Оборудование электрометаллургического производства 3 страница

Наиболее простой по конструкции погружной змеевик был показан на рис. 87. Теплообменники этого типа состоят из плоских или цилиндрических змеевиков, погруженных в сосуд с жидкой рабочей средой. Вследствие малой скорости смывания жидкостью коэффициент теплоотдачи змеевика мал.

Оросительные теплообменники представляют собой плоский змеевик, орошаемый снаружи водой. Вода подается сверху через желоб с зубчатыми краями. Вода частично испаряется, вследствие чего расход ее в оросительных теплообменниках несколько ниже, чем в холодильниках других типов. Оросительные теплообменники довольно громоздкие сооружения, характеризуются низкой интенсивностью теплообмена, но просты в изготовлении и эксплуатации.

Теплообменники типа "труба в трубе" состоят из ряда последовательно соединенных звеньев. Каждое звено представляет собой две соосные трубы. Для удобства чистки и замены внутренние трубы обычно соединяют между собой съемными участками труб (коленами).

Преимущества двухтрубного теплообменника: высокий коэффициент теплоотдачи, пригодность для нагрева или охлаждение сред при высоком давлении, простота изготовления, монтажа и обслуживания. Недостатки – громоздкость, высокая стоимость вследствие большого расхода металла на наружные трубы, не участвующие в теплообмене, сложность чистки кольцевого пространства.

Из нетрубных теплообменников широкое распространение получили теплообменная рубашка, спиральный и пластинчатый аппараты.

Установка теплообменной рубашки (рис. 93, а) на поверхности реакционного сосуда является наиболее простым способом подвода (отвода) тепла. К недостаткам следует отнести малую интенсивность теплообмена, а также появление в корпусе реактора дополнительных термических напряжений, возникающих вследствие разности температур внутренней и наружной поверхностях стенки. Поэтому теплообменные рубашки не рекомендуются для аппаратов, работающих при повышенном давлении.

Рис. 93. Нетрубные теплообменники

В спиральных теплообменниках (рис. 93, б) поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами 3, приваренными к разделительной перегородке (керну) 2 и свернутыми в виде спиралей. Для придания листам жесткости и прочности, а также для фиксирования расстояния между спиралями к листам с обеих сторон приварены дистанционные бобышки. Спиральные каналы имеют прямоугольное сечение, с торцов закрыты крышками 1 с уплотнением 4, которое осуществляют различными способами. Наиболее распространен способ, при котором каждый канал с одной стороны заваривают, а с другой уплотняют плоской прокладкой. При этом предотвращается смещение теплоносителей, а в случае неплотности прокладки наружу может просачиваться только один из теплоносителей. Кроме того, такой способ уплотнения позволяет легко чистить каналы.

Если материал прокладки разрушается одним из теплоносителей, то один канал ("глухой") заваривают с обеих сторон, а другой уплотняют плоской прокладкой. При этом "глухой" канал недоступен для механической очистки.

Уплотнение плоской прокладкой обоих открытых (сквозных) каналов применяют лишь в тех случаях, когда смешение рабочих сред (при нарушении герметичности) безопасно и не влияет на качество теплоносителей.

Сквозные каналы также можно уплотнить, при более или менее постоянном давлении в каналах, спиральными U-образными манжетами, прижимаемыми силой внутреннего давления к выступам в крышке.

Спиральные теплообменники применяют для нагрева сырой пульпы перед выщелачиванием бокситов, нагрева растворов, схемах обескремнивания. Направление потоков в теплообменнике может быть противоточным (теплообмен между двумя жидкостями или пульпами), перекрестным (нагрев жидкости паром) и комбинированным.

Одно из главных преимуществ спирального теплообменника – его компактность. Например, аппарат с поверхностью теплообмена 80 м² имеет размеры 1000 х 1060мм. Спиральные теплообменники отличаются самоочищаемостыо вследствие протекания с большой скоростью абразивной пульпы по длинному каналу, малым гидравлическим сопротивлением и высоким коэффициентом теплопередачи благодаря повышенным скоростям движения теплоносителей. К недостаткам аппарата относятся сложность в изготовлении и ремонте, а также невозможность примененияих при давлении рабочих сред свыше 1 МПа.

Пластинчатые разборные теплообменники (рис. 93, в) характеризуются интенсивным теплообменом, простотой изготовления, компактностью, малым гидравлическим сопротивлением, удобством монтажа и очистки от загрязнений.

Теплообменник такого типа состоит из отдельных пластин 2, разделенных прокладками 3, двух нажимных пластин 1, рамы и стяжных болтов. Пластины штампуют из тонколистовой стали (толщина 0,7 мм). Для увеличения поверхности теплообмена и турбулизации потока теплоносителя рабочую часть пластин выполняют гофрированной или ребристой, причем гофры могут быть горизонтальными или расположены "елочкой" (шаг гофра 11,5; 22,5; 30мм; высота 4 – 7 мм).

К пластинам приклеены прокладки (чаще резиновые) круглой или специальной формы для герметизации. Теплоноситель проходит вдоль пластины и через отверстие попадает в зазор между следующей парой пластин.

Движение теплоносителей в пластинчатых теплообменниках может быть организовано противотоком, прямотоком или по смешанной схеме. Поверхность теплообмена одного аппарата может изменяться от 1 до 500 м², число пластин – от 7 до 303. НИИхиммаш рекомендует следующие стандартные размеры пластин: рабочая поверхность 0,2; 0,3; 0,5м²; длина 1000; 1250; 1400мм; ширина 315; 380; 500мм.

В пластинчатых теплообменниках температура теплоносителя ограничена свойствами резиновой прокладки и составляет 150 ⁰С, а давление не должно превышать 1 МПа.

Теплообменники смешения представляют особую группу высокоинтенсивных компактных аппаратов. Их целесообразно применять там, где разбавление существенно не отражается на технологическом процессе. Стоимость теплообменников смешения по сравнению с поверхностными подогревателями низка, а монтаж и демонтаж не вызывает затруднений. В практике работы глиноземных заводов применяют для нагрева воды и растворов струйные, полочные, пленочные и барботажные подогреватели.

Нагрев жидкости в струйном подогреве (рис. 94, а) осуществляется эжектируемым или эжектирующим водяным паром. Разность между температурами насыщенного пара и раствора обычно составляет 15 – 20 ⁰С.

Раствор с большой скоростью поступает через сопло 1 в приемную камеру 2. Струя раствора эжектирует пар в приемную камеру, где происходит его конденсация и смешение с раствором. Полученная смесь через диффузор 3 отводится из аппарата. Оптимизация работы подогревателя достигается подбором расстояния между срезом сопла и промежуточными конусами 4. Недостатком таких аппаратов является их быстрое зарастание.

Рис. 94. Теплообменники смешения

В полочных подогревателях (рис. 94, б) холодный раствор, проходя через распределительное устройство 1 и систему решеток 2, образует множество струек. Водяной пар поступает через патрубок в нижней части аппарата и, поднимаясь вверх, конденсируется на падающих струйках раствора, нагревая его. Патрубок 3 сообщает аппарат с гидрозатвором.

Отличительная особенность полочных подогревателей – относительно небольшой недогрев (~ 5 ⁰С). Недостатком аппаратов является зарастание распределительных решеток.

Подогреватель пленочного типа (рис. 94, в) менее чувствителен к зарастанию поверхностей, позволяет нагреть раствор практически до температуры насыщения пара. Струя холодного раствора разбивается о распределительное устройство 1 и стекает, образуя пленку, по стенкам коаксиально расположенных цилиндров 2. Навстречу падающей пленке жидкости поднимается пар и, конденсируясь, нагревает ее. Недостаток этого аппарата в повышенной металлоемкости.

Для нагрева инкрустирующих сред до высоких температур широко используют барботажные подогреватели, представляющие собой аппараты с пневмоперемешиванием (см. рис. 86).

2.3.2. ВЫПАРНЫЕ АППАРАТЫ

Выпарные аппараты предназначены для концентрирования раствора испарением части растворителя. Для обогрева аппаратов применяют водяной пар, топочные газы или другие высокотемпературные теплоносители, а также электрический обогрев. Выпарные аппараты обычно входят в состав многокорпусных выпарных установок, в которых пар, образующийся при кипении раствора в первом корпусе, поступает на обогрев второго и т.д. В связи с подачей вторичного пара предъявляются повышенные требования к сепарации брызг, чтобы исключить попадание раствора в межтрубное пространство и отложение в нем солей.

Многократное использование тепла позволяет экономить значительное количество энергии. Так, при обогреве водяным паром удельный его расход при одно-, двух- и пятикорпусной установках составляет соответственно 1,1; 0,57 и 0,27 кг на 1 кг испаряемой воды.

В качестве теплоносителя обычно служит насыщенный или слабо перегретый водяной пар, характеризуемый высокими скрытой теплотой конденсации и коэффициентом теплоотдачи. Кроме того, паровой обогрев отличается простотой и надежностью регулирования. Газовый и электрический нагрев, а также нагрев высококипящими теплоносителями применяют лишь в случаях, когда температура кипения раствора выше температуры водяного пара.

Необходимо отметить, что схему выпарной станции следует выбирать в соответствии с теплосиловым хозяйством завода. Кроме того, надо подчеркнуть, что многокорпусную выпарную установку необходимо рассматривать как единое целое, так как изменение режима в одном аппарате влияет на работу остальных.

Многокорпусные выпарные установки предназначены для работы как под разрежением, так и под давлением. В первых давление вторичного пара в последнем корпусе меньше атмосферного и этот пар не используют; во вторых указанное давление несколько больше атмосферного, и пар используют для технологических нужд завода. Если греющий пар и раствор поступают в первый корпус выпарной установки, то ее называют прямоточной. По такому принципу работает большая часть выпарных установок. Если же греющий пар поступает в первый по порядку корпус, а жидкий раствор направляется в последний корпус и переходит из него к первому, то установку называют противоточной. Такое встречное движение пара и раствора применяют в случае упаривания растворов с высокой вязкостью и большой температурной депрессией, так как при этом более концентрированный раствор с большей температурной депрессией получает тепло от теплоносителя (пара) с более высокими параметрами. Недостатком такой установки является необходимость установки промежуточных жидкостных насосов между корпусами, в то время как в прямоточной установке раствор переходит из корпуса в корпус под действием разности давлений.

На практике иногда встречаются однокорпусные установки с тепловым насосом, в которых вторичный пар сжимается до состояния рабочего пара и затем используется в том же аппарате. Такие установки могут в некоторых случаях конкурировать с двухкорпусными.

Современные выпарные аппараты имеют вертикально расположенные трубчатые теплообменники с подачей раствора внутри трубок. По принципу действия различают аппараты с естественной и принудительной циркуляцией, с восходящей пленкой. По способу расположения греющей камеры относительно сепаратора брызг различают аппараты с соосной и выносной камерой. Для упаривания кристаллизующихся растворов применяют выпарные аппараты с удалением образующихся кристаллов. Как видно из рис. 95, все выпарные аппараты состоят из двух частей – трубчатого теплообменника и сепарационной камеры.

Принцип работы выпарных аппаратов всех конструкций идентичен. Раствор подается в трубки испарителя и по мере продвижения вверх вскипает. Выпаренный раствор поступает в сепаратор, где происходит разделение фаз. Вторичный пар проходит брызгоуловитель, освобождается от капель раствора и удаляется из аппарата. Греющий пар попадает в межтрубное пространство теплообменника, конденсируясь, отдает тепло раствору, а затем конденсат удаляется через отводящий патрубок.

Весьма важным узлом выпарного аппарата является сепаратор брызг. В сепарационной камере выпарного аппарата происходит кипение перегретого раствора, отделение паровой фазы от жидкой, а также отделение капель жидкости от пара. Чтобы улучшить разделение фаз, диаметр сепарационной камеры должен быть возможно большим, однако из-за необходимости уменьшения размеров аппарата диаметр камеры ограничен и для сепарации брызг применяют дополнительные сепарирующие устройства. Обычно в выпарных аппаратах устанавливают встроенный циклонный или жалюзийный сепаратор. В циклонном сепараторе каплеотделение происходит под действием центробежной силы при движении пара в стакане сепаратора; в жалюзийном сепараторе капли отделяются при многократном изменении направления движения пара. Поверхность теплообмена аппаратов 700 – 1000 м², размер кипятильных труб 57 х 3,5мм, их длина достигает 9м,диаметр греющей камеры не превышает 2м, общая высота аппарата до 15 м.

Рис. 95. Основные типы выпарных аппаратов: а – с естественной циркуляцией; б – с восходящей пленкой; в – с вынесенной зоной кипения; г – с принудительной циркуляцией; д – с падающей пленкой; 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – циркуляционная труба; 4 – брызгоуловитель; 5 – отбойный щиток; 6 – патрубок для удаления воздуха из парового пространства; 7 – патрубок для отвода крепкого расвора; 8 – патрубок для подвода греющего пара; 9 – патрубок для выхода конденсата; 10 – патрубок для отвода неконденсирующихся газов; 11 – патрубок для слива раствора; 12 – патрубок подвода раствора; 15 – труба вскипания

В производстве глинозема наиболее распространенной конструкцией является выпарной аппарат с восходящей пленкой и соосной греющей камерой (рис. 95, б). Он предназначен для выпаривания пенящихся растворов, не дающих осадка на поверхности теплообмена. Циркуляция раствора в пленочных аппаратах отсутствует. При движении вторичного пара вверх, раствор, заполняющий нижнюю часть теплообменника, увлекается с ним и "ползет" тонкой пленкой по поверхности трубок.

Для нормальной работы уровень раствора рекомендуется поддерживать на 1/4 высоты кипятильных трубок. При опускании уровня аппарат работает в режиме "сухой стенки", а при повышении – начинается пузырьковое кипение жидкости. Любое отклонение уровня от оптимального приводит к снижению коэффициента теплоотдачи.

Из перспективных аппаратов, которые могут работать в условиях инкрустирующих растворов, следует отметить разновидности аппаратов с вынесенной зоной кипения (рис. 95, в). Процесс кипения в подобных аппаратах происходит в трубе вскипания, установленной над теплообменником. Высота трубы вскипания зависит от давления и концентрации раствора.

При выпаривании алюминатных растворов до концентрации каустической щелочи 290 – 295 г/л применение выпарных аппаратов с вынесенной зоной кипения и естественной циркуляцией позволило реализовать четырехступенчатую противоточную выпарную батарею. При этом средний коэффициент теплоотдачи удалось поднять до 4200 кДж/(м²ּчּ°С) при полезном температурном напоре 10 – 12 ⁰С. Межпромывочный период составляет 20 ч.

К перспективным аппаратам для переработки кристаллизующихся вязких растворов следует отнести аппараты с принудительной циркуляцией (рис. 95, г). Насос с двигателем мощностью 200 – 250 кВт обеспечивает скорость циркуляции раствора в трубках 2 – 2,5 м/с. Эти аппараты освоены для упаривания содово-поташных растворов, и успешно применяют при переделе алюминатных кристаллизующихся растворов.

В особую группу следует выделить аппараты, работающие по принципу падающей пленки (рис. 95, д). В них процесс теплоотдачи практически не зависит от поверхностной плотности теплового потока. Раствор подается сверху и тонкой пленкой стекает по трубкам вниз; вторичный пар практически по всему сечению трубы движется параллельно пленке раствора. Наличие устойчивой пленки гарантирует интенсивный тепловой процесс, даже в режимах нагрева раствора и поверхностного кипения. В аппаратах практически отсутствует гидростатическая депрессия. Перечисленные особенности сделали его незаменимым для работы в условиях вакуума. Коэффициенты теплоотдачи достигают 5400 – 5900 кДж/(м²ּчּ°С).

Основной конструктивный недостаток аппаратов с падающей пленкой – отсутствие надежных распределительных устройств. Применяемые тангенциальные насадки обеспечивают качественное распределение потока по трубам, но ремонт с заменой этих насадок весьма затруднен. Для полной замены насадок одного кипятильника с поверхностью теплообмена 700м² требуется изготовить и установить 643 детали.

Из аппаратов, работающих по принципу получения пара на основе внутреннего энергообмена, применяют объемные и циркуляционные адиабатические самоиспарители (рис. 96, а, б). В объемном самоиспарителе в результате адиабатического расширения пара (за счет дросселирования потока) образуется вторичный пар, а охлажденный раствор (пульпа) выгружается в нижней части сепаратора. Для защиты стенок самоиспарителя от эрозионно-кавитационного разрушения парожидкостной струёй используют специальные отбойные щиты. Для очистки пара от капель установлены брызгоуловители.

В циркуляционных самоиспарителях испарение осуществляется в режиме кипения по мере снижения гидростатического давления в восходящей ветви циркуляционной трубы. Эти аппараты характеризуются большой эксплуатационной надежностью, так как нет необходимости поддерживать заданный уровень жидкости.

Недостатком таких самоиспарителей является возможность забивки дросселирующего устройства или циркуляционой трубы твердой фазой, а также зарастание поверхности.

Выбор типа теплообменного устройства осуществляют на основании технико-экономических соображений с учетом необходимости достижения высокой интенсивности теплообмена, обеспечения простоты, компактности, удобства монтажа и ремонта, надежности в работе.

Определяющие размеры (диаметр, длина, высота) следует принимать по соответствующим ГОСТам или техническим условиям предприятий-изготовителей.

Скорости рабочих сред в аппаратах должны обеспечить благоприятные условия теплообмена, но не вызывать сильного возрастания гидравлических сопротивлений.

Исходя из практических данных, рекомендуются следующие значения скоростей, м/с: для жидкостей и растворов до 3; для газов в зависимости от давления и температуры до 25; для насыщенных паров при конденсации до 10.

Рис. 96. Адиабатические самоиспарители: а – объемный; б – циркуляционный

2.4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СУШКИ, СПЕКАНИЯ И ПРОКАЛКИ

Для сушки дисперсных материалов, кальцинации гидроксида алюминия, охлаждение глинозема и спекания шихты широко применяют трубчатые вращающиеся агрегаты. Классические схемы кальцинации и спекания в трубчатых печах громоздки, требуют больших капитальных затрат, характеризуются низким термическим к.п.д. (для кальцинации < 45 %, для спекания < 30 %), при переработке влажных материалов в головной части печи создаются неблагоприятные условия теплопередачи между газами и плотным слоем, что приводит к необходимости увеличения длины печи.

В последние годы на предприятиях по производству глинозема появились более совершенные в теплотехническом отношении установки с кипящим слоем (КС).

2.4.1. ТРУБЧАТЫЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ ПЕЧИ

2.4.1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Конструктивно трубчатая печь (рис. 97) представляет собой клепаный или сварной барабан из листовой стали толщиной 20 – 70 мм, установленный на роликовых опорах под углом 2 – 5⁰ к горизонтальной плоскости. Для придания жесткости барабану по его длине приваривают несколько обечаек, которые толще самого корпуса. Внутри барабан футеруют огнеупорным кирпичом. Иногда, для увеличения времени пребывания материала в печи, в зоне максимальных температур барабан расширяют. С торцов к печи примыкают так называемые головки, которые обычно делают откатными. Назначение верхней головки – отвод газов и частичноеих обеспыливание. Через корпус этой головки проходит труба для загрузки печи. В нижней головке установлено топливосжигающее устройство и приемный бункер, в который разгружается готовый продукт из печи.

Рис. 97. Трубчатая вращающаяся печь: 1 – топливосжигающее устройство; 2 – нижняя головка; 3 – башмак; 4 – обечайка; 5 – корпус барабана; 6 – футеровка; 7 – загрузочная течка; 8 – верхняя головка; 9 – бандаж; 10 – приводная шестерня; 11 – венцовая шестерня; 12 – роликоопора

Наиболее ответственной частью установки являются опорные устройства (бандажи и опорные ролики), назначение которых – воспринимать нагрузки и обеспечивать плавное вращение печи. Нагрузка от барабана на ролики передается с помощью бандажей. При небольших диаметрах бандажей они крепятся на барабане способом горячей посадки. В барабанах большого диаметра во избежание осевого смещения бандажей их устанавливают на чугунные башмаки с головками, повернутыми в разные стороны (рис. 98). Изготавливают бандажи литыми из сталей марок 35ХГСА, 2ХГСЛ, ЗОГСЛ.

Рис. 98. Посадка прямоугольного бандажа на корпус печи: 1 – регулирующая прокладка; 2 – бандаж; 3 – стальной башмак; 4 – обечайка

Рис. 99. Способы крепления зубчатого венца: 1 – барабан; 2 – ступица; 3 – венцовая шестерня; 4 – продольные пружины; 5 – стальной сегмент; 6 – шарнир; 7 – плоская пружина

Трубчатые вращающиеся печи небольших размеров имеют две опоры, а печи большой длины делают многоопорными. Расстояние между опорами принимают до 20 м.

Диаметр роликов составляет 0,25 – 0,33 диаметра бандажа, ширина на 40 – 80мм превышает ширину бандажа. Материалом для роликов служат стали 20ГСЛ, 30ГСЛ. Ось роликов изготавливают из конструкционных сталей 45 и 50. Смазка всех подшипников осуществляется централизованно. Чтобы бандажи не сходили с роликов и длина контакта составляла не менее 75 % его номинальной величины, опорные ролики разворачивают в горизонтальной плоскости относительно оси печи на угол 10 – 45⁰ так, чтобы возникающая при этом сила сопротивления не позволяла барабану соскальзывать на расстояние, превышающее температурное удлинение.

Широкое распространение получили роликоопоры на подшипниках качения и сварные бандажи, что позволило в значительной степени повысить надежность механической части печных агрегатов и снизить затраты на их содержание и ремонт.

Для восприятия осевых нагрузок устанавливают упорные ролики. Их располагают так, чтобы они касались боковой поверхности одного из бандажей. Обычно упорные ролики делают коническими, чтобы они катались по поверхности бандажа без скольжения.

В последних усовершенствованных конструкциях трубчатых печей схема опор построена по принципу неизменной параллельности осей опорных роликов и продольной оси печи. Параллельное расположение роликов обеспечивает больший срок службы бандажей и роликов при меньшейих ширине. В этом случае барабан удерживается системой гидравлических упоров, в состав которой входят гидронасосы высокого давления, горизонтальные домкраты и упорные ролики, контактирующие с торцовой поверхностью бандажей. Управление продольным перемещением печи осуществляется автоматически. При смещении печи включается гидронасос, нагнетающий масло под поршень домкрата. Домкрат толкает печь вверх до тех пор, пока бандаж не достигнет ограничителя и не выключит насос. Когда печь вновь начнет сдвигаться вниз, ограничитель смещения вновь включает насос и цикл повторяется. Продолжительность цикла перемещения 24 – 48 ч.

Привод печи обычно устанавливают на равном расстоянии от торцов барабана. Он состоит из зубчатой пары (венцовая и приводная шестерни), редуктора и электродвигателя. Венцовые шестерни изготовляют из качественной углеродистой стали. Чтобы обеспечить долговечность венцовой шестерни, замена которой требует длительной остановки печи,их делают из более твердого материала, чем малые (приводные). Шестерни больших размеров собирают из нескольких секторов.

Известны два типа крепления венцовой шестерни к барабану: жесткое и упругое. Жесткое крепление (рис. 79, а) применяют для установок, температура корпуса которых во время работы меняется незначительно и, следовательно, отсутствуют температурные напряжения. Для средних печей венец упруго крепят на продольных (рис. 99, б) или на тангенциальных пластинах. Венец крепят к продольным пружинам, которые в свою очередь жестко закреплены по краям к стальным сегментам, приваренным к барабану. При тангенциальном соединении (рис. 99, в) одни концы стальных плоских пружин жестко прикреплены к барабану, а другие – шарнирами к венцу. В крупных печах осуществляется шарнирное соединение венца и барабана с помощью тяг.

2.4.1.2. ТРУБЧАТЫЕ СУШИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

Трубчатые сушильные установки применяют, как правило, для повышения производительности и улучшения теплотехнических показателей основного оборудования – печей для кальцинации и спекания.

Режим работы сушил зависит от крупности и влажности материала; в них обычно реализуют режим противотока. Коэффициент заполнения барабана может достигать 0,25, температура дымовых газов на входе допускается 1000 – 1100 ⁰С, на выходе до 70 – 120 ⁰С; скорость движения газов в барабане 2 – 3 м/с; длительность сушки, по опытным данным, составляет 15 – 30мин. Барабанные сушилки выпускают диаметром 1,0 – 3,5м. Соотношение диаметра и длины принимают от 1:4 до 1:8. Барабанные аппараты стандартизованы.

2.4.1.3. ТРУБЧАТЫЕ ПЕЧИ КАЛЬЦИНАЦИИ

Трубчатые печи кальцинации по длине условно можно разделить на пять зон (сушки; дегидратации; подготовки; прокалки; охлаждения) соответственно протекающим физико-химическим процессам. Длина этих зон зависит от производительности и размеров печи.

Процесс кальцинации требует больших энергозатрат (5000 – 5500 кДж на 1 кг Al₂O₃), причем потери тепла с прокаленным глиноземом, отходящими газами и во внешнюю среду составляют соответственно 20 – 25; 15 – 20 и до 20 – 25 % общего прихода тепла. Остальная часть тепла расходуется на сушку и дегидратацию гидроксида в двух первых зонах печи, где теплообмен между газом и материалом неэффективен.

Для снижения расхода топлива, повышения производительности печей и интенсификации теплообмена рекомендуют следующие мероприятия: установку в зоне сушки транспортирующих спиралей и различных теплообменных устройств; предварительную сушку гидроксида в отдельных аппаратах.

Топливом для печей кальцинации служит природный газ или малосернистый мазут. Перед подачей в печь мазут нагревают до 90 – 100 ⁰С и подают под давлением до 2 МПа. Замена мазута на природный газ позволяет улучшить условия труда, снизить загрязнение глинозема, создать более благоприятный тепловой режим по длине печи и повысить стойкость футеровки.

В зоне сушки барабан не футерован; в зоне дегидратации толщина футеровки составляет обычно 200мм, а в высокотемпературных зонах 250мм. Со временем футеровка истирается, особенно в высокотемпературных зонах, поэтому для снижения загрязнения глинозема огнеупорной крошкой в качестве футеровочных материалов используют стойкий высокоглиноземистый шамот, содержащий до 70 – 80 % Al₂O₃. В низкотемпературных зонах применяют шамот, содержащий до 42 % Al₂O₃.

Основными показателями работы печей кальцинации являются производительность и расход топлива. Производительность печи определяется ее размерами, тепловым режимом и степенью равномерности питания ее гидроксидом и оборотной пылью. При нормальном тепловом режиме кальцинации температура отходящих газов достигает 250 ⁰С, что служит надежным критерием оптимальности температуры материала в зоне прокалки (примерно 1250 °С). При качественном сжигании топлива и отсутствии избыточных подсосов воздуха в системе в отходящих газах содержится 13 – 15 % СО₂ и не более 0,8 % СО.

В глиноземном производстве применяют вращающиеся печи различных типоразмеров. Характеристика некоторых из них приведена ниже.

Размер (D x L), m......………. 3,5 х 3,8 х 3,6 х 4,0 х 4,5 х 110

х 75,0 х 75.0

Производительность, т/ч..……. 16 18 32