W znanych dotychczas piecach szybowych do przeprowadzania silnie endotermicznych pro¬ cesów, jak w piecach do wytapiania, do od¬ kwaszania weglanów, do wypalania cegly sza¬ motowej itd., ich sprawnosc termiczna jest znacznie obnizona na skutek strat w gazach od¬ lotowych. Straty te sa tym wieksze, im wyzszy jest nadmiar powietrza. Szczególnie znaczne obnizenie sprawnosci termicznej zachodzi przy spalaniu paliwa w postaci pylu, cieczy i gazu.Przyczyna tego zjawiska polega na tym, ze gazy odlotowe, które opuszczaja strefe reakcji, w której przebiega wlasciwy proces spalania y{ bardzo wysokiej temperaturze, unosza tak duza ilosc energii cieplnej, ze ilosc znajdujacego sie materialu w strefie podgrzewajacej jest nie wystarczajaca, aby to cieplo przyjac, po¬ niewaz do dyspozyeji jest tylko pojemnosc cieplna, zalezna od róznicy miedzy temperatura materialu i temperatura reakcji.Jezeli wypalany material oprócz tego jest jeszcze wrazliwy na róznice temperatur (jak na przyklad material wypalany w piecu wa¬ piennym lub dolomitowym), potrzebne niskie temperatury moga byc utrzymane tylko przy duzym nadmiarze powietrza lub przez dodanie duzej ilosci obojetnych gazów (na przyklad gazy odlotowe z wielkiego pieca). Ilosc gazu, która przy tym przenosi energie cieplna ze strefy reakcji dó strefy wstepnego ogrzania, jeszcze bardziej wzrasta i dalej pogarsza spraw¬ nosc termiczna prpce$u wypalania, co pociaga za soba wzrost temperatury gazów odlotowych.Aby wyeliminowac wspomniane wady, zostaljuz zastosowany sposób, w którym goracy gaz odlotowy jest odciagany miedzy strefa reakcji i strefa wstepnego ogrzewania oraz ponownie doprowadzany w odpowiednim miejscu do stre¬ fy reakcji, po zmieszaniu z zimnym powietrzem.Przy tym sposobie mozna wprawdzie uniknac znacznej czesci strat powstajacych na skutek obiegu gazów^ wystepuja jednak straty przez promieniowanie w przewodach obejsciowych; poza tym dmuchawy na skutek bardzo duzego obciazenia ulegaja czestemu uszkodzeniu. W koncu nie mozna uniknac strat w gazach odlo¬ towych, które przy spalaniu gazu, oleju lub pylu weglowego wystepuja przy niezbednym nadmiarze powietrza. Równiez zostala zapropo¬ nowana znana juz zasada spalania czulych na zmiane temperatury materialów, we wspólpra- dzie w piecach szybowych, a mianowicie w ten sposób, ze miedzy strefe zimna, strefe reakcji i wstepnego ogrzewania zostaly wprowadzone strefy zamykajace, przy czym powietrze, wzglednie gaz odlotowy, jest tak doprowadza¬ ny, za pomoca przewodów obejsciowych, ze strefy ochladzania i wstepnego ogrzewania sa eksploatowane w przeciwpradzie, a strefa re¬ akcji — przeciwnie na wspólpradzie. Ta propo¬ zycja w praktyce nie zostala urzeczywistniona, poniewaz wykonanie stref zamykajacych, które musialyby pracowac w zakresie wysokich tem¬ peratur, przedstawialo znaczne trudnosci. Na¬ lezaloby równiez oczekiwac, ze wzdluz stref za¬ mykajacych oraz przewodów obejsciowych po wstalyby straty przez promieniowanie. Takwiec sposób ten nie daje zadnych mozliwosci, aby przeszkodzic stratom ciepla w gazach odloto¬ wych na skutek spalania z niezbednym nad¬ miarem powietrza. * Wreszcie sa budowane takze piece, w któ¬ rych paliwo jest doprowadzane nie na jednej, lecz na kilku wysokosciach spalania. Glównym celem tego sposobu pracy bylo znowu uniknie¬ cie szkodliwych temperatur, przy czym nie* uniknieto jednak strat w gazach odlotowych.Oprócz tego w takich piecach, które na przy¬ klad pracuja na gazie generatorowym, ulegaja czesto trwalemu zatkaniu górne palniki, tak, ze praktycznie pracuja one najczesciej za po¬ moca palników umieszczonych na jednej wyso¬ kosci i przy duzym zuzyciu energii cieplnej dostarczaja nierównomiernie wypalone wapno.Rekuperatory i wymienniki ciepla, na skutek niedostatecznej sprawnosci lub bardzo wyso¬ kich kosztów, nie znalazly dotychczas praktycz¬ nego zastosowania.Sposób wedlug wynalazku proponuje prze¬ prowadzanie endotermicznego procesu w piecu szybowym, który na przyklad jest odpowiedni do wypalania wapna i w którym material wy¬ palany zostaje podgrzewany w pierwszej strefie, a nastepnie w kolejno po sobie nastepujacych strefach poddawany bezposredniemu dzialaniu paliwa i wreszcie w dalszej strefie oziebiany.Dla tego sposobu jest wazne, ze przez strefe chlodna i strefe wstepnego ogrzewania, przy¬ najmniej w czesci jest przeprowadzony kolejno niezbedny do procesu spalania nosnik energii cieplnej we wspólpradzie i w przeciwpradzie tak, ze wystepujacy w zwyklych piecach szybowych nadmiar energii cieplnej zostanie ponownie zu¬ zytkowany do procesu spalania w strefie wstep¬ nego ogrzewania. Umozliwia to dodanie kazdej zadanej ilosci dodatkowego powietrza, wzgled¬ nie zimnych obojetnych gazów, bez powstawa¬ nia strat. Dalszym zadaniem jest prawidlowe nastawienie pracy pieca, aby ilosc energii ciepl¬ nej, która podczas obydwu okresów pracy zo¬ stala przeniesiona przez piec, byla tak dopa¬ sowana, aby zarówno do pieca bylo dostarczone zimne paliwo, jak równiez z pieca szybowego uchodzic beda tylko chlodne gazy.Sposób wedlug wynalazku moze byc wyko¬ nany w róznych odmianach, które teraz w po¬ laczeniu z odpowiednim piecem zostana blizej opisane.Fig. 1 przedstawia prosty piec szybowy, fig. 2 — podwójny piec szybowy z polaczeniem oby¬ dwu szybów pieca na poziomie miedzy strefa reakcji i strefa chlodna, fig. 3 — podwójny piec szybowy z polaczeniem obydwu szybów pieca na poziomie miedzy strefa reakcji i strefa wstepnego ogrzewania, a fig. 4 — podwójny piec szybowy, którego szyby sa polaczone na wyso¬ kosci strefy reakcji.Umieszczony w piecu szybowym, przedstawio¬ nym na fig. 1, material do wypalania jest pod¬ dawany obróbce w trzech strefach. W strefie V i jest on podgrzewany, w strefie B wypalany, a w strefie K oziebiany tak, ze wypalony ma¬ terial moze byc wydobyty z szybu w stanie chlodnym. Podczas pierwszego okresu pracy powietrze do spalania, z odpowiednim nadmia¬ rem lub dodatkiem obojetnego gazu, zostanie wprowadzone do szybu, gdzie ogrzewa sie przy przejsciu przez strefe chlodna K tak dalece, jak to jest mozliwe ze wzgledu na pojemnosc ciepl¬ na znajdujacego sie w tej strefie materialu. — 2 —W strefie spalania B spala sie paliwo, które albo zostalo juz wprowadzone do pieca razem z wypalanym materialem w postaci stalej lub tez w plaszczyznie przy punkcie d, wzglednie miedzy punktami d i c w postaci pylu, cieczy lub gazu. Po ukonczeniu spalania, przeplywa¬ jace do góry gazy odlotowe, oddaja swoje cieplo juz od punktu c swiezemu materialowi do wy¬ palania w strefie wstepnego podgrzewania V i opuszczaja piec w miejscu b. To jest okres, w którym wypalanie materialu nastepuje w przeciwpradzie, przy czym powietrze do spa¬ lania albo mieszanina powietrza i obojetnego gazu przeplywa w miejscu b w kierunku prze¬ ciwnym do kierunku zaladowania materialu.Skoro tylko gazy odlotowe opuszczajace piec osiagna okreslona temperature na przyklad 100°C, doplyw powietrza lub obojetnych gazów zostanie w taki sposób przelaczony, ze gazy te obecnie beda przeplywaly przez piec w tym samym kierunku cp i umieszczony material.Wedlug tego gazy te wplywaja do szybu pieca w miejscu b i ogrzewaja sie w strefie wstep¬ nego ogrzewania V, spalaja sie z wprowadzo¬ nym na wysokosci c paliwem, które w danym przypadku moze byc równiez podawane na wie¬ lu poziomach spalania, miedzy miejscem c i d.Nastepnie gazy odlotowe po oddaniu energii cieplnej materialowi wsadu, znajdujacemu sie w strefie zimnej K, uchodza z szybu w stanie chlodnym. Proces produkcyjny nie potrzebuje wiec byc przerwany przy zaladowywaniu pieca lub pobieraniu wypalonego materialu, ponie¬ waz przy zmianie sposobu wypalania, brak cis¬ nienia istnieje raz w gardzieli pieca, drugi raz na spodzie pieca, w zaleznosci od tego czy pro¬ ces przebiega przy ciagu sztucznym lub przy podmuchu od dolu. W procesie tym wystarcza¬ ja proste urzadzenia zamykajace otwory pieca.W piecach opalanych w sposób mieszany gazy obojetne, przeplywajace w okresie roboczym we wspólpradzie, moga byc wykorzystane do zwrotnego oddania energii cieplnej, aby uniknac spalania paliwa na zewnatrz strefy reakcyjnej.Na fig. 2 jest uwidoczniony podwójny piec szybowy 2, który sklada sie z szybów 3 i 4, polaczonych za pomoca kanalu 5. Kanal laczacy 5 znajduje sie w plaszczyznie dJ — d'p umiesz¬ czonej miedzy strefa reakcyjna B i strefa chlod¬ na K.Powietrze do spalania, w razie potrzeby zmieszane z gazem odlotowym, moze byc pod¬ czas pierwszego okresu wdmuchiwane przez wpusty bj i at lub a'Jf lub takze przez bv at i a'v Przez wpusty a1 i a9t zostaje wprowa¬ dzone tylko tyle powietrza (wtórnego), ile Jest potrzebne do oziebienia materialu wsadu, znaj¬ dujacego sie w strefie chlodnej K. W przeci¬ wienstwie do tego przez wpust b2 moze byc wprowadzona dowolna ilosc powietrza (pierwot¬ ne powietrze) bez niebezpieczenstwa pogorszenia sprawnosci termicznej. . W tym okresie pracy paliwo jest doprowadzane do szybu 3 w plasz¬ czyznie c2 — cp i spalona przy przesuwaniu sie od ilosci wdmuchiwanego przez wpust bx po¬ wietrza.Powstajace spaliny i ewentualnie znajdujace sie jeszcze paliwo gazowe oraz wprowadzone przez wpust at powietrze chlodzace, przedo¬ staja sie przez kanal polaczeniowy 5 do szybu 4 i unosza sie tam w przeciwpradzie do góry, zlaczone razem z wprowadzonym przez wpust a't powietrzem chlodzacym. W strefie spala¬ nia B spalaja sie nastepnie resztki paliwa po¬ chodzace z szybu 3 lub doprowadzone przez wpust dj paliwo. Wszystkie gazy spalinowe od¬ daja swoja energie cieplna w wiekszej czesci- w strefie wstepnego ogrzewania V szybu 4, swiezo zaladowanemu wsadowi i oziebione opuszczaja piec przez otwór b'r Istnieje wiec moznosc przez prawidlowe dozowanie wprowa¬ dzonego powietrza do spalania w poszczegól¬ nych miejscach bp a1 i a'v okreslenia jak duzo gazu spali sie we wspólpradzie w szybie 3, a jak duzo w przeciwpradzie w szybie 4. Je¬ zeli wypalony jest wsad czuly na zmiany tem¬ peratury, to zaleca sie glówna czesc paliwa spalac we wspólpradzie, poniewaz przy tym nie wystepuja zadne szkodliwe objawy jeszcze nie obrobionego wsadu. Przy wypalaniu we wspól¬ pradzie osiaga sie takze bardzo dobry wspól¬ czynnik przenikania ciepla, jezeli proces bedzie prowadzony za pomoca redukujacego i swieca¬ cego plomienia. Sadza, która osadza sie na wypalanym wsadzie, jest spalana pózniej w gór¬ nej czesci chlodnej strefy K za pomoca pod¬ grzanego powietrza pierwotnego tak, ze wy¬ palany wsad opuszcza piec calkowicie czysty.Przy wypalaniu w szybie 4 w przeciwpradzie, wsad moze doznac uszkodzen, jednak gazu jest juz malo i istnieje tak duzy nadmiar powietrza, ze nie moze wystapic uszkodzenie: W piecu do wypalania moga byc z korzyscia stosowane wylacznie dmuchawy, przy czym nastawiana jest calkowita ilosc tloczonego powietrza, a za pomoca klapy przelaczajacej ilosc ta jest roz- — 3 —dzielona na krótkie, ale nastawialne okresy po¬ wietrza pierwotnego i wtórnego, które wpro¬ wadzane jest do pieca przez otwory wpustowe.Po okreslonym czasie (od 5 do 30 minut) spo¬ sób wypalania w szybach pieca zostanie prze¬ stawiony (wypalanie we wspólpfadzie i w prze- clwpradzie) tak, ze obecnie powietrze pier¬ wotne zostanie wdmuchiwane przez otwór przy b'v a powietrze wtórne przez otwór przy aL lub a'2 wzglednie przez obydwa jednoczesnie, a gazy odlotowe opuszcza piec przez otwór przy bv Tea drugi okres wypalania jest przy tym dokladnie taki sam jak pierwszy i widoczne jest, ze powietrze wzglednie gaz lub takze mieszanina wypalanego wsadu przesuwaja sie w strefie wstepnego ogrzewania kolejno we wspólpradzie i w przeciwpradzle. Zmienny spo¬ sób pracy daje te korzysc, ze miejscowe wysko¬ ki temperatury, które moga sie tworzyc w pew¬ nych partiach wsadu, beda likwidowane, w dal¬ szych po sobie nastepujacych okresach pracy, poniewaz przyjmuje sie, te podana trwania obydwu okresów, na tym samym miejscu nie zachodzi taki cam przebieg wypalania.Na fig. 3 jest przedstawiony podwójny piec szybowy 6, którego szyby 7, 9 sa wyposazone w kanal polaczeniowy 9, umieszczony w plasz¬ czyznie miedzy strefa reakcji i strefa wstepnego ogrzewania. Sposób pracy tego pieca jest naste¬ pujacy: Powietrze do spalania, jesli potrzeba zmiesza¬ ne z gazem obojetnym, jest wdmuchiwane przez wpust a2 do szybu pieca i ogrzewa sie az do miejsca d2 do temperatury reakcji od przezna¬ czonego do chlodzenia wsadu. W miejscu &2 zostanie dodane tyle paliwa, aby nie zostala przekroczona temperatura, która moglaby za¬ szkodzic wypalanemu wsadowi. (Spalanie z nad¬ miarem powietrza, wzglednie z gazem obojet¬ nym). Spalanie odbywa sie wiec w przestrzeni miedzy d2 i c2 we wspólpradzie. Z miejsca c2 przeplywa tyle powstajacych goracych gazów spalinowych do otworu b2 ile niezbedne jest do podgrzania nowo zaladowanego wsadu do wypalania tak, ze tylko ta ilosc gazów spa¬ linowych w chlodnym stanie uchodzi z szybu pieca przez otwór br Przewazajaca czesc po¬ trzebnego paliwa jest jednakze podana otwo¬ rem 9 miedzy obydwoma szybami 7, 8 w plasz¬ czyznie Cp-cp i spalona przy przesuwaniu sie, w dól przez szyb 8 miedzy c*2 i d'2. Miedzy d'2 i a'2 powstajace gazy spalinowe oddaja swoja energie cieplna ochlodzonemu wsadowi, który tworzy w ten sposób zasobnik energii cieplnej, aby w kolejnym po tym nastepujacym przebiegu podgrzac wprowadzone przez otwór a*a swieze powietrze do spalania.Takze w tym piecu swieze powietrze jest prze¬ prowadzane we wspólpradzie lub w przeciw* pradzie przez wypalony wsad, przy czym zawsze piec moze byc przelaczony na inny okres pracy, jezeli gazy odlotowe w miejscu a2 wzglednie a$2 maja miec nie za wysoka tempe¬ rature. Wypalony wsad moze byc wyjety u spo¬ du pieca w stanie chlodnym.Wreszcie na fig. 4 jest przedstawiony podwój¬ ny piec szybowy 10, którego szyby U, 12, po¬ siadaja kanal laczacy 23 posrodku odbydwu stref reakcyjnych.Piec ten nadaje sie szczególnie do Wypalania za pomoca malowartosciowego paliwa gazowe¬ go, na przyklad gazem wielkopiecowym. Przy tym paliwie mozna bowiem tylko wtedy osiag¬ nac dobra sprawnosc cieplna, jezeli gaz, jak równiez niezbedne powietrze zostanie uprzed¬ nio ogrzane. Moze to nastapic w piecu 2 we¬ dlug fig. 2, w którym na przyklad u góry (przez wpusty bf wzglednie b't) zostanie wdmuchiwa¬ ne powietrze, a u spodu (przez wpusty al lub a'}) gaz wielkopiecowy. Znikome ilosci gazu wielkopiecowego moga byc jeszcze dodane, w stanie chlodnym przez wpust c'p bez obni¬ zenia sprawnosci pieca. Wada tego rodzaju pra¬ cy jest jednak to, ze glówna ilosc energii ciepl¬ nej przy wypalaniu przypada w przeciwpra-. dzie. Aby jednak umozliwic wypalanie we wspólpradzie, piec 10 zostal rozwiazany wedlug fig. 4. W rozwiazaniu tym gaz wielkopiecowy wdmuchiwany jest najkorzystniej przez wpust b$, a powietrze przez as, co moze takze na¬ stepowac odwrotnie. Obydwa skladniki mie¬ szaja sie w kanale laczacym 13 i spalaja sie, wplywajac czesciowo w góre do szybu 12 az do plaszczyzny c*5, a czesciowo w dól az do plaszczyzny d'r Skladniki te opuszczaja piec przez otwory a'3 i b'9 jako chlodne gazy odlo¬ towe, przy czym przed tym oddaja swoja ener¬ gie cieplna wsadowi do wypalania, który znaj¬ duje sie miedzy d'3 i a'3 wzglednie c'3 i b'r Aby podniesc wydajnosc pieca mozna przez wpust d3 wzglednie c3, lub przez obydwa jed¬ noczesnie, wdmuchiwac do powietrza (lub od¬ wrotnie) w znikomej ilosci i chlodnym stanie gaz wielkopiecowy, bez pogorszenia sprawnosci pieca. Aby gaz odlotowy w miejscach a'3 i by wyplywal w zadanych ilosciach, zostaly zasto- t- 4 —sowane przeslony lub, co jest lepszym rozwia¬ zaniem, calkowita ilosc gazów odlotowych zo¬ staje usuwana za pomoca nastawnych klap w malych odstepach czasu, raz W miejscu b', a drugi raz w miejscu a\ Zmiane te stosuje sie, aby bez podwójnych zasuw mozna bylo przeprowadzic w okreslonym miejscu szybu pieca zaladowanie i wyladowanie wsadu pie¬ cowego przy cisnieniu atmosferycznym. PL PL