книги из ГПНТБ / Креймер, М. Б. Машинист вращающейся печи

Особенности эксплуатации вращающихся печей с конвейерными кальцинаторами

Эффективная работа печей с конвейерны­ ми кальцинаторами обусловлена достаточно высокой степенью использования тепла отхо­ дящих из вращающихся печей газов для суш­ ки сырьевой смеси и частичной ее декарбони­ зации при интенсивном теплообмене в слое гранул, находящихся на решетке конвейерного кальцинатора-

Рис. 28. Установка для пневматической подачи пыли за цепную завесу

Конвейерный кальцинатор представляет собой передвигающуюся в неподвижном, футерованном огнеупорном кирпичом кожухе бесконечную колосниковую решетку, подаю­ щую в печь гранулированную сырьевую смесь. Через слой гранул сверху вниз просасывают­ ся отходящие из печи газы.

Кожух разделен на две камеры: первая из них соединена с вращающейся печью, а вто­ рая— с двумя дымососами. Газовоздушный поток с температурой 900—1000°С, поступая в первую камеру благодаря разрежению, соз­ даваемому первым дымососом, просасывает­ ся через слой подсушенного материала, за-

101

тем газовоздушпый поток перемещается во вторую камеру кальцинатора и уже вторым дымососом просасывается через слой еще влажного материала, отдавая ему не только тепло, но и пыль, принесенную из печи и из первой камеры. Во второй камере поддержи­ вается определенный режим, при котором температура над слоем гранул в зависимости от их свойств не превышает 200—300°С, что обеспечивает их сохранность при подсушке.

Технические особенности обжига клинке­ ра в печах с конвейерными кальцинаторами обусловливают высокие требования к физи­ ческим свойствам гранул сырья, таким как однородность фракционного состава, механи­ ческая прочность, размер, пористость, влаж­ ность и сопротивляемость истиранию. Проч­ ность влажных гранул должна быть такой, чтобы они не разрушались при поступлении из гранулятора на решетку конвейерно кальцинатора и были устойчивыми к воздей­ ствию лежащего выше слоя при вибрации кальцинатора.

Для создания в кальцинаторе слоя шихты с оптимальной газопроницаемостью должен быть обеспечен однородный фракционный состав гранул с оптимальными размерами. При неравномерном увлажнении сырьевой муки и неправильном режиме работы грану­ лятора образуются гранулы, не одинаковые по размерам — от 2 до 25 мм. Горячие газы, просасываемые через слой гранул, устремля­ ются через более пористые участки слоя (меж­ ду крупными гранулами) и плохо проникают через слой более мелких гранул.

Исследованиями установлено, что наибо­ лее устойчивы при движении по решетке

102

кальцинатора гранулы размером 20 мм- Они обеспечивают наилучшую пористость слоя, а следовательно, максимальную газопроницае­ мость. При уменьшении размера гранул ста­ нет больше просыпи через решетку кальцина­ тора, зазоры в которой 7 мм. Крупные гра­ нулы (размером 15—25 мм) даже из пластич­ ных сырьевых смесей при быстрой сушке раз­ рушаются. Следовательно, гранулятор должен быть отрегулирован таким образом, чтобы по­ лучились гранулы размером 8—15 мм с оп­ тимальной влажностью.

Важное условие хорошей работы печи — соблюдение в камере сушки конвейерного кальцинатора заданного режима сушки гра­ нул, так как гранулы разрушаются, как пра­ вило, при его нарушении. Часто наблюдаемое при сушке малопластичных сырьевых мате­ риалов растрескивание и рассыпание гранул значительно снижает газопроницаемость слоя, что, в свою очередь, вызывает уменьшение степени декарбонизации известняка в следую­ щей камере кальцинатора и отрицательно ска­ зывается на работе вращающейся печи, сни­ жая ее производительность и повышая расход топлива из-за недостаточной тяги. Поэтому надо обращать самое серьезное внимание на равномерность высушивания гранул в камере сушки; это особенно важно при непрочных гранулах из малопластичной известняково­ шлаковой сырьевой смеси.

Особенности эксплуатации вращающихся печей с концентраторами шлама

Для интенсификации работы действующих коротких вращающихся печей при мокром

103

способе производства устанавливают концен­ траторы шлама, представляющие собой уст­ ройства, в которых газы, отходящие из вра­ щающейся печи, подогревают и подсушивают шлам.

Наиболее эффективно повышается произ­ водительность печи и снижается расход тепла на обжиг при установке концентраторов на печах с отношением диаметра к длине 1:20—1:22, в которых температура отходящих газов достигает 500—600°С. В концентраторе происходит интенсивный теплообмен между горячими газами и шламом, и температура газов снижается с 550—650 до 120—180°С. Степень снижения влажности шлама в кон­ центраторе зависит от исходной влажности. Из концентратора выходит «сухарь» с 8—12% влаги. Установка концентратора повышает производительность печи на 20—25% при сни­ жении удельного расхода тепла на 15—20%.

Один из существенных недостатков в ра­

постоянной влажности и равномерного хими­ ческого состава;

2) равномерной сушки шлама в концент­ раторе. Влажность материала, выходящего из концентратора, должна составлять (в зави­ симости от его физико-химических свойств)

8- 12%;

3) работы печи при температуре отходя­ щих газов 120—180°С в зависимости от физи­ ко-химических свойств обжигаемого материа­

104

ла (допускаются колебания в пределах не свыше 25°С). При этом температура газов на входе в концентратор не должна превышать

650°С; 4) максимального уплотнения газоходов,

обеспечивающего при установленных тяго­ дутьевых устройствах резерв тяги и работу печи с коэффициентом избытка воздуха, рав­ ным 1,05—1,1;

5)пылеуноса из концентратора, не превы­ шающего 20—25 %;

6)нормальной работы устройств по двух­ стадийной очистке отходящих газов, обеспе­ чивающих санитарные нормы по запыленно­ сти, а также непрерывную и равномерную подачу пыли через промежуточный бункер на тарелку гранулятора.

Внекоторых случаях возможен возврат уловленной пыли пневматическим насосом непосредственно во вращающуюся печь без предварительной ее грануляцииТак делают на Пикалевском и Подольском цементных

заводах.

Чтобы обеспечить нормальный режим ра­ боты печи при сушке шлама в концентраторе, необходимы строго постоянная загрузка кон­ центратора телами наполнения и оптимальная влажность шлама. Пересушивание, а также неравномерная сушка шлама по длине кон-' центратора прежде всего резко повышают пылеунос. Одновременно с этим нарушается режим пылеулавливания: уловленная пыль неравномерно поступает на гранулятор и по­ этому плохо гранулируется, материал внутри печи начинает двигаться волнообразно, резко возрастает безвозвратный пылеунос и пр. Не­ достаточная и неравномерная сушка шлама

105

приводит к налипанию его на тела наполнения и колосники концентратора и замазыванию входной течки, что также нарушает работу всей установки.

Особенности эксплуатации вращающихся печей с циклонными теплообменниками

Принцип работы циклонных теплообмен­ ников следующий.

До поступления в печь сухая негранулированная сырьевая смесь, находясь во взве­ шенном состоянии, подвергается в циклонных теплообменниках воздействию горячих газов, что обеспечивает интенсивный теплообмен между материалом и газами, улучшает теплоиспользование в коротких вращающихся пе­ чах и повышает их производительность. В циклоне любой конструкции теплообмен осу­ ществляется по принципу прямотока газов и материала, а теплообмен во всей системе циклонов — по принципу противотока.

Циклонный теплообменник состоит, как правило, из четырех отдельных циклонов, ус­ тановленных последовательными ступенями друг над другом и соединенных газоходами.

Сырьевая смесь поступает в загрузочный патрубок верхнего циклона и последовательно переходит из одного циклона в другой. Нагревают ее движущиеся ей навстречу от­ ходящие печные газы.

При применении четырехступенчатого цик­ лонного теплообменника перепад температуры материала на каждой ступени составляет около 200°С.

При нагревании сырьевой смеси во взве­ шенном состоянии до 900—1000°С происходит ее дегидратация и частичная декарбонизация.

106

При установке циклонных теплообменни­ ков на действующих печах производительность повышается на 20—25%, а удельный расход тепла на обжиг снижается на 30—35%.

Наибольшее повышение производительно­ сти печи достигается при установке циклон­ ных теплообменников на печах с отношением длины к диаметру 16:18- У печей с отношением Ь : И > 18 снижается температура газов, по­ ступающих из печи в циклонные теплообмен­ ники, что ухудшает тепловую подготовку сырьевой смеси в циклонных теплообменни­ ках.

При наладке вращающихся печей с цик­ лонными теплообменниками необходимо установить оптимальный аэродинамический режим и обеспечить непрерывное и равномер­ ное питание сырьем.

Неравномерная подача сырья, резкие ко­ лебания его химического состава и нагрев сырья сверх 800°С вызывают зависание сырь­ евой смеси в циклоне первой ступени и не­ обходимость остановки печи для чистки теплообменников. Вид топлива также влияет на работу циклонных теплообменников. При­ менение многозольного топлива, особенно содержащего сернистые соединения, вызывает налипание золы на стенки переходной головки, соединяющей циклон первой ступени с вра­ щающейся печью. Поэтому желательно вести обжиг на беззольном или малозольном топливе. Значительное повышение темпера­ туры газов (сверх 1000°С), поступающих в циклон первой ступени, сжигание топлива с большим химическим недожогом и перевод печи на тихий ход также приводят к зависа­ нию сырья в циклоне первой ступени.

107

Интенсификация процессов обжига сырьевой смеси во вращающихся печах

Повышение производительности действую­ щих вращающихся печей, снижение себестои­ мости продукции и улучшение качества клин­ кера могут быть достигнуты за счет следую­ щих мероприятий: применения цепных завес

итеплообменников оптимальной конструкции, снижения влажности шлама путем введения разжижителей. Важное значение имеют более тонкий помол шлама, лучшее перемешивание

иусреднение состава сырьевой смеси, приме­ нение минерализаторов, улучшение режима горения топлива. Кроме того, необходимы ра­ циональный возврат пыли в печь, ликвидация выброса в атмосферу избыточного воздуха от колосниковых холодильников, теплоизоляция печи, внедрение в практику автоматического управления и регулирования процесса обжига клинкера, увеличение скорости вращения печи.

Увеличение скорости вращения печи имеет существенное значение. Однако возможность использования этого приема в промышлен­ ности следует выяснять в каждом конкретном случае исходя из местных условий — свойств сырья и топлива, механического состояния агрегата, прочности фундаментов и др.

Так, увеличение числа оборотов вращаю­ щейся печи размером 4,5 X 170 м на Здолбуновском цементном заводе не дало положи­ тельных результатов, а наоборот, ухудшило работу печи и снизило качество клинкера. Для ликвидации этих недостатков пришлось вновь снизить обороты печи до прежнего предела.

Роль цепной завесы и теплообменников во

108-

вращающихся печах уже рассматриваласьСледует только добавить, что экономичность работы мощных вращающихся печей будет зависеть от эффективного использования теп­ лообменных устройств в большей мере, чем при печах малой производительности.

Снижение влажности шлама

Известно, что удельный расход тепла на обжиг клинкера при прочих равных условиях тем выше, чем больше влажность шлама. По расчетам снижение влажности шлама на 1% уменьшает удельный расход топлива на об­ жиг клинкера в среднем на 1,5—1,8%. Влаж­ ность шлама можно понизить на 4—6% при помощи разжижителей шлама. Такое сниже­ ние влажности шлама позволит уменьшить расход тепла на испарение влаги на 80 и бо­ лее ккал/кг клинкера. Тепло это при неизмен­ ном количестве и качестве сжигаемого топ­ лива может обусловить повышение произво­ дительности зоны сушки и соответственно всей печи.

Как правило, общее повышение произво­ дительности за счет снижения влажности шла­ ма на 3—4% составит около 3—5%, и при­ мерно на столько же сократится при этом и удельный расход топлива.

Наименьшая влажность шлама должна со­ ответствовать такой текучести, при которой расплыв конуса на текучестемере МХТИ ра­ вен 45—50 мм.

Применяемые в цементной промышленно­ сти добавки-разжижители, которые позволя­ ют снизить влажность шлама при сохранении постоянной его текучести, можно разбить на три группы:

109