ШАХТНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ КУСКОВОГО МАТЕРИАЛА
MINE HEATER OF LUMP MATERIAL

Изобретение относится к устройствам для тепловой подготовки сырьевых материалов перед обжигом во вращающихся печах и может быть использовано в металлургической, химической, строительной и других отраслях промышленности, в которых требуется использование негашеной извести.
В общетехнических и патентных источниках информации широко известны различной конструкции шахтные подогреватели кускового материала (1, 2), в том числе среди них и подогреватели, созданные по противоточно-прямоточной схеме движения газов, основным недостатком которых является то, что при незначительных колебаниях уровня материала в шахте и изменении фракционного состава сырья наблюдается резкое изменение аэродинамического сопротивления его слоя, что приводит к неравномерности обжига (3).
Так, известен шахтный подогреватель кускового материала, содержащий вертикальную шахту, преимущественно круглого сечения, образованную внешней и внутренней обечайками. В верхней части шахты расположен загрузочный патрубок для подогреваемого материала, в котором имеется полый отсасыватель (коллектор), преимущественно в форме круглого кольца с дымоходами. После отсасывателя шахта сужается, образуя зону подогрева, примыкающую к выгрузочной камере. Эта камера, образованная внешней обечайкой, имеет крышку, а в нижней части - кольцеобразную вставку, которая состоит из внутренней и внешней пластин. Над кольцеобразной вставкой размещены задвижки с уплотняющими элементами, находящиеся на их верхней поверхности. На уплотняющих элементах размещена направляющая коническая вставка. К нижней части внешней обечайки выгрузочной камеры и к части окружности внешней пластины примыкают периферийные дымоходы, а к внутренней окружности внутренней пластины примыкает центральный дымоход, который далее проходит к основанию. Над подогревателем размещен загрузочный бункер (см. Авторское свидетельство СССР №972203, F27B 7/34, опубликованное 07.11.82 г. Бюл. №41).
Этот шахтный подогреватель, предназначенный для использования перед последующей термообработкой во вращающейся печи, имеет достаточно сложную конструкцию и не лишен указанных выше недостатков, свойственных данной конструкции подогревателей.
Наиболее близким по технической сущности, решаемой задаче и достижимому результату к заявленному техническому решению является подогреватель кускового сырья, содержащий футерованный корпус, установленные соосно газораспределительную камеру и загрузочную течку, подводящие сырье трубы, бункер сырья, образованный между стенками течки и корпусом кольцевой коллектор для отвода газов, выгрузочное устройство в виде вращающегося в горизонтальной плоскости кольцевого стола, оснащенного приводом, вставки для смещения к периферии нагретого материала. Рабочая поверхность кольцевого стола выложена футеровкой и имеет угол наклона, равный 3-15°, к центральному выходному отверстию. При этом углы наклона боковых стенок вставки к продольной оси подогревателя и футерованного корпуса к основанию в описании изобретения не обозначены, хотя для обеспечения равномерности схода и разгрузки подогретого сырья они оказывают существенное влияние. Указанный аналог принят в качестве прототипа.
Однако и этот аналог не лишен недостатков, обусловленных тем, что подогреваемый кусковой материал, перемещаясь по шахте под действием своего веса к вращающемуся кольцевому столу, как показала практика, зачастую застревает между стенками корпуса и вставки, в результате чего нагрев и выгрузка материала происходит неравномерно. Происходит это в результате того, что вращающийся на столе слой материала проскальзывает на уровне основания вставки относительно материала в шахте подогревателя. Проскальзывание увеличивается при частичном обжиге материала и образовании на поверхности кусков рыхлого слоя из негашеной извести. При уменьшении или длительном отсутствии выгрузки материал в кольцевой шахте, образованной стенками корпуса и вставки, уплотняется и подвисает, что приводит к длительному нарушению работы подогревателя и печи в целом. Ни угол расширения диффузора, ни угол наклона рабочей поверхности разгрузочного стола этой проблемы не решают (Патент РФ №2241182, F27B 1/00, F26В 17/12, опубликованный 27.11.2004 г.).
Задача по устранению недостатков прототипа решается за счет устранения проскальзывания материала, вращающегося на разгрузочном столе относительно материала в шахте подогревателя путем изменения конструкции основания вставки, а также за счет предотвращения подвисания материала в кольцевой шахте между корпусом и вставкой путем наклона на определенные углы их боковых стенок.
Технический результат - обеспечение равномерного схода и равномерной выгрузки подогретого кускового материала из подогревателя во вращающуюся печь - достигается тем, что вставка снабжена плужковыми сбрасывателями, прикрепленными снизу к ее основанию, при этом боковые стенки вставки в нижней части выполнены с наклоном к вертикали под углом α=2-5°, а боковые стенки футерованного корпуса, расположенные на одном уровне со вставкой, наклонены к низу под углом β=70-75°. Вращающийся кольцевой стол выполнен плоским. К числу отличительных признаков следует отнести форму и расположение плужковых сбрасывателей, выполненных предпочтительно в виде клиньев высотой, равной h=1/3…1/2 зазора H между торцом вставки и поверхностью стола, причем острия клиньев совмещены с кромкой основания вставки, а угол между боковой рабочей стенкой клина и линией, проложенной через центр основания вставки и острие клина, составляет γ=30-45°.
Предлагаемое изобретение обладает новизной, поскольку совокупность признаков его формулы и в том числе отличительной ее части в источниках патентной и общетехнической литературы не обнаружена.
Шахтный подогреватель кускового материала как техническое решение обладает изобретательским уровнем, так как установка плужковых сбрасывателей на торце основания вставки обеспечивает надежное перемещение к центральному выгрузочному отверстию стола вращающегося на нем материала независимо от его свойств, а оптимальный подбор углов наклона боковых стенок в нижней части вставки и стенок футерованного корпуса позволяет полностью устранить подвисание кускового материала в кольцевой шахте подогревателя. Это способствует равномерному продвижению кускового материала по шахте, что определяет равномерность его подогрева и выгрузки, то есть приводит к достижению указанного выше технического результата, ввиду чего обозначенные признаки в формуле изобретения не являются очевидными.
Промышленная применимость изобретения не вызывает сомнений, поскольку изготовление плужковых сбрасывателей и их неподвижное закрепление на торце вставки, а также выполнение углов наклона стенок вставки и футерованного корпуса подогревателя может быть реализовано с помощью известных технологических приемов и процессов металлообработки.
Изобретение проиллюстрировано чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез подогревателя кускового материала, на фиг. 2 изображен разрез по А-А на фиг. 1, а на фиг. 3 изображен узел Б на фиг. 1.
Шахтный подогреватель кускового материала содержит футерованный корпус 1, установленные соосно газораспределительную камеру 2 и загрузочную течку 3, расположенный между корпусом 1 и течкой 3 кольцевой коллектор 4, выгрузочное устройство 5, содержащее кольцевой стол 6, вращающийся в горизонтальной плоскости, и установленную над ним для смещения нагретого материала к периферии шахты вставку 7. Плужковые сбрасыватели 8 прикреплены непосредственно снизу к торцу 9 вставки 7, при этом боковые ее стенки 10 в нижней части выполнены с наклоном к вертикали под углом α=2-5°, а боковые стенки 11 футерованного корпуса 1 расположены на одном уровне со вставкой 7, наклонены к низу под углом β=70-80°. Вращающийся кольцевой стол имеет выходное отверстие 12 и выполнен с плоской поверхностью 13, а плужковые сбрасыватели 8, установленные по наружной кромке 14 торца 9 вставки 7, выполнены в форме клина, имеющего вершину 15 с острым углом, совмещенным с линией периферии вставки. Вставка 7 закреплена стяжками 16 неподвижно по центру корпуса 1 и обращена для разделения потока 17 обрабатываемого кускового материала своей плоской вершиной 18 в сторону газораспределительной камеры 2, которая соединена с подводящим газоходом 19, а отводящий газоход 20 подсоединен к кольцевому коллектору 4. Расходный бункер 21 связан соединительными трубами 22 с загрузочной течкой 3. Для обеспечения перегрузки из шахты подогретого материала во вращающуюся печь, кольцевой стол 6 снабжен приводом 23 его вращения и отводящей течкой 24. Высота h плужковых сбрасывателей составляет в пределах от 1/3 до 1/2 зазора H между торцом 9 вставки 7 и плоскостью 13 стола 6, что способствует устранению подвисания подогреваемого кускового материала. Способствует и лучшему продвижению подогретого материала к выходному отверстию 12 стола 6 и оптимально выбранный угол γ между боковой рабочей стенкой клина и линией, проложенной через центр основания вставки и острия клина, составляющей 30-45°, при этом острия 15 клиньев совмещены с внешней кромкой основания вставки 7. Экспериментально подтверждено, что размещенные на торце 9 вставки 7 плужковые сбрасыватели 8 и опытно подобранные углы наклона α и β соответственно боковых стенок вставки 7 и футерованного корпуса 1 обеспечивают полное устранение затора подогретого материала на плоской поверхности 13 вращающегося стола 6 за счет надежного схода материала в шахте и с разгрузочного стола. Отклонение от заданных пределов размеров углов наклона стенок вставки 7 корпуса 1 и плужковых сбрасывателей 8 снижает эффективность разгрузки.
Предлагаемый шахтный подогреватель кусковых материалов работает следующим образом.
2
Предназначенный для подогрева материал, преимущественно известняк, самотеком поступает из бункера 21 по соединительным трубам 22 через загрузочную течку 3 в футерованный корпус 1 подогревателя. Из течки 3 материал попадает в кольцевую зону нагрева 17, где происходит теплообмен между потоком кускового материала и газами. Горячие газы (продукты сгорания топлива и CO, выделяющиеся при диссоциации известняка) температурой 900-1200°C по подводящему газоходу 19 через газораспределительную камеру 2, выполненную в виде канала с открытым дном, проникают в расположенный воронкой слой материала над вставкой 7. Контакт газа и материала проходит в противотоке. Коллектор служит для сбора охладившихся газов, выходящих из верхних откосов, и передачи их через установку газоочистки на дымосос. В результате контакта отходящие газы практически полностью отдают физическое тепло известняку, нагревая его до температуры 800-900°C. Выгрузка подогретого материала из подогревателя производится с помощью вращающегося стола 6 через выходное отверстие 12, которое соединено с отводящей течкой 24. Имеющиеся на торце 9 вставки 7 плужковые сбрасыватели 8 дополнительно смещают к центру движущийся по плоской поверхности 13 вращающегося стола 6 кусковой материал и таким образом ликвидируют образующиеся заторы и уплотнения, что обеспечивает равномерность разгрузки материала во вращающую печь на обжиг.
Данное изобретение находится в стадии экспериментальной проверки.
Источники информации
1. А.В. Монастырев, А.В. Александров. Печи для производства извести. Справочник. М.: изд-во «Металлургия», 1979 г., с. 157-168.
2. Авторское свидетельство СССР №465537, F27B 7/34, опубл. 15.10.1975 г.
3. Авторское свидетельство СССР №687329, F27B 7/34, опубл. 28.09.1979 г., бюл. 35.
4. Авторское свидетельство СССР №1260654, F27B 7/34, опубл. 30.09.1986 г., бюл. 36.
5. Патент РФ №2145696, F27B 7/34, опубл. 20.02.2000 г.
6. Патент РФ №2171438, F27B 7/34, опубл. 27.07.2001 г.
7. Патент РФ №2224195, F27B 7/34, опубл. 20.02.2004 г.
8. Патент РФ на полезную модель №110467, F27B 1/02, опубл. 20.11.2011 г.
9. Патент США №3766663, F26B 7/12, кл. США 34/166, 432/106.