Промышленные печи

Промышленные печи и трубы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Вращающаяся цилиндрическая печь представляет собой полый стальной цилиндр, футерованный внутри огнеупорными изделиями и вращающийся вокруг  своей оси. Цилиндр несколько наклонен к горизонтали и поэтому материалы, загружаемые в него, пересыпаются при его вращении и передвигаются от высокого конца к низкому, навстречу продуктам сгорания топлива, сжигаемого в горелках, установленных в нижнем торце барабана.

Небольшие вращающиеся печи применяют для производства керамзита (вспученные глин), а также для обжига извести и гипса. В более крупных вращающихся печах выполняют обжиг каустического и металлургического магнезита и шамота. Наибольшее распространение вращающиеся печи получили при производстве цементного клинкера, являющегося исходным материалом при производстве цемента.

Основным сырьем для получения цементного клинкера, а следовательно и цемента, являются известняки, глины и известняковые мергели. Поступающее на завод сырье дробится, дозируется и направляется в резервуары, оборудованные особыми устройствами для перемешивания массы, куда подается также большое количество воды. В процессе перемешивания сырья с водой образуется сметанообразная масса, называемая шламом, который после дополнительного измельчения на специальных мельницах подается в шлам-бассейн — в резервуары больших размеров, оборудованные мешалками. После выдержки в них в течение нескольких суток шлам по системе трубопроводов поступает в распределительные баки, оттуда — во вращающиеся печи на обжиг. Влажность шлама в среднем составляет 33— 38%, но может колебаться и в более широких пределах в зависимости от видов сырья.

Печь по длине условно разбита на ряд зон, в каждой из которых сырьевая смесь (шлам), поступающая в печь, по мере продвижения от верхнего, холодного, к нижнему, горячему, концу печи проходит следующие стадии:

1)         в зоне подсушки происходит испарение свободной влаги. Температура газов в начале зоны 800—1000° С, в конце 200— 250° С, обжигаемого материала соответственно 250 и 25° С, рабочей поверхности футеровки 800 и 70° С. Футеровка покрыта слоем шлака и подвергается истирающему действию обжигаемого материала;

2)         в зоне подогрева происходит выгорание органических веществ и удаление химически связанной воды из составляющих глины. Температура газов в начале зоны 1250° С, в конце 1100° С, обжигаемого материала соответственно 50Q и 250° С, рабочей поверхности футеровки 920 и 80° С. Футеровка подвергается истирающему действию гранулированного порошкообразного материала;

3)         в зоне кальцинирования протекают основные реакции разложения СаСОз на СаО и СОг. Температура газов в начале зоны 1600° С, в конце 1250° С, обжигаемого материала соответственно 900 и 500° С. Футеровка подвергается истирающему действию гранулированного материала;

4)         в зоне экзотермических реакций преобладают основные реакции в твердом состоянии между СаО и Si02*, А120з и FeO с образованием ЗСаОБЮг, содержание которого в готовом клинкере составляет 50—65%, и ЗСаО-А1203 (10—15%). Температура газов в зоне 1600° С, обжигаемого материала в начале зоны 900° С, в конце 1400° С, рабочей поверхности футеровки соответственно 1400 и 1320° С. На футеровку воздействует клинкер в жидкой фазе. На поверхности футеровки образуется защитная обмазка (гарнисаж);

5)         в зоне спекания происходит спекание с частичным плавлением материала и усиленно протекают реакции (перечисленные в п. 4). Температура газа в зоне 1600° С, обжигаемого материала 1400° С, рабочей поверхности футеровки в начале зоны 1450° С, в конце 1400° С. На футеровку воздействует жидкая фа-за клинкера, образуя на ее поверхности защитную обмазку;

6)         в зоне охлаждения готовый продукт — клинкер остывает до 1000—1100° С. Футеровка подвергается истиранию раскаленными твердыми кусками клинкера и резкому охлаждению холодным воздухом.

Выходящий из печи при температуре 1000—1100° С клинкер охлаждается во внешних холодильниках, расположенных вокруг печи или под печью, до температуры около 100° С и подается на склад, где и хранится до помола. При помоле в специальных мельницах к клинкеру добавляют до 1—3% гипсового камня CaS04-2H20 для замедления схватывания цемента и до 15% гидравлических добавок (гранулированных доменных шлаков и др.), удешевляющих стоимость цемента. После помола цемент выдерживают в емкостях (силосах) в течение 15—20 суток, что обеспечивает достижение стандартных сроков схватывания, а затем упаковывают в тару и направляют потребителям.

Корпус печей сваривается из листовой стали толщиной 50— 60 мм. Для облегчения монтажа корпус печи вначале собирается в виде отдельных обечаек (царг), которые устанавливают на опоры и потом соединяют друг с другом (сваривают). К корпусу печи крепятся 7—9 бандажей из стального обработанного литья, которыми печь опирается на опорные ролики, установленные под углом 4° к горизонту. Подшипники опорных роликов устанавливают на металлических рамах, связанных с железобетонными фундаментами печи анкерными болтами.

На средней опоре устанавливают контрольные ролики, которые начинают вращаться (что служит сигналом о ненормальной работе установки) только в том случае, если происходит смещение корпуса вдоль оси печи. Вблизи этой опоры расположен и зубчатый венец (ведущая шестерня), с помощью которой печь через редуктор электродвигателя приводится во вращение.

Питание печи шламом осуществляется через верхний конец печи по течке от ковшового питателя. Топливом для вращающихся печей служат газ, мазут и угольная пыль. Печи для получения цементного клинкера, как правило, отапливают угольной пылью, подаваемой с нижней торцовой стороны печи с помощью пылеугольных горелок. Горелки представляют собой две трубы — одна внутри другой, причем по внутренней трубе подаются угольная пыль и первичный воздух (15—30% от общего его расхода) и по кдльцевому каналу между двух труб — вторичный воздух (85—70%). Продукты горения и газы удаляются из печи через пылеуловительные камеры в дымовую трубу. Пылеуловительные камеры с электрофильтрами, в которых происходит осаждение цементной пыли, уносимой из печи продуктами горения, соединяются с верхним концом печи с помощью уплотнителей, предотвращающих подсос наружного воздуха.

В «холодном» конце печи к корпусу крепят цепи, увеличивающие теплообменную поверхность зоны в 7—5 раза. Длина цепной зоны 12—22 м.

Об эффективности работы вращающихся печей судят по удельному объему клинкера, т. е. по годовой производительности, отнесенной к 1 м2 рабочей поверхности футеровки, по тепловой мощности и тепловому напряжению зоны горения.

При нормальных условиях работы тепловые напряжения в зоне горения составляют около 350 000 Вт/ж3 [300 000/с/сал/л*3Х ХО], a удельная производительность различных печей—16 — 24 кг клинкера на 1 м2 футеровки в 1 ч.

Для высокопроизводительной работы вращающихся печей большое значение имеет подбор огнеупоров и тщательное выполнение ее футеровки. Футеровка печей обеспечивает предохранение корпуса от действия высоких температур, уменьшение тепловых потерь наружной поверхности печи и передачу тепла обжигаемому материалу.

В связи с этим футеровочные материалы, вращающихся печей должны обладать высокой прочностью и твердостью, необходимой огнеупорностью, устойчивостью против химического воздействия обжигаемого материала, термической стойкостью в условиях резких колебаний температур и теплопроводностью, обеспечивающей необходимую температуру на корпусе печи. Этим требованиям в большей степени удовлетворяют изделия, изготовленные специально для футеровки вращающихся печей, в том числе: шамотные марки «Ц» — клин торцевой: Ц-1; Ц-1А; Ц-2; Ц-3; клин ребровый: Ц-4, Ц-5 и Ц-6; многошамотные марки «ЦМ» —клин торцевой: ЦМ-1, ЦМ-1А, ЦМ-2, ЦМ-3, ЦМ-4 и ЦМ-5; клин ребровый: ЦМ-6, ЦМ-7, ЦМ-8 и ЦМ-9; хромомаг-незитовые изделия обжиговые марки «ХМЬр и безобжиговые марки «БМХЦ»; магнезито-хромитовые марки «МХЦ» и периклазошпинелидные марки «ПШЦ».

Хромомагнезитовые, магнезито-хромитовые и периклазошпи-нелидные огнеупорные изделия указанных выше марок выпускаются в виде торцевого двустороннего клина 10 типоразмеров для печей различных диаметров и различных зон футеровки печей.

Футеровка вращающихся печей состоит из отдельных примыкающих друг к другу участков, укладываемых на растворе и насухо (без раствора) с прокладкой между кирпичами металлических пластин толщиной 1,25—2 мм. Футеровку ведут продольными рядами с Перевязкой поперечных швов смежных рядов. Для перевязки поперечных швов используют специальные перевязочные кирпичи, которые кладут в начале и конце продольного ряда данного участка. При кладке порогов футеровка выполняется кольцами.

Наиболее распространенными для  обжига  клинкера  явля Ются печи следующих размеров (в м): 3,6X150; 4,5X135; 4,5Х Х170 и 5X185 (первые цифры обозначают диаметр печи, вторые — ее длину).

В последнее время в основном строят печи 4,5X170 и 5Х Х185 м с суточной производительностью до 2000 т клинкера. Разработан проект печи диаметром 7 м и длиной 230 м, производительностью 3000 т клинкера в сутки.

Футеровка современных вращающихся печей для обжига цементного клинкера длиной 185 м выполняется следующим образом: (начиная от холодного конца) участок длиной 39,7 м — многошамот, 53,7 м — шамот, 21 м — многошамот, 6,9 м—тальк, 20 м — магнезито-хромит, 25 м — периклазошпинелид, 5 « — магнезито-хромит, 3,6 м — тальк и 2,6 м — многошамот.

Печи 4,5X135 м. Зона длиной 21,8 м — из клинкер-бетона — 1 мае. ч. цемента марки 400 и 4,5 мас.ч. клинкера крупностью 3—8 мм; зона длиной 37,2 м — многошамот класса А с содержанием А1203 не менее 8%; зона длиной 44,8 м — многошамот с содержанием А1203 не менее 39%; зона длиной 5,1 м — высокоглиноземистый кирпич с содержанием А1203 не менее 62%; зона длиной 20,2 ж — магнезитохромитовый кирпич; зона длиной 2,3 м — высокоглиноземистый кирпич с содержанием А1203 не менее 62% и зона длиной 3,6 м — многошамотный кирпич класса А с содержанием А1203 не менее 39%.

Вращающиеся печи для обжига других видов продукции (извести, шамота, магнезита) по принципу работы и основным конструктивным узлам практически мало отличаются от печей для обжига цементного клинкера. Особенностью является то, что печи для обжига шамота имеют специальный холодильник в виде вращающегося барабана, расположенного под печью (у, нижнего конца печи), в котором остывает выгружаемый из печи обожженный шамот. В коротких печах для обжига клинкера подсушку, подогрев и кальцинирование сырья (с влажностью 8—15%) производят на конвейерном кальцинаторе — движущейся решетке, а высокотемпературные процессы и спекание осуществляют в печи. Сырье подогревают на решетке отходящими газами из вращающейся печи, причем газы могут дважды проходить через слой сырья; при этом теплообмен очень эффективен, и процесс подготовки сырья на решетке происходит скорее, чем во вращающихся печах.

В последние годы в опытном порядке осуществляется футеровка вращающихся печей из блоков жаростойкого бетона.

Кроме приведенных составов бетона блочная футеровка выполнялась из других составов, причем опыт эксплуатации печей с блочной футеровкой показал, что наиболее перспективными являются бетоны на силикатных вяжущих (жидкое стекло) и фосфатной связке с высокоглиноземистыми заполнителями, так как они обладают хорошими термомеханическими свойствами и имеют довольно высокую температуру деформации под нагрузкой при высокой механической прочности в нагретом состоянии.

Размер блоков 700Х892ХЮ08Х230 мм, масса около 500 кг. В печах диаметром 4 м таких блоков (на жаростойком растворе) укладывается в одно кольцо 12 шт. Забивка замка производится штучными огнеупорными изделиями.

  КЕРАМЗИТ. Технология производства керамзита. Фракционированный ...

  ПЕРЛИТОВЫЙ ПЕСОК, ЩЕБЕНЬ. Оборудование для термической подготовки ...

  Оборудование для производства извести. Вращающийся барабанный ...

  НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ ПЕЧИ И СУШИЛА. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕЧЕЙ

  КАРКАСЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ. Типы каркасов - стоечные каркасы со ...