относительно низкая температура газа на выходе из печи может привести к снижению температуры газов ниже кислотной точки росы в газоотводящем тракте (там же, стр.109-120). Этому будет способствовать неизбежный подсос в отводящий газовый тракт воздуха (более 15%), в том числе холодного зимнего, и недостаточно качественной теплоизоляции отводящего газового тракта. Все это может привести к образованию конденсата и, соответственно, коррозии оборудования - газоходов, циклонов, электрофильтров, дымососов и дымовой трубы.
3. Относительно низкая температура газа на выходе из печи может вызвать интенсивное образование отложений в виде настылей на стенках оборудования - газоходов, циклонов, электрофильтров, дымососов и дымовой трубы (там же, стр.134).
Все это снижает эффективность работы печи в целом.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности работы печи. Достигаемый же технический результат заключается в повышении производительности печи и в предохранении оборудования отводящего газового тракта от коррозии и образования настылей.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что вращающаяся печь спекания имеет наклонный футерованный с внутренней стороны цилиндрический стальной корпус, который по длине содержит опорные секции, снабженные опорными бандажами, расположенные между опорными секциями пролетные секции, имеющие более тонкую, в сравнении с опорными секциями, стенку, и две секции, каждая из которых образует конец печи. Секция, образующая приподнятый загрузочный конец печи, газоходами последовательно гидравлически сообщена с встроенными в отводящий газовый тракт циклонами, электрофильтрами, дымососом и дымовой трубой. Эта загрузочная секция и, по меньшей мере, ближайшая к ней пролетная секция снабжены теплоизоляционным слоем, расположенным на наружной поверхности стальной стенки секции.
Дополнительно:
- толщина теплоизоляционного слоя уменьшается по мере его удаления от загрузочного конца;
- толщина теплоизоляционного слоя определена расчетом из условия
макс
д
t≤t,
макс
где t - максимальная температура стальной стенки секции на ее теплоизолированном участке;
д
t - допускаемая температура стальной стенки секции на ее теплоизолированном участке;
д
- допускаемая температура стальной стенки секции на ее теплоизолированном участке t=400°С.
Именно покрытие наружной поверхности загрузочной секции и ближайшей к ней пролетной секции теплоизоляционным слоем повышает температуру футеровки и температуру газов внутри этих секций и на выходе из печи, что обеспечивает достижение ранее указанного технического результата: повышение производительности печи и предохранение оборудования отводящего газового тракта от коррозии и от образования настылей.
Предлагаемая вращающаяся печь иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - печь спекания и оборудование отводящего газового тракта, вид с боку;
на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
Вращающаяся печь включает цилиндрический стальной корпус (далее: корпус) 1, огнеупорную футеровку 2, расположенную с внутренней стороны корпуса 1, и привод, обеспечивающий вращение печи (на чертежах привод не показан). Корпус 1 по длине состоит из стальных секций: опорных 3, пролетных 4, загрузочной 5 и разгрузочной 6. Корпус 1 наклонен от загрузочной секции 5 к разгрузочной секции 6. Каждая опорная секция 3 имеет утолщенную стенку 7, а расположенные между опорными секциями 3 пролетные секции 4 имеют, в сравнении с опорными секциями 3, более тонкую стенку 8. Каждая опорная секция имеет длину около 1 м и снабжена плотно посаженным на нее такой же ширины опорным бандажом 9, передающим нагрузку на опорные ролики 10 (на фиг.1 позиции 3, 7 и 9 показаны одной выносной линией). Загрузочная секция 5, образующая приподнятый загрузочный конец печи, газоходами 11 последовательно гидравлически сообщена с встроенными в отводящий газовый тракт циклонами 12, электрофильтрами 13, дымососом 14 и дымовой трубой 15. Загрузочная секция 5 и ближайшая к ней пролетная секция 4 снабжены теплоизоляционным слоем 16, расположенным на наружной поверхности их стальной стенки 8.
Толщина теплоизоляционного слоя 16 уменьшается по мере его удаления от загрузочного конца. Эта толщина определена расчетом из условия
макс
д
t≤t,
макс
где t - максимальная температура стальной стенки секции на ее теплоизолированном участке;
д
t - допускаемая температура стальной стенки секции на ее теплоизолированном участке.
д
Целесообразно в современных печах спекания допускаемую температуру t стальной стенки секции на ее теплоизолированном участке принять равную 400°С (Машиностроение. Энциклопедия. Т. II-2. Стали. Чугуны. /Г.Г.Мухин, А.И.Беляков, Н.Н.Александров и др. Под общ. ред. О.А.Банных и Н.Н.Александрова. М.: Машиностроение, 2000. С.270-274, 752-754).
Теплоизоляционный слой 16 может быть выполнен из широкоизвестных традиционных огнестойких минераловатных изделий, а также из современных тканей и полотен на основе кремнеземных, базальтовых или стеклянных волокон. Толщина такого слоя 16 обычно не превышает 3-5 мм. Закрепление теплоизоляционного слоя 16 на поверхности корпуса 1 печи осуществляется в соответствии с проектом. При эксплуатации печи часть теплоизоляционного слоя 16 по длине загрузочной секции 5 на летний период целесообразно снимать, а на зимний период снова устанавливать, причем без остановки вращающейся печи.
На фиг.1 обозначены и другие элементы печи, а именно:
17 - конструкция основания;
18 - холодный стояк;
19 - питатель шихты;
20 - пневмовинтовой насос;
21 - материал (шихта)
22 - газовый тракт (в пределах корпуса).
Снабжение наружной поверхности загрузочной секции 5 и ближайшей к ней пролетной секции 4 теплоизоляционным слоем 16 по ранее указанным правилам уменьшило на теплоизолированном участке потери тепла в окружающую среду, что определило следующие особенности работы печи:
- повысилась температура газов и футеровки 2 на теплоизолированном участке, что повысило эффективность сушки шихты при ее приготовлении мокрым способом, следовательно, и повысило производительность печи в целом (то же: сократило расходы топлива и повысило показатель качества спека);
- повысилась температура газов на выходе из печи, что уменьшило, особенно в холодный период года, вероятность образования конденсата в отводящем газовом тракте (за пределами корпуса печи) и, соответственно, уменьшило коррозию оборудования - газоходов, циклонов, электрофильтров, дымососов и дымовой трубы;
- повысилась температура газов на выходе из печи, что уменьшило вероятность образования настылей на стенках оборудования;
- на теплоизолированном участке практически полностью предотвращены суточные и сезонные колебания температур корпуса 1, что повысило надежность работы огнеупорной футеровки 2 на этом участке.
В высокопроизводительной печи спекания ОАО «РУСАЛ Ачинский глиноземный комбинат», размеры 5×185 м, по данным ООО «Красноярский котельный завод» потеря тепла сжигаемого топлива в окружающую среду через наружную поверхность корпуса составляет около 8%. Изобретение позволяет уменьшить процент этой потери примерно на единицу. Это сбереженное тепло расходуется продуктивно, а именно: одна ее часть расходуется на сушку шихты, а другая - на повышение температуры газов на выходе из печи, улучшая, тем самым, условия в отводящем газовом тракте.
Обозначения
1 - цилиндрический стальной корпус (далее: корпус)
2 - огнеупорная футеровка
3 - опорная секция (корпуса)
4 - пролетная секция
5 - загрузочная секция
6 - разгрузочная секция
7 - стенка опорной секции
8 - стенка пролетной секции
9 - опорный бандаж
10 - опорный ролик
11 - газоход
12 - циклоны
13 - электрофильтры
14 - дымосос
15 - дымовая труба
16 - теплоизоляционный слой
17 - конструкция основания
18 - холодный стояк
19 - питатель шихты
20 - пневмовинтовой насос
21 - материал (шихта)
22 - газовый тракт (в пределах корпуса)