125970 (690805), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для дальнейшего совершенствования процесса обжига клинкера научно-исследовательские организации в последние годы разрабаты­вают и исследуют новые конструкции и схемы печных установок и новые методы обжига. Эти изыскания направлены на интенсифика­цию и повышение тепловой эффективности процесса клинкерообразования путем повышения температуры реакции или обжигом сырье­вой смеси во взвешенно-фонтанирующем или в кипящем слое. Однако промышленных установок таких еще нет.

Шахтные печи являются печами непрерывного действия. Они представляют собой высокую шахту, оборудованную механизмами для загрузки и выгрузки материала, вентиляторами для подачи холодного воздуха и отбора отходящих газов и устройствами для сжигания топлива. В работающей печи вся шахта заполнена кус­ковым материалом, который, двигаясь сверху вниз под действием силы тяжести, последовательно подогревается, обжигается и ох­лаждается. Готовый продукт выгружается в нижней части шахты через разгрузочное устройство, при этом весь столб материала опускается вниз и на освободившееся вверху место поступает сы­рой материал. В печи соблюдается принцип противотока: в зоне подогрева и обжига материал движется навстречу дымовым га­зам, образовавшимся при горении топлива, а в зоне охлаждения — навстречу воздуху. Воздух, охлаждая материал, сам нагревается и горячим достигает зоны обжига, где участвует в процессе го­рения топлива или смешивается с топочными газами, если топли­во сгорает вне печи в специальных топках.

Шахта печи выполнена из кирпича и заключена в металличес­кий кожух. Опорой под шахту печи служит железобетонная пли­та, лежащая на четырех железобетонных колоннах, которые опи­раются на фундаментную железобетонную плиту. Для равномер­ного распределения топлива поперечное сечение шахты может быть круглой или эллипсовидной, реже прямоугольной формы. Вертикальное сечение шахты (профиль) представляет собой прямоугольник, иногда суживающийся кверху или книзу. Стены печи многослойные: внутренний слой выполнен из огнеупорного кирпи­ча толщиной 210—230 мм в зоне подогрева и охлаждения и 345— 460 мм в зоне обжига. За ним следует теплоизоляционный слой из шамотного легковеса толщиной 210—230 мм. Пространство между изоляционным слоем и кожухом шириной 50—60 мм засы­пают молотым шамотом или трепелом для компенсации темпера­турного расширения кирпичной кладки.

Загрузочное устройство (рисунок 3) обеспечивает регулярную 3агрузку материала и топлива в печь, равномерное распределение их го шихте и герметич­ность во избежание присосов наружного воздуха. В период загрузки проис­ходит поочередное откры­тие клапанов, благодаря чему шахта не сообщает­ся с атмосферным возду­хом

1—отбойная пластина, 2-нижний клапан, 3—конус,

4—цилиндрический корпус, 5—приемная воронка, 6—

верхний клапан, 7—полая тяга, 8—редуктор, 9—

электродвигатель, 10—шток

Рисунок 3 - Двухклапанное загрузочное устрой­ство Гипрострома

Разгрузочные механиз­мы служат для непрерыв­ной выгрузки обожжен­ного материала при абсо­лютной герметичности нижней части шахты, осо­бенно в клинкерообжигательных печах, работаю­щих с высоким давлением дутья. Конструкция разгрузочного устройства за­висит от вида выгружа­емого материала, который может быть рыхлым, как, например, гипс, известь, или спекшимся — цементный клинкер. Раз­грузочное устройство Гипрострома для выгрузки рыхлых материалов (рисунок 4) похоже на свар­ную каретку-платформу, на раме которой уложе­ны колосники клинооб­разной формы. Столб ма­териала опирается на ее поверхность и частично на центральный гребень, охлаждаемый воздухом. Каретка совершает пос­тупательно-возвратное
движение. При этом часть кусков материала проваливается в прозоры колосников, а более крупные куски скатываются с их поверхности в бункер.

Шлюзовое уплотнительное устройство (рисунок 4) состоит из двух-трех камер, последовательно расположенных за течкой бун­кера. Каждая камера отделена от предыдущей автоматически от­крывающимся затвором. Заслонки затворов открываются пооче­редно. При поступлении материала в первую камеру открывается ее затвор, в то время как затворы последующих двух камер закрыты. При дальнейшем движении материала по камерам открыт один затвор, а два других затвора всегда закрыты. Этим дости­гается хорошее уплотнение нижней части шахты, препятствующее выходу в атмосферу вдуваемого воздуха.

А-А 2600

1—люк, 2—штанга, 3—шток; 4—гидропривод; 5—опорные катки; 6—рельсовые бал­ки, 7—каретка, 8—бункер, 9—шлюзовой затвор; 10— колосники

Рисунок 4 – Выгрузочная решетка Гипрострома

2.2 Способы отопления и режимы обжига в шахтных печах

Все материалы, обжигаемые в шахтных печах, в зависимости от режима обжига можно разбить на две группы: материалы низ­ко- и высокотемпературного обжига. К первым относят строитель­ный гипс, низкожженый шамот, обжигаемые при температурах 773—1173 К (500—900 °С), ко вторым — известь, высокожженный шамот, цементный клинкер и другие материалы, обжигаемые при 1473—1773 К (1200—1500 °С) и выше. Для осуществления температурного режима, соответствующего обжигу того или иного материала, печи имеют разную систему отопления. Печи низко­температурного обжига в зоне обжига оборудуют топками полного сжигания топлива, вынесенными за пределы шахты; для них ис­пользуют любой вид топлива. Топочные газы при входе в шахту разбавляют воздухом, поступающим из холодильника, для обра­зования газовоздушной смеси любой требуемой температуры. В пе­чах высокотемпературного обжига топливо сгорает в самой шахте среди обжигаемого материала. Если топливо твердое, его подают в печь через загрузочное устройство в смеси с материалом или послойно в соотношении, определяемом условиями обжига.

В зоне подогрева температура топлива достигает температуры воспламенения и при поступлении в зону обжига, смешиваясь с горячим воздухом, движущимся вверх по шахте из зоны охлажде­ния, оно сгорает среди кусков материала. Такие печи называют пересыпными.

В пересыпных печах применяют только короткопламенное топ­ливо, преимущественно антрацит во избежание потери летучих горючих веществ в зоне подогрева. Остающаяся после сгорания топлива зола засоряет обожженный материал, и его качество ухудшается. Это является недостатком пересыпных печей. Длиннопламенное топливо сжигают в полугазовых топках, пристроенных к шахте на уровне зоны обжига. Полученный в них полугенера­торный газ имеет высокую температуру и, смешиваясь в шахте с сильно нагретым воздухом, идущим из зоны охлаждения, сгорает среди кусков материала с выделением значительного количества теплоты.

Газообразное топливо сжигают в горелках, смонтированных в стенках шахты в зоне обжига. В печах, работающих на мазуте, шахта в поясе зоны обжига имеет специальные форкамеры, пред­назначенные для предварительной газификации мазута. Из них продукты газификации, содержащие до 26% горючих газов и име­ющие высокую температуру, поступают в шахту и сгорают среди материала с высоким температурным эффектом.

Температурный режим обжига кусковых материалов в шахтной печи характеризуется постепенным подъемом температуры в зо­не подогрева домаксимальной, выдержкой материала в зоне об­жига при максимальной температуре и постепенным ее снижением в зоне охлаждения. Высота зон пропорциональна продолжитель­ности отдельных периодов обжига.

Главным для получения качественного продукта является вре­мя пребывания материала в зоне обжига, необходимое для за­вершения всех протекающих в нем физико-химических процессов. Время подогрева и охлаждения в целях сокращения всего про­цесса обжига и увеличения производительности шахтной печи может быть без ущерба для качества минимальным.

Аэродинамический режим шахтной печи обусловлен взаимным расположением тягодутьевых устройств и сопротивлением слоя материала в шахте. Верхняя часть печи — зона подогрева — сооб­щается с дымососом, поэтому находится под разрежением, посте­пенно убывающим по направлению к зоне обжига. В зоне обжига разрежение достигает минимального, близкого к нулевому, значе­ния. Нижняя часть шахты — зона охлаждения — находится под давлением, так как в нее дутьевым вентилятором нагнетают хо­лодный воздух. По мере движения воздуха в направлении зоны обжига давление убывает.

Состав газовой среды на качество обжига кусковых материа­лов не оказывает существенного влияния. Значение коэффициента избытка воздуха в зоне обжига должно соответствовать роду сжигаемого топлива и системе отопления печи при минимальных потерях теплоты от химического и механического недожога и с отходящими из печи газами. Коэффициент избытка воздуха в зоне обжига обусловлен также его количеством, идущим из зоны охлаждения и определяемым потребностью материала в холодном воздухе для охлаждения до температуры выгрузки из печи.

Конструкции шахтных печей для обжига отдельных материалов

Печи для обжига извести. В шахтных печах обжигают более или менее плотные породы известняков. Мел, не обладающий до­статочной механической прочностью, будет раздавлен и забьет шахту, появится препятствие фильтрации газов через слой ма­териала, поэтому мел обычно обжигают во вращающихся печах. Температура обжига известняков колеблется в пределах от 1173 до 1473 К (900 до 1200 °С) в зависимости от их прочности и химического состава.

Известково-обжигательные печи могут быть пересыпными в случае применения короткопламенного топлива, либо иметь вы­носные полугазовые топки при использовании длиннопламенного топлива. Они также могут работать на газе или мазуте. Шахта пересыпной шахтной печи производительностью 200 т/сут (рисунок 5) цилиндрической формы с внутренним диаметром 4,3 м и ра­бочей высотой 25 м. Печь снабжена двухклапанным загрузоч­ным устройством с поворотной чашей для послойной подачи ма­териала и топлива — антра­цита.

Автоматизация загрузки способствует поддержанию в шахте постоянного уровня ма­териала. Выгрузочным меха­низмом печи служат движущиеся каретки. Уплотнение ниж­ней части шахты достигается
трехшлюзовым затвором.

Удельная производительность составляет 0,75 т/(м³-сут). Расход условного топлива 133 кг/т извести.

Более поздние проекты Гипрострома высокопроизводи­тельных шахтных печей для обжига извести ориентированы на отопление их газообразным и жидким топливом. Шахтная печь производи­тельностью 200 т/сут на газо­образном топливе представле­на на (рисунке 6) Прямоугольное со скругленными углами сече­ние шахты в зоне обжига пере­ходит в круглое в зоне подо­грева. В целях интенсифика­ции охлаждения профиль шах­ты книзу сужают. Подачу газа в зону обжига производят в два яруса. В нижний ярус газ подают через шесть диффузи­онных горелок, встроенных в стены шахты, и в центральную часть печи через многосопловые балочные горелки. Такие же горелки расположены в верхнем ярусе, только расположение центральных горелок перпендикуляр­но таковым нижнего яруса.

1—выгрузочная решетка; 2—периферийные горелки нижнего яруса; 3, 12—отверстия для установки датчиков давления и тем­пературы, 4—две балочные горелки верх­него яруса; 5—две балочные горелки ниж­него яруса; 6—предохранительный взрыв­ной клапан; 7—двухклапанное загрузоч­ное устройство; 8—скиповый подъемник; 9—отверстия для датчиков уровнемера шихты; 10—короб отсоса дымовых газов; 11—гляделка; 13—трехшлюзовой затвор

Рисунок 6 – Шахтная печь конструкции Гипрострома на газообразном топливе

Часть необходимого для го­рения воздуха (25—30%) пос­тупает через диффузионные горелки, остальной воздух — через зону охлаждения печи.
Удельная производительность по извести составляет 0,8 т/(м³-сут); удельный рас­ход условного топлива 155 кг/т извести.

Шахтная печь на мазуте конструкции Гипрострома (рисунок 7) имеет производительность 30 т/сут.

Форма поперечного сечения сходна с печью, работающей на газе. Размер сечения в зоне обжига 2x2 м, в зоне охлаж­дения 1,6x1,6. Рабочая высота шахты 19,2 м. Мазут поступа­ет в шесть механических фор­сунок. Две из них вводят мазут в подбалочное пространство центральной части шахты, ос­тальные распыляют его в спе­циальных форкамерах для предварительной газификации. Продукты газификации, посту­пая в шахту, смешиваются со вторичным воздухом, подаваемым из холодильника печи, и сгорают среди материала.

Печи для обжига цементно­го клинкера. Шахтные печи для обжига цементного клинкера (рисунок 8) нашли распрост­ранение при получении цемента из пластичных природных мерге­лей. Перед обжигом в шахтных печах к сырью добавляют размо­лотое до крупности 0,3—0,5 мм топливо и из полученной шихты изготовляют так называемый «черный брикет» или черные гра­нулы размером 15—25 мм, загру­жаемые в печь на обжиг.

Характеристики

Список файлов курсовой работы