RU2791072C1 - Cyclone furnace for heat treatment of fine materials - Google Patents
Cyclone furnace for heat treatment of fine materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791072C1 RU2791072C1 RU2022114822A RU2022114822A RU2791072C1 RU 2791072 C1 RU2791072 C1 RU 2791072C1 RU 2022114822 A RU2022114822 A RU 2022114822A RU 2022114822 A RU2022114822 A RU 2022114822A RU 2791072 C1 RU2791072 C1 RU 2791072C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- cyclone
- burner
- heat treatment
- burners
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для термообработки сыпучих материалов и может быть использовано в агломерационном и целлюлозно-бумажном производстве, металлургии, утилизации отходов, химической и сахарной промышленности, энергетике, производстве строительных материалов и других отраслях.The invention relates to devices for heat treatment of bulk materials and can be used in sintering and pulp and paper production, metallurgy, waste management, chemical and sugar industries, energy, building materials and other industries.
Известна установка, состоящая из двух ступенчато расположенных вращающихся печей с самостоятельной подачей топлива и подогретого воздуха, теплообменников барабанного, колосникового или циклонного типов, циклонного пылеуловителя. Данные вращающиеся печи обеспечивают довольно равномерную термообработку материала, имеют высокую производительность (Цибин И.П. и др. Пуск, наладка и теплотехнические испытания печей и сушил огнеупорной промышленности. М., Металлургия, 1978, с. 256).Known installation, consisting of two stepped rotary kilns with self-supply of fuel and heated air, heat exchangers drum, grate or cyclone types, cyclone dust collector. These rotary kilns provide a fairly uniform heat treatment of the material, have high productivity (Tsibin IP and other Start-up, commissioning and thermal testing of furnaces and dried refractory industry. M., Metallurgy, 1978, p. 256).
Недостатком установки является высокий удельный расход топлива (например, для вращающихся известковых печей - 200-220 кг у.т./т), высокий пылеунос материала (10-30%), что вызывает необходимость установки громоздких обеспыливающих систем с циклонными подогревателями и отделителями. Одним из главных недостатков вращающихся печей является ограничение по фракции обжигаемого материала, которая не должна быть менее 10-20 мм.The disadvantage of the installation is the high specific fuel consumption (for example, for rotating lime kilns - 200-220 kg of reference fuel / t), high dust removal of the material (10-30%), which necessitates the installation of bulky dust removal systems with cyclone heaters and separators. One of the main disadvantages of rotary kilns is the limitation on the fraction of the fired material, which should not be less than 10-20 mm.
Для интенсификации процесса термообработки сыпучих материалов могут быть использованы печи циклонного типа.Cyclone-type furnaces can be used to intensify the process of heat treatment of bulk materials.
Известна циклонная печь для производства порошкообразной извести, содержащая цилиндрический корпус с газогорелочными устройствами, центральной загрузкой и нижним выводом дымовых газов и материала (см. а.с. СССР №1502937, опубл. 23.08.1989 г., Бюл. №31).A cyclone kiln for the production of powdered lime is known, containing a cylindrical body with gas burners, central loading and a bottom outlet of flue gases and material (see AS USSR No. 1502937, publ. 23.08.1989, Bull. No. 31).
Недостатком данной конструкции циклонной печи являются:The disadvantage of this design of the cyclone furnace are:
- вдувание материала воздухом в рабочее пространство снижает возможность регулирования производительности печи и поддержания необходимого температурного уровня процесса обжига;- blowing the material with air into the working space reduces the possibility of regulating the productivity of the furnace and maintaining the required temperature level of the firing process;
- при вдувании материала сверху вниз по оси печи, из-за скорости воздушного потока, формируется первоначальный вектор движения частиц материала, направленный вниз, что сокращает время нахождения материала в печи;- when the material is blown from top to bottom along the axis of the furnace, due to the speed of the air flow, the initial vector of motion of the particles of the material is formed, directed downward, which reduces the time spent by the material in the furnace;
- обратные реакции рекарбонизации из-за совместного отвода дымовых газов и обожженного материала из печи, что приводит к ухудшению качества (активности) получаемой извести.- reverse reactions of recarbonization due to the joint removal of flue gases and burned material from the kiln, which leads to a deterioration in the quality (activity) of the resulting lime.
Известна циклонная печь для термической обработки мелкоизмельченного материала, состоящая из цилиндрического корпуса, рабочей камеры, тангенциально расположенных дутьевых сопел с загрузочными устройствами (см. а.с. СССР №1364843, опубл. 07.01.1988 г., Бюл. №1). В рабочей камере коаксиально установлена полая цилиндрическая вставка из термостойкой стали, в верхней части которой установлены газовые сопла. Пылегазовый поток (дымовые газы и обожженный материал) удаляют из печи через газоход.Known cyclone furnace for heat treatment of finely divided material, consisting of a cylindrical body, a working chamber, tangentially arranged blast nozzles with loading devices (see AS USSR No. 1364843, publ. 07.01.1988, bull. No. 1). In the working chamber, a hollow cylindrical insert made of heat-resistant steel is coaxially installed, in the upper part of which gas nozzles are installed. Dust and gas flow (flue gases and burnt material) is removed from the furnace through the flue.
Недостатком данной конструкции циклонной печи являются:The disadvantage of this design of the cyclone furnace are:
- вдувание материала в пространство печи воздухом, участвующим в горении топлива, поступающего через фурмы центральной вставки, ограничивает возможность регулирования производительности печи и поддержания необходимого температурного уровня процесса обжига;- injection of material into the furnace space by the air involved in the combustion of the fuel coming through the tuyeres of the central insert limits the ability to control the productivity of the furnace and maintain the required temperature level of the firing process;
- при применении данной конструкции циклонной печи при обжиге карбонатных материалов для получения извести, также будут происходить реакции рекарбонизации с ухудшением качества (активности) конечного продукта из-за совместного отвода дымовых газов и обожженного материала из печи;- when using this design of the cyclone kiln during the roasting of carbonate materials to produce lime, recarbonization reactions will also occur with a deterioration in the quality (activity) of the final product due to the joint removal of flue gases and the burnt material from the kiln;
- сложность в разделении потоков мелкодисперсного материала и дымовых газов.- difficulty in separating the flows of fine material and flue gases.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является циклонная печь для обжига известняка, содержащая корпус с верхним загрузочным устройством, тангенциально расположенными горелками, центральной газоотводящей трубой, охладителем и нижним разгрузочным устройством (см. а.с. СССР №520500, опубл. 05.07.1976 г., Бюл. №25).The closest analogue to the claimed invention is a cyclone limestone kiln, containing a housing with a top loading device, tangentially arranged burners, a central exhaust pipe, a cooler and a bottom unloading device (see A.C. USSR No. 520500, publ. 07/05/1976 g ., Bull. No. 25).
Данный способ принят за прототип.This method is taken as a prototype.
Недостатками прототипа является:The disadvantages of the prototype are:
- выполненный в футеровке корпуса охлаждающий канал усложняет конструкцию прототипа и приводит к выносу из зоны обжига циклонной печи тепловой энергии, что приводит к перерасходу топлива. В настоящее время известно и успешно применяется достаточно большое количество огнеупорных материалов, работающих при температурах выше +1500°С.- made in the lining of the housing cooling channel complicates the design of the prototype and leads to the removal of heat energy from the firing zone of the cyclone furnace, which leads to excessive fuel consumption. At present, a fairly large number of refractory materials operating at temperatures above +1500°C are known and successfully used.
- конструкция раструба центральной газоотводящей трубы в сочетании с зонтом-отражателем приводит к уменьшению сечения цилиндрического профиля внутреннего пространства циклонной печи, что приводит к увеличению скорости смеси газового потока продуктов сгорания топлива и обжигаемого материала и увеличению пылевыноса обжигаемого материала из печи;- the design of the socket of the central exhaust pipe in combination with the umbrella-reflector leads to a decrease in the cross section of the cylindrical profile of the internal space of the cyclone furnace, which leads to an increase in the velocity of the mixture of the gas flow of the combustion products of the fuel and the fired material and an increase in the dust removal of the fired material from the furnace;
- неравномерное температурное поле по высоте печи, из-за расположения горелочных устройств только в верхней части печи.- uneven temperature field along the height of the furnace, due to the location of the burners only in the upper part of the furnace.
Задача настоящего изобретения состоит в создании такого способа термообработки мелкодисперсного материала, преимущественно карбонатных пород, который позволит реализовать промышленный обжиг:The objective of the present invention is to create such a method of heat treatment of fine material, mainly carbonate rocks, which will allow industrial firing:
- карбонатных пород фракции 0-15 мм в виде известняка и доломита в товарную мелкодисперсную известь;- carbonate rocks of fraction 0-15 mm in the form of limestone and dolomite into commercial fine lime;
- пылеуноса циклонных и рукавных фильтров вращающихся и шахтных печей обжига известняка и доломита в товарную мелкодисперсную известь;- dust entrainment of cyclone and bag filters of rotating and shaft kilns for burning limestone and dolomite into commercial fine lime;
- гипсового камня фракции 0-15 мм в товарный мелкодисперсный эстрих-гипс;- gypsum stone fraction 0-15 mm into commercial fine-dispersed estrich-gypsum;
- карбонатного шлама отвалов шламохранилищ химводоподготовки ТЭЦ в товарную мелкодисперсную известь;- carbonate sludge from dumps of sludge storage facilities for chemical water treatment of thermal power plants into marketable fine lime;
- пиритных огарков (отход переработки железного колчедана (FeS2, пирита) в серную кислоту) фракции 0-15 мм с получением товарного железорудного концентрата;- pyrite cinders (waste from the processing of iron pyrite (FeS 2 , pyrite) into sulfuric acid) fraction 0-15 mm to obtain commercial iron ore concentrate;
- природного магнезита (MgCO3) фракции 0-15 мм в товарный каустический магнезит MgO.- natural magnesite (MgCO 3 ) fraction 0-15 mm into commercial caustic magnesite MgO.
Поставленная задача решается предлагаемой циклонной печью для термической обработки мелкоизмельченного материала в виде известняка, доломита, гипса, магнезита, пиритных огарков, шлака, содержащая корпус с верхним загрузочным устройством, тангенциально расположенными горелочными устройствами, центральной газоотводящей трубой и нижним разгрузочным устройством, при этом горелочные устройства распределены по высоте и окружности печи, при этом печь выполнена с возможностью ввода материала в печь дозированно, через горелочный тоннель верхнего горелочного устройства.The problem is solved by the proposed cyclone furnace for heat treatment of finely divided material in the form of limestone, dolomite, gypsum, magnesite, pyrite cinders, slag, containing a housing with an upper loading device, tangentially located burners, a central exhaust pipe and a lower unloading device, while burners distributed over the height and circumference of the furnace, while the furnace is configured to introduce material into the furnace in a dosed manner, through the burner tunnel of the upper burner device.
В частном случае осуществления печь выполнена с возможностью совместной подачи в горелочный тоннель верхнего горелочного устройства мелкоизмельченного материала и дополнительного измельченного топлива.In a particular embodiment, the furnace is configured to co-feed finely ground material and additional ground fuel into the burner tunnel of the upper burner device.
В частном случае осуществления что печь выполнена с возможностью совместной подачи в горелочный тоннель верхнего горелочного устройства мелкоизмельченного материала и добавки газовой фазы процесса пиролиза или газификации альтернативного топлива - RDF, SRF, TDF или горючих отходов.In a particular case, the furnace is configured to jointly supply finely divided material to the burner tunnel of the upper burner device and add the gas phase of the pyrolysis or gasification process of alternative fuel - RDF, SRF, TDF or combustible waste.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией циклонной печи обжига мелкодисперсных материалов (Фигура 1). Она состоит из футерованного корпуса печи - 1, загрузочного устройства обжигаемого материала - 2 со шнеком - 3, бункера - 4 и питателя - 5, тангенциально, расположенных по высоте печи горелочных устройств - 6.1, 6.2, 6.3, вставленных в горелочные тоннели - 12, центральной газоотводящей трубы - 7, вентилятора - 8 подачи холодного воздуха в шнековое выгрузное устройство - 16, вентилятора - 9 подачи холодного воздуха в эжектор - 10, дробилки - измельчителя исходного сырья - 11, рабочего пространства печи - 13, гляделки - 14, воздуховода - 15 отвода подогретого воздуха от выгрузного устройства и воздуховода - 21 отвода подогретого воздуха от теплообменника - 19, вентилятора - 20 подачи холодного воздуха в теплообменник, дымососа - 22, пылеосадитьельного циклона - 17 с выгрузным клапаном - 18, мешочного фильтра - 23.The problem is solved by the proposed design of the cyclone furnace for firing fine materials (Figure 1). It consists of a lined furnace body - 1, a feeder of the fired material - 2 with a screw - 3, a hopper - 4 and a feeder - 5, burners - 6.1, 6.2, 6.3 tangentially located along the height of the furnace, inserted into the burner tunnels - 12, central exhaust pipe - 7, fan - 8 for supplying cold air to the auger unloading device - 16, fan - 9 for supplying cold air to the ejector - 10, crusher - grinder of feedstock - 11, working space of the furnace - 13, peepers - 14, air duct - 15 heated air outlet from the unloader and air duct - 21 heated air outlet from the heat exchanger - 19, fan - 20 for cold air supply to the heat exchanger, smoke exhauster - 22, dust settling cyclone - 17 with an unloading valve - 18, bag filter - 23.
Печь работает следующим образом. Исходное сырье через дробилку-измельчитель 11 подается в приемный бункер загрузочного устройства 2. Совместно с исходным сырьем, с целью снижения расхода технологического топлива, в приемный бункер загрузочного устройства 2 может подаваться дополнительное твердое измельченное топливо, такое как уголь, опилки, шелуха подсолнуха, альтернативное топливо из отходов (RDF, SRF или TDF). Подготовленное сырье загружается сразу в приемный бункер загрузочного устройства 2, откуда шнеком 3 дозированно подается в горелочный тоннель 12 верхней горелки 6.1, и с потоком продуктов сгорания вдувается в рабочее пространство печи 13. Через тангенциальные горелки 6.1, 6.2, 6.3 вводится заранее подготовленная газовоздушная смесь, обеспечивающая циклонный эффект внутри печи. Частицы материала, вдуваемые загрузочной горелкой 6.1, закручиваются потоком, обжигаются и, тормозясь об огнеупорные стенки цилиндрической шахты 1, накапливаются в нижней части печи, откуда постепенно выгружаются выгрузным устройством 16. Выгрузное устройство 16 оборудовано охладителем, в котором тепло готового продукта используется для подогрева воздуха горения, подаваемого вентилятором 8, и идущего на горелочные устройства. Дымовые газы, частично обеспыленные, поступают в центральный газоотводящий канал 7 и отводятся из печи струйным насосом на базе эжектора 10 к пылеосадительному циклону 17, где дополнительно обеспыливаются и поступают в теплообменник 19 для подогрева воздуха горения. В эжектор 10, в качестве эжектирующего агента, подается холодный воздух вентилятором 9, что позволяет частично снизить температуру продуктов сгорания и увеличить объем горячих газов, подаваемых в теплообменник для подогрева воздуха горения. Воздух горения, подаваемый вентилятором 20, проходя через подогреватель 17 и нагреваясь, поступает к горелке 10.The oven works as follows. The feedstock through the crusher-
Из бункера 4 через питатель 5 могут дополнительно подаваться совместно с обжигаемым материалом различные добавки или легкие продукты газификации, или пиролиза альтернативного топлива (RDF, SRF, TDF топливо, уголь, опилки, шелуха подсолнуха, лигнины и прочие горючие отходы).From the
Применение распределенного ввода теплоносителя по высоте печи и окружности печи позволяет иметь равномерное температурное поле в реакционной зоне. Динамичное струйное движение дымовых газов от сгорания топлива и воздуха, подводимых через тангенциально расположенные горелочные устройства, создает центробежно закрученный нисходящий двухфазный поток теплоносителя и материала в печи, что на порядок увеличивает время нахождения частиц обжигаемого материала в реакционной зоне печи. Тангенциальная подача материала через горелочный тоннель вместе с продуктами сгорания позволяет придать центробежное ускорение частицам материала, что дополнительно увеличивает время нахождения частиц обжигаемого материала в реакционной зоне печи. Данное техническое решение позволяет расширить фракционный состав обжигаемых частиц, снизив тем самым затраты на сепарацию материала при помоле, затраты на его улавливание из дымовых газов и их последующее обеспыливание. Обжиг карбонатных пород совместно с подаваемыми на дожигание газами от пиролиза и газификации альтернативного топлива дает частичную нейтрализацию поллютантов (сера, галогениды и другие) в потоке взвешенного разогретого мелкодисперсного оксида кальция.The use of a distributed input of the coolant along the height of the furnace and the circumference of the furnace makes it possible to have a uniform temperature field in the reaction zone. The dynamic jet movement of flue gases from the combustion of fuel and air supplied through tangentially located burners creates a centrifugally swirling downward two-phase flow of heat carrier and material in the furnace, which increases the residence time of the particles of the fired material in the reaction zone of the furnace by an order of magnitude. The tangential supply of material through the burner tunnel together with the products of combustion makes it possible to give centrifugal acceleration to the particles of the material, which additionally increases the residence time of the particles of the material to be fired in the reaction zone of the furnace. This technical solution makes it possible to expand the fractional composition of the fired particles, thereby reducing the cost of separating the material during grinding, the cost of catching it from flue gases and their subsequent dedusting. The roasting of carbonate rocks together with the gases supplied for afterburning from pyrolysis and gasification of alternative fuels provides partial neutralization of pollutants (sulfur, halides, and others) in the flow of suspended heated fine calcium oxide.
В процессе натурных испытаний пилотной обжиговой печи циклонного типа производства ООО «НПО «Наукоемкие Технологии» (ИНН 7804451380) была определена наиболее подходящая фракция отсева флюсового известняка для обжига в товарную известь, это 0,2-0,4 мм. Фракция 0-0,2 мм в таких режимах обжигается намертво, поэтому ее необходимо обжигать на такой же циклонной печи, но при других, более мягких режимах (температура факела горелки не более +1000°С). Также была подтверждена целесообразность установки эжектора на выходе из печи для создания дополнительного разрежения при эвакуации дымовых газов и их частичного охлаждения.In the process of full-scale tests of a pilot cyclone-type kiln manufactured by NPO Science-Intensive Technologies LLC (TIN 7804451380), the most suitable screening fraction of flux limestone for firing into commercial lime was determined, which is 0.2-0.4 mm. A fraction of 0-0.2 mm in such modes is burned tightly, so it must be fired in the same cyclone furnace, but under other, milder modes (burner flame temperature not more than +1000°C). It was also confirmed the expediency of installing an ejector at the outlet of the furnace to create additional vacuum during the evacuation of flue gases and their partial cooling.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2791072C1 true RU2791072C1 (en) | 2023-03-02 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU520500A1 (en) * | 1974-11-06 | 1976-07-05 | Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности | Limestone Cyclone Kiln |
SU934173A1 (en) * | 1979-04-28 | 1982-06-07 | Государственный Всесоюзный Институт По Проектированию И Научно-Исследовательским Работам "Южгипроцемент" | Kiln for roasting dispersed material |
SU989285A1 (en) * | 1981-06-11 | 1983-01-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" | Vertical furnace for expanding pearlite |
SU1364843A2 (en) * | 1986-05-20 | 1988-01-07 | Днепропетровский Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева | Cyclone furnace for heat treatment of finely crashed material |
SU1492196A1 (en) * | 1987-01-20 | 1989-07-07 | Проектно-Технологический Институт Организации И Технологии Строительства | Unit for manufacturing articles of prlite |
SU1502937A1 (en) * | 1987-12-08 | 1989-08-23 | Днепропетровский Металлургический Институт | Cyclone furnace for manufacturing powder lime |
JP2005188850A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Medeiakku Aporon:Kk | Small gasifying incinerator |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU520500A1 (en) * | 1974-11-06 | 1976-07-05 | Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности | Limestone Cyclone Kiln |
SU934173A1 (en) * | 1979-04-28 | 1982-06-07 | Государственный Всесоюзный Институт По Проектированию И Научно-Исследовательским Работам "Южгипроцемент" | Kiln for roasting dispersed material |
SU989285A1 (en) * | 1981-06-11 | 1983-01-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" | Vertical furnace for expanding pearlite |
SU1364843A2 (en) * | 1986-05-20 | 1988-01-07 | Днепропетровский Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева | Cyclone furnace for heat treatment of finely crashed material |
SU1492196A1 (en) * | 1987-01-20 | 1989-07-07 | Проектно-Технологический Институт Организации И Технологии Строительства | Unit for manufacturing articles of prlite |
SU1502937A1 (en) * | 1987-12-08 | 1989-08-23 | Днепропетровский Металлургический Институт | Cyclone furnace for manufacturing powder lime |
JP2005188850A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Medeiakku Aporon:Kk | Small gasifying incinerator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK152578B (en) | PROCEDURE FOR PORTLAND CEMENT MANUFACTURING | |
CS200177B2 (en) | Method of and apparatus for perdorming at least partial calcination of preheated powdered raw material | |
US4645452A (en) | Apparatus for the calcination of a pulverized mineral material | |
US4372784A (en) | Method for heat treating pulverous raw material calcining combustor therefor | |
CS241451B2 (en) | Method of powder preheated raw material's partial calcination and equipment for performance of this method | |
MXPA02008394A (en) | Method and apparatus for manufacturing cement clinker from particulate cement raw material. | |
US4473352A (en) | Double-incline shaft kiln | |
US4299564A (en) | Apparatus for the thermal treatment of fine-grained material with hot gases | |
US4353750A (en) | Method of firing carbonate-containing minerals | |
EP3878548A1 (en) | Device with an annular spouted fluidized bed and operating method therefor | |
RU2791072C1 (en) | Cyclone furnace for heat treatment of fine materials | |
CS245768B2 (en) | Production method of cement clinker | |
CN115978531A (en) | Biomass fuel fluidized bed furnace | |
CN113474312B (en) | Sludge treatment method and cement production system | |
JP2023531138A (en) | Equipment for heat treatment of dispersible raw materials and method for operating such equipment | |
RU2690553C1 (en) | Thermal unit for combined production of cement clinker, sulfur dioxide, heat and electric power | |
US4105460A (en) | Process for the endothermic calcination of raw material | |
JP3523999B2 (en) | Production method of quicklime and calcined dolomite in rotary kiln using waste plastic | |
CN218883954U (en) | Biomass fuel fluidized bed furnace | |
SU815438A1 (en) | Apparatus for heat treatment of powder material | |
RU2723793C1 (en) | Method for burning fine-dispersed carbonate materials | |
SU1330430A1 (en) | Method of firing carbonaceous materials | |
RU2175310C2 (en) | Device for production of cement clinker | |
SU1315478A1 (en) | Method for roasting sideritic ores and shaft furnace for effecting same | |
RU120419U1 (en) | INSTALLING OIL Coke |