Запечные теплообменные устройства.

 

Циклонные теплообменники. Запечные теплообменные устройства обычно применяют в печных агрегатах сухого способа производства цемента. Эти устройства разделяют на циклонные и шахтно-цикловные, причем в тех и других могут быть использованы установки для предварительной декарбонизации и сырьевой смеси – реакторы-декарбонизаторы, а также конвейерные кальцинаторы.

Циклонные теплообменники предназначены обеспечить предварительную тепловую обработку сырьевой муки теплотой дымовых газов, образующихся в печи при сжигании топлива. Обычно циклонные теплообменники в зависимости от производительности печного агрегата выполняют одно- или двухветьевыми (две параллельные ветви). Каждая ветвь имеет три или четыре ступени, соединенные между собой газоходами.

Тепловая обработка сырьевой муки в циклонном теплообменнике происходит по следующей схеме. Сырьевая мука, подготовленная в помольном агрегате, подается в газоход (по стрелке А) (рис. 15), соединяющий циклон III с циклоном IV, и увлекается горячим газовым потоком.

Рис. 15. Схема циклонного теплообменника

Материал при этом нагревается, а газы несколько охлаждаются. Нагретая сырьевая мука в циклоне IV из пылегазовоздушного потока выделяется и по перепускным течкам ссыпается в газоход, соединяющий циклон II с циклоном III. Далее процесс осаждения сырьевой муки в циклонах я подачи ее в газоходы повторяется. Пройдя все четыре циклона (четыре ступени), сырьевая мука нагревается до 1100 К и поступает в загрузочный узел вращающейся печи.

Горячие дымовые газы, образовавшиеся вследствие сгорания топлива у разгрузочного узла печи, пройдя всю длину печи со взвешенной в них сырьевой мукой, захваченной при движении, поступают в циклон I (см. рис. 15), где горячие газы отделяются от муки и просасываются по газоходу в циклон II. На этом участке газы обогащаются сырьевой мукой, поступающей из циклона III. Далее процесс отделения газов от муки в циклонах и распыления в газах муки в газоходах повторяется по остальным циклонам (ступеням). По выходе из циклона IV (четвертой ступени) дымовые газы имеют температуру около 600 К.

Из газоходов четвертой ступени газы по газоходу поступают в сырьевую шаровую мельницу 5 или в электрофильтр 19 предварительно пройдя через установку 18 для охлаждения и увлажнения.

На рис. 16 представлена конструктивная схема двухветьевого четырехступенчатого циклонного теплообменника с реактором-декарбонизатором 4. Теплообменники смонтированы на металлических или железобетонных конструкциях («этажерках»). Все циклоны, газоходы и перепускные течки выполнены сварными из листовой стали. Внутренняя облицовка - огнеупорный кирпич, жаропрочный бетон или сочетание кирпича и бетона. Сырьевая мука подается в циклонный теплообменник через патрубок 11.

Циклоны, а также газоходы имеют ремонтные люки, люки для очистки стенок от возможных налипаний, а также для установки контрольно-измерительных приборов.

Рис. 16. Циклонный теплообменник с реактором-декарбоннзатором:

1 - вращающаяся печь; 2 - циклон первой ступени; 3 - газоход первой ступени; 4 - реактор-декарбонизатор; 5 - течка циклона второй ступени; 6 - циклон второй ступени; 7 - футеровка; 8 - газоход третьей ступени; 9 - циклон третьей ступени; 10 - газоход четвертой ступени; 11 - патрубок подачи сырьевой муки в циклонный теплообменник; 12 - патрубок подачи отходящих газов в запечный дымосос; 13 - розжиговый клапан; 14 - коллектор; 15 - циклон четвертой ступени; 16 - течка циклона четвертой ступени; 17 - течка циклона третьей ступени; 18 - газоход второй ступени; 29 - течка циклона первой ступени

Конусы циклонов и входных частей течек циклонных теплообменников очищают от отложений материала с помощью сжатого воздуха, подаваемого системой коллекторов с соплами к поверхности футеровки.

Шахтно-циклонные теплообменники. В шахтно-циклонных теплообменниках нижние ступени циклонов заменены шахтой, что значительно упрощает строительную конструкцию. Замена нижних ступеней циклонов шахтой снижает аэродинамическое сопротивление, что позволяет уменьшить расход электроэнергии на просасывание газов через систему, а также снизить подсосы наружного воздуха через различного рода неплотности. В результате снижается количество отходящих газов, уменьшается расход теплоты на нагрев засосанного в систему воздуха.

Рис. 17 Шахтно-циклонный теплообменник ВНИИцеммаш

При использовании шахтно-циклонных теплообменников удельный расход теплоты на обжиг клинкера по сравнению с обычными циклонными теплообменниками увеличивается примерно на 5-8 %, а удельный расход электроэнергии на просасывание газов через систему уменьшается на 20 -25%.

В шахтно-циклонном теплообменнике ВНИИцемнаша (рис. 17) с самонесущей конструкцией с пережимами в шахте и двумя ступенями циклонов нижний циклон 2 расположен центрально над шахтой 1, верхние циклоны 3 выполняют роль пылеуловителей.

Шахтно-циклонные теплообменник особенно целесообразно применять

при использовании сырьевых материалов с повышенным содержанием щелочей и хлоридов, способных намазываться, налипать при высоких температурах в газоходах, течках и циклонах, что приводит к забиванию системы и необходимости ее очистки, связанной с продолжительными остановками и большими трудозатратами.

Рис. 18. Принципиальная схема реактора-декарбонизатора

 

Реакторы-декарбонизаторы. Реактор-декарбонизатор является составной частью печного агрегата и предназначен обеспечивать высокую степень декарбонизации сырьевой смеси перед поступлением ее в печь.

Декарбонизация происходит при температурах 1200 - 1300 К путем интенсивного нагрева сырьевой муки во взвешенном состоянии в вихревой камере 11 (рис. 18), куда она, уже предварительно нагретая примерно до 1000 К, поступает по течкам 5 из циклонов второй ступени циклонного теплообменника. В вихревую камеру 11 также подается топливо — мазут или газ через форсунки или горелки 7. По тангенциально расположенным патрубкам 12 подводится нагретый воздух из охладителя клинкера.

Смонтированная на вихревой камере вихревая горелка 13 является запальным устройством. В нее в небольших количествах вводится топливо через вертикально расположенную форсунку или горелку 6, а также нагретый воздух из охладителя клинкера.

Подготовленная горячая пылегазовая смесь температурой 200-1300 К из вихревой камеры по наклонному газоходу 10 направляется в смесительную камеру 8, где смешивается с горячими газами, выходящими по газоходу 9 из вращающейся печи. Образовавшаяся смесь температурой 1150—1200 К подается по газоходу 4 в циклон 2 первой ступени. В нижней части смесительной камеры 8 имеется приводное пережимное устройство, которое с помощью подвижных шиберов регулирует площадь сечения пережима для обеспечения оптимальных условий работы системы в различных условиях.

Сырьевая мука температурой примерно 1100—1130 К, уловленная в циклонах 2 первой ступени, по течкам ссыпается в загрузочную головку и затем по лотку 1 направляется в печь. Очищенные газы выходят через патрубок 3. Реактор-декарбонизатор, как и элементы циклонного теплообменника, внутри облицован жаростойким бетоном, огнеупорным кирпичом или сочетанием этих материалов.

Планетарные охладители клинкера. Устройство, принцип работы

 

 

Планетарные охладители клинкера. Устройство, принцип работы

Рекуператорный охладитель (групповой барабанный охладитель) состоит из 8—12 сварных барабанов 1 (рис. 23), смонтированных по окружности, в разгрузочной части печи 2. Барабаны патрубками 3 из жаропрочной стали или чугуна соединены с печью, через патрубки из печи в барабаны просыпается обожженный клинкер. На рис. 23 условно изображен только один барабан в нижнем положении.

Барабаны внутри горячей зоны облицованы огнеупорным кирпичом, а в средней и холодной зонах, кроме того, оснащены различного рода пересыпными устройствами (полками) 4 в виде швеллеров или навешены цепи.

В рекуператорных охладителях, как и в барабанных, клинкер охлаждается воздухом, просасываемым через разгрузочные отверстия 5, а также через открытые торцы барабанов. Куски клинкера сбрасываются через решетку разгрузочного отверстия 5 на транспортер с металлическим настилом, а крупные куски, задержанные решетками разгрузочных отверстий 5, удаляются через торцовые отверстия.

Рис. 23. Рекуператорный охладитель клинкера.

Барабанные и рекуператорные охладители нашли применение в печных агрегатах сравнительно небольших мощностей.