ОБЖИГОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА КУСКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
CALCINING KILN FOR CALCINING OF LUMP MATERIAL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к обжиговой печи для обработки отсортированного материала. Под "кусковым материалом" понимают любой вид материала в различных сортированных блоках, изготовленных из минерального камня с высоким содержанием карбоната кальция, карбоната магния. В частности, изобретение относится к обжиговой печи, включающей создающую разрежение балку, которую можно использовать в обжиговых печах для кальцинации (обжига) и спекания кускового материала, такого как известняк, доломит и других аналогичных материалов. Кроме того, изобретение относится к способу получения извести, а также к способу регулирования реакционной способности и гомогенизации химического состава извести.
Уровень техники
При обработке указанных материалов, например для получения извести, или в более общем случае для удаления летучих веществ из твердого вещества, куски материала, которые надо обрабатывать, как известно, загружают в обжиговые печи, где их подвергают термической обработке.
3
В частности, производство извести происходит из известного процесса обжига (кальцинации) природного известняка СаСО для получения извести СаО по реакции:
3
2
СаСО+тепло→СаО+СO
которая обычно осуществляется в шахтной печи с круглым, полукруглым, эллиптическим, квадратным или прямоугольным сечением, двухшахтной обжиговой печи, регенеративной печи или кольцевой печи.
Указанные кусковые известковые, доломитовые материалы или другие аналогичные материалы загружают сверху в обжиговую печь, расположенную вдоль по существу вертикальной продольной оси. Затем материал проходит сверху вниз через зону ввода материала, который необходимо обрабатывать, зону предварительного нагрева, зону сгорания (кальцинации), размещенную между двумя или тремя уровнями горелок, зону охлаждения и зону вывода кальцинированного материала.
2
Верхняя часть обжиговой печи традиционно снабжена системой всасывания для отходящих газов сгорания, которые удаляются через подходящий трубопровод. Это всасывание создает разрежение в зоне предварительного нагрева и в зоне кальцинации, которое обеспечивает возможность горячим газам сгорания подниматься вверх, входить в контакт с материалами и подвергать их обжигу, захватывая с собой СО, выделяющийся в результате термической реакции, описанной в общих чертах выше.
Одновременно, в зону вывода обжиговой печи принудительно подается холодный воздух, который встречается с известью в зоне вывода и охлаждает последнюю. Кроме того, этот воздух имеет тенденцию подниматься вверх, все еще под действием вышеуказанного разрежения, пока он не достигнет зоны кальцинации. Соответственно, существует поток воздуха в зоне кальцинации, который может повлиять на температуру кальцинации. Кроме того, охлаждающий воздух в зоне охлаждения стремится смешаться с остаточными газами, которые выделяются при завершении кальцинации.
Восходящий поток в зоне кальцинации, такой как описан выше, может вызвать существенные изменения, например, негативно воздействовать на завершение реакции обжига, в результате оказывая влияние на реакционную способность и гомогенизацию конечного продукта.
Другими словами, посредством пропускания непосредственно из зоны обжига в зону охлаждения известь подвергают внезапной термической инверсии.
Таким образом, техническая проблема в основе настоящего изобретения состоит в разработке системы для преодоления указанного недостатка.
Эта проблема решается посредством использования всасывающего устройства в обжиговой печи для обжига кусковых материалов, как указано в приложенном независимом пункте формулы изобретения.
Соответственно, первая задача настоящего изобретения заключается в создании обжиговой печи для обработки минеральных каменных материалов, таких как известняк, доломит и другие аналогичные материалы, содержащей всасывающее устройство.
Вторая задача заключается в создании способа получения извести.
Третья задача заключается в создании способа регулирования уровня обжига (кальцинации) обжиговой печи для обжига отсортированных материалов (известняка).
Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения будут лучше поняты из следующего ниже описания его варианта осуществления, который представлен в виде неограничивающего примера со ссылкой на чертежи, на которых:
- Фиг.1 представляет собой схематичный вид системы для обжига кусковых материалов согласно изобретению;
- Фиг.2А представляет собой вид в разрезе всасывающего устройства согласно изобретению;
- Фиг.2В представляет собой перспективный вид устройства, показанного на Фиг.2А;
- Фиг.2С представляет собой вид снизу устройства, показанного на фиг.2В.
На Фиг.1 позицией 1 обозначена обжиговая печь для обжига кусковых материалов традиционного типа, т.е. шахтная печь с круглым, полукруглым, эллиптическим, квадратным или прямоугольным сечением, которая расположена по существу вертикально вдоль оси Х-Х и содержит сверху вниз зону загрузки 2, зону предварительного нагрева 3, по меньшей мере, две зоны сгорания 4, зону посткальцинации 5, зону охлаждения 6 и зону вывода 7.
В частности, зона посткальцинации 5 представляет собой зону, где материал еще выдерживается в течение длительного времени, чтобы завершилась реакция обжига. Эта зона преимущественно создается расположением всасывающего устройства 8 для горячего воздуха/или отходящих газов из зоны охлаждения, что определяет ее нижний уровень, тогда как верхний уровень определяется балочной горелкой 9, расположенной на наиболее низком уровне, т.е. ближайшем уровне к зоне вывода 7.
Всасывающее устройство 8 для горячего воздуха и/или отходящих газов обжиговой печи для обжига кусковых материалов, такое как изображенное на Фиг.2А-2С, включает короб 10, снабженный всасывающими сквозными отверстиями 11 в сочетании с внутренним каналом 12, заканчивающимся отверстием 13, который присоединен к обычному всасывающему вентилятору 14 (показан на Фиг.1) для засасывания горячего воздуха и/или отходящих газов из зоны охлаждения из указанной обжиговой печи.
В частности, короб 10 предпочтительно имеет форму параллелепипеда, который вытянут в продольном направлении вдоль оси Y-Y и снабжен системой 15 периферийного зазора, подходящей для прохождения через нее обычной охлаждающей текучей среды. Кроме того, горячий воздух и/или отходящие газы засасываются из зоны охлаждения внутрь короба через отверстия 11. Воздух и/или отходящие газы проходят по внутреннему каналу 12 и достигают отверстия 13, из которого затем проходят к всасывающему вентилятору 14, после того как пыль была удалена опциональным фильтрующим устройством, таким как циклон 19, и мешочным фильтром 20, и они были охлаждены теплообменником 18.
Предпочтительно всасывающие отверстия 11 короба 10 просверлены на стороне обжиговой печи, обращенной вниз, так что воздух или отходящие газы могут непосредственно входить во внутренний канал 12. Отверстие 13 с другой стороны просверлено на конце 16 короба 10 и соединено с всасывающим вентилятором 14, расположенным с внешней стороны обжиговой печи 1, как лучше всего показано на Фиг.1.
Предпочтительно короб 10 представляет собой стальную балку, охлаждаемую диатермическим маслом, аналогично балочным горелкам предшествующего уровня техники, но очевидно без фурм горелок.
Преимущество, обеспечиваемое устройством 8 согласно изобретению, состоит в том, что оно создает зону разрежения, расположенную между последним уровнем горелок 9 и всасывающим устройством 8. Эта зона, также называемая "зоной посткальцинации" 5, и показанная на Фиг.1, обеспечивает возможность создания зоны в обжиговой печи, где подвергнутый обжигу материал можно выдерживать еще в течение нескольких часов, так что обжиг можно завершить при постоянной и контролируемой температуре и в отсутствии газовых потоков, которые могут мешать завершению реакции термического превращения. Расстояние между последним уровнем горелок и создающей разрежение балкой зависит от нескольких конструкционных и рабочих условий обжиговой печи, таких как высота и вместимость обжиговой печи, конкретный тип материала, который надо переработать, теплоемкость обжиговой печи и тип желаемого продукта. В любом случае, модифицирование данных условий находится в рамках возможностей специалиста в данной области.
2
Как обсуждено выше, любой поток воздуха, непосредственно поступающего из зоны вывода, например, охлаждающего воздуха, вызывает с одной стороны охлаждение материала непосредственно после термической обработки и с другой стороны он обеспечивает подачу охлаждающего воздуха в зону кальцинации (сгорания), который может смешиваться с остаточными газами обжига (главным образом, СO), что может повлиять на степень протекания термической реакции кальцинации.
Устройство согласно изобретению помогает избежать данных проблем, отсасывая остаточный воздух и отходящие газы, поступающие из зоны охлаждения.
Более того, подвергнутый обжигу материал можно все еще держать в "нейтральной" зоне в течение периода времени, который например, для производства извести может составлять от 6 до 8 часов, при постоянной температуре, находящейся в диапазоне от 700 до 1200°С, предпочтительно примерно 900°С, таким образом, благоприятствуя достижению реакционной способности и точки гомогенизации оптимальной химической структуры.
Дополнительное преимущество всасывающего устройства согласно изобретению состоит в том, что забранный им воздух и/или отходящие газы можно повторно использовать. Фактически, они получаются из охлаждающего воздуха, поступающего из зоны охлаждения и который, пока он поднимается, встречается с подвергнутым обжигу материалом, посредством этого становясь горячим при температуре, составляющей от 250 до 550°С. Горячий воздух, который всасывается устройством согласно изобретению, направляется в теплообменник, где он отдает тепло холодному воздуху, поступающему из внешней среды обжиговой печи, причем воздух, таким образом, предварительно подогревается. Как только он становится подогретым, например, до температуры, находящейся в диапазоне от 150 до 500°С, его можно использовать в качестве вторичного воздуха для горения S для горелок 9, как показано на Фиг.1 направлением стрелок. Этот вторичный воздух для горения S можно дополнительно смешивать с первичным воздухом для горения Р, полученным из воздуха окружающей среды, который подогревается газами сгорания С, удаляемыми из верхней зоны обжиговой печи 1. Фактически газы сгорания также пропускают через теплообменник 17, в котором также проходит воздух окружающей среды, так что он подогревается и повторно используется в системе сгорания.
Соответственно, необходимо отметить, что устройство согласно изобретению также обеспечивает возможность рециркуляции горячих отходящих газов и/или воздуха обжиговой печи, так что эксплуатационные качества обжиговой печи улучшаются, а затраты энергии сильно снижаются.
Короб 10 предпочтительно можно покрывать изолирующим или огнеупорным материалом, таким как кирпичи и/или прессованные кирпичи, чтобы предотвратить его поверхность, которая является относительно холодной, от контакта с известняком, который образуется в зоне кальцинации. Фактически, аналогичный контакт при рабочих условиях обжиговой печи привел бы к тому, что известняк, который находится в контакте с коробом, будет подвергаться охлаждению, и в любом случае к другим рабочим условиям по сравнению с известняком, который не контактирует с указанными элементами.
Предпочтительно обжиговая печь 1 содержит первый теплообменник 17, который расположен с внешней стороны обжиговой печи так, что он получает отходящие газы из зоны предварительного нагрева для предварительного нагрева первичного воздуха для горения Р, который необходимо принудительно подавать в горелки (9).
Обжиговая печь 1 дополнительно включает второй теплообменник 18, который расположен на одном уровне с всасывающим устройством для предварительного нагрева вторичного воздуха для горения S и принудительной подачи этого воздуха в горелки 9, возможно в смеси с первичным воздухом для горения Р.
Вторая задача изобретения заключается в создании способа изготовления извести, включающего следующие последовательные стадии:
- термической обработки минерального каменного материала;
- выдержки термически обработанного материала, по существу, при адиабатических условиях.
Стадия термической обработки может происходить непосредственным контактом с газами сгорания, которые предпочтительно выделяются балочными горелками, погруженными в материал, который необходимо обработать. Температура обработки обычно находится в диапазоне от 750 до 1500°С.
Кроме того, термическую обработку обычно осуществляют при разрежении, т.е. образующийся поток горячих газов является противотоком относительно потока материала. Альтернативно, например, в кольцевой шахтной печи термическую обработку также можно частично осуществлять в параллельном потоке.
Стадию выдержки подвергнутого обжигу материала (извести) предпочтительно осуществляют при температуре не менее 700°С в течение периода времени, находящегося в диапазоне от 4 до 10 часов, предпочтительно 6-8 часов.
Кроме того, указанную стадию выдержки предпочтительно осуществляют в отсутствии подводимых потоков газа. Другими словами, не подают никакой газ, такой как охлаждающий воздух. Этот воздух принудительно подают в последующей стадии для извести, которую надо охладить, перед удалением извести в конце процедуры.
Соответственно, способ согласно изобретению включает стадию охлаждения после стадии выдержки, где обработанный материал контактирует с потоком холодного воздуха, который направляется по каналам из основания обжиговой печи в восходящем направлении.
Дополнительной задачей изобретения является создание способа регулирования уровня реакционной способности и гомогенизации химической структуры материала, подвергаемого термической обработке в обжиговой печи для обжига отсортированных материалов, включающий следующие последовательные стадии:
- термической обработки материала посредством подвода горячих газов;
- выдержки материала в отсутствии газовых потоков.
В частности, этот способ осуществляют для регулирования уровня реакционной способности и гомогенизации химической структуры извести.
Аналогично описанному выше способу в этом случае стадии также являются по существу такими же.