книги из ГПНТБ / Эм П.А. Мастер по обжигу извести в печах на газовом топливе

тельную часть тепла и выходят по борову в дымовую трубу. Движение воздуха и газов в печной установке создается тягой.

.Тяга может быть естественной или искусст­ венной. Естественная тяга создается при по­ мощи дымовых труб вследствие того, что во время работы установки отходящие газы имеют температуру 200—400° С. При нагревании газы сильно расширяются и становятся значительно легче наружного воздуха, поэтому вес столба отходящих газов в трубе всегда меньше веса та­ кого же столба холодного воздуха. Поэтому на­ ружный воздух входит в топку установки, пре­ одолевая сопротивление дымоходов. Чем боль­ ше высота трубы и выше температура дымо­ вых газов в ней, тем легче их столб, тем меньше его давление против такого же столба наружного воздуха и тем с большей силой он будет вытеснять дымовые газы из трубы. Так как отходящие газы, заполняющие дымовую трубу, легче воздуха, в нижней ее части созда­ ется давление меньше атмосферного и в топке установки создается разрежение. Чем больше разрежение, тем больше сила тяги.

Силу тяги измеряют при помощи тягомеров (в мм вод. ст.). Если конец тягомера соединить с дымоходом печи, то уровень воды в этом ко­ лене поднимется, а в открытом колене опустит­ ся, так как атмосферное давление будет боль­

два раза скорость их увеличивается в два раза и сопротивление движению в четыре раза.

При попадании горючих газов в шахту че­ рез неплотности запорной арматуры во время перерывов в работе или при отрыве пламени от горелки возможность образования взрыво­ опасной газовоздушной смеси и ее взрыва при хорошей тяге меньше, чем при плохой. Недо­ статочная тяга может быть причиной неполно­ го сгорания газа из-за недостатка вторичного воздуха. Образующаяся при этом окись угле­ рода может явиться причиной взрыва газов в шахте печи при большом подсосе в них воз­ духа.

Чрезмерная тяга также вредна, так как способствует большому присосу в шахту хо­ лодного воздуха, в результате чего горение будет происходить с большим избытком возду­ ха, потеря топлива с отходящими газами уве­ личится и температура в шахте понизится. Кроме того, сильная тяга способствует отрыву пламени от горелки. Сильная тяга рекоменду­ ется при вентиляции шахты перед растопкой,

атакже при загазовании.

Впечных агрегатах, работающих на газе, разрежение должно обеспечивать подачу вто­ ричного воздуха для полного сгорания газа. Оно не должно уменьшаться до нуля во избе­ жание проникания топочных газов в помеще­ ние или выбрасывания пламени из смотровых

идругих отверстий шахты.

Дымосос для искусственной тяги применя­ ют, когда естественная тяга не может обеспе­ чить удаления продуктов горения. Дымососы, работающие на газообразном топливе, долж­ ны быть во взрывобезопасном исполнении, так как во время их работы возможно появление

20

искр при касании рабочего колеса деталей не­ подвижной части корпуса. При попадании искр в дымоход возможен взрыв горючих га­ зов. Для предотвращения образования искр внутреннюю часть корпуса дымососа футеру­ ют листами алюминия или меди. Силу тяги в установке регулируют шибером, направляю­ щим аппаратом с поворотными лопастями, установленными на всасе дымососа или при помощи гидромуфты, изменяющей число обо­ ротов дымососа. Пуск дымососов производят при закрытых шиберах во избежание перегруз­ ки электродвигателей и их аварийного отклю­ чения.

Дутьевые вентиляторы. Назначение дутье­ вых вентиляторов — подавать воздух в зону охлаждения печи. Проходя через зону охлаж­ дения, воздух охлаждает выгружаемую известь (до 50—80°С ), нагревается до 300—-450°С и поступает в зону обжига.

Производительность дутьевого вентилято­ ра следует рассчитывать по часовому расходу газообразного топлива. Практически для нор­ мального горения природного газа (при коэф­ фициенте избытка воздуха а = 1,2 ч- 1,4) в печь необходимо подавать в среднем 12 м3 атмос­ ферного воздуха. Следовательно, для 80-тон­ ной газовой печи при удельном расходе газа (с калорийностью 8500 ккал/м3) 1600 нм3/т из-

80 160-12 . ч

вести необходимо- подавать-------------= 6400с а п лгп

24

воздуха. До 15% этого количества необходимо вводить через горелочные гляделки за счет подсосов воздуха, а остальное количество (6400-0,85 = 5400 м3/ч) — подавать дутьевым вентилятором ВВД № 8 (в данном случае).

21

Однако при наличии мощного дымососа, например Д-13,5, и при хорошем грануломет­ рическом составе (при «разбросе» не более 2—3) можно обойтись и без дутьевого венти­ лятора, так как воздух в зону охлаждения бу­ дет поступать за счет разрежения в печи.

Дымососы подбирают в зависимости от производительности печи, часового объема печных (дымовых) газов и общего аэродина­ мического сопротивления печи.

Устройство и работа диффузионных газо­ вых горелок. Газовые горелки предназначены для перемешивания и подачи в печное прост­ ранство газового топлива и воздуха, также для зажигания образовавшейся газовоздушной смеси. В зависимости от способа подачи пер­ вичного воздуха различают четыре основные группы горелок: диффузионные, инжекционные, с принудительной подачей воздуха от вентилятора, комбинированные. Каждая из них может быть приспособлена к работе на газе низкого давления (избыточное давление в га­ зопроводе до 500 мм вод. ст.) и на газе сред­ него давления (избыточное давление в газо­ проводе от 500 мм вод. ст. до 3 ати).

В зависимости от характера горения газо­ вого топлива в печи различают длиннофакель­ ные и короткофакельные беспламенные го­ релки.

Газ, подводимый под давлением внутри та­ кой горелки, вытекает из нее через отверстия и сгорает в виде отдельных маленьких факе­ лов, перемешиваясь с наружным воздухом, ок­ ружающим их.

Диаметр отверстий в горелках, применя­ емых в печах, должен быть 0,5—5 мм, а рассто­ яние между отверстиями в зависимости от их

22

диаметра и особенностей сжигаемого газа при­ нимают для различных газов 4—16 диаметров отверстий. Большое расстояние между отвер­ стиями горелок недопустимо, так как пламя при зажигании горелки не сможет переходить от одного отверстия к другому. При маленьком расстоянии между отверстиями пламя будет сливаться, затрудняя подход воздуха к каж­ дому факелу в отдельности, что ухудшает перемешивание газа с воздухом и полноту сго­ рания. Особенно это недопустимо при сжига­ нии медленногорящих газов в горелках с бо­ лее крупными отверстиями и при расположе­ нии горелок в так называемых «холодных топ­ ках», где они окружены холодным материалом. В таких случаях неизбежно неполное сгорание газа и оседание сажи на поверхности обжига­ емого материала.

Диффузионные горелки могут быть с одним и двумя рядами отверстий, расположенных под углом 30° по обе стороны от верхней образую­ щей трубы горелок. Горелки могут быть литы­ ми из чугуна и с фарфоровыми или керамиче­ скими наконечниками—соплами для выхода газа, менее подверженными оплавлению, про­ горанию и засорению, чем отверстия в метал­ ле. При небольшой тепловой нагрузке горелок тонкие струйки газа, вырывающиеся из отвер­ стий с определенной скоростью, подсасывают со всех сторон воздух и, перемешиваясь с ним, быстро сгорают сине-голубым слабо светя­ щимся пламенем.

При увеличении подачи газа количество воздуха, которое может соединиться с газом у корня факела, сокращается, перемешивание 'его со всей массой газа ухудшается, факел пламени резко увеличивается и становится яр­

23

косветящимся, золотисто-соломенного цвета. Это происходит, если пламя свободно развива­ ется в объеме топки и не касается материала, его охлаждающего. В этом случае оно стано­ вится менее ярким, коптящим, красноватого цвета, что указывает на неполноту сгорания газа и выделение сажи. При дальнейшем уве­ личении подачи газа в горелку вследствие очень большой скорости вытекания из отвер­ стий движение его из прямоструйного перехо­ дит в вихревое (турбулентное), что способст­ вует лучшему перемешиванию газа с воздухом. Пламя при этом сокращается, становится не­ ровным, свечение его уменьшается, приобретая снова сине-голубую окраску, при этом горелка сильно шумит, пламя начинает отрываться от нее и наступает опасный момент полного отры­ ва пламени от горелки. Диффузионные горел­ ки могут работать с коэффициентом избытка воздуха а = 1,2 ч- 1,6 и с потерей на химический недожог 0,5— 1,2%.

Достоинством диффузионных горелок яв­ ляется простота устройства и устойчивость, что позволяет работать на разных нагрузках, даже самых малых, не опасаясь проскока пла­ мени, так как горение внутри горелки без воз­ духа. невозможно. При этом нагрузку горелок регулируют изменением подачи количества газа.

При изменении нагрузки горелок давление газа должно соответствовать указанному в местной эксплуатационной инструкции во из­ бежание отрыва пламени от горелки.

Светящееся пламя обладает большой пря­ мой отдачей тепла излучением.

Недостатком диффузионных горелок явля­ ется работа со значительным избытком возду­

24

ха ( а = 1,2— 1,6 и более), снижающим темпе­ ратуру горения. При этом происходит непол­ ное сгорание газа и факел светящегося пламе­ ни получается длинным, что требует большой высоты топочного пространства. Кроме того, для диффузионных горелок необходимо устой­ чивое разрежение в печном пространстве, а это сужает область их применения, особенно для промышленных печей.

При неполном сгорании и появлении в про­ дуктах сгорания окиси углерода наблюдаются копоть и дымление, по которым можно судить о процессе горения.

Основные положения устойчивой работы горелок. Безопасное и экономичное сжигание горючих газов невозможно без устойчивости пламени горелок. Поэтому, чтобы избежать отрыва пламени от горелок, необходимо:

1) не допускать работы горелок с пере­ грузкой;

2) увеличивать подачу газа и первичного воздуха попеременно, небольшими порциями, медленно открывая краны, задвижки, дроссе­ ли, воздушные шайбы;

3) не допускать работы горелок с сильным шумом, гудением, отрывающимся неровным пламенем, что свидетельствует о слишком большой выходной скорости газовоздушной смеси или избытке первичного воздуха;

4) давать первичный воздух в горелки пол­ ного смещения во время их розжига не более 50—60% необходимого количества для горения газа до тех пор, пока рассекатель или обжи­ гаемый материал не раскалится докрасна;

5) увеличивать нагрузку горелок до полной -только при разогреве огнеупоров футеровки до красного каления;

6) увеличивать силу тяги в печи постепен­ но, особенно при работе инжекционных горе­ лок низкого давления.

Чтобы избежать проскока пламени в горел­ ки, следует:

1) не допускать работы горелок с недогруз­ кой;

2) для увеличения нагрузки горелок снача­ ла увеличивать подачу газа, а затем воздуха; для уменьшения нагрузки, наоборот, сначала уменьшать подачу воздуха, а затем газа;

3)зажигать газ в горелках на вторичном воздухе и подавать первичный воздух только после загорания газа;

4)для гашения горелок уменьшать их на­

грузку до минимальной (допустимой по инст­ рукции) и, прежде чем закрывать поступление газа, прекращать подачу первичного воздуха;

5) не допускать работы горелок, если внут­ ри смесителей грязь или повреждены края выходных насадок горелок, так как это спо­ собствует местному снижению выходных ско­

ростей газовоздушной смеси и проскоку пла­ мени;

6) в горелках неполного смешения не до­ пускать повышенной подачи первичного воз­ духа, обедняющего смесь и повышающего ско­ рость распространения пламени;

7) уменьшать силу тяги в топке осторож­ но, наблюдая за работой горелки;

8) не допускать сильного нагрева выход­ ной головки горелки, если она охлаждается водой или воздухом. При пропуске пламени необходимо закрыть подачу газа в горелку и, если она нагрелась, не работать до полного ее охлаждения.

26

3. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ИЗВЕСТИ

Комовая негашеная известь представляет собой кусковой материал беловатого цвета, который получают обжигом ниже температу­ ры спекания кальциево-магниевых карбонат­ ных пород. На свойства извести влияют раз­ личные примеси в исходном карбонатном сырье.

Для производства извести (строительной) применяют карбонатные породы, удовлетворя­ ющие техническим требованиям ГОСТ 5331— 63. В основном это осадочные породы, состоя­ щие преимущественно из углекислого кальция (СаСОз) и углекислого магния (MgCOs).

По ГОСТ 9179—59 различают известь строительную воздушную, обеспечивающую твердение вяжущих растворов в воздушно-су­ хих условиях, и известь гидравлическую, обе­ спечивающую твердение растворов как на воздухе, так и под водой.

Известь воздушная (табл. 1) подразделя­ ется на следующие виды:

1) известь негашеную комовую или моло­ тую;

2) известь гидратную или пушенку;

3) известь молотую карбонатную — поро­ шкообразную смесь совместно молотой нега­ шеной извести и карбонатных пород.

Воздушная комовая известь может пре­ вращаться в порошок не только при помоле, но и при гашении в ограниченном количестве во­ ды. При этом образуется так называемая гидратная известь, или пушенка.

Процесс протекает по реакции СаО + Н 20 = Са (ОН)2+ 15,5 ккал/моль

(или 277 ккал на 1 кг окиси кальция).

Процесс гидратации может происходить постепенно и во влажном воздухе.

При образовании пушенки объем материа­ ла увеличивается за счет приращения объе­ ма пор. Объемно-насыпной вес пушенки зна­ чительно меньше объемно-насыпного веса ко­ мовой извести.

Взависимости от свойств исходного сырья

иусловий обжига комовая известь может

иметь насыпной вес 800— 1000 кг/м3, гидратная известь—500—700 кг/м3.

Для гашения извести в пушенку теорети­ чески необходимо воды 32,13% веса негаше­ ной комовой извести. Практически воды берут

в2—3 раза больше, поскольку происходит сильное парообразование и часть ее улетучи­ вается с паром. При гашении комовой извести

вбольшом избытке воды получается известко-

28