Загрузочно-распределительное устройство прямоточно-противоточной регенеративной печи с круглыми шахтами для обжига кускового карбонатного материала
LOADING AND DISTRIBUTION DEVICE OF UNIFLOW AND COUNTERFLOW REGENERATIVE FURNACE WITH ROUND SHAFTS FOR SINTERING LUMPY CARBONATE MATERIAL

Изобретение относится к загрузочно-распределительным устройствам шахтных, преимущественно прямоточно-противоточных регенеративных печей для обжига карбонатных материалов, в частности известняка, и может найти применение в металлургической, строительной, пищевой и других отраслях промышленности, в которых используется негашеная известь.
При производстве высококачественной негашеной извести в шахтных прямоточно-противоточных регенеративных печах большое значение имеет равномерность распределения крупных и мелких кусков по поперечному сечению шахты, а также непрерывность загрузки их в печь. Эти условия обеспечиваются, в основном, конструктивным исполнением загрузочно-распределительных устройств, которых для каждого типа и вида шахтных печей разработано и изготовлено достаточно много. Однако, проблема создания загрузочно-распределительных устройств для прямоточно-противоточных регенеративных печей, содержащих по крайней мере две круглые шахты, с обеспечением равномерного распределения материала по всему их сечению с непрерывной и регулируемой загрузкой известняка в процессе его обжига, до настоящего времени в целом не решена.
Так известно устройство для загрузки по меньшей мере двух шахт печи для обжига карбонатных материалов, которое содержит общий загрузочный бункер, соединенный выходными отверстиями посредством течек с каждой шахтой. Общий загрузочный бункер снабжен воронкой, соединенной со шлюзовой камерой, имеющей запорный клапан, приводимый в действие рычажно-механической системой. Аналогичные клапаны с заслонками смонтированы и в течках, соединяющих загрузочный бункер с входными отверстиями шахт печи. В загрузочный бункер материал для обжига подается транспортером. Устройств и механизмов для равномерного распределения обжигаемого материала по всему поперечному сечению шахт печи в данном изобретении не предусмотрено. Поэтому, из-за сегрегации кусков материала с различной крупностью по сечению шахт будет происходить неравномерная их тепловая обработки. В результате высокое качество готового продукта не может быть получено (см. патент США №4708643, C04B 2/12, F27B 1/20, опубл. 24.11.1987 г.).
Также известно загрузочно-распределительное устройство прямоточно-противоточной регенеративной печи по крайней мере с двумя круглыми шахтами, содержащее ленточный транспортер, подающий предварительно материал для обжига на распределительный второй транспортер с изменяющимся направлением движения своей ленты, промежуточные бункеры вращающиеся во время их загрузки распределительным транспортером, выполненные с возможностью их опускания в соответствующие загрузочные отверстия шахт печи, перекрываемые верхними запорными элементами. Загрузка материала в печь осуществляется порциями периодически во время переключения отопления шахт. Для равномерного распределения кусков в шахтах предусмотрен поворотный распределитель в виде пластины. Пластины поворачивают периодически после каждого опорожнения загрузочных бункеров (фиг. 4), (см. патент РФ на изобретение №2353595, C04B 2/12, A27B 1/02, опубл. 27.04.2009 г.)
Основным недостатком данного загрузочно-распределительного устройства является сложность конструкции, большое количество механизмов и отсутствие возможности непрерывной загрузки противоточной шахты печи во время режима отопления с целью регулировки и поддержания температуры отходящих газов в заданных пределах. Кроме того, при пересыпке и транспортировке карбонатного материала с одного элемента устройства на другой, расположенные вне полости печи, происходит значительное пылевыделение, для подавления которого приходится применять сложные укрытия и аспирационный отсос запыленного воздуха (фиг. 4).
Известно также загрузочно-распределительное устройство прямоточно-противоточной регенеративной печи, содержащее закрепленный на несущем корпусе печи приемный бункер, соединенный через заслонки с двумя промежуточными бункерами, выходные отверстия которых соединены через герметичные клапаны с входными отверстиями шахт. Клапаны представляют собой герметичные заслонки с приводом. Каждый промежуточный бункер загрузочно-распределительного устройства печи связан системой трубопроводов и клапанов с приемным бункером и шахтой, что позволяет выравнивать давление промежуточного бункера и шахты до уровня окружающей среды и производить порционную загрузку обжигаемого материала в ту или иную шахту во время обжига. Вся загрузочно-распределительная система герметична и не требует применения сложных укрытий и аспирационного отсоса запыленного воздуха (см. заявку Италии PCT WO 2006/070424, F27B 1/00, F27B 1/20, C04B 2/12 опубл. 06.07.2006 г., прототип).
Основным недостатком этого загрузочного устройства является отсутствие узлов для равномерного распределения по крупности фракций кускового материала по поперечному сечению шахты, что обусловливает невозможность получения высокого и стабильного качества обожженной извести на круглых печах большой производительности. Кроме того, загрузка материала производится большими порциями, что не позволяет регулировать и должным образом поддерживать в заданных пределах температуру отходящих газов.
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы добиться повышения качества получаемой извести и иметь возможность регулировать и поддерживать в заданных пределах температуру отходящих газов с сохранением имеющихся преимуществ, свойственных рассмотренным аналогам, а именно герметичности загрузочно-распределительной системы и обеспечения равномерного распределения загружаемого сырья по сечению шахт. Возможность поддерживать в заданных пределах температуру отходящих газов позволяет увеличить продолжительность цикла отопления и тем самым повысить производительность печи за счет увеличения доли времени отопления печи.
Технический результат - повышение качества обжигаемой извести за счет равномерного распределения различных по величине кусков обжигаемого карбоната по всему сечению шахт, а также повышение производительности печи за счет регулировки и поддержания в заданных пределах температуры отходящих газов, достигается тем, что под загрузочными отверстиями шахт установлены промежуточные бункеры, оснащенные приводами вращения относительно оси шахт, и неподвижные столы, расположенные под промежуточными бункерами с зазором, который больше максимально обрабатываемых кусков материала. При этом к наружным стенкам промежуточных бункеров жестко прикреплены охватывающие с зазором неподвижные столы кронштейны, которые снабжены отбойниками, расположенными под кромкой неподвижного стола, причем часть отбойников наклонена к центру печи, а другая часть - к периферии печи. Для удобства управления процессом обжига карбонатного материала в печи, приводы промежуточных бункеров оснащены регуляторами скорости и направления вращения, а объем общего загрузочного и промежуточных бункеров по вместимости карбонатного кускового материала равны между собой.
Предлагаемое изобретение обладает новизной, поскольку совокупность всех признаков ее формулы заявителем в источниках патентной и общетехнической информации не обнаружено.
Предлагаемое техническое решение обладает изобретательским уровнем, поскольку заявляемая компоновочная схема устройства, в котором распределительная часть загружаемого равномерно по всему поперечному сечению шахт материала размещена внутри этих шахт и выполнена в виде вращающихся бункеров с установленными отбойниками и неподвижными столами, не является очевидной.
Промышленная применимость загрузочно-распределительного устройства осуществима, так как общий загрузочный бункер, вращающиеся бункера, клапаны, течки, неподвижные столы и другие конструктивные элементы могут быть изготовлены с использованием широко известных технологических процессов металлообработки, сварочного производства и выпускаемых промышленностью материалов.
Изобретение находится в стадии эскизного проектирования.
Заявляемое изобретение проиллюстрировано чертежами, на которых на фиг. 1 показана схема общего вида загрузочно-распределительного устройства, а на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.
Загрузочно-распределительное устройство печи с двумя круглыми шахтами для обжига карбонатного кускового материала состоит из опирающегося на несущий каркас 1 общего загрузочного бункера 2, соединенного наклонными течками 3 и 4 через клапаны 5 и 6, снабженные приводами 7 и 8 и помещенные в герметичные короба 9 и 10, с течками 11 и 12, выходные отверстия 13 и 14 которых состыкованы с загрузочными отверстиями 15 и 16 шахт печи 17 и 18. В шахтах печи 17 и 18 под загрузочными отверстиями 15 и 16 смонтированы вращающиеся распределительные бункеры 19 и 20, оснащенные приводами 21 и 22 их симметричного вращения относительно оси упомянутых шахт. Под распределительными бункерами 19 и 20 размещены неподвижные столы 23 и 24 с зазором 25, который больше максимально обрабатываемых кусков материала. При этом к наружным стенкам 26 и 27 распределительных бункеров 19 и 20 жестко прикреплены кронштейны 28 и 29, охватывающие неподвижные столы 23 и 24 снабженные отбойниками 30 и 31, имеющими разную длину. Для равномерного распределения кусков карбонатного материала различной фракции отбойники 30 направлены к центру печи, а отбойники 31 наклонены к ее периферии (фиг. 2). Приводы 21 и 22 своими вертикальными валами 32 и 33 жестко соединены с балками 34 и 35, закрепленными на внутренних стенках 26 и 27 распределительных бункеров 19 и 20 и оснащены регуляторами скорости и направлением вращения (на фиг 1. не показаны).
Загрузочно-распределительное устройство печи с двумя круглыми шахтами для обжига карбонатных материалов работает следующим образом.
Из заполненного любым известным способом общего загрузочного бункера 2 кусковой карбонатный материал имеет возможность под действием собственного веса поступать по течкам 3 и 4 при открытых клапанах 5 и 6 через герметичные короба 9 и 10, течки 11 и 12 и загрузочные отверстия 15 и 16 в распределительные бункеры 19 и 20 и далее в шахты 17 и 18. Так, при открытом клапане 5 приводом 7 карбонатный материал из бункера 2 будет направляться через герметичный короб 9, течку 11 и загрузочное отверстие 15 в распределительный бункер 19, который будет полностью заполняться тогда, когда разгрузочный бункер 2 и течки 3 и 11 опорожнятся. После этого клапан 5 закрывается и карбонатный материал за счет вращения распределительного бункера 19 от привода 21 через зазор 25 между неподвижным столом 23 и распределительным бункером 19 поступает на отбойники 30 и 31 и загружается как в сторону центра, так и на периферию шахты по концентрическим окружностям. Вращение распределительного бункера 19 позволяет не только его разгружать, но и равномерно распределять по крупности кусковой материал по концентрическим окружностям по сечению печи, несмотря на сегрегацию или неравномерное распределение разных по размеру кусков материала внутри бункера при его загрузке.
Загрузку карбонатного материала для обжига в шахту 18 осуществляют аналогичным образом по следующей технологической цепочке при уже открытом клапане 6: из загрузочного бункера 2, через герметичный короб 10, течку 12, загрузочное отверстие 16 в распределительный бункер 20, а затем через зазор 25 с направляющих отбойников 28 и 29 в шахту 18. Разгрузка бункера 2 осуществляется каждый раз во время переключения отопления шахт, а выгрузки из промежуточных бункеров 19 и 20 - во время отопления шахт, причем скорость вращения бункеров регулируется с учетом поддерживания в заданных пределах температуру отходящих газов. Для более равномерного распределения кусков материала по сечению шахт направление вращения промежуточных бункеров при каждом их опорожнении или переключении отопления шахт меняют.
Предлагаемая конструкция загрузочно-распределительного устройства печи с двумя круглыми шахтами имеет отличительную от других устройств аналогичного назначения компоновочную схему, которая позволяет повысить качество готовой продукции, упростить эксплуатацию и увеличить производительность печи.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1589012, F27B 1/02, опубл. 30.08.1990 г.
2. Авторское свидетельство СССР №775578, F27B 1/20, опубл. 30.10.1980 г.
3. Полезная модель РФ №143558, F27B 1/00, опубл. 27.07.2014 г.
4. Заявка на полезную модель по Белоруссии №20040272, F27B 1/02, опубл. 30.03.2005 г.
5. Патент РФ №2525957, F27B 1/20, опубл. 20.08.2014 г.
6. Патент РФ №2079804, F27B 1/20, опубл. 20.05.1997 г.
7. EP №0088253, публ. 1983 г.
8. DE №4404315, C21B 7/20, опубл. 28.11.2002 г.
9. US №4708643, C04B 2/12, F27B 1/20, опубл. 24.11.1987 г.
10. EP 1555251, F27B 1/02, C04B 2/12, опубл. 18.02.2009 г.
11. WO 2006/070424, F27B 1/20, C04B 2/12 опубл. 06.07.2006 г.