Печи сухого способа производства

Печь сухого способа с циклонными теплообменниками

В циклонах – противоток;

В газоходах – газ и м-л – прямоток.

Принцип работы печей с циклонными теплообменниками заключается в том, что теплообмен в подготовительных зонах осуществляется конвекцией, при распределении тонкодисперсного м-ла в газовом потоке. Расчеты и эксперименты показывают, что частицы пыли попадая в газовый поток за одну сотую долю секунды приобретает t-ру газа. Сама система работает по противотоку, теплообмен осуществляется в газоходах при прямотоке, а циклоны служат для отделения м-ла и газа и в нем осуществляется противоток. М-л по стенкам осаждается в низ, а газ по центральной трубе отводится вверх. При норм. работе системы в каждом циклоне выравнивается t-ра м-ла и газа, поэтому t-ра газа в верху равна t-ре м-ла внизу. Время теплообмена в циклонах ~20-30 с. Тогда, как во вращ. печи этот процесс длится ~30-60 мин. М-л с t-й ~800°С поступает в печь со степенью декарбонизации ~25%. Общее сопротивление системы составляет ~8 кПа (800 мм.вод.ст.). Это действующая старая система.

В настоящее время разработаны циклоны, у которых сопротивление в 2 раза ниже. В связи с этим, до разработки новых циклонов на печах не устанавливалось более 4 ступеней, т.к. до 5 или 6 ступеней, сильно возрастало сопротивление системы и увеличивался расход эл.энергии на большую величину, чем меньше расход топлива.

Печь сухого способа с выносными декарбонизаторами

Особенности печей с выносными декарбонизаторами заключаются в том что между 3 и 4 ступенью устанавливается декарбонизатор, который может быть выполнен в виде камеры или вертикального газохода.

В декарбонизатор подается от 60 до 70 % топлива и столько же воздуха из холодильника. В результате этого в декарбонизаторе практически завершается разложение СаСО₃ и в печи осуществляется спекание клинкера. Делается короткая небольшая печь. Для печи производительностью 200 т/ч ее размер 5,2х60 м. Чтобы обеспечить прохождение соответствующего количества клинкера частота вращения печи увеличивается до 3-3.5 об/мин. В печь подается всего 30-40 % топлива и столько же воздуха следовательно тепловая нагрузка печи уменьшилась в три раза. И как правило машинист печи не регулирует подачу топлива в печь, а осуществляет регулировку только в декарбонизатор.

Для того чтобы завершить процесс разложения СаСО₃ в декарбонизаторе высота газохода увеличилась до 60-80 м. материал из третьего циклона попадает в декарбонизатор несколько ниже топливных форсунок, для того чтобы предварительно смешать сырьевую муку с воздухом и в последующем при горении топлива происходило одновременное декарбонизация СаСО₃ с отбором тепла. В результате этого в декарбонизаторе t-ра среды не превышает 900-950°С. В результате чего предотвращается локальная высокая t-ра, которая может привести к образованию жидкой фазы и зарастанию газохода. Такое горение газа называется безпламенным горением, когда факелы и пламени не сосредоточены в одном месте. Ограничение по иону хлора – 0,12%.

Сопротивление циклонов

Модернизированные циклоны отличаются от традиционных, тем что труба для отсоса газа смещается относительно центра, т.о. чтобы постепенно уменьшалось сечение в циклоне от входного патрубка. В результате этого можно снизить входную скорость в циклон на 25-30%, обеспечить при этом более высокую степень осаждения и меньшее сопротивление.

Современные циклоны имеют сопротивление ~ в 2 раза меньше, чем традиционные, это позволяет увеличить количество ступеней теплообменника до 5-6, и тем самым снизить t-ру отходящих газов и уд. расход топлива. В настоящее время количество ступеней подбирается таким образом, чтобы обеспечить сушку сырья отходящими газами.

1. использование только отходящих газов при сушки сырья;

2. при одновременном использовании и отходящих газов и избыточного воздуха из холодильника.

Печи комбинированного способа производства

При комбинированном способе удаление воды из шлама производится не испарением, а с помощью фильтрации на пресс-фильтрах, где создается давление ~20 атм. В результате получается полусухая масса в виде кека с W=19%. Если посчитать по энергозатратам, то процесс фильтрации требует в 30 раз меньше энергии, чем испарении воды. Правда для фильтрации требуется эл. энергия, а для испарения – тепловая. И хотя эл. энергия несколько дороже тепловой, в целом такой способ экономически оправдан.

Полученный кек направляется в дробилку-сушилку (молотковая мельница). В эту же дробилку поступает газовый поток из циклонных теплообменников с t=550°С. В дробилке-сушилке происходит дезинтеграция кека и его сушка до влажности ~1% и размером частиц менее 1 мм (типа мелкой крупки). Далее высушенный материал вместе с газовым потоком поступает в осадительный циклон, где материал осаждается и поступает в циклонные теплообменники, а отходящие газы с оставшейся пылью в эл. фильтр. Данная схема может быть использована и для чисто мокрого способа производства. Такой завод работает в Англии, где шлам с добавкой топливной золы, для понижения влажности, подается в дробилку. Поэтому по данной схеме можно работать с W м-ла до 30 и более % (~32%).

Кроме того в Польше, фирмой «СМИТ» построен завод практически без сырьевого цеха, когда с усреднительного склада сырьевые компоненты мергель и мел без предварительного измельчения подаются в дробилку-сушилку с природной W ~18%. В этом случае необходимо установить сепаратор, для того чтобы возвращать крупные частицы и доизмельчать их в дробилке. Такая схема может быть реализована только в том случае, если в сырьевых компонентах отсутствуют трудно-размалываемые твердые частицы.

При работе по этой схеме t отходящих газов достаточно низкая ~170°С, поэтому удельный расход условного топлива составляет ~130 кут. Такая схема рекомендуется только в том случае, если сырьевые компоненты имеют высокую природную влажность. Печной агрегат отличается от чисто сухого способа, только меньшим количеством ступеней циклонных теплообменников. Это необходимо для того, чтобы теплота отходящих газов обеспечивала сушку м-ла в дробилке. Поэтому, для любой схемы (печной) с циклонными теплообменниками, количество циклонов подбирается таким образом, чтобы тепла отходящих газов было достаточно для сушки материалов с природной влажностью.

15. Основные расходные статьи теплового баланса печей, способы расчета и значения.