УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КАРНАЛЛИТА

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к подготовке хлормагниевого сырья к процессу электролитического получения магния из хлормагниевых солей обезвоживанием в печи кипящего слоя.
Известна трехкамерная печь кипящего слоя (Патент РФ №2110742, опубл. 10.05.1998), включающая корпус, в котором размещены газораспределительная решетка с колпачками, перегородки, разделяющие печь на три камеры, и патрубки для подачи сырья и вывода готового продукта. К печи подсоединены топки и циклоны для улавливания пыли. Расстояние между осями колпачков в газораспределительной решетке выполнено увеличивающимся от загрузки и выгрузки в 1,1-2,5 раза от первой камеры к последней секции третьей камеры, при этом во всех камерах устанавливают одинаковые колпачки. Изменение (увеличение) расстояния между осями колпачков от камеры к камере позволит изготавливать все колпачки одинаковыми, что важно для эксплуатации печи, и, главное, позволит регулировать скорость подачи теплоносителя в камерах при оптимальных сопротивлениях решетки.
Недостатком данного устройства является, как показала практика, то, что при изготовлении отверстий колпачков одинаковой площади сечения невозможно повысить производительность печи, так как нельзя увеличить количество подаваемого теплоносителя в колпачки и соответственно количество обезвоживаемого материала в печи.
Известна многокамерная печь кипящего слоя для обезвоживания карналлита (патент РФ №2176770, опубл. 10.12.2001), по количеству общих признаков принятая за ближайщий аналог-прототип и включающая корпус, в котором размещены газораспределительная решетка с колпачками с отверстиями, перегородки, разделяющие печь на три камеры, и патрубки для подачи сырья и вывода готового продукта, К печи подсоединены топки и циклоны для улавливания пыли. Площади сечения входных отверстий колпачков газораспределительной подины меняются от камеры к камере в зависимости от изменения скорости теплоносителя в кипящий слой материала, при этом суммарная площадь сечения колпачков в первой камере равна 2-5% площади газораспределительной подины этой камеры. Для стабильной работы печи сопротивление решеток во всех камерах должно быть одинаково. Данная конструкция печи КС позволяет получить глубоко обезвоженный карналлит с заданным содержанием оксида магния и воды при минимальном удельном расходе хлора и непрерывном режиме работы. Содержание оксида магния и воды может быть поучено не более 0,3% каждого.
Недостатком данного устройства является низкая производительность устройства за счет того, что суммарные площади сечений колпачков значительно зависят от площади газораспределительной решетки и сопротивление решеток во всех камерах должно быть одинаково, что недопустимо для работы печи кипящего слоя. Как показала практика, сопротивление газораспределительной решеток в камерах печи по мере обезвоживания материала не могут быть одинаковыми, и изменяется от камеры к камере.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет без изменения существующих скоростей
теплоносителя на выходе из колпачка в слое материала увеличить тепловую нагрузку (расход газа и воздуха) на второй и третьей камерах печи на величину, пропорционально пропускной способности площади живого сечения колпачков. Это приведет к увеличению единичной мощности печи и позволит улучшить качество готового продукта.
Технический результат достигается тем, что предложено устройство для обезвоживания карналлита, выполненное в виде многокамерной печи кипящего слоя, содержащей корпус с газораспределительной решеткой с колпачками, на которых выполнены отверстия, патрубки для ввода сырья и выгрузки готового продукта, перегородки, разделяющие печь на камеры для обезвоживания карналлита, газораспределительные камеры, топки и циклоны для улавливания пыли, новым является то, что отношение площади живого сечения отверстий колпачков первой камеры к площади живого сечения отверстий колпачков второй камеры равно 1:(1,25-1,28), а отношение площади живого сечения отверстий колпачков первой камеры к площади живого сечения отверстий колпачков третьей камеры равно 1:(1,55-1,58).
Выполнение условия отношения площади живого сечения колпачков и количественные значения соотношения позволяют без изменения существующих скоростей подачи теплоносителя значительно увеличить производительность работы печи. Производительность печи повышается за счет увеличения количества подаваемого сырья на обезвоживание и соответственно количества готового обезвоженного продукта - обезвоженного карналлита. Это происходит за счет увеличения количества подаваемого теплоносителя во вторую и третью камеры печи. Увеличение соотношения живого сечения площади отверстий колпачков второй и третьей камер к живому сечению площади
отверстий колпачков первой камеры значительно увеличит пылеунос сырья и снизит тем самым производительность печи. Уменьшение соотношения нецелесообразно также из-за снижения производительности печи.
На фиг.1 показан общий вид печи кипящего слоя, на фиг.2 - вид колпачка, установленного на газораспределительной решетке, с разными размерами отверстий в каждой камере: А - колпачок первой камеры, В - колпачок второй камеры, С - колпачок третьей камеры. Устройство для обезвоживания хлормагниевого сырья выполнено в виде печи кипящего слоя и представляет собой корпус 1 в виде усеченной пирамиды из стального листа, футерованного шамотным кирпичом с патрубком 2 для загрузки хлормагниевого сырья и патрубком 3 для выгрузки готового продукта. В нижней части шахты печи расположена газораспределительная решетка 4. В газораспределительной решетке установлены колпачки 5 беспровального типа с отверстиями 6 для прохождения топочных газов, диаметр которых увеличен во второй и третьей камерах при соотношении площади живого сечения отверстий колпачков первой камеры к площади живого сечения отверстий колпачков второй камеры равного 1:(1,25-1,28) и при отношении площади живого сечения отверстий колпачков первой камеры к площади живого сечения отверстий колпачков третьей камеры равного 1:(1,55-1,58). Пространство под газораспределительной решеткой образует газораспределительные камеры 7, соединенные с топками 8, а над газораспределительной решеткой пространство с помощью перегородок 9 разделено на камеры для обезвоживания карналлита 10, 11, 12, соединенные с циклонами для улавливания пыли - 13.
Колпачки с отверстиями изготавливают следующим образом. В первой камере печи колпачки выполнены с отверстиями диаметром
2
2
8 мм, количество отверстий равно 10 штук, площадь «живого сечения» отверстий колпачков составляет 0,0005024 м. Во второй камере печи кипящего слоя выполнены на колпачках отверстия диаметром 9 мм в количестве 10 штук, что составляет площадь живого сечения отверстий всех колпачков 0,0006358 м Отношение площади живого сечения колпачков первой камеры к площади «живого» сечения колпачков второй камеры равно 1:1,26.
2
В третьей камере печи отверстия выполнены диаметром 10 мм в количестве 10 штук. Площадь живого сечения колпачков третьей камеры составляет 0,000785 м. Отношение площади живого сечения колпачков первой камеры к площади живого сечения колпачков третьей камеры равно 1:1,56.
Пример работы устройства
2
2
4
3
Шестиводный кристаллогидрат хлормагниевого сырья - карналлита состава, масс.%: МgСl - не менее 31,8; Н - не более 3, CaSO - не более 0,05 (обогащенный карналлита по ТУ 1714-0622-00209527-94) загружают с помощью забрасывателя через патрубок 2 на газораспределительную решетку 4 первой камеры 10 трехкамерной печи 1 кипящего слоя. Для поддержания карналлита во взвешенном состоянии через отверстия 6 колпачков 5 беспровального типа подают теплоноситель - смесь продуктов сгорания природного газа, хлора и вторичного воздуха через топки 8, куда подают природный газ по ГОСТ 5542-87 в общем количестве 1030-2560 нм/час, хлор и воздух. По мере продвижения карналлита через перегородки 9 в камеры 11 и 12 происходит его постепенное обезвоживание за счет тепла топочных газов - теплоносителя. Процесс обезвоживания идет в три стадии: в первой камере 10 происходит удаление гигроскопичной влаги и нагревание материала при температуре 120-150°С, во второй камере 11 - при температуре 130-240°С шестиводный карналлит обезвоживается до двухводного,
3
3
3
3
а в третьей камере 12 при температуре 190-350°С двухводный карналлит обезвоживается до содержания воды 2-5%. Скорость теплоносителя на выходе из отверстий колпачков 6 поддерживают в первой камере - 22,6 м/сек. Для сохранения скорости теплоносителя во второй камере 11 печи увеличивают расход теплоносителя в 1,26 раза, то есть расход природного газа на топку второй камеры повышают до 504 м/час (вместо существующего расхода 400 м/час). В третьей камере 12 печи расход природного газа увеличивается до 312 м/час (вместо 200 м/час). Из третьей камеры 12 готовый продукт обезвоженный карналлит до содержания воды 3-5% выгружают через патрубок 3 для дальнейшего применения. Отходящие газы поступают в циклоны 13, в которых пыль осаждается и возвращается в печь кипящего слоя.
Таким образом, предложенное решение позволяет за счет увеличения тепловой нагрузки на печь (при увеличении расхода теплоносителя) повысить производительность печи в 1,26 раза.