МНОГОКАМЕРНАЯ ПЕЧЬ КИПЯЩЕГО СЛОЯ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ХЛОРМАГНИЕВОГО СЫРЬЯ
MULTI-CHAMBER FLUIDISED BED FURNACE TO DEHYDRATE CHLORINE-MAGNESIUM STOCK

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к обезвоживанию хлормагниевого сырья в печах кипящего слоя.
Известна многокамерная печь кипящего слоя (Авт. свид. СССР №393362, опубл. 10.08.1973 г., бюл.33), включающая корпус с патрубками для загрузки сырья и выгрузки готового продукта, газораспределительную решетку с колпачками, через которые проходят топочные газы из топки. Внутреннее пространство печи разделено перегородками на несколько камер, причем вторая и третья камеры разделены дополнительной перегородкой на несколько полукамер. В перегородках выполнены переточные окна. Для увеличения скорости поступательного движения карналлита от загрузки к выгрузке без увеличения длины печи обрабатываемый материал перемещается поперек камер, меняя при этом направление его поперечного движения в смежной камере на противоположное. Это достигается расположением переточных окон по зигзагообразной линии.
Недостатком многокамерной печи кипящего слоя является то, что при обезвоживании хлормагниевого сырья (карналлита) в первой камере наблюдается грануляция материала, сопровождающаяся образованием так называемых окатышей - оплавленных слоистых комков размером до 300 мм. Слипание зерен карналлита в окатыши связано с образованием на поверхности кристаллов карналлита шести- и четырехводного кристаллогидрата хлорида магния, который оплавляется при более низкой температуре, чем карналлит. Кроме того, хлормагниевое сырье содержит посторонние твердые примеси, например окатыши, щебень, гальку и др., которые постепенно накапливаются у нижнего перетока первой и последующей по ходу движения материала полукамер. Это приводит к тому, что скорость движения обезвоживаемого продукта снижается перед окнами при переходе в последующие полукамеры, повышаются также температура, давление и скорость теплоносителя в слое. По мере накопления твердых окатышей и твердых примесей приходится останавливать печь и удалять окатыши из печи с помощью штыря, используя ручной труд. В конечном итоге все это приводит к простоям печи и к снижению ее производительности. За счет плохого перетока через нижние переточные окна часть сырья уносится в циклоны, что приводит к увеличению потерь сырья.
Известна многокамерная печь кипящего слоя (Электролитическое получение магния. - Щеголев В.И., Лебедев О.А. - М., Издательский дом «Руда и металлы», 2002, стр.76-80), по количеству общих признаков принятая за ближайший аналог-прототип и включающая корпус печи, верхнее рабочее пространство которой над газораспределительной решеткой разделено перегородками на камеры с верхними окнами и полукамеры с нижними окнами, газораспределительную решетку с колпачками, загрузочный и выгрузочный патрубки, циклоны для улавливания пыли. Для обеспечения необходимого времени пребывания частиц в кипящем слое рабочее пространство печи разделено перегородками на три камеры. Первая камера состоит только из одного отделения, вторая камера дополнительно разделена перегородками на три отделения, а третья камера - на два. В перегородках выполнены окна, расположенные так, чтобы удлинить путь прохождения карналлита, сделав его зигзагообразным и исключить обратное движение карналлита. Обезвоживаемый материал (карналлит) поступает из камеры в камеру через верхние переточные окна размером 170×300 мм, а из полукамеры в полукамеру - через нижние переточные окна размером 170×170 мм, расположенные на уровне газораспределительной решетки. Геометрические размеры верхних и нижних переточных окон рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить минимальную степень гидролиза (6-8%) и максимально возможную степень обезвоживания (до 98%). При этом в первой камере наблюдается грануляция материала, сопровождающаяся образованием так называемых окатышей - оплавленных слоистых комков размером до 300 мм. Слипание зерен карналлита в окатыши связано с образованием на поверхности кристаллов карналлита шести- и четырехводного кристаллогидрата хлорида магния, которые оплавляются при более низкой температуре, чем карналлит.
Недостатком многокамерной печи кипящего слоя является то, что при обезвоживании хлормагниевого сырья (карналлита) в первой камере наблюдается грануляция материала, сопровождающаяся образованием так называемых окатышей - оплавленных слоистых комков размером до 300 мм. Слипание зерен карналлита в окатыши связано с образованием на поверхности кристаллов карналлита шести- и четырехводного кристаллогидрата хлорида магния, который оплавляется при более низкой температуре, чем карналлит. Кроме того, хлормагниевое сырье содержит посторонние твердые примеси, например окатыши, щебень, гальку и др., которые постепенно накапливаются у нижнего перетока первой и последующей по ходу движения материала полукамер. Это приводит к тому, что скорость движения обезвоживаемого продукта снижается перед окнами при переходе в последующие полукамеры, повышаются также температура, давление и скорость теплоносителя в слое. По мере накопления твердых окатышей и примесей приходится останавливать печь и удалять (отгребать) отложения из печи с помощью штыря, используя ручной труд. В конечном итоге все это приводит к простоям печи и к снижению ее производительности. За счет плохого перетока из камеры в камеру часть сырья уносится в циклоны, что приводит к увеличению потерь сырья.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет за счет ускорения прохождения обезвоживаемого материала через переточные окна (удаление отложений из обезвоженного карналлита и твердых кусков гравия) повысить производительность печи за счет снижения простоев печи и исключения ручного труда, а также за счет улучшения технологических показателей печи снизить потери сырья и тем самым повысить выход готового продукта - обезвоженного карналлита.
Технический результат достигается тем, что предложена многокамерная печь кипящего слоя для обезвоживания хлормагниевого сырья, включающая корпус с загрузочным и выгрузочным патрубками, газораспределительную решетку, перегородки с окнами в верхней части, разделяющие пространство печи на камеры, перегородки во второй и третьей камерах с окнами в нижней части с образованием полукамер, новым является то, что она дополнительно снабжена устройством для удаления отложений перед переточными окнами, которое установлено перед нижним переточным окном перегородки и выполнено в виде вертикальных направляющих колонн, жестко прикрепленных к поверхности газораспределительной решетки параллельно перегородке, между направляющими колоннами размещена рама с сеткой, выполненная с возможностью возвратно-поступательного движения по высоте колонн снизу-вверх и обратно, при этом к раме подсоединен механический привод, который выведен через стенку печи на площадку для обслуживания.
Кроме того, механический привод выполнен в виде троса, прикрепленного к четырем углам рамы и соединенного через блок с рукояткой или механизмом для поднятия груза.
Кроме того, площадь рамы с сеткой больше площади переточного сечения окна перегородки в 1,3-1,4 раза.
Кроме того, направляющие колонны выполнены в виде уголка или прутка.
Установка в печь кипящего слоя устройства для удаления отложений перед нижними переточными окнами в виде вертикальных направляющих колонн, жестко прикрепленных к поверхности газораспределительной решетки параллельно перегородке, между которыми размещена рама с сеткой, выполненная с возможностью возвратно-поступательного движения по высоте колонн снизу-вверх и обратно, позволяет за счет улучшения прохождения обезвоживаемого материала через переточные окна, исключения ручного труда и снижения простоев печи повысить производительность печи, а также за счет улучшения технологических показателей печи снизить потери сырья.
Механический привод, который выведен через стенку печи на площадку для обслуживания и подсоединен с одной стороны к раме, а с другой через блок выведен к рукоятке, позволяет механизировать процесс удаления отложений перед переточным окном и исключить ручной труд при чистке нижнего переточного окна.
На фиг.1 показан вид многокамерной печи кипящего слоя. На фиг.2 - вид А-А устройства для удаления отложений перед переточными окнами. На фиг.3 - вид Б-Б рамы с сеткой.
Многокамерная печь кипящего слоя для обезвоживания хлормагниевого сырья состоит из корпуса 1 с загрузочным 2 и выгрузочным 3 патрубками, газораспределительной решетки 4, перегородок 5 с окнами 6 в верхней части, разделяющих пространство печи на камеры, перегородок 7 во второй и третьей камерах с окнами 8 в нижней части с образованием полукамер 9. Перед нижним переточным окном перегородки размещено устройство 10 для удаления отложений перед переточными окнами, выполненное в виде вертикальных направляющих колонн 11, жестко прикрепленных к поверхности газораспределительной решетки параллельно перегородке и выполненных в виде уголка или прутка. Между направляющими колоннами размещена рама 12 с сеткой 13, которая с помощью механического привода 14 выполнена с возможностью возвратно-поступательного движения по высоте колонн снизу-вверх и обратно, при этом механический привод выполнен в виде троса, выведенного через блок 15 к рукоятке 16 для поднятия груза. При этом площадь рамы 12 больше площади переточного сечения нижнего окна перегородки в 1,3-1,4 раза.
Устройство работает следующим образом.
В качестве хлормагниевого сырья использован шестиводный карналлит с влажностью 37-39% (ТУ 1714-062-00209527-99), который с помощью забрасывателя через загрузочный патрубок 2 загружают на газораспределительную решетку 4 первой камеры трехкамерной печи кипящего слоя. Пространство над газораспределительной решеткой до свода печи разделено двумя перегородками 5 на три камеры. Вторая и третья камеры разделены на полукамеры 9 дополнительными перегородками 7 высотой примерно 3,5 м. Для перетекания карналлита в перегородках между камерами и полукамерами выполнены переточные окна. В перегородках 5 между камерами переточные окна 6 расположены выше газораспределительной решетки 4, а в перегородках 7 между полукамерами 9 переточные окна 8 выполнены на уровне газораспределительной решетки 4. В слой материала карналлита подают из топки топочные газы - смесь продуктов горения природного газа и воздуха, приводя его в псевдоожиженное состояние и осуществляя подогрев карналлита в первой камере до температуры 120-140°С. Во второй камере поддерживают температуру слоя карналлита при выгрузке из камеры 190-210°С, в третьей камере температуру в слое перед разгрузочным патрубком поддерживают 280-360°С. Для устранения забивания нижних переточных окон 8 полукамер 9 (крупными кусками окатышей - оплавленных слоистых комков размером до 300 мм, щебня или гравия) на газораспределительную решетку 4 перед входом в нижнее переточное окно 8 полукамеры 9 жестко устанавливают (например, приваривают) четыре направляющие колонны 11, при этом высота колонн имеет высоту 300-400 мм. Направляющие колонны 11 выполнены из металлического прутка диаметром 10 мм или из уголка размером 25×25. На газораспределительную решетку 4 между направляющими колоннами устанавливают раму 12 с металлической сеткой 13 размером 200×200 мм с возможностью возвратно-поступательного движения по высоте колонн 11 снизу вверх и обратно. Сетка 13 выполнена с ячейками 20×20 мм, сваренная из металлических прутков диаметром 3-5 мм или металлических полос 10×3 мм. Данное устройство 10 для удаления отложений перед переточными окнами 8 приводят в работу при повышении давления под газораспределительной решеткой 4 в полукамере 9 перед нижним переточным окном 8 выше нормы технологического режима. Для этого раму 12 с сеткой 13, наполненную крупным кусковым материалом, приводят в движение посредством механического привода 14, подсоединенного через блок 15 к рукоятке 16, поднимают и опускают на определенную высоту (осуществляют встряхивание рамы с насыпным материалом) путем движения рамы 12 с металлической сеткой 13 между направляющими колоннами 11 с возможностью возвратно-поступательного движения снизу-вверх и обратно, при этом к раме 12 подсоединен механический привод 14, который выведен через стенку печи на площадку для обслуживания. Механический привод 14 выполнен в виде троса, прикрепленного в четырех углах рамы 12 и соединенного через блок с рукояткой 16 (или механизмом для поднятия груза, например, электроприводом). Площадь рамы 12 с сеткой 13 (200×200 мм) больше площади переточного сечения окна 8 (170×170) перегородки 7 в 1,38 раза. Проходное отверстие переточного окна 8 становится свободным и печь начинает работать в прежнем режиме. Часть материала, находящегося на сетке, при подъеме и опускании (встряхивании) просеивается через сетку и поступает в псевдоожиженный слой, а другая часть при встряхивании рассыпается по поверхности газораспределительной перегородки 4. Полученный продукт - обезвоженный карналлит - выгружают через отдельный разгрузочный патрубок 3, размещенный в последней полукамере 9 третьей камеры печи, и направляют на дальнейшее обезвоживание на стадию хлорирования в хлораторах для получения безводного карналлита.
Таким образом, предложенное изобретение «Многокамерная печь кипящего слоя для обезвоживания хлормагниевого сырья» позволяет уменьшить простои многокамерной печи кипящего слоя, уменьшить использование ручного труда и тем самым увеличить производительность печи. Кроме того, при постоянном устранении забивания переточных окон уменьшится пылеунос из камер, снизятся потери сырья и тем самым увеличится выход готового продукта.