Схемы подготовки форсуночного топлива

Твердое топливо

Подготовка топлива

Характеристика природного газа

Газообразное топливо

Жидкое топливо

Твердое топливо

К основным видам твердого топлива, используемого в цементной промышленности, относятся каменные и бурые угли, горючие сланцы. В России преимущественно применяется каменный уголь, поэтому ниже приводятся данные именно по этому топливу. Для твердого топлива в зависимости от состава различают рабочую, сухую, горючую и органическую массы.

Рабочая масса – индекс С ^р

Сухая масса – индекс С ^с

Горючая масса – индекс С^г

Органическая масса – индекс С ^о

Каменный уголь – характеристика горючей массы:

1) содержание:

· углерод – 75…90%,

· водород – 4…6%,

· кислород – 2…15%,

· летучие – 10…50%,

· зольность – 13…22% (сухой массы),

· влажность – 5…15% (природной рабочей массы),

· RO₂ ^max * = 18,0…19,3%;

2) теплота сгорания = 31…35 МДж**/кг;

3) жаропроизводительность = 2020…2120°С;

4) теоретический расход воздуха на 1 кут – 7,63 нм³;

5) выход продуктов горения на 1 кут – 7,92 нм³.

В качестве жидкого топлива для вращающихся печей применяют в основном топочный мазут марок 40 и 100.

1) состав мазута:

· углерод – 86,1…86,3%,

· водород – 9,6…10,7%,

· сера – 0,5…3,5%,

· влажность – 0…2%,

· RO₂ ^max – 15,9…16,2%;

2) теплота сгорания: М 40 – = 38,5…40,7 МДж/кг,

М 100 – = 38,3…40,3 МДж/кг;

3) жаропроизводительность = 1400…2000°С;

4) теоретический расход воздуха на 1 кут – 7,63 нм³;

5) выход продуктов горения на 1кут – 8,18 нм³;

6) температура застывания: М 40 < +10ºС, М 100 < +25ºС;

7) температура вспышки: М 40 > 90ºС, М 100 > 110ºС.

В качестве газообразного топлива используется природный газ, который в основном состоит из метана и незначительного количества высокомолекулярных углеводородов.

1) содержание:

CH₄ = 81,7…98,7%,

C_nH_m = 1,2…9,5%,

CO₂ = 0,1…0,4%,

N₂ = 0,5…8,5%,

RO₂ ^max = 11,6…12,0%;

2) теплота сгорания:

= 36…38 МДж/нм³,

= 33…36 МДж/ст.м³*;

3) жаропроизводительность = 2030…2040^оС;

4) теоретический расход воздуха на 1 кут – 7,77 нм³;

5) выход продуктов горения на 1кут – 8,68 нм³.

Топливо для сжигания во вращающейся печи требует определенной подготовки.

Во вращающейся печи осуществляется факельное сжигание топлива, поэтому твердое топливо предварительно подвергается сушке и помолу до порошкообразного состояния. Основным твердым топливом, используемым при обжиге клинкера во вращающейся печи, является каменный уголь, поэтому далее будут рассматриваться способы подготовки и сжигания именно пылеугольного топлива.

К форсуночному топливу предъявляются следующие требования:

· содержание летучих – ~ 15…30%;

· зольность – ≤ 30%;

· влажность – ~ 1…2%;

· остаток на сите №02 – R ₀₂~1,5…2,0%; №008 – R ₀₀₈~10…15%;

· теплота сгорания низшая – ≥ 21 МДж/кг.

Подготовка топлива сводится к сушке и помолу угля. При высокой исходной влажности кусковой уголь может подвергаться предварительной сушке в сушильном барабане. Однако, как правило, в современных технологических схемах производится одновременная сушка и помол угля. При этом используются три принципиально различные схемы:

· объединенная с печью система, когда весь сушильный агент направляется в печь в качестве транспортирующего угольный порошок первичного воздуха (рис.1);

· разъединенная схема, когда используется индивидуальная независимая от печи сушильно-помольная система (рис. 2);

· систем прямого вдувания угольного порошка из быстродействующей мельницы в печь (рис.3).

Общим для всех схем является необходимость из-за взрывобезопасности поддержание температуры после мельницы для большинства углей до 70ºС. Только для тощих допускается 80ºС.

Рассмотрим особенности работы каждой схемы.

Объединенная с печью система. Особенность данной схемы заключается в следующем:

· в качестве сушильного агента используются газы из специальной топки или избыточный воздух из колосникового холодильника;

· газы из мельницы после частичной очистки в циклоне направляются вентилятором во вращающуюся печь в качестве первичного воздуха, вследствие чего не требуется дополнительное пылеулавливающее оборудование и отсутствует выброс угольной пыли газов в атмосферу, следовательно, она более экологична;

Рис. 1. Объединенная с печью система подготовки угля Рис. 2. Разъединенная с печью система подготовки угля Рис..3. Система прямого вдувания угольного порошка в печь

· завышенное, до 30%, количество холодного первичного воздуха взамен горячего вторичного, обусловленное большим объемом сушильного агента, приводит к перерасходу топлива и к нерациональному факелу.

Разъединенная схема возникла именно в связи с необходимостью устранения этих недостатков. Это стало особенно актуально с появлением горелок, позволяющих сжигать угольное топливо с небольшим, до 7%, количеством первичного воздуха и смеси различных топлив, в том числе и техногенных материалов.

Недостатком разъединенной схемы является необходимость установки дополнительного оборудования: электрофильтра, вентилятора, бункера, пневмотранспорта, трубы (на рис.2 выделено синим цветом). Это, естественно, приводит к дополнительным капитальным затратам и перерасходу электроэнергии. Однако экономия топлива и другие положительные моменты перекрывают эти недостатки, поэтому в настоящее время, в основном, применяется подобная схема.

Система прямого вдувания угольного порошка из мельницы в печь имеет предельно малое количество оборудования. Такая схема особенно эффективна при сушке угля невысокой влажности. Преимущества системы прямого вдувания, помимо обозначенных для первой схемы, заключаются в ее компактности, малом количестве оборудования, низких капитальных затратах и пониженном расходе электроэнергии. Недостатки те же, что и для первой схемы. Однако из-за значительного уменьшения суммарной длины газоходов и количества оборудования существенно уменьшается сопротивление системы, что позволяет значительно снизить объем сушильного агента и, соответственно, первичного воздуха.