2014-02-24
2635
Теплообменные устройства вращающейся печи мокрого способа производства
Теплообменные устройства предназначены для снижения расхода топлива и должны обеспечивать:
· интенсивный теплообмен межу материалом и газовым потоком;
· рациональное продвижение материала на различных участках;
· образование и сохранение гранул материала;
· предотвращение образования колец в печи;
· пониженное сопротивление газовому потоку;
· низкий пылеунос.
Комплекс теплообменных устройств обычно состоит из цепных завес и зацепных периферийных теплообменников, которые расположены в области температур материала до 500ºС и выполнены в виде цепных ковриков, а при более высоких температурах – в виде керамических теплообменников (рис. 14.). При вращении печи на начальном участке цепи покрываются пленкой шлама, которой непосредственно передается тепло от газового потока конвекцией.
| Рис. 14. Расположение теплообменников в печи |
После частичного высыхания шлама и достижения критической влажности материал ссыпается с цепей, при этом обеспечивается регенеративный теплообмен, когда цепь нагревается в газовом потоке в верхнем положении и отдает тепло материалу при погружении в него.
1. Способ навески: гирляндная; свободновисящая; комбинированная; коврик; шторка.
2. Длина цепной завесы L ц, м.
3. Масса цепной завесы М ц, т.
4. Удельная масса цепной завесы – отношение массы цепей М ц к массе клинкера за час: т ц = M ц /.
5. Поверхность цепной завесы F ц, м2.
6. Удельная поверхность цепной завесы – отношение поверхности цепей F ц к массе клинкера за час: f ц = F ц /.
7. Коэффициент плотности завесы – отношение поверхности цепей F ц к поверхности футеровки F ф: k F = F ц / F ф.
8. Длина цепи l ц, м.
9. Просвет под цепями h ц, м.
10. Вид цепей: круглозвенные; овальные.
11. Диаметр звена цепи D ц, мм.
12. Диаметр прутка цепи d ц, мм.
13. Масса 1 м цепей, кг/м.
14. Поверхность 1 м цепей, м2/м.
Существуют различные способы навески цепей: свободновисящая и гирляндная. Если цепи крепятся к корпусу печи одним концом, то такая завеса является свободновисящей; если двумя концами – гирляндной. Выбор вида навески определяется свойствами сырья. Если шлам способен создавать гранулы и сохранять их по всей печи, то рекомендуется гирляндная завеса. Если же сырье не способно к грануляции, то предпочтение имеет свободновисящая завеса. Это обусловлено тем, что после цепей в свободной части печи теплопередача от газового потока к материалу для гранул приблизительно на 25% выше, чем для пылевидной фракции. Поэтому в этих условиях навешивается трехзаходная перекрещивающаяся гирляндная завеса, способствующая образованию гранул, и на выходе из цепей поддерживается температура материала ~95ºС и влажность ~5%. При этом вследствие повышенного теплообмена до зоны спекания материал нагревается до ~1300ºС. На рисунке 15 приведена схема навески трехзаходной перекрещивающейся гирляндной цепной завесы для печи 5×185 м производительностью 72 т/ч.
Рис. 15. Схема навески гирляндной цепной завесы
в печи 5×185 м производительностью 72 т/ч
Если же шлам не склонен к образованию гранул, то из-за пониженного теплообмена в свободной части печи, на участке от цепей до зоны спекания можно нагреть его не на ~1200ºС, как в предыдущем случае, а всего на ~900ºС. Поэтому, чтобы к зоне спекания температура материал достигала 1300ºС, необходимо обеспечить на выходе из цепей ~400ºС, что обеспечивается установкой мощной свободновисящей цепной завесы. Вариант рациональных схем свободновисящих цепных завес приведен на рис. 16.
Рис. 16. Схемы навески свободновисящей цепной завесы
в печи 5×185 м производительностью 72 т/ч
При подборе схемы цепную завесу в зависимости от свойств материала целесообразно разделить на 3 участка: текучего, вязко-пластичного и сыпучего состояния. Первый участок в основном выполняет функцию фильтра подогревателя, т.е. улавливает пыль из газового потока и поэтому здесь следует создавать уплотненную навеску. На втором участке для снижения газодинамического сопротивления завесы и предотвращения образования колец необходимо ускорять движение материала и поэтому навешивать тяжелые крупнозвенные цепи с d ц ≈ 30 мм и D ц ≥ 120 мм под небольшим углом (45…50º) к оси печи. На третьем участке в области сыпучего материала для интенсификации теплообмена и увеличения срока службы цепей следует замедлять его движение путем увеличения угла линии навески до 70º и создания подпора материала с помощью «шторок». Это обусловлено тем, что в области регенеративного теплообмена при малом слое и времени пребывания цепи в нем она не успевает отдать необходимое тепло материалу и перегревается в газовом потоке. «Шторки» навешиваются по кольцу за два конца на один крепежный элемент, чтобы они внизу создавали порог для подпора материала. Цепи на коврике следует навешивать за два конца с небольшим провисом, чтобы они не разрушали футеровку и гранулы и покрывались внизу материалом. Горячий участок завесы и коврик должны выполняться из жаропрочных цепей.
Таким образом, преимущество гирляндной завесы заключается в более интенсивном теплообмене, пониженном расходе цепей и способности формировать гранулы. Недостатком является ограниченный коэффициент плотности (k F ≤ 4), сложность навески и эксплуатации. При обрыве нескольких концов цепи спутываются, образуют комья и вследствие того, что они не опускаются в материал, исключаются из теплообмена. Преимущество свободновисящей завесы заключается в простоте навески, возможности создавать большую плотность, до k F = 12, пониженном газодинамическом сопротивлении и возможности регулировать скорость движения материала в ней. Недостатками являются пониженный теплообмен, большая масса и предотвращение грануляции материала.
За цепной завесой устанавливаются периферийные керамические теплообменники, которые выполняются в виде перемешивающих полок и увеличивают теплообмен в два раза.
