книги / Производство керамзита

\гю

Значительный интерес для керамзитовой промышлен­ ности представляют турбореактивные газовые горелки, предложенные Гипрониигазом и предназначенные для сжигания природных газов. Они рассчитаны на работу в среднетемпературных условиях при давлении газа в диапазоне 0,005—0,09 МПа с минимальным избытком воздуха, что является их важнейшим достоинством.

В турбинных горелках энергия давления сжигаемого газа используется для подачи воздуха на горение с по­ мощью осевого вентилятора, встроенного в горелку и приводимого во вращение реактивной газовой турбин-

кой. Основные элементы горелки: цилиндрический кор­ пус, по оси которого размещены подшипниковый узел

сполым Валом, Осевой вентилятор и газовая турбинка.

Вгорелке имеется устройство, позволяющее регулиро­ вать угол раскрытия, длину и другие параметры факела. Под действием реактивной силы газа, истекающего из

,сопел, лопатки турбинки приводят во вращение полый вал, являющийся одновременно газопроводящим коллек­ тором, и осевой вентилятор, закрепленный на валу. При вращении вентилятора воздух засасывается через ре­ гистр из атмосферы и подается в горелку, где перемеши­ вается с газом. С уменьшением давления и расхода газа соответственно уменьшается количество воздуха, пода­ ваемого вентилятором, с увеличением давления и расхо­ да газа соответственно увеличивается количество возду­ ха, подаваемого вентилятором.

Таким образом, в горелке автоматически поддержи­ вается заданное соотношение газа и воздуха при регули­ руемой производительности горелки. Количество возду­ ха, необходимого для полного сгорания топлива, регули­ руется также при изменении теплоты сгорания сжигае­ мого газа в пределах ±6720 кДж/м3.

Быстрое вращение газовых сопел в потоке воздуха создает хорошее механическое перемешивание газа с воздухом. Интенсивно закрученный факел, образуемый вентилятором горелки, и быстрое вращение газовых со­ пел обеспечивают полное сгорание топлива с минималь­ ным избытком воздуха. При этом создается хорошая стабилизация фронта горения, интенсифицируется теп­ лообмен, обеспечивается равномерное распределение температуры и концентрации продуктов сгорания по все­ му топочному объему.

С применением турбореактивных горелок представ­ ляется возможным повысить объемные тепловые напря­ жения топочного пространства и поднять теплопроизводительность агрегатов (табл. 20).

На процесс сгорания топлива в печи большое влия­ ние оказывают не только вид топлива и конструкция форсунки, но и положение последней, а также форма свода и пути подачи вторичного воздуха. Например, если форсунка слишком коротка и не входит достаточно глубоко в канал печи, то потоки топлива и вторичного воздуха будут пересекаться. Развитие процесса горения

Рис. 52. Сушка и разогрев фу­ теровки вращающихся печей

Рис. 53. Нормальное положение обжигаемого материала в момент отделения его от футеровки

исправности должны быть устранены перед розжигом печи.

Для розжига печи и бесперебойной ее работы пред­

и т. д. В момент пуска и розжига печи присутствие око­ ло нее посторонних лиц не допускается. Перед розжи­ гом печь опробуют на холостом ходу.

Печь при первичном ее пуске или после укладки но­ вой футеровки разжигают по графику (рис. 52) в стро­ гом соответствии с инструкцией по обжигу керамзита во вращающихся печах.

Регулирование процесса облсига. Каждая вращаю­ щаяся печь в процессе пусконаладочных работ или спе­ циальных исследований должна подвергаться всесторон­ ним технологическим и теплотехническим испытаниям для точного установления нормативов ее эксплуатации, которыми и руководствуется обслуживающий персонал при работе.

Непосредственное управление печью осуществляет обжигальщик, который обязан:

систематически следить за показаниями контрольно­ измерительной аппаратуры и с помощью специальных защитных стекол наблюдать через смотровое окно за правильным расположением факела горения форсунки, равномерной подачей воздуха и топлива в печь и ходом

процесса обжига материала по вялому перекатыванию гранул в зоне вспучивания;

проверять правильность питания печи материалом в соответствии с режимом работы печи и установленной се производительностью;

периодически проверять качество керамзита путем взятия из печи проб и замера их плотности;

наблюдать за состоянием корпуса печи и ее механиз­ мов;

в случае отклонения показаний приборов от норм или расстройства режима обжига немедленно принять меры к его нормализации.

Правильно отрегулированный режим обжига харак­ теризуется:

работой печи на оборотах, соответствующих ее рабо­ чему ходу при коэффициенте заполнения материалом, обеспечивающим установленную для нее часовую произ­ водительность;

длинным факелом горения и правильной его формой с возможно более высокой температурой горения данно­ го вида топлива, что достигается использованием подо­ гретого воздуха и топлива, при оптимальной тонкости помола порошка или распыления мазута. При работе пе­ чи на газе факел горения должен занимать все сечение печи;

сжиганием достаточного количества топлива, соот­ ветствующего количеству расходуемой на поступающий в печь материал теплоты, при нормальном для процесса горения расходе первичного и вторичного воздуха;

правильным положением факела горения по отноше­ нию к материалу и футеровке. При работе печи на од­ ной форсунке последнюю устанавливают так, чтобы фа­ кел не касался футеровки и располагался вдоль верхней

двух форсунках одна из них располагается по оси печи и работает на длинном факеле, а другая служит для доводки обжига керамзита, располагается вдоль слоя материала и работает на коротком пламени;

равномерным питанием печи материалом с возможно более одинаковыми по размеру гранулами и постоянной влажностью;

тягой, обеспечивающей нулевое давление примерно на стыке зон вспучивания и нагрева;

участке, удаленном от горячего конца печи примерно на '/з длины обжигательного канала печи, при нормальной температуре и длине факела горения;

вялое перекатывание и движение материала по ходу вращения печи с начальными признаками слипания гра­ нул и вместе с тем рассыпанием их в момент падения (рис. 53);

значительное увеличение размеров гранул и объема заполнения печи (устанавливается визуально через смот­ ровое окно);

округление всех или части гранул керамзита из полу­ фабриката произвольной формы (устанавливается ви­ зуально) ;

подъем материала при перекатывании на определен­ ную высоту.

Основные рабочие показатели температурного режи­ ма печи — температура в зоне вспучивания и температу­ ра отходящих газов, а также длина, форма и положе­ ние факела горения. Факел горения должен быть равно­ мерным без разрывов, с хорошим завихрением. Появле­ ние разрывов свидетельствует о неправильном подводе воздуха к форсунке или о засорении ее распылителя. Работа печи с длинным факелом горения при нормаль­ ном его завихрении требует отрегулированной подачи материала в печь и поддерживания в зоне вспучивания необходимой температуры.

При понижении температуры факела увеличивают подачу топлива и воздуха и немного уменьшают тягу. По мере повышения температуры шибер, регулирующий тягу, постепенно поднимают и приводят в положение, со­ ответствующее нормальной тяге. Увеличение подачи хо­ лодного воздуха в печь вызывает удлинение факела го­ рения, а при увеличении подачи горячего воздуха, на­ оборот, длина факела сокращается. Чрезмерно длинный факел при обжиге газом вызывает, кроме повышения температуры отходящих газов, неполноту горения газа.

Тяга в печи влияет на температуру, форму, положе­ ние и длину факела горения, на перемещение в ту или другую сторону основных зон печи, на избыток и полно­

ту сгорания топлива, а также на характер газовой ат­ мосферы в печи. При сильной тяге и большом избытке воздуха факел горения смещается в сторону холодного конца печи и вытягивается. Зона большого огня при этом растягивается и перемещается к центру, а зоны на­ грева и сушки сокращаются. Это приводит к резкому на­ рушению требуемой кривой обжига керамзита, прежде­ временному удалению из глинистой породы полезных для вспучивания компонентов и ослаблению или полно­ му прекращению вспучивания. При слабой тяге и недо­ статке воздуха по отношению к количеству подаваемого в печь топлива последнее сгорает не полностью, атмо­ сфера печи принимает восстановительный характер, а факел горения становится широким и коптящим и со­ кращается по длине. В этом случае растягивается зона сушки, которая в значительной мере накладывается на зону нагрева и вплотную приближается к сокращенной зоне вспучивания, что требует уменьшения подачи мате­ риала в печь. Хотя условия для физико-химических про­ цессов вспучивания при этом сохраняются и даже улуч­ шаются, нормальный обжиг при слабой тяге проводить не представляется возможным из-за выбивания из печи газов и даже языков пламени, перерасхода топлива и сокращения производительности печи.

Тяга в печи может снизиться вследствие прикрытия шибера у трубы или дымососа, засорения пылеосади­ тельной камеры и дымоходов, неисправности уплотнения печи. При работе на дымовой трубе дополнительными причинами могут быть высокая температура или повы­ шенная влажность окружающего воздуха, а также паде­ ние температуры отходящих газов. Регулируя тягу, до­ биваются прежде всего восстановления нормального расположения основных зон в печи в пределах, установ­ ленных технологическими и теплотехническими испыта­ ниями. При этом тягу регулируют одновременно с вос­ становлением нормальной температуры, положения и длины факела горения.

Желательно, чтобы атмосфера в печи была слабо­ окислительной с небольшими отклонениями в сторону нейтральной или окислительной. Восстановительная сре­ да в печи, обусловливаемая неполным сгоранием топли­ ва, по технико-экономическим соображениям недопусти­ ма: при неполном сгорании с отходящими газами уходят неиспользованными самые ценные составляющие топли-

ва — СО, СН4, С2Н4 и др., — что может резко повысить расход топлива. Неполное сгорание топлива вызывается главным образом несоответствием количеств подаваемых в печь воздуха и топлива, а также недостаточным подо­ гревом мазута, слабым завихрением газа при поступле­ нии в печь, слабой тягой, снижением температуры факе­ ла горения и приближением зоны сушки и подогрева к зоне вспучивания. О неполном сгорании топлива сви­ детельствуют синие языки пламени на материале. Окис­ лительная среда в печи обусловливается главным обра­ зом большим избытком воздуха, подаваемого в печь, по отношению к подаваемому количеству топлива, а также сильной тягой и частично неплотностями горячего конца печи.

Характер атмосферы в печи регулируют по установ­ лении падения тяги, избытка воздуха или неполного сго­ рания топлива путем приведения факторов, вызывающих окисление, к норме. Если причины падения тяги не мо­ гут быть устранены, печь переводят на тихий ход и не­ медленно принимают меры к нормализации ее работы.

Изменение количества подаваемого в печь материала или частоты вращения вызывает изменение всего режи­ ма обжига. Поэтому при переводе печи с рабочего на тихий ход или наоборот, а также при изменении пита­ ния печи одновременно принимаются меры по нормали­ зации режима работы в новых условиях. Изменение ха­ рактера питания, в особенности повышение влажности полуфабриката, значительный разрыв между размерами различных зерен материала, засоренность более крупных фракций полуфабриката мелочью или пылью влекут за собой нарушение режима печи; уменьшение производи­ тельности печи приводит к перерасходу топлива и во многих случаях является причиной сваривания материа­ ла и образования накипи на футеровке. Основные при­ чины образования накипи и сваривания материала: ма­ лый температурный интервал вспучивания глинистого материала (меньше 50—70°); более высокая, чем тре­ буется для данного сырья, температура в зоне вспучи­ вания; чрезмерный перегрев материала (с целью его вспучивания) в зоне вспучивания в то время, когда он в той или иной мере уже потерял склонность к порообра­ зованию по причине преждевременного удаления из него в зоне подогрева полезных для вспучивания компо­ нентов; чрезмерно коптящее пламя факела горения фор-

сункк, что обусловливает сгорание большого количества частиц топлива непосредственно на поверхности глиня­ ных гранул (это приводит к быстрому восстановлению оксидов железа в поверхностном слое, чрезмерному об­ разованию жидкой фазы, оплавлению, а затем и слипа­ нию материала в конгломерат); сильно восстановитель­ ная среда в печи при высокой температуре факела горе­ ния форсунки; колебание температурного режима печи по зонам с резким периодическим перемещением зон пе­ чи с переходом от более низких температур к высоким и наоборот; резкие колебания частоты вращения печи или питания материалом с переходом от одного коэффи­ циента загрузки печи к другому; большая разница в размерах зерен гранулированного материала и наличие наряду с крупными его фракциями большого количества пыли; чрезмерно короткий факел горения, концентриро­ ванно нагревающий узкий участок сечения печи, и вы­ сокая его температура.

Борьба со свариванием гранул, образованием налипи требует установления и устранения причин, вызывающих эти явления, и внимательной работы обслуживающего персонала по поддержанию установленного режима обжига.

Остановки вращающейся печи, даже самые кратко­ временные, ведут к нарушению режима обжига, губи­ тельно влияют на стойкость футеровки и снижают про­ изводительность печи. Поэтому остановить печь можно лишь в исключительных случаях и при обязательном соблюдении определенных условий: предварительного перевода печи на тихий ход; постепенного охлаждения

Для надежного управления и контроля за режимом вращающейся печи она блокируется со вспомогательным оборудованием и механизмами, а также оснащается следующей контрольно-измерительной аппаратурой; га­ зовым счетчиком или нефтемером при работе печи на газообразном или жидком топливе; счетчиком числа оборотов печи; термопарами с гальванометрами или электронными потенциометрами для замера температу­ ры отходящих газов и'температуры горячих газов в зо­ нах сушки, нагрева и вспучивания; газоанализатором для определения содержания С 0 2, 0 2 и СО + Н2 и отхо­