Горелочные устройства для вращающихся печей

 

Дополнительное регулирование процесса сжигания топлива можно осуществлять с помощью горелочных устройств. В России в связи с тем, что для обжига клинкера в основном используется газообразное топливо, то совершенствовались горелки для сжигания газа. Историческое развитие горелок показано на рис. 8-10.

Принцип их работы и параметры, приведенные на рисунках, свидетельствуют, что со временем головная часть горелок оснащалась регулирующими элементами, которые позволяют изменять скорость вылета топлива из сопла горелок и обеспечить завихрение газовой струи.

Самым простым устройством для подачи топлива на горение может служить прямая труба определенного диаметра. Однако такая горелка не позволяла изменять скорость вылета топлива без изменения его расхода. Для регулирования скорости вылета топлива применяются горелки с дросселем. Двигая вперед или назад дроссель можно изменять сечение сопла горелки, т.е. положением дросселя регулируют скорость смешения топлива с воздухом и длину факела. Для того, чтобы увеличить степень завихрения газового потока применяются горелки с дросселем и завихрителем. В качестве завихрителя выступают поворотные лопатки, положением которых регулируется интенсивность завихрения. Отличительной особенностью этой горелки является возможность регулировки отдельно скорости и отдельно степени завихрения потока.

 

Рис. 8. Принцип и параметры работы различных газовых горелок

 

 

Рис. 9. Головная часть газовой горелки с завихрителем.

 

Горелки многоканального типа рассчитаны на сжигание угля, кокса, мазута и природного газа и их смесей, а также альтернативного топлива. Горелки многоканального типа с радиальным и аксиальным газом оснащены двумя типами форсунок: для осевой подачи газа (аксиальный газ) и для тангенциальной подачи газа (радиальный газ). По сравнению с простой одноканальной горелкой современные многоканальные предполагают большие возможности для управления формой факела путем регулирования соотношения между подачей радиального и аксиального газа рис.11.

 

Рис. 10. Принцип работы газовой горелки Pyro - Jet фирмы KHD

 

Ниже приводятся устройство и параметры работы угольно-мазутной форсунки

 

1.Требуется не более 7% первичного воздуха. 2. Снижение расхода топлива 3. Снижение количества отходящих  газов.

Рис. 11 Горелка Pyro - Jet для сжигания смеси угля и мазута.

 

Тема 2

Обжиг клинкера

Портландцементный клинкер обжигают в печных агрегатах. Наибольшее распространение получили печные агрегаты с вращающимися печами, что обусловлено их высокой единичной производительностью, возможностью использовать различные виды технологического топлива, простотой обслуживания и надежностью эксплуатации. Распространенные ранее цементные шахтные печи практически полностью выведены из эксплуатации во всех промышленно развитых странах вследствие своей неэкономичности. В печной агрегат входят:

– вращающаяся печь с внутренними или запечными теплообменными устройствами;

– система дозирования и подачи шлама или сырьевой муки;

– устройство для сжигания топлива;

– тягодутьевое оборудование;

– холодильник клинкера;

– система очистки отходящих газов вращающейся печи и избыточного воздуха из холодильника клинкера;

– различное вспомогательное оборудование.

Вращающаяся печь представляет собой стальной полый барабан, сваренный из отдельных обечаек (стандартных стальных листов толщиной 25 – 50 мм). Утолщенные участки относятся к наиболее горячим зонам печи.

Печь может иметь один диаметр по всей длине, а может иметь переменный профиль с расширенными участками с холодного, с горячего конца или сразу с обоих (печь с пережимом). Обычно длина расширенных участков составляет 15 – 25% общей длины печи. Размеры вращающихся печей выражают в виде множителей, показывающих диаметр и длину. Например: вращающаяся печь размером 4,5 170 м. Здесь 4,5 – диаметр печи, м, 170 – длина печи, м. Если печь имеет расширенные зоны, то диаметр их выражают дробью. Например: вращающаяся печь размером 3,6/3,3/3,6 150 м. Здесь 3,6/3,3/3,6 – переменный диаметр печи, м, 150 – длина печи, м.

На корпус печи (обечайку) насажены бандажи (утолщенные стальные кольца), с помощью которых печь опирается на свободно вращающиеся ролики, устанавливаемые на железобетонных опорах, расстояние между которыми составляет 25 – 35 м. Количество опор на печи мокрого способа составляет 6 – 8. На корпусе печи крепится также венцовая шестерня, которая вместе с входящей с ней в зацепление подвенцовой шестерней, редуктором и электродвигателем составляет систему привода печи. Частота вращения печи от главного привода 0,5 – 1,5 об/мин.

При нормальной эксплуатации печь вращается со скоростью 1,1 – 1,4 об/мин. В случаях, когда необходимо увеличить время тепловой обработки материала в подготовительных зонах, скорость может быть снижена до 0,5 об/мин (так называемый «тихий ход»). Перед остановкой печи для равномерного остывания корпуса ее переводят на вспомогательный привод с частотой вращения 0,05 – 0,1 об/мин.

Печь расположена с уклоном 3,5 – 4% в сторону разгрузочного (горячего) конца.

Вращение и уклон печи обусловливают перемещение материала как в поперечном сечении (подъем и пересыпание слоя), так и вдоль оси в сторону разгрузочного конца. Средняя скорость движения материала составляет 1 – 1,5 м/мин. Газовый поток движется в противоположном направлении (навстречу материалу от горячего к холодному концу) со средней скоростью 13 м/с.

Для обжига клинкера в мировой и отечественной цементной промышленности преобладающими являются агрегаты с вращающимися печами, работающими по мокрому (влажность шлама 32 – 45%) и сухому (влажность сырьевой муки 0,5 – 2%) способам.

Конструкции непосредственно вращающихся печей сухого способа идентичны конструкциям печей мокрого способа. Отличительной особенностью печной установки сухого способа является наличие выносных (запечных) теплообменных устройств в виде этажерки, состоящей из нескольких (4 – 6) циклонов, расположенных друг над другом и соединенных газоходами и течками для сухой сырьевой смеси. Иногда одна ступень циклонов заменяется шахтой. Общая высота этажерки примерно равна длине вращающейся печи. Современные агрегаты оснащаются реактором-декарбонизатором (кальцинатором), расположенным между нижним (“горячим”) циклонным теплообменником и вращающейся печью.

Кроме того, используются также вращающиеся печи с конвейерным кальцинатором (печи “Леполь”), в которых обжигают гранулы с влажностью 12 – 14%, приготовленные из сырьевой муки. Однако число таких агрегатов невелико. Их распространению препятствуют необходимость иметь хорошо гранулируемое сырье, сложность конструкции и трудности в эксплуатации, обусловленные разрушением гранул в процессе термообработки.

В практике цементной промышленности в ограниченном количестве эксплуатируются печные агрегаты комбинированного способа. На таких заводах полученный по мокрому способу шлам с влажностью 40 – 45% частично обезвоживается на пресс-фильтрах. Полученный материал – кек с влажностью 18 – 20% затем подсушивается в сушилках-дробилках до 1 – 2% и обжигается в обычных печах сухого способа с запечными теплообменниками.

На заводах строительных материалов для обжига извести используются агрегаты с вращающимися печами, работающими по мокрому (влажность шлама 38 – 45%) и сухому (влажность природного мела или известняка 15 – 28%) способам. Большая часть извести обжигается в шахтных печах. Но при обжиге мела рыхлая его структура затрудняет обжиг в шахтных печах, так как куски мела легко крошатся, а образующаяся мелочь заполняет пространство между кусками и затрудняет движение газов.