Теплообмен в пламенном пространстве печи

Во вращающейся печи

Рациональное факельное сжигание топлива

Жидкое и газообразное топливо

Подготовка к сжиганию в печи мазута сводится к его подогреву до температуры порядка 105…120ºС с тем, чтобы обеспечить условную вязкость по Энглеру, равной 1…2^оВУ. Условная вязкость определяется в сравнении с водой по времени истечения мазута и воды из определенной емкости через калиброванное отверстие. Если время истечения совпадает, то это соответствует 1^оВУ, при 2^оВУ время истечения мазута будет в два раза дольше, чем воды. Для обеспечения интенсивного распыления мазута необходимо перед форсункой иметь давление в пределах 25…35 бар.

Газообразное топливо не требует предварительной подготовки. Для рациональной работы различных типов горелок требуется давление не ниже 2 бар.

Учитывая, что вращающаяся печь является не только теплообменным агрегатом, но одновременно включает в себя и топку, большое внимание в теории и практике работы печи уделяется процессу горения топлива в ней и формированию оптимальной формы факела.

Рациональное сжигание топлива имеет важнейшее значение при эксплуатации цементных вращающихся печей. Путем регулирования процесса горения можно изменять гранулометрию клинкера и величину обмазки в зоне спекания, повышать стойкость футеровки и производительность печи, существенно снижать удельный расход тепла. Для этого необходимо обеспечивать высокий уровень теплообмена по всей длине факела и не допускать местного перегрева футеровки на коротком участке. При выявлении путей оптимизации теплопередачи в пламенном пространстве необходимо рассмотреть уравнение лучистого теплообмена, так как этот вид теплоотдачи от факела в зоне спекания составляет более 97%.

,

где Δ – лучистый теплообмен от факела к материалу; 5,67 – постоянная Стефана-Больцмана, излучение абсолютно черного тела;, – степень черноты факела и материала;, – температура факела и материала в К; – поглощающаяся способность факела.

Согласно уравнению Стефана-Больцмана с дополнениями Блоха, лучистый теплообмен во вращающейся печи определяется температурой и степенью черноты факела и материала. Далее будет рассматриваться влияние изменения параметров факела при постоянных параметрах материала. Теплообмен интенсифицируется наиболее сильно при увеличении температуры факела. Однако значительное увеличение температуры при высокой скорости горения приводит к местному перегреву огнеупора и низкой стойкости футеровки. Кроме того, при этом могут увеличиться теплопотери через корпус.

Поэтому для обеспечения достаточной величины теплообмена и высокой стойкости футеровки необходимо сжигать топливо с относительно умеренной температурой и высокой степенью черноты факела, которая выражается уравнением Бугера (рис. 5).

Уравнение свидетельствует, что при неизменном диаметре и давлении газа в печи величину можно увеличить только увеличением показателя k, который зависит от содержания в факеле трехатомных газов и твердых частиц Тв.ч., обуславливающих светимость пламени. Светимость пламени можно существенно изменять путем регулирования процесса горения топлива. Например, при уменьшении коэффициента избытка воздуха возрастает доля СО₂, Н₂О и концентрация углеродистых частиц в факеле вследствие снижения скорости горения. Другие способы формирования рационального факела будут приведены ниже.