|
Увеличение поверхности теплообмена
обжигаемого материала с газами во вращающейся печи достигается установкой
внутрипеч- ных теплообменных устройств. В результате возрастает заполнение
печи материалом, так как скорость продвижения материала по печи несколько
замедляется. Теплообменные устройства улучшают также перемешивание материала,
способствуют более интенсивному его прогреву в слое. Применяют следующие
внутрипечные теплообменные устройства: фильтры-подогреватели, цепные завесы,
теплообменники.
Фильтр-подогреватель — первое теплообменное устройство,
начиная от холодного конца печи, и устанавливается на расстоянии 3—5 м от ее
обреза. Основное назначение фильтра-подогревателя заключается в очистке
дымовых газов от крупных частиц пыли, он также способствует интенсивному
подогреву шлама до температуры 60—70° С. Фильтры-подогреватели бывают
различной конструкции: мембранные, крестообразные, цепные.
Мембранный фильтр-подогреватель ( 81, а) представляет
собой две решетчатые перегородки 4, установленные перпендикулярно оси печи по
всей площади сечения барабана на расстоянии 600—700 мм одна от другой.
Полость, образуемая перегородками, разделяется на шесть камер 2, котрые
заполняют на 50—70% короткими цилиндриками (обрезками труб). Каждая камера
заканчивается карманом 3. Между карманом и камерой устанавливается
колосниковая решетка.
Шлам поступает в фильтр-подогреватель через щели
решетчатых перегородок и налипает на цилиндры. Горячие отходящие дымовые газы
движутся навстречу шламу, поступает в испаритель и просасываются через
закрытые шламом цилиндрики, перекатывающиеся при вращении барабана. При этом
происходит интенсивное обеспыливание дымовых газов и подогрев шлама.
Крестообразный фильтр-подогреватель ( 81, б) имеет четыре
камеры 2, которые заканчиваются карманами 3. Секторы А открыты со стороны
горячего конца печи, а секторы В — со стороны холодного. Газы, поступая в
секторы А, проходят через камеры, двигаясь поперек печи, в секторы В,
просасываясь через смоченные шламом тела наполнения. При этом газы очищаются
от пыли и подогревают шлам. По длине печи обычно устанавливают 2—3 мембранных
или крестообразных фильтра-подогревателя.
Цепной фильтр-подогреватель ( 81, в) состоит из параллельных
рядов цепей, прикрепленных к четырем рядам кронштейнов, расположенных по
винтовой линии. Каждый ряд фильтра включает в себя две диагональные 5 и
четыре периферийные 6 цепи. Во вращающейся печи размером 5X185 м диагональные
цепи длиной по 5 м каждая прикреплены к противоположным' кронштейнам и
перекрещиваются на высоте 1,4—1,5 м от нижней части корпуса печи.
Периферийные цепи длиной по 4,3 м навешены по периметру четырехугольника с
провисанием примерно до центра диаметра печи.
При вращении печи периферийные цепи в нижнем положении
ложатся на корпус, смачиваются шламом, а поднявшись вверх, опускаются в поток
запыленных дымовых газов. Находящиеся ниже центра печи узлы перекрещивания
диагональных цепей (самое плотное место) прикрывают коридор гирляндой цепной
завесы, способствуя тем самым отклонению потока газов в сторону периферийных
смоченных шламом цепей.
С целью более эффективного использования тепла в зоне жид-
котекущего шлама в цепной фильтр-подогреватель включают направляющее кольцо,
проходное отверстие которого выполнено эксцентрично по отношению к центру
печи. Применяют и другие конструкции цепных фильтров-подогревателей.
При применении фильтров-подогревателей значительно
снижается пылеунос (до 20%), примерно до 20° С уменьшается температура
отходяших газов, улучшается теплообмен в зоне жидкотеку- щего шлама. Однако
фильтры-подогреватели для эффективной работы требуют стабильного режима
работы печи. Увеличение температуры отходящих газов и их запыленность может
привести к загустению шлама в фильтрах-подогревателях, что резко нарушает работу
печи. Опыт работы показывает, что фильтры-подогреватели могут работать
эффективно лишь в длинных печах с температурой отходящих газов не выше 300°
С.
Цепные завесы обеспечивают наиболее эффективный теплообмен
между газовым потоком и материалом во вращающихс: печах. Длина цепной завесы
определяется размерами печи и изменяется от 18 (для печей длиной 100 м) до 52 м (для печей длиной 185 м). Цепи устанавливаются на расстоянии 0,5—1 м от фильтра-
подогревателя. Выходящий из подогревателя шлам равномерно покрывает цепи и
высушивается горячими дымовыми газами.
Поверхность цепей рассчитывают таким образом, чтобы шлам
выходил из цепной зоны в виде гранул с влажностью 8—12%. Конструкция цепной
завесы должна способствовать хорошей грануляции. Недостаточная поверхность
цепей в цепной зоне приводит к переувлажнению материала, выходящего из этой
зоны, что вызывает перерасход тепла на обжиг и снижает производительность
печи. При излишней поверхности цепей в цепной зоне шлам пересушивается и
повышается пылеунос сырья с отходящими газами.
Цепи применяют с круглыми, овальными и двухвитковыми
звеньями из прутковой стали диаметром от 16 до 26 мм. Общая длина цепей в современных длинных печах составляет 2000 м и более, а поверхность — более 2000 м2.
Во вращающихся печах применяют различные схемы навески
цепей. Свободновисящие цепи навешивают за один конец ( 82, а). Навеска
гирляндами образуется при креплении цепи к корпусу за два конца по винтовой
линии ( 82, б) или перекрещивающимися линиями ( 82, е). При навеске
свободновнся- щими концами по окружности подвешивают до 40 цепей, длина
каждой цепи составляет 0,6—0,7 внутреннего диаметра печи по футеровке (в
свету), шаг подвески — 250 мм. При навеске гирляндами цепи подвешивают не к
двум соседним кольцам, а все время через одно кольцо; расстояние между
точками подвески цепи 0,5—0,6 диаметра печи в свету. Точки подвески цепи
смещены по окружности, в результате чего один конец цепи поднимается раньше,
чем другой. Такое расположение цепей способствует продвижению материала.
Длина каждой гирляндной цепи равна 1,2—1,3 диаметра печи.
В последнее время начато применение цепной завесы
повышенной пылеулавливающей способности ( 83,а). Смонтированная в комплексе с
винтовыми цепными гирляндами (на длине 6 м с холодного конца для печи 150 м) она частично перекрывает свободный от цепей коридор. Эта завеса навешивается по
многозаходному винту.
Схема трехзаходной цепной завесы повышенной
пылеулавливающей способности изображена на 83, б. Группы из трех цепей 1,
скрепленных заводными кольцами 4, подвешиваются двумя концами к корпусу печи.
Свободные концы 3 групп цепей с двух соседних спиралей соединяются заводными
кольцами 2, которые соединяются и свариваются. В результате внутри печи
образуются гибкие спиралевидные элементы из заводных колец. В процессе
вращения печи находящиеся внизу цепи погружаются в шлам, обволакиваются им и,
выходя в верхнее положение, образуют большую пылеулавливающую поверхность.
Отличительная особенность данной системы навески —
повышенная транспортирующая способность.
Плотность навески цепей по длине [печи изменяется в
зависимости от физических свойств шлама. По мере увеличения вязкости шлама
навеску цепей делают более разряженной. Тип цепной завесы и параметры
материала за цепями выбираются с учетом конкретных технологических условий
цементного завода.
Цепи крепят к корпусу печи с помощью серег, скоб,
разъемных колец. Элементы крепления должны обладать минимальным со-
противлением движению шлама и быть надежными, исключающими
возможность обрыва цепей. Во время эксплуатации печей необходимо следить за
тем, чтобы температура газов перед цепями не поднималась выше допустимой, так
как это может привести к выгоранию и разрушению цепной завесы.
Теплообменники по конструкции делятся на металлические,
керамические и цепные.
Металлические теплообменники устанавливают в зонах печи с
температурой 700—1000° С. На цементных заводах применяют ячейковые,
звеньевые, циклоидные, шарнирно-винтовые, конусные и другие металлические
теплообменники ( 84, а—б, г—е). В продольном направлении печи теплообменники
образуют сплошные или прерывистые каналы, в которых передвигается сырьевой
материал. При разделении основного потока материала на несколько потоков
увеличивается поверхность теплообмена между газом и материалом и усиливается
перемешивание частиц материала.
В настоящее время широко используют циклоидные
теплообменники ( 84, е), которые представляют собой набор изогнутых стальных
пластин из жаростойкой стали. Поверхность теплообмена составляет 170 м2, общая масса — 22,8 т. Преимущество этой- конструкции по сравнению с другими металлическими
теплообменниками заключается в том, что она позволяет избежать разрушений от
термических напряжений и обеспечивает процесс теплообмена при низком
пылеуносе. Однако химический состав стали не позволяет применять эти
теплообменники в печах, работающих на твердом топливе и высокосернистом
мазуте, так как от воздействия сернистых соединений они быстро разрушаются.
Керамические теплообменники применяемые при
температурах газового потока 1000—1200° С, делят печь на три ячейки. Он
состоит из трех-четырех секций, длина секции от 6 до 9 м. Эти теплообменники изготовляют из высокоглиноземного огнеупорного фасонного кирпича. Однако
механическая прочность их не велика и они быстро разрушаются.
Цепные теплообменники ( 85) изготовляют из цепей ЦОН
25X120. Эти теплобменники просты по конструкции, долговечны и поэтому
эффективны. Их устанавливают за цепными завесами на длине 5—7 м. В
современной вращающейся печи, снабженной цепной завесой и теплообменником,
удельный расход тепла на обжиг 1 кг клинкера составляет 5,85—6,20 МДж.
Конусно-втулочные теплообменники, хорошо зарекомендовавшие
себя в эксплуатации, состоят из полых усеченных конусов. Конусы устанавливают
в шахматном порядке на радиальных кольцах с шагом 700 мм до 16 шт. в ряду. Теплообмен происходит за счет передачи тепла нагретым конусом материалу. При
нормальном технологическом режиме срок службы этого теплобменника в длинных
печах большого диаметра может составлять 5—7 лет.
На некоторых цементных заводах начато применение
теплообменников из отработанных жаростойких колосников колосниковых
холодильников.
|
