Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Теплотехнические установки и агрегаты производства вяжущих материалов и изделий на их основе - файл 1.docx


Лекции - Теплотехнические установки и агрегаты производства вяжущих материалов и изделий на их основе
скачать (188.3 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx189kb.15.12.2011 15:06скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...

^ Шахтные печи для производства вяжущих материалов



Шахтные печи делятся на 3 основные группы:

1) Пересыпные, в которых твердое топливо сгорает в среде материала;

2) Работающие на газе или мазуте;

3) Снабженные топками полного сгорания, или полугодовалыми, используются в основном в основном при низкотемпературном обжиге.

ШП являются печами непрерывного действия. Она представляет собой вертикальную шахту с круглым, эллипсовидным или прямоугольным сечением высотой от 9 до 27м с наружным диаметром 3,8 – 5,6м и внутренним 2,5 – 4,3м. Рабочий объем составляет 45 – 750м3. Шахта оборудована механизмами для загрузки и выгрузки материала, вентиляторами для подачи холодного воздуха и отбора отходящих газов и устройствами для сжигания топлива. В рабочей печи все шахты заполнены кусковым материалом, который, двигаясь сверху вниз под действием силы тяжести, последовательно подогревается, обжигается и охлаждается. Готовый продукт выгружается в нижней части шахты через разгрузочное устройство при этом весь столб материала опускается вниз и на освободившееся место поступает сырой материал. Печь работает по принципу противотока: в зоне подогрева и обжига материала навстречу дымовым газам, а в зоне охлаждения – на встречу воздуху. Воздух охлаждает материал, при этом сам нагревается и горячим достигает зоны обжига, где участвует в процессе горения или смешивается с топочными газами, если топливо сгорает в топке. Шахта выполнена из кирпича и помещена в металлический кожух, под шахтой находится опора, роль которой выполняет железобетонная плита. Стена печи является многослойной: внутренний слой выполнен из огнеупорного кирпича толщиной 210 – 230мм в зоне подогрева и охлаждения и 350 – 460мм в зоне обжига. Следующий слой – теплоизоляционный, из шамота, толщиной 210 – 230мм, пространство между изоляционным слоем и металлическим кожухом 50 – 60мм. Все материалы, обжигаемые в шахтных печах, в зависимости от режима обжига можно разбить на две группы: материалы низко- и высокотемпературного обжига. К первой группе относятся гипс, низкообжиговый шамот; второй известь, низкообжиговый шамот, цементный клинкер и т. д. (1200 – 1500˚С).

Печи низкотемпературного обжига топками полного сжигания топлива, вынесенными за пределы шахты. В них используется любой вид топлива. Топочные газы на входе в шахту разбавляются воздухом для образования газовой смеси требуемой температуры.

В печах высокотемпературного обжига топливо сгорает в самой шахте среди обжигаемого материала. Если топливо твердое, его подают в печь через загрузочное устройство в смеси с материалом или послойно. Такие печи называются пересыпными. В пересыпных печах используют только короткопламенное топливо, преимущественно антрацит (для избегания потери летучих горючих веществ в зоне подогрева).

Длиннопламенное топливо сжигается в полугазовых топках, пристроенных к шахте на уровне зоны обжига. Образовавшийся в них генераторный газ имеет высокую температуру и при смешивании в шихте с нагретым воздухом, сгорает среди кусков материала с выделением большого количества теплоты.

Газообразное топливо сжигают в горелках, вмонтированных в стенки шахты в зоне обжига. В печах, работающих на мазуте, шахта в поясе зоны имеет 

специальные форномеры, предназначенные для предварительной газификации мазута. Продукты газификации содержат 20 – 25% горючих газов и имеют высокую температуру. Полное сжигание осуществляется среди кусков материала с большим тепловым эффектом.
^ Шахтные печи для обжига известняка

В шахтных печах обжигают плотные карбонатные породы – известняки, доломиты. Куски мела не обладают достаточной механической прочностью, поэтому они разрушаются и забивают шахту, что препятствует фильтрации через слой материала. Поэтому мел целесообразно обжигать во вращающихся печах. ШП для обжига известняка могут работать на любом виде топлива.

В печи проводится обжиг известняка с размером кусков 50 – 100мм. Шахта пересыпной шахтной печи с производительностью 200т\сут имеет цилиндрическую форму с внутренним диаметром 4,3м и рабочей высотой 25м. Толщина стального цилиндра кожуха – 10мм. Печь снабжена двухканальным загрузочным механизмом для послойной подачи материала топлива. Загрузочное устройство обеспечивает регулярную загрузку материала и топлива в печь, равномерное распределение их по шахте и герметичность для избегания подсоса наружного воздуха. Клапаны жестко насажены на шток таким образом, что при возвратно – поступательном движении штока происходит поочередное открытие и закрытие клапанов. Когда верхний клапан открыт, нижний закрыт, и наоборот. Благодаря этому шахта несообщается с атмосферным воздухом.

Разгрузочный механизм служит для непрерывной выгрузки обожженного материала при абсолютной герметичности нижней части шахты. Состоит из платформы, на раме которой уложены колосники клинообразной формы. Стол материала опирается на поверхность колосников, платформа совершает возвратно – поступательные движения. При этом часть кусков материала проваливается между колосниками, а крупные куски скатываются в бункер.

Для обеспечения герметичности существует шлюзовое уплотнительное устройство, состоящее из двух – трех камер, последовательно расположенных за течкой бункера. Каждая камера отделена от предыдущей автоматически открывающимся затвором. Заслонки затвора открываются поочередно. При движении материала по камерам открыт только один затвор – по ходу движения, а другой затвор всегда закрыт. Этим достигается уплотнение нижней части шахты, препятствующее выходу в атмосферу вдуваемого воздуха. В случаи использования в качестве топлива газа он подается в печь горелками через отверстия в стенах печи, а также по оси шахты через осевую горелку. Скорость продвижения материала зависит от ее объемной массы и скорости выгрузки его в нижней части шахты.

По высоте шахты условно делятся на три технологические зоны: подогрева, обжига, охлаждения. Высота зоны подогрева определяется влажностью и величиной кусков обжигаемого материала. Высота зоны охлаждения определяется температурой обжига. Воздух, пройдя снизу шахты зону охлаждения, охлаждает материал и нагревается до температуры 300 – 500˚С. Дальше он поступает в зону обжига, в которую опускается нагретый известняк. Здесь происходит сжигание газа и декарбонизация известняка. Продукты горения вместе с технологическим СО2, двигаясь вверх, поступают в зону подогрева, охлаждаются до200 – 220˚С и 

выбрасываются в атмосферу. Известь выгружается из печи с температурой 80 – 100˚С.
^ Показатели работы шахтных печей

  1. Удельная производительность, определяется двумя показателями:

А)Плоскостное напряжение RF, т\м2∙сут или (час)

Для пересыпных печей RF = 10 – 14 т\м2∙сут

Б)Объемное напряжение RV, т\м3∙сут или (час)

RV=0,6 – 0,85 т\м3∙сут

  1. Удельный расход топлива. Для пересыпных и газовых печей составляет 170 – 190кг усл. топлива/т извести.

  2. Тепловой КПД печи ή; для пересыпных и газовых печей составляет ή=70 –75%, с полугазовыми топками – 50 – 60%, для цементных печей – 45– 60%.

К полезной теплоте относится теплота испарения влаги и теплота химических реакций.

  1. Удельный расход топлива кДЖ/кг материала. Для известковых печей – 160 – 180 к у т/т


Достоинства шахтных печей

  1. Малая материальная и удельная стоимость капиталовложений

  2. Достаточно высокий тепловой КПД

  3. Полная механизация операций

  4. Низкие затраты тепловой энергии


Недостатки шахтных печей

  1. Низкая производительность

  2. Низкое качество извести и цементного клинкера

  3. Повышенный расход электроэнергии тягодуъевого оборудования


Особенности теплообмена шахтных печей

Работа ШП основана на принципе конвективного теплообмена между плотным слоем материала, движущимся сверху вниз, и газами, фильтрующимися через слой материала снизу вверх. Печь характеризуется слоевым режимом внешнего теплообмена. Доля теплового излучения из – за заполнения материалом газового пространства и малой длины луча при высоких температурах не превышает 20%. Теплопроводность влияет на теплообмен только в крупных кусках (более 4мм). Теплообмен связан также с термическим сопротивлением каждого обжигаемого куска материала.

Коэффициент теплопередачи с учетом термического сопротивления определяется по формуле:

KV=11αV+dэкв272λ(1-φ)

где αV – объемный коэффициент теплоотдачи, Вт/м3 К

1αV – термическое сопротивление на поверхности куска, величина обратная αV

λ – теплопроводность кусков материала, Вт/м∙К

dэкв – эквивалентный диаметр, м

φ – пористость слоя материала, в долях
Коэффициент теплоотдачи для разнокусковой засыпки находят по экспериментальной формуле:

αV≈46ω0,9Tг∙Tм.с.0,15dэ0,75 , Вт/м3 К

где ω – условная скорость газов при ˚С, отнесенная ко всему (пустому) сечению шахты, м/с

Тм.с. – средняя температура материала в слое, ˚К

Тг – температура газов,˚К

Процессы теплообмена и горения топлива в шахтной печи значительно ускорить, уменьшая размер кусков материала и увеличивая скорость газов. Однако этому препятствует рост гидравлического сопротивления.
^ Шахтная печь для обжига цементного клинкера

ШП для получения ПЦК находят распространение за рубежом при получения цемента из пластичных природных мергелей. Перед обжигом в сырьевую смесь добавляется тонкоизмельченное твердое топливо, затем из нее изготавливают т.н. «черный брикет» или черные гранулы размером 15 – 25мм. Конструктивное отличие печи для получения клинкера обусловлено условием сгорания топлива, запрессованного в материал, высокой температуры обжига (1400 – 1500˚С), особенностью физико-химических процессов, протекающих в обжигаемом материале, и спекшейся структурой готового продукта.

Для осуществления равномерного обжига по сечению шахты ее внутренний диаметр не должен превышать 2,8м. Верхняя часть шахты книзу постепенно сужена во избегания образования у ее стенок сквозных каналов, вызванных усадкой материала при спекании. Т.к. слой спекшегося клинкера имеет большое сопротивление, в печи создают высокое давление воздушного дутья, достигающего 15 – 25кПА. Разгрузочное устройство выполнено в виде вращающейся зубчатой решетки для дробления спекшегося клинкера конгломерата.

Для успешного сжигания топлива, запрессованного в материал, требуется проникновение кислорода внутрь гранул и повышенная его концентрация в окружающей среде, т.к. оразование при горении СО2 может восстановиться до СО при соприкосновении с частицами кокса или антрацита по реакции:

СО2+СО=2СО

С этой целью цементная ШП озонное дутье. Часть воздуха, необходимого на горение, поступает через зону охлаждения подогретым, а другая часть поступает непосредственно в зону обжига по периферии шахты. В центральную часть шахты предусмотрена подача чистого кислорода.
^ Основы теплотехнических расчетов шахтных печей

Используются два метода расчета шахтных печей – аналитический и графический.

Аналитический метод имеет следующую последовательность расчетов.



По заданным исходным данным: производительности печи, химическому составу обжигаемого материала, параметрам обжига (температура обжига, уходящих газов, выгружаемой извести, степень обжига материала) составляются:

  1. Материальный баланс процесса обжига материала;

  2. Рассчитывается продолжительность обжига с учетом условий теплообмена;

  3. Ведется расчет конструктивных размеров печи (объем шахты, средний диаметр, плоскостной и объемный съемы, высота зон);

  4. Проводится расчет горения топлива;

  5. Составляются тепловые балансы по зонам печи и определяется температура газов и материала, удельный расход топлива, теплоты);

  6. Составляются сводные балансы печи: материальный и тепловой по зонам с подстановкой величины удельного расхода топлива;

  7. Рассчитываются удельные расходы теплоты, условного топлива и КПД печи;

  8. Рассчитывается аэродинамика печи и подбираются дымососы;

  9. Ведется подбор загрузочных и разгрузочных устройств.



(Роговой, Кондакова, Сагановский. Расчеты и задачи по технологическому оборудованию предприятий ПСМ)
^ Вращающиеся печи для производства вяжущих веществ

ВП широко распространены в производстве извести и цемента. Ими производится около 80% всех вяжущих веществ.

ВП является печью непрерывного действия, работает по принципу противотока и используется для мокрого, сухого и комбинированного способов производства. Работает на всех видах топлива при их факельном сжигании.

Основной частью печи является вращающийся стальной барабан с приводом, футерованный внутри огнеупором и опирающийся через бандажи на роликовые опоры. Диаметр барабана – 3–7 м, длина – 60–230 м. Барабан расположен под углом 3–4 к горизонту, скорость вращения – 0,6 – 1,2 об/мин. С верхнего конца печи (холодного) подается сырье для обжига, с нижнего (горячего конца) – выгружается обожженный материал. Материал перемещается по длине печи благодаря уклону и вращению барабана. Топливо и воздух подаются в нижний конец печи. После выгрузки материала из печи он подается в холодильник.
^ Конструктивные элементы печей

Корпус печи

Корпус печи выполнен из последовательно соединенных встык сваркой металлических обечаек – колец, изготовленных из мартеновской стали толщиной 30–70 мм. В местах расположения опор на барабане с помощью специальных башмаков укреплены массивные стальные кольца шириной 800 – 1300 мм и толщиной 350 – 400 мм, называемые бандажами. Приблизительно в середине барабана на него надето венцовое колесо.

Барабан при вращении подверг7ается механическим воздействиям на изгиб, кручение и тепловым деформациям. Наибольшее напряжение испытывают 

бандажные обечайки. В холодном конце печи корпус нагревается до 30 – 60, в горячем – до 200 – 300.

^ Опорные устройства

Состоят из бандажей, одетых на корпус, и роликов, установленных на фундаменте.

Бандаж – литое или кованное стальное кольцо со сплошным сечением прямоугольной формы. Посадка бандажей на корпус – жесткая, с применением упоров, препятствующих перемещению бандажей в осевом направлении. Жесткость конструкции обеспечивается установкой подбандажных обечаек, к которым привариваются подкладки в виде пластин, имеющих ребра, которые препятствуют сдвигу бандажа в осевом направлении. В зависимости от длины печи число бандажей может быть от 3 до8 и более. Каждый бандаж опирается на пару роликов, расположенных под углом 60 по отношению к оси печи.

Опорный ролик выполнен из стального литья. Ширина ролика на 50 – 100 мм больше ширины бандажа. Этим избегается свисание бандажа с ролика и неравномерный износ поверхностей при сдвиге барабана. Диаметр роликов – 1,4 – 1,7 м.

Вследствие вращения печи и ее уклона происходит сползание печи в осевом направлении. В старых конструкциях для удержания барабана одну или две пары опорных роликов перекашивали по отношению к бандажу. Это приводило к увеличению расхода электроэнергии на привод и преждевременному износу бандажей и роликов. Поэтому в новых конструкциях на опорных роликах используются не подшипники скольжения, а конические подшипники качения. В этом случае не происходит перекашивание роликов по отношению к корпусу. Для восприятия осевых усилий применяются упорные ролики с гидроцилиндром. С их помощью корпус со скоростью 1 м/ч перемещается в направлении, обратном осевому сдвигу.

Привод

Вращение барабана осуществляется при помощи венцовой шестерни, соединенной через редуктор с электродвигателем.
На печах длиной до 150 м устанавливается односторонний привод, больше 150 м – двухсторонний. Кроме основного привода печь имеет вспомогательный – для медленного вращения в период пуска, охлаждения и ремонта, а также на случай аварийного отключения основного источника питания. Мощность двигателя основного привода – 80 – 320 кВт, вспомогательного – 5 – 30 кВт.

Футеровка (обмуровка)

Назначение футеровки – обеспечение возможности проведения высокотемпературных процессов; защита исходных материалов, продуктов взаимодействия и печной среды от взаимодействия с окружающей средой; защита корпуса печи от теплового воздействия.

Футеровка выполняет 3 основные функции:

1) термо-технологическую, 2) теплотехническую и 3) механическую.

1) – обеспечивает локализацию высокотемпературного процесса, сохранение геометрической формы барабана и его прочность. Разогретая футеровка играет роль стабилизатора температуры в печи. Она сглаживает неравномерность подачи 

топлива, исключает прекращение технологического процесса при кратковременном прекращении подачи топлива.

2) – обеспечивает возможность получения высоких температур; снижает потери теплоты в окружающую среду; обеспечивает защиту металлических конструкций от воздействия высоких температур; обеспечивает устойчивость пламени, придает ему требуемую форму.

3) – обеспечивает передвижение в заданном направлении исходных материалов продуктов реакции и печной среды.

Футеровка является неотъемлемым элементом системы

Материал – среда – футеровка

Для футеровки используются кислые, щелочные и нейтральные огнеупоры. Характерна их способность при высоких температурах вступать в реакцию с материалом и окружающей средой (кислые со щелочным и наоборот).

Кислые огнеупоры – динасовые, шамотные, корундовые.

Основные – магнезиальные, доломитовые, хромомагнезитовые.

Нейтральные – графитовые, углеродистые, карбидкремнивые.

^ Общие требования к огнеупорам

1) Химическая устойчивость к действию расплава при высоких температурах.

2) Термостойкость и огнеупорность.

3) Износостойкость и механическая прочность.

Низкотемпературные зоны печи футеруются шамотным огнеупором, высокотемпературные – магнезитовым и хромомагнезитовым огнеупорами. За счет образования жидкой фазы в высокотемпературной зоне печи футеровка покрывается защитным слоем обмазки толщиной 100 – 200 мм, что повышает срок ее службы. Срок службы футеровки в зоне высоких температур составляет 300 – 400 суток, на лучших заводах – до 2 лет, в зоне низких температур – несколько лет. Холодный участок печи (зона испарения) может быть футерован огнеупорным бетоном (шамот на жидком стекле). При кладке огнеупорного кирпича в качестве связки используют составы на основе цемента-клинкера, цемента-шамота, шамота - жидкого стекла.

Магнезитовые и доломитовые огнеупоры при температуре меньше 600 поглощают пары Н2О, что ведет к разрушению. Шамотная футеровка поглощает щелочные соединения, что приводит к разбуханию и отслаиванию футеровки. Огнеупоры, содержащие в своем составе хромиты, могут восстанавливаться в восстановительных средах при температуре > 1600, а при температуре < 1600 могут окисляться. Эти явления сопровождаются усадкой или ростом объема футеровки, т. е. при неоднократном нагреве-охлаждении материал разрыхляется и приобретает хрупкость. Поэтому термостойкость составляет 5 – 6 циклов.

За рубежом используются корундовые огнеупоры, содержащие около 70% Al2O3.

Современные тенденции проведения футеровочных работ заключаются в замене штучных огнеупорных кирпичей огнеупорными блоками. При этом срок службы футеровки увеличивается в 7 – 8 раз.

^ Уплотнительные устройства

Их устанавливают между вращающимися концами корпуса печи и примыкающим к ним неподвижным частям: с горячей стороны – между 

разгрузочным концом и откатной головкой, с холодной – между загрузочным концом и дымовой камерой.

Назначение – сократить подсос холодного воздуха из окружающей среды через кольцевые зазоры.

Разрежение в холодном конце печи значительно больше, чем в горячем. Поэтому уплотнительные устройства здесь должны быть более эффективными. В холодном конце печи для уплотнения используют прижатую тросом прорезиненную ленту.
Лента охватывает корпус печи и скользит по нему при вращении. Трос перебрасывается через блоки и натягивается свободно подвешенными грузами с двух сторон или только с одной стороны.

Со стороны горячего конца печи используются лабиринтные уплотнения.
Лабиринтное уплотнение состоит из двух или трех пар концентрически установленных колец, неподвижных на неподвижной части и жестко установленных на вращающемся корпусе. Обе группы колец заходят друг в друга и образуют лабиринт, создающий аэродинамическое сопротивление.

^ Разгрузочная головка печи

Со стороны выгрузки материала печь имеет откатную головку. Она состоит из сварного каркаса сварной конструкции, футерованного внутри огнеупором.
Корпус откатной головки устанавливается на тележке. На передней стенке головки устанавливается форсунка или горелка. Рядом с ней находится люк для наблюдения за процессом обжига.
^ Устройства для охлаждения печи

Для повышения стойкости футеровки печи, предохранения корпуса от перегрева печь в зоне спекания охлаждают. Применяют устройства для воздушного и водяного охлаждения. Охлаждению подвергают участок печи со стороны горячего конца, равный 6 диаметрам печи. Воздух и воду затем используют для технологических целей.
^ Печные агрегаты мокрого способа производства цементного клинкера и извести

Мокрый способ производства предусматривает обжиг во вращающихся печах искусственно приготовленных суспензий (шламов) с влажностью 36-44%.

Вращающиеся печи для мокрого способа производства клинкера и извести можно классифицировать следующим образом:

  1. Длинные печи с отношением L/D > 30, с внутренними теплообменными устройствами, без запечных теплоутилизаторов (преимущественно для получения клинкера);

  2. Короткие печи с отношением L/D < 30 без внутренних теплообменных устройств с запечными теплоутилизаторами;

  3. 

  4. Короткие печи с отношением L/D < 30 без запечных теплоутилизаторов, с внутренними теплообменными устройствами (преимущественно для получения извести);

Из длинных печей преимущественно применяются печи следующих размеров и производительности:

4150м 4,5170 5185

35т/ч 50т/ч 75т/ч
Наибольшее распространение имеют печи
Схема печного агрегата с печью 5185м

1-пылевая (дымовая) камера

2-течка

3-бандаж

4-корпус печи

5-устройство возврата пыли

6-венцовая шестерня

7-разгрузочная головка печи

8-охладитель(холодильник)

Шлам поступает из сырьевого цеха, дозируется с помощью шлампитателя и по сливной трубе (или течке) стекает в печь, перемещается в ней, и. пройдя 6 зон тепловой обработки раскаленными газами, превращается в клинкер. В охладителе (или холодильнике) он охлаждается воздухом с 1100-12000С до 90-1000С и выгружается. Нагретый воздух используется в качестве вторичного воздуха на горение топлива. Остальная его часть теплоутилизируется и очищается.

Средний пылеунос в мощных печах составляет 8-10%.Пыль может быть возвращена в печь разными способами:

Под шлам с холодного конца печи; в зону спекания; под слой материала в зоне подогрева за цепной завесой.

Удельный расход теплоты в длинных печах мокрого способа составляет 5500-6300 кДж/кг клинкера. Газы из печи выходят с температурой 150-2000С.

Для улучшения теплообмена и снижения расхода теплоты печи мокрого способа производства оборудуются встроенными внутренними теплообменными устройствами. К ним относятся:



Цепные завесы, металлические и керамические теплообменники. Они устанавливаются в зоне сушки и подогрева.

Цепные завесы

При вращении печи цепи периодически омываются шламом и газовыми потоками. Находясь в газовом потоке, цепи аккумулируют теплоту, а затем часть ее отдают шламу. Цепи улучшают контакт газового потока со шламом, при этом интенсифицируется процесс испарения влаги шлама. Во время сушки шлам изменяет свои реологические свойства и из жидкотекучего становится вязким, а затем сыпучим.

В связи с этим по длине зоны сушки изменяется и теплотехнический режим работы цепей. В зоне жидкотекучего шлама на цепях образуется сравнительно тонкая, непрерывно обновляющаяся пленка шлама. В этом режиме цепи работают частично по регенеративному циклу, т.е. получают теплоту от газового потока и отдают ее при погружении в шлам. В той же части зоны сушки, где на цепях образуется устойчивая пленка, роль их как теплопередающей поверхности в генерации теплоты уменьшается, и тем больше, чем толще становится пленка шлама на них.

В этих условиях цепи увеличивают поверхность непосредственного контакта шлама с газовым потоком. При работе цепей в регенеративном цикле в первом периоде на стадии сушки средняя температура их будет выше. Чем высушиваемого шлама, но ниже чем газового потока. Во втором периоде температура цепей должна быть примерно равна температуре шлама.

Когда шлам теряет пластические свойства и становится сыпучим (влажность 8-12%), цепи не обволакиваются шламом и работают полностью в регенеративном цикле: по выходе из шлама они нагреваются от теплоты газового потока, а при попадании в материал отдают часть этой теплоты. При этом интенсивность теплообмена между цепями и относительно сухим материалом в несколько раз ниже интенсивности теплообмена с жидким шламом. На этом участке печи будет выше температура газового потока, возрастет средняя температура цепей, которая будет приближаться к температуре газового потока.

Свободновисящая навеска цепей используется на различных вращающихся печах, но преимущественно для шламов с высокой начальной влажностью. Эта навеска цепей:

  1. проста по конструкции

  2. малочувствительна к изменению реологических свойств шлама в процессе сушки.

Эффективность ее как теплообменного устройства возрастает по мере увеличения плотности навески

Недостаток:

Высокое гидравлическое сопротивление, приводящее к перерасходу электроэнергии и установке дымососов повышенной мощности.

Способы навески свободно висящих цепных завес:

- в шахматном порядке на кольца, установленных на равных расстояниях одно от другого.

- на продольных полках, несколько смещенных по отношению к оси печи.

- коридорная система.



Более распространенной является навеска на полках, которая способствует продвижению вязкого шлама вдоль печи.

Гирляндные цепные завесы могут быть двух видов.

Первый предусматривает навеску цепей на кольцах, приваренных к корпусу печи на равном расстоянии одно от другого, второй – навеску в виде трехзаходного винта.

Угол смещения гирлянды является важной характеристикой завесы и составляет около 1200.

У гирляндной цепной завесы различают два участка. На первом (по ходу шлама) длина цепей больше, поэтому они сильнее провисают; на втором участке цепи короче. Это создает лучшие условия обеспыливания газового потока. Для повышения роли цепей как пылеуловителей на первом участке навески увеличивают ее плотность. На втором участке (одна треть длины завесы) гирлянды укорочены для того, чтобы способствовать сохранности образующихся гранул шлама. При этом содержание гранул размером 3-7 мм после цепной завесы увеличивается на 60-7-%. Равномерность гранулометрического состава резко снижает содержание пыли в материале и газовом потоке. Данная конструкция гирляндной навески цепей эффективна для шлама с хорошей текучестью. При плохой текучести замазываются цепи и шлам переливается в пыльную камеру.

При проектировании цепных завес учитывается интенсивность теплообмена в холодной и горячей частях цепной завесы, величина которой различна.

Второй важной характеристикой является плотность навески, предельное значение которой принимается из условий ее достаточной транспортирующей способности.

Длину гирлянды выбирают такой, чтобы цепи не касались футеровки печи, т.к. это приведет к разрушению гранул материала и ухудшению условий теплообмена в последующих зонах печи. Поверхность цепей рассчитывается таким образом, чтобы высушенный материал выходил из цепной завесы с влажностью 8-12%. При большей влажности увеличивается расход топлива на обжиг и снижается производительность печи. При меньшей – материал пересушивается и повышается пылеунос. Общая длина цепей – до 2 км, общая площадь – 1500м2.

Ячейковые металлические и керамические теплообменники устанавливают в той части печи, где шлам становится сухим и заполнение им поперечного сечения печи находится в пределах 7-15%, а также снижается интенсивность нагревания материала.

Схемы ячейковых теплообменников

Металлические

Керамические

В ячейковых теплообменниках сечение печи разделяется на ячейки, по которым вдоль полок теплообменника проходит разделенный поток обжигаемого материала. В результате значительно увеличивается внутренняя поверхность теплообмена в печи и интенсифицируется передача теплоты за счет регенеративного цикла. Полки теплообменников получают теплоту от газового потока. А потом передают аккумулированную теплоту материалу путем теплопроводности и излучения.

Разделение обжигаемого материала на несколько потоков уменьшает термическое сопротивление слоя и улучшает перемешивание материала в слое.

По характеру транспортирования и перемешивания материала между керамическими и металлическими теплообменниками принципиальной разницы нет. Существенным отличием керамического теплообменника является повышенное гидравлическое сопротивление вследствие значительного сужения поперечного сечения печи.

Конструктивным недостатком обоих типов теплообменников является их значительная масса. Которая может привести к деформации корпуса печи.

Технологический недостаток – повышенное пылеобразование на участке установки печи, что ограничивает их широкое применение.

Теплообменники в виде пересыпающих лопастей по устройству представляют собой ряд лопастей из металла или керамики. К ним относится также рифленая футеровка. Они обеспечивают высокую интенсивность теплообмена при взвешивании значительной части его в газовом потоке. Однако при этом происходит разрушение гранул материала и увеличение пылеуноса. Их использование эффективно при правильном сочетании с плотной цепной завесой.

Экранирующие теплообменники представляют собой грибовидные металлические башмаки, устанавливаемые под керамической футеровкой. Используются редко. Их установка увеличивает поверхность теплоотдачи и изменяет теплопроводность поверхностного слоя футеровки, который непосредственно участвует в регенеративном цикле передачи теплоты. При этом количество переданной материалу теплоты возрастает на 20-25%.

Недостаток – замазывание их поверхности материалом, что резко снижает их тепловую эффективность.

Циклоидные теплообменники устраняют недостатки предыдущих конструкций. Представляют собой набор трапециевидных лопастей, отвальцованных по определенному радиусу, обеспечивающему скольжение слоя материала по внешней его поверхности практически без отрыва. Благодаря этому пыление снижается до минимума. Элементы теплообменника устанавливают в печи выпуклой стороной в направлении геометрической оси в коридорном порядке по шесть рядов в поперечном сечении. Угол наклона оснований элементов к образующей корпуса печи – 15-230.



Теплообменники надежны в работе. Просты в монтаже, обеспечивают стабильность теплового и технологического режимов печей. Увеличивают производительность печей на 5%, снижают расход топлива на 7% при общем снижении пылеуноса.

^ Запечные теплообменные устройства мокрого способа производства.

Запечные теплообменники при мокром способе производства используются редко, т.к. наиболее распространены длинные вращающиеся печи с достаточной утилизацией теплоты за счет внутренних теплообменных устройств. При использовании в мокром производстве коротких печей температура отходящих газов составляет 500600, поэтому для улучшения использования теплоты на печах устанавливают запечные теплообменники.

Запечный концентратор шлама представляет собой вращающийся металлический барабан длинной 34,5м, диаметром 24м, закрытый с торцов глухими днищами. Цилиндрическая поверхность аппарата выполнена в виде кольцевой решетки, собранной из колосников с зазорами 6070мм, скрепленных продольными балками. Решетчатый барабан заключен в кожух, имеющий нижнее отверстие для приема из печи дымовых газов и загрузки высушенного материала в печь. Отработанные газы отводятся через верхнее отверстие в кожухе. Половина объема барабана занята загруженными в него стальными или чугунными кольцами размером 160125мм. Шлам поступает в концентратор с помощью питательного устройства, растекается внутри барабана по насадке и образует на ее поверхности пленку, омываемую горячими газами, которая подсушивается. В результате трения колец друг от друга высохший материал отделяется от поверхности колец и по лотку поступает в печь. Влажность материала после концентратора составляет 8-12%. Удельный расход теплоты на обжиг снижается на 15-20%.
Недостатки:

  1. Большой пыле унос, что требует мощной системы аспирации.

  2. Сложность в эксплуатации.

  3. Быстрый износ колосников и балок .

Температура отходящих газов на выходе из концентратора 150200, скорость вращения барабана - 1,51,6об/мин.
Структура теплового баланса концентратора

Приход

g1п-с дымовыми газами

g2п-с шламом

Расход

g1р-на испарение влаги

g2р-с высушенным материалом

g3р-с отходящими газами

g4р-потери в окруж. среду.




Внутренний концентратор шлама

Служит одновременно и обеспыливателем газового потока представляет собой металлический барабан, соединенный с загрузочным концом печи и вращающимся с ней. Диаметр барабана равен 1,5 диаметра печи.

Цепи повешены внутри барабана в виде спиралеобразных гирлянд. Газы и шлам движутся внутри концентратора по спиралеобразной траектории навстречу друг другу. При этом достигается большая поверхность теплообмена, и влага интенсивно испаряется. Влажность шлама снижается с 40 до 1015. Данное устройство позволяет уменьшить размеры печи на 2030 по сравнению с печью с обычной навеской цепей.
Фильтрпресс

Экономия теплоты при мокром способе производства может быть достигнута путем предварительного механического обезвоживание шлама в фильтрпрессах до 1820 остаточной влажности. Их производительность составляет 5060т/ч по клинкеру или извести.

Камерный прессфильтр периодического действия состоит из набора вертикально расположенных фильтровальных плит с уложенной между ними фильтровальной тканью. Часть влаги отжимается и отводится, а кек подается в печь. Удельный расход теплоты при использовании фильтр пресс снижает на 2025 по сравнению с длинными печами с внутренними теплообменниками примерно с 6300 до 4600 кДж/кг клинкера.
1   2   3   4



Скачать файл (188.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru