Печи для которых применяются циклонные теплообменники используются при производстве цемента по

Обновлено: 02.05.2024

Циклонные теплообменники. Запечные теплообменные устройства обычно применяют в печных агрегатах сухого способа производства цемента. Эти устройства разделяют на циклонные и шахтно-цикловные, причем в тех и других могут быть использованы установки для предварительной декарбонизации и сырьевой смеси – реакторы-декарбонизаторы, а также конвейерные кальцинаторы.

Циклонные теплообменники предназначены обеспечить предварительную тепловую обработку сырьевой муки теплотой дымовых газов, образующихся в печи при сжигании топлива. Обычно циклонные теплообменники в зависимости от производительности печного агрегата выполняют одно- или двухветьевыми (две параллельные ветви). Каждая ветвь имеет три или четыре ступени, соединенные между собой газоходами.

Тепловая обработка сырьевой муки в циклонном теплообменнике происходит по следующей схеме. Сырьевая мука, подготовленная в помольном агрегате, подается в газоход (по стрелке А) (рис. 15), соединяющий циклон III с циклоном IV, и увлекается горячим газовым потоком.

Рис. 15. Схема циклонного теплообменника

Материал при этом нагревается, а газы несколько охлаждаются. Нагретая сырьевая мука в циклоне IV из пылегазовоздушного потока выделяется и по перепускным течкам ссыпается в газоход, соединяющий циклон II с циклоном III. Далее процесс осаждения сырьевой муки в циклонах я подачи ее в газоходы повторяется. Пройдя все четыре циклона (четыре ступени), сырьевая мука нагревается до 1100 К и поступает в загрузочный узел вращающейся печи.

Горячие дымовые газы, образовавшиеся вследствие сгорания топлива у разгрузочного узла печи, пройдя всю длину печи со взвешенной в них сырьевой мукой, захваченной при движении, поступают в циклон I (см. рис. 15), где горячие газы отделяются от муки и просасываются по газоходу в циклон II. На этом участке газы обогащаются сырьевой мукой, поступающей из циклона III. Далее процесс отделения газов от муки в циклонах и распыления в газах муки в газоходах повторяется по остальным циклонам (ступеням). По выходе из циклона IV (четвертой ступени) дымовые газы имеют температуру около 600 К.

Из газоходов четвертой ступени газы по газоходу поступают в сырьевую шаровую мельницу 5 или в электрофильтр 19 предварительно пройдя через установку 18 для охлаждения и увлажнения.

На рис. 16 представлена конструктивная схема двухветьевого четырехступенчатого циклонного теплообменника с реактором-декарбонизатором 4. Теплообменники смонтированы на металлических или железобетонных конструкциях («этажерках»). Все циклоны, газоходы и перепускные течки выполнены сварными из листовой стали. Внутренняя облицовка - огнеупорный кирпич, жаропрочный бетон или сочетание кирпича и бетона. Сырьевая мука подается в циклонный теплообменник через патрубок 11.

Циклоны, а также газоходы имеют ремонтные люки, люки для очистки стенок от возможных налипаний, а также для установки контрольно-измерительных приборов.

Рис. 16. Циклонный теплообменник с реактором-декарбоннзатором:

1 - вращающаяся печь; 2 - циклон первой ступени; 3 - газоход первой ступени; 4 - реактор-декарбонизатор; 5 - течка циклона второй ступени; 6 - циклон второй ступени; 7 - футеровка; 8 - газоход третьей ступени; 9 - циклон третьей ступени; 10 - газоход четвертой ступени; 11 - патрубок подачи сырьевой муки в циклонный теплообменник; 12 - патрубок подачи отходящих газов в запечный дымосос; 13 - розжиговый клапан; 14 - коллектор; 15 - циклон четвертой ступени; 16 - течка циклона четвертой ступени; 17 - течка циклона третьей ступени; 18 - газоход второй ступени; 29 - течка циклона первой ступени

Конусы циклонов и входных частей течек циклонных теплообменников очищают от отложений материала с помощью сжатого воздуха, подаваемого системой коллекторов с соплами к поверхности футеровки.

Шахтно-циклонные теплообменники. В шахтно-циклонных теплообменниках нижние ступени циклонов заменены шахтой, что значительно упрощает строительную конструкцию. Замена нижних ступеней циклонов шахтой снижает аэродинамическое сопротивление, что позволяет уменьшить расход электроэнергии на просасывание газов через систему, а также снизить подсосы наружного воздуха через различного рода неплотности. В результате снижается количество отходящих газов, уменьшается расход теплоты на нагрев засосанного в систему воздуха.

Рис. 17 Шахтно-циклонный теплообменник ВНИИцеммаш

При использовании шахтно-циклонных теплообменников удельный расход теплоты на обжиг клинкера по сравнению с обычными циклонными теплообменниками увеличивается примерно на 5-8 %, а удельный расход электроэнергии на просасывание газов через систему уменьшается на 20 -25%.

В шахтно-циклонном теплообменнике ВНИИцемнаша (рис. 17) с самонесущей конструкцией с пережимами в шахте и двумя ступенями циклонов нижний циклон 2 расположен центрально над шахтой 1, верхние циклоны 3 выполняют роль пылеуловителей.

Шахтно-циклонные теплообменник особенно целесообразно применять

при использовании сырьевых материалов с повышенным содержанием щелочей и хлоридов, способных намазываться, налипать при высоких температурах в газоходах, течках и циклонах, что приводит к забиванию системы и необходимости ее очистки, связанной с продолжительными остановками и большими трудозатратами.

Рис. 18. Принципиальная схема реактора-декарбонизатора

Реакторы-декарбонизаторы. Реактор-декарбонизатор является составной частью печного агрегата и предназначен обеспечивать высокую степень декарбонизации сырьевой смеси перед поступлением ее в печь.

Декарбонизация происходит при температурах 1200 - 1300 К путем интенсивного нагрева сырьевой муки во взвешенном состоянии в вихревой камере 11 (рис. 18), куда она, уже предварительно нагретая примерно до 1000 К, поступает по течкам 5 из циклонов второй ступени циклонного теплообменника. В вихревую камеру 11 также подается топливо — мазут или газ через форсунки или горелки 7. По тангенциально расположенным патрубкам 12 подводится нагретый воздух из охладителя клинкера.

Смонтированная на вихревой камере вихревая горелка 13 является запальным устройством. В нее в небольших количествах вводится топливо через вертикально расположенную форсунку или горелку 6, а также нагретый воздух из охладителя клинкера.

Подготовленная горячая пылегазовая смесь температурой 200-1300 К из вихревой камеры по наклонному газоходу 10 направляется в смесительную камеру 8, где смешивается с горячими газами, выходящими по газоходу 9 из вращающейся печи. Образовавшаяся смесь температурой 1150—1200 К подается по газоходу 4 в циклон 2 первой ступени. В нижней части смесительной камеры 8 имеется приводное пережимное устройство, которое с помощью подвижных шиберов регулирует площадь сечения пережима для обеспечения оптимальных условий работы системы в различных условиях.

Сырьевая мука температурой примерно 1100—1130 К, уловленная в циклонах 2 первой ступени, по течкам ссыпается в загрузочную головку и затем по лотку 1 направляется в печь. Очищенные газы выходят через патрубок 3. Реактор-декарбонизатор, как и элементы циклонного теплообменника, внутри облицован жаростойким бетоном, огнеупорным кирпичом или сочетанием этих материалов.

Планетарные охладители клинкера. Устройство, принцип работы

Рекуператорныйохладитель (групповой барабанный охладитель) состоит из 8—12 сварных барабанов 1 (рис. 23), смонтированных по окружности, в разгрузочной части печи 2. Барабаны патрубками 3 из жаропрочной стали или чугуна соединены с печью, через патрубки из печи в барабаны просыпается обожженный клинкер. На рис. 23 условно изображен только один барабан в нижнем положении.

Барабаны внутри горячей зоны облицованы огнеупорным кирпичом, а в средней и холодной зонах, кроме того, оснащены различного рода пересыпными устройствами (полками) 4 в виде швеллеров или навешены цепи.

В рекуператорных охладителях, как и в барабанных, клинкер охлаждается воздухом, просасываемым через разгрузочные отверстия 5, а также через открытые торцы барабанов. Куски клинкера сбрасываются через решетку разгрузочного отверстия 5 на транспортер с металлическим настилом, а крупные куски, задержанные решетками разгрузочных отверстий 5, удаляются через торцовые отверстия.

Рис. 23. Рекуператорный охладитель клинкера.

Барабанные и рекуператорные охладители нашли применение в печных агрегатах сравнительно небольших мощностей.

Основная отличительная особенность обжига клинкера при сухом способе производства состоит в том, что в печных агрегатах отсутствует зона испарения, так как сырьевые материалы подаются в них в виде сухого или слегка увлажненного порошка (муки), а не шлама. В связи с этим расход тепла на обжиг клинкера снижается до 40%

Циклонный теплообменник

1 — печь, 2, 3, 15, 16 — уплотнительные клапаны, 4, 5, 11 к 13 — циклоны, 6, 10, /2, 14 и 18 — газоходы, 7 — бункер сырья, 8 — труба, 9 — шнековый питатель, 17, 19 и 20 — течки сырья

Вращающиеся печи сухого способа производства различаются по размерам и виду запечных теплообменных устройств. В качестве запечных теплообменных устройств применяют циклонные, шахтные и шахтно-циклонные теплообменники, питание которых осуществляется сухим порошком, а также конвейерные кальцина- торы, в которые сырьевая мука поступает в виде гранул влажностью до 14%. Шахтные теплообменные устройства в отечественном цементном производстве пока не используют.

В СССР на цементных заводах сухого способа производства установлены печные агрегаты с циклонными и шахтно-циклонными теплообменниками и конвейерными кальцинаторами. Также работает несколько вращающихся печей без запечных теплообменных устройств.

Вращающиеся печи с циклонными и шахтно-циклонными теплообменниками.

В цементном производстве эксплуатируются печные агрегаты, оборудованные в основном запечными циклонными теплообменниками фирмы «Гумбольт» (ФРГ). В теплообменниках наиболее совершенных конструкций степень декарбонизации достигает 35—40% • Производительность этих агрегатов составляет 4 тыс. т клинкера в сутки. Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками характеризуются простотой конструкции, надежностью в работе и обеспечивают низкий расход тепла на обжиг клинкера. Для работы циклонных теплообменников не требуется предварительная грануляция сырьевой муки, что значитсельно упрощает процесс подготовки шихты и снижает затраты тепла на обжиг.

Циклонные теплообменники состоят обычно из четырех ступеней циклонов 4, 5, 7, 9, сваренных из листовой стали толщиной 8—12 мм. Циклоны, облицованные внутри огнеупорным кирпичом, расположены по вертикали в металлических или железобетонных этажерках и соединены между собой газоходами 2, 6, 8, 10, 13, первые три из которых также облицованы огнеупорным, кирпичом.

Сырьевая мука пневмонасосом подается в бункер 12, откуда она транспортируется питателем 15 и элеватором 17 к дозирующему устройству, состоящему из питателей 18 и 19 и реактивного расходомера 20. Из дозирующего устройства мука поступает в газоход 8, в котором подхватывается газами температурой до 400° С и выносится в циклон 7. Охлажденные до 300—350° С газы по газоходу 10 поступают в обеспыливающие циклоны 11 и далее дымососом 21 через электрофильтр выбрасываются в дымовую трубу. Осажденная пыль возвращается в бункер сырьевой муки.

Из циклонов IV ступени 7 мука, нагретая до 250—350е С, стекает через течку в газоход 6, где подхватывается отходящими газами и направляется в циклон III ступени 9, из которого попадает таким же образом сначала в циклон II ступени 5, а затем в циклон I ступени 4 ив печь /.

Температура материала, поступающего в печь, составляет 700—800° С, температура выходящих из печи газов— 1050—1150° С, температура отходящих газов перед дымососом доходит до 300° С. Скорость газов в газоходах равна 15—20 м/с при разрежении до 60 МПа и более. В циклонах теплообменников создается большая поверхность теплообмена взвешенной в газовом потоке сырьевой муки, которая обеспечивает высокую скорость ее нагрева (примерно 20—30 с вместо 2—3 ч в обычных печах).

В нижней части циклонов расположены самозакрывающиеся затворы, рассчитанные на определенное давление материала. При достижении заданного давления затворы открываются, выпуская материал, и вновь закрываются. Поступает сырьевая смесь в печь по наклонной течке, изготовленной из жароупорной стали.

Печи с циклонными теплообменниками чувствительны к изменению режима работы: неравномерная подача материала и колебания его химического состава часто приводят к зависанию сырьевой смеси в циклонах; увеличение расхода топлива приводит к частичному сгоранию его в первом циклоне и повышению температуры выходящих из печи газов, в связи с этим происходит размягчение и частичное спекание материала, сопровождающееся налипанием и зависанием последнего; изменение скорости газов в циклонах влияет на полноту осаждения и время пребывания в них материала.

На работу теплообменника влияет также вид топлива. При применении многозольного топлива зола налипает на футеровку переходной течки, а при повышенном содержании в топливе серы или в сырьевой муке щелочей и хлоридов наблюдается образование наростов.

Преимущества печей с циклонными теплообменниками: отсутствие в запечных теплообменных устройствах движущихся частей, возможность применения порошкообразной сырьевой муки и ее более грубый помол, простота конструкции и низкий удельный расход тепла на обжиг — 3,35—3,47 МДж на 1 кг клинкера, высокая удельная производительность — до 66 кг/(м2- ч).

Новая технологическая линия сухого способа производства цемента мощностью 3000 т клинкера в сутки оборудована вращающейся печью размером 7/6,4X95 м с циклонными теплообменниками ( 87). Эта печь имеет две параллельные ветви циклонов, каждая из которых имеет по четыре ступени. Диаметр циклонов I ступени — 7 м, II ступени — 6,5 м и III ступени — 6,1 м, IV ступени— 2,8 м. Высота каждого циклона из первых трех ступеней более 10 м,"высота циклона IV ступени 12 м. IV ступень 2 состоит из блока циклонов по четыре на одну ветвь. На каждой ветви установлено по одному дымососу ДЦ 25x2 производительностью 280 тыс-м3/ч, напором 6713 Па.

Газы из вращающейся печи 4 выходят через переходную шахту 3 и, разделившись на два одинаковых потока, последовательно проходят циклоны I, II, III и IV ступеней (каждой ветви), связанные между собой газоходами. Сырьевая смесь от весовых дозаторов подается пневмоподъемниками в каждый из газоходов между циклонами III и IV ступеней. Последовательно пройдя все циклоны, сырьевая мука, подогретая до 700—800° С, самотеком поступает из циклонов I ступени в печь 4 для дальнейшего обжига.

Технологическая схема печного и сырьевого отделения предусматривает использование тепла отходящих газов из печи для сушки сырьевых материалов при помоле их в мельницах. В тех случаях когда отходящие газы из печи частично или полностью не используются для сушки, они, после того как пройдут через аппараты испарительного охлаждения и охладятся до температуры около 200° С, направляются в электрофильтры. На каждой ветви установлено по одному охладителю. Для охлаждения клинкера предусмотрен колосниковый холодильник 5 производительностью до 150 т/ч клинкера. Роликоопоры печи оборудованы подшипниками качения.

Технологическая схема печной установки с циклонными теплообменниками и выносным декарбонизатором. Сырьевая мука, пройдя циклоны 7 IV, III и II ступеней (по направлению движения материала), подхватывается раздвоенным потоком горячего'воздуха, отходящего по трубопроводу 17 из холодильника, и поступает в верхнюю часть декарбонизатора 13 (кальцинатора).

циклонный теплообменник на цементном заводе

циклонный теплообменник вращающейся печи

циклонный теплообменник с декарбонизатором описание спецификация

циклонный теплообменник для чего

циклонный теплообменник код тн вэд

циклонный теплообменник принцип действия

Смотрите также:

Длинные печи при сухом способе производства применяют для обжига негранулированной сырьевой муки.
с конвейерным кальцинатором и вращающаяся печь с циклонными теплообменниками — короткие вращающиеся печи.

Клинкер по сухому способу во вращающихся печах с циклонными теплообменниками, а в
Последующая их переработка (дробление, измельчение, смешение компонентов) определяется спецификой сухого способа производства.

Важнейшим преимуществом сухого способа производства является не только
Вращающаяся печь (5.2) представляет собой сварной стальной барабан длиной до
а в систему циклонных теплообменников, где нагревается отходящими газами и.

Схема установки печи с циклонными теплообменниками приведена на 82.
СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ: Производство портландцемента.
Клинкер по сухому способу во вращающихся печах с циклонными теплообменниками, а в новейших.

Сухим способом получают цемент во вращающихся печах с циклонными теплообменниками.
Технологическая схема производства цементного клинкера включает три этапа. Н а первом проводят подогрев порошкообразного сырья с 60 до.

Устройство печи. Схема установки печи с циклонными теплообменниками приведена на 82. Принцип работы ее заключается в следующем.

Сырьевая мука (на схеме сплошные стрелки) пневмонасосом подается в расходный бункер 12 печного отделения и элеватором 11 переносится на дозатор 7. Из него мука поступает в 5 6 7

Осажденная из газового потока мука из батарейного циклона 5 поступает в трубу от циклона 4, подхватывается отходящими из него газами и направляется в циклон 8. Осажденная в этом циклоне мука поступает в трубу от циклона 9, подхватывается отходящими из него газами и переносится в циклон 4. Мука, осевшая в этом циклоне, поступает в трубу 15, подхватывается раскаленными газами, отходящими непосредственно нз печи, и переносится в циклон 9. Мука в этом циклоне уже достаточно подогрета и частично кальцинирована, так как при движении по

циклонам она все время находилась в потоке горячих газов. По течке 10 она ссыпается в печь 1.

Отработанные дымовые газы из батарейного циклона 5 засасываются вентилятором 2, создающим разрежение во всей установке, и выбрасываются в атмосферу, предварительно пройдя окончательную очистку в циклоне 3 или лучше — в электрофильтре.

Уловленная этим циклоном пыль направляется также в печь. Установка предусматривает подачу сырьевой муки в печь непосредственно из бункеров сырьевой муки 12. При этом мука вначале поступает в расходный бункер 13, откуда питательным шнеком 14 направляется в печь.

Характеристики вращающихся печей с циклонными теплообменниками приведены в 15.

Правила эксплуатации печи. Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками в основном разжигают так же, как длинные печи. Особенности состоят в том, что после разогрева печи и стабилизации теплового режима пускается дымосос с закрытым дросселем (шибером). Постепенно дроссель открывают, прогревая циклонные теплообменники и газоходы. Температура газов перед дымососом не должна превышать 250° С.

После прогрева всей системы (при достижении температуры газов перед дымососом 200° С) включают питание сырьем циклонных теплообменников.

Пускать печи при забитых циклонах и неисправных затворах-мигалках под циклонами запрещается.

Не рекомендуется повышать температуру газов за печью выше 900° С, так как при этом в последней ступени циклонов могут зависать материалы.

§ 71. ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ С КОНЦЕНТРАТОРОМ ШЛАМА

Устройство печи. Установка вращающейся печи с концентратором шлама показана на 83. Шлам из бассейнов насосом подается по шламопроводу 1 в специальный автоматический питатель 2 с электромагнитным управлением, откуда через распределитель 4 поступает в концентратор шлама 5. Концентратор представляет собой вращающийся барабан диаметром от 3 до 4, 5 м и шириной от 2 до 4 м, набранный из колосников.

Внутренняя часть барабана заполнена на 60% цилиндрами диаметром 100—200 мм и длиной 120—250 мм. Барабан заключен в стальной кожух, футерованный внутри огнеупорным кирпичом.

Кожух имеет три отверстия: верхнее, по которому в концентратор поступает шлам; боковое для отвода из концентратора дымовых газов, поступающих из печи; и нижнее, сообщаемое с

питательной течкой печи, через которое подсушенный шлам (сухарь) ссыпается в печь.

При вращении барабана жидкий шлам налипает на образующие барабан колосники и цилиндры внутри его и быстро подсушивается с влажности 36—4,2 до 8—12% при прохождении через концентратор печных газов. Образовавшийся «сухарь» в виде лепешек сваливается в питательную течку 9 вращающейся печи 8. Дымовые газы удаляют по газоходу 15 в группу циклонов 14 дымососом 12. Очищенные газы через трубу 13 выбрасываются в атмосферу.

Печи с концентраторами отличаются значительным пыле- уносом сырья, достигающим 15—30%. Чтобы предотвратить это, устанавливают мощные пылеосадительные устройства в виде группы циклонов 14 и установку по использованию пыли. Пыль из циклонов 14 поступает в сборный шнек 11, переносится элеватором 10 в расходный бункер 3, откуда питателем равномерно подается по течке 6 в гранулятор 7.

Полученные гранулы направляются в печь на обжиг.

Технические характеристики печей с концентраторами шлама приведены в 15.

Правила эксплуатации печи. Печи с концентратором шлама эксплуатируют в основном так же, как длинные вращающиеся печи. Особенности эксплуатации печей с концентратором шлама состоят в следующем.

Для розжига печи на расстоянии 3;5—4 м от конца топливной форсунки укладывают клеткой 6—8 м3 сухих дров так, чтобы дрова не доходили на 0,5—1 м до свода печи. Затем вхолостую опробуют работу дутьевого вентилятора и дымососа, питателей топлива и шлама.

После этого открывают шибер над угольным питателем и закрывают шибер холодного воздуха на дутьевом вентиляторе, а также закрывают все дымовые шиберы. Пускают концентратор вхолостую (наливают шлам через питатель на слив, минуя концентратор) и вводят в действие пылеулавливающую систему.

После этого поджигают дрова, а затем в небольших количествах подают топливо.

Убедившись в том, что стенки печи нагрелись до красного свечения, пускают печь от вспомогательного тихоходного привода и приоткрывают шибер, регулирующий тягу в печи. В то же время внимательно следят за повышением температуры газов за печью и концентратором. Как только температура газов при выходе из концентратора достигнет 200° С, в концентратор подают воду.

По достижении температуры за печью 550—600° С включают привод печи, пускают дымосос и включают питатель шлама на 50% нормальной нагрузки. Одновременно пускают грану- лятор.

Спустя 45—50 мин останавливают на одну-две минуты печь для осмотра, предварительно прекратив подачу шлама и топлива. Убедившись, что печь ра'ботает нормально, включают печь, увеличивают на 75% подачу шлама в концентратор и прекращают подачу в него воды. Однако при повышении температуры газов за концентратором сверх 200° С снова пускают воду.

Если шлам систематически пересушивается, следует вытру» зить часть тел из концентратора. Останавливают концентратор только при угрозе несчастного случая или аварии. При аварийной остановке немедленно прекращают подачу шлама, после чего очищают шламовый питатель и ванну концентратора от остатков шлама.

Для плановой остановки концентратора сначала прекращают подачу шлама, затем концентратор совместно с питателем промывают водой, пока температура газов за концентратором снизится до 200°С. Вращение концентратора не прекращают до полного охлаждения его.

Смазывают концентратор централизованно маслонасосом; выключают смазку после остановки концентратора.

Режим работы печи с концентратором рекомендуется следующий:

разрежение за концентратором не более 60 мм вод. ст.;

температура газов перед концентратором 650—700° С, за ним — 100—'150° С;

влажность «сухаря» на выходе из концентратора 10—

подсосы наружного воздуха в концентраторе не более 10%, пылеунос — не выше 4 г/ч.

Смотрите также:

Клинкер по сухому способу во вращающихся печах с циклонными теплообменниками, а в новейших системах в сочетании с реакторами (декарбонизаторами).

теплопровод — элемент для переноса тепла от теплообменника к отопительному прибору.
Характерным примером местной системы отопления является отопительная печь.

Бытовые печи, камины и водонагреватели. Ю. П. Соснин, Е. Н. Бухаркин. РАЗДЕЛ II.
К теплообменнику аппарата камера крепится с помощью четырех легкосъемных замков.

Применяются теплообменники с прямопотоком, (противотоком и перекрестным током.
. сырья и его обжиг во вращающихся печах с теплообменниками.

. змеевики, вмонтированные в печи, и др.; водогрейные и паровые котлы с теплообменником, обслуживающие одно или несколько зданий; ТЭЦ или районные котельные, к тепловым сетям.

В печи подогретый в циклонных теплообменниках сырьевой материал продвигается вследствие уклона и вращения печи
Внутренних теплообменных устройств печь не имеет.

Различают длинные и короткие вращающиеся печи. Длинные печи имеют длину до 185 м и более, а короткие — от 40 до 85 м. Первые применяются для мокрого и сухого способов производства, а вторые — для сухого или комбинированного способов.

Длинные вращающиеся печи. Длинные печи различаются не только по длине и диаметру, но и по внутреннему устройству барабана. В зависимости от конструкции длинные печи бывают с теплообменными устройствами и без них, виды теплообменных устройств и запечных установок в этих агрегатах также бывают разные.

Запечные установки применяют для предварительной подготовки сырья к обжигу в целях более полного использования тепла дымовых газов, образующихся при сгорании топлива, и снижения расхода последнего.

Теплообменные устройства применяют для улучшения теплообмена между обжигаемым материалом и дымовыми газами. Их устанавливают внутри барабана печи. При этом конструкция теплообменников печей для мокрого и сухого способов отличается только в зоне сушки. Так, в барабане печей для мокрого обжига применяют корабельные стальные цепи и фильтры- подогреватели. В результате улучшаются условия поглощения материалом тепла из дымовых газов и ускоряется сушка шлама.

Сырьевая мука или гранулы не обладают налипающими свойствами. Для ускорения подсушки их в холодном конце печи сухого обжига применяют встроенные теплообменники — лопастные, ячейковые и др. Они улучшают пересыпание материала в печи при вращении барабана и соответственно условия теплообмена.

Печи, предназначенные для мокрого и сухого обжига, отличаются между собой отношением длины барабана к его диаметру. У печей для сухого способа это отношение несколько меньше и составляет от 30 до 35, а у печей для мокрого способа от 34 до 42.

Длинные печи при сухом способе производства применяют для обжига негранулированной сырьевой муки. При этом используют как сухую сырьевую муку, так и незначительно увлажненную. Преимущество длинных печей состоит в том, что они имеют большую производительность и в них значительно снижается расход тепла на обжиг клинкера. Чем длиннее печь, тем более полно будут охлаждаться дымовые газы при своем движении по длинному барабану и тем меньше окажется непроизводительная потеря тепла с дымовыми газ'ами. Так, например, расход тепла на обжиг ,1 кг клинкера при мокром способе в печах длиной 125 м составляет 1600—1700 ккал, а в печах длиной 170—185 м — 1400 ккал, т. е. на 200—300 ккал меньше. На каждую тонну клинкера это дает экономию примерно 30—50 кг угля.

Производительность длинных вращающихся печей зависит от поверхности теплопередачи между обжигаемым материалом и дымовыми газами, влажности поступающего на обжиг шлама и сырьевой муки, скорости вращения барабана, разности температуры газов и обжигаемого материала, скорости газового потока в барабане, стойкости футеровки печи, качества режима обжига и организации технологического процесса в целом, величины уноса пыли из печи и многих других факторов. Однако исходным показателем производительности печи является поверхность теплообмена; им определяются размеры барабана

печи, поверхность и конструкция теплообменных устройств в барабане.

Особое влияние на производительность печи оказывает влажность шлама. С достаточной степенью приближения можно принять, что каждый 1 % влажности шлама снижает производительность печи на 2%. Это следует учитывать, систематически контролируя влажность шлама, не допуская его переувлажнения.

Для улучшения теплообмена в отдельных зонах барабаны некоторых печей делают с уширением в холодном и горячем концах. Печи с таким барабаном обозначают, например, так: 3,6X3X3,6X125, т. е. печь имеет длину барабана 125 м, диаметр барабана с холодного и горячего конца 3,6 м, а в средней части 3 м. В 14 приведены технические характеристики наиболее распространенных в настоящее время и проектируемых установок длинных вращающихся печей отечественной цементной промышленности.

Вращающиеся печи, установленные на зарубежных заводах, имеют аналогичные характеристики как в конструктивном, так и в теплотехническом отношении (в части расхода тепла и удельной производительности). Интерес представляет проект печи длиной 260 м и диаметром 6,9x6,3x6,9 м. Предполагаемая производительность ее 3000 т клинкера в сутки.

Отличаясь высокой производительностью, длинные печи, однако, являются агрегатами весьма громоздкими и сложными в конструктивном, транспортном и монтажном отношениях. Поэтому вполне понятно стремление конструкторов и технологов изыскать более компактные тепловые аппараты, но не менее эффективные по производительности и расходу тепла, чем длинные вращающиеся печи.

Если обратиться к графику 68, то из него видно, что на основной части общей длины печи (70—180%) происходят процессы высушивания, подогрева и кальцинирования сырьевой смеси и только на небольшом оставшемся участке барабана происходят процессы клинкерообразования (зоны экзотермических реакций и спекания). Поэтому возникла мысль вынести подготовительные процессы за пределы барабана печи в другой аппарат, сохранив вращающуюся печь только для процессов клинкерообразования.

Так появились два новых клинкерообжигательных аппарата: вращающаяся печь с конвейерным кальцинатором и вращающаяся печь с циклонными теплообменниками — короткие вращающиеся печи.

Короткие вращающиеся печи. В печи с конвейерным кальцинатором (печь Леполя) подсушка, подогрев и частично кальцинирование сырьевой смеси происходят на конвейерном каль- цинаторе —непрерывно движущейся бесконечной решетке. На решетку загружают слоем гранулы сырьевой смеси и подвергают действию раскаленных дымовых газов, отходящих из короткой кольцевой печи.

В подготовленном виде гранулы поступают в печь для завершения процессов клинкерообразования.

В печи с циклонными теплообменниками указанные подготовительные процессы происходят в нескольких последовательно установленных сверху вниз циклонах. Сырьевая смесь подается в верхний циклон в виде муки, последовательно проходит все циклоны и в высушенном, подогретом и частично кальцинированном .виде поступает в барабан вращающейся печи.

Конвейерный кальцинатор и циклонные теплообменники — высокоэффективные тепловые агрегаты. Поэтому удельный расход тепла в коротких вращающихся печах, работающих совместно с ними, снижается до 900—1100 ккал.

Разновидностью вращающихся печей с запечными эффективными теплообменными агрегатами является печь с концентратором шлама (см. стр. 266), предназначенным для высушивания шлама до влажности 8—12%, с последующим обжигом .«сухаря» в короткой вращающейся печи.

Применяют также в качестве запечных теплообменников при сухом способе производства змеевиковые или трубчатые теплообменники.

Змееввковый теплообменник представляет собой вертикальный стальной цилиндрический футерованный внутри корпус с расположенной внутри его спиральной трубой. Труба снаружи омывается горячими печными газами. Сырьевая мука подается в верхний конец спиральной трубы и совершает длинный спиралеобразный путь, в продолжении которого в сырьевой смеси заканчиваются все подготовительные процессы для последующего обжига. Подготовленная смесь поступает из трубы непосредственно в короткую вращающуюся печь.

Аналогичным образом устроена печь с трубчатым теплообменником. Только в ней вместо спиральной трубы установлены вертикальные трубы с расположенными внутри спиральными

желобами. Сырьевые материалы медленно сползают сверху вниз по спирали, омываются встречным потоком горячих печных газов и в подготовленном для обжига виде поступают в короткую вращающуюся печь.

Производительность коротких вращающихся печей зависит в основном от тех же факторов, что и длинных печей. Однако короткие печи отличаются более высокой удельной производительностью, достигающей 50—60 кг/м2 • ч, вследствие большей разности температур между газом и обжигаемым материалом. Технические характеристики некоторых коротких вращающихся печей приведены в 15.

Короткие вращающиеся печи могут работать как самостоятельные агрегаты без кальцинаторов, циклонных теплообменников или концентраторов шлама, однако при этом они имеют производительность на 40—150% ниже, а удельный расход тепла на 25—30% выше.

Смотрите также:

Небольшие вращающиеся печи применяют для производства керамзита (вспученные глин), а также для обжига извести и гипса.

Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками имеют размеры 5X75 и 7X95 м, их суточная производительность 1600 и 3000 т. Расход топлива 3250— 3500 кДж на 1 кг клинкера.

Для обжига извести применяют вращающиеся печи длиной 30—100 м, диаметром 2—4 м, с углом наклона 3—4° и частотой вращения 0,5—1,2 об/мин.

Вращающиеся печи различаются по длине, способам утилизации тепла и подогрева сырья. В коротких вращающихся печах длиной 70.

Пульпа насосами подается в шламбассейны и оттуда — во вращающиеся печи. В этом случае в части вращающейся печи устраивается завеса из подвешенных цепей.

В Японии вращающиеся печи используют главным образом в черной металлургии. По конструкции вращающиеся печи подразделяют на печи с подогревателем и без него.

Образовавшаяся вследствие обжига известь разгружается из печи во вращающийся барабанный холодильник, где охлаждается от температуры 1000 до 100—130° С.

Основным фактором, влияющим на расход тепла современных печных линий, является эффективность циклонного теплообменника совместно с декарбонизатором.

Тепло, выделяющееся в процессе горения во вращающейся печи и в декарбонизаторе, передается сырью при его прохождении через параллельный поток газа в циклонах различных ступеней. Перенос тепла зависит от оптимального распределения сырья, распыленного в газовом потоке, в газоходах между отдельными ступенями теплообменника и декарбонизатора, в момент задержки сырья в горячих газах, а также от эффективности циклона.

Удельный расход тепла печной линии, помимо прочего, определяется и количеством ступеней теплообменника. При этом при более высокой влажности сырья и требованиями к сырьевой мельнице, с целью повышения температуры выходящих из теплообменника газов необходимо для дозировки сырья использовать предпоследнюю ступень (рис. 1).

Рис. 1. Верхние ступени теплообменника. Красным показаны сервоприводы, позволяющие осуществлять дозирование.

Циклонный теплообменник, состоящий из циклонов с низкой потерей давления LUCY

Теплообменники PSP Engineering характеризуются высоким тепловым эффектом при достижении высокой сепарируемости.

Конструкция циклонов, газоходов, декарбонизаторов и других элементов теплообменника гарантирует достижение не только низкого расхода тепла и низких потерь давления, но и обеспечивает небольшую строительную высоту башни теплообменника.

Встроенные патрубки циклонов "dip tubes" размещены на оси циклона и эксцентрично по отношению к тангенцианальному входу. Для последней и предпоследней ступени патрубки составлены из сегментов, устойчивых к воздействию высокой температуры, на остальных ступенях они изготовлены из жаропрочной стали. Верхняя ступень состоит из двух циклонов с высокой сепарируемостью – до 95% – и низкими потерями давления.

Декарбонизатор с третичным воздуховодом KKN-AS

Подогретое сырье подается в канал декарбонизации, находящийся в изогнутой нижней части, где размещены горелки декарбонизатора (рис. 2). Через третичный трубопровод, укрепленный над горелками, происходит подача третичного воздуха, который подается от горячей головки или от передней части колосникового холодильника. Форма нижней части декарбонизатора обеспечивает эффективное перемешивание смеси сырья, топлива и газа. Эта часть исполнена так, что благодаря этому обеспечивается циркуляция газов и сырья и таким образом продлевается время нахождения сырья в горячем газе, что улучшает подогрев сырья и его декарбонизацию.

Рис. 2. Схема декарбонизатора.

В декарбонизаторах PSP Engineering достигается выделение до 60% тепла от его общего количества тепла и в тех случаях, когда используются менее качественные альтернативные виды топлива.

Так как процессы сжигания и декарбонизации проводятся вне вращающейся печи, снижается ее тепловая нагрузка, что позволяет использовать короткую вращающуюся печь.

Вращающаяся печь

Вращающаяся печь, в соответствии с ее длиной, установлена на 2-х или 3-х опорах с свободно размещенными бандажами. Радиальные блоки-ролики изготовлены ковкой и установлены в самоустанавливающихся шаровых опорах (рис. 3), которые для обеспечения надежности оборудованы внутренним водяным охлаждением.

Рис. 3. Шаровые опоры.

Привод печи обеспечивается стандартным способом при помощи зубчатого венца. На концах печи установлено высокоэффективное двойное пластинчатое уплотнение.

На конце печи расположена горячая головка с вставленной печной горелкой. Обожженный клинкер падает через горячую голов-ку на колосниковый холодильник.

Колосниковый холодильник IKN Pendulum

Рис. 4. Решетка колосникового холодильника.

Движение клинкера в холодильнике (рис. 4) обеспечивается при помощи маятниковой (качающейся) системы LPS, таким образом, что при помощи гидравлического привода движется каждый третий ряд колосников. Охлаждающий воздух, поступающий через нижнюю камеру холодильника, подается потом через специально сконструированные решетки. При этом с помощью COANDA-эффекта происходит равномерная продувка клинкерного слоя и высокая рекуперация тепла. Для поверхности колосников характерна высокая устойчивость против износа.

Использование опубликованных на сайте материалов допускается только с упоминанием источника (журнал «Цемент и его применение») и активной гиперссылкой на цитируемый материал.

Читайте также: