Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
& ~ ?хнм ^ 8л’
где gxHM получается за счет реакции горения топлива и других физико-химических превращений фаз, включая взвешенную пыль, gji — за счет диверген-
340
ции осевого лучистого потока, положительные знаки — при экзотермических эффектах.
В упрощенном расчете можно ввести еще один, всегда отрицательный член, определяемый потерями через футеровку. Для вращающейся печи
g = nD q /[(I- ЧО?>2/4],
°пот внеш-^пот LV ' J’
где /)инеш — внешний диаметр, м; qnm — плотность потерь на поверхности корпуса печи, Вт/м,
q = a it. - tX
~пот 0V i 0/’
t. и t0 — температуры поверхности корпуса и окружающего пространства, °С; а0 — коэффициент теплоотдачи корпуса по механизмам излучения и конвекции,
а. = 7 + 0,045?..
0 ’ I
В этом случае футеровку в расчетах теплообмена следует принять адиаба-тичной, т.е. идеально изолированной. Если потери через корпус относительно велики, то они существенно отражаются на температуре внутренней поверхности футеровки и, соответственно, на участии ее в теплообмене; указанное упрощение вводить нельзя. Дивергенцию лучистого осевого потока оценим для серой среды на достаточном удалении от ее границ. В сечении среда состоит из левого и правого полупространств. В одном полупространстве на глубине х = &Z, объемная плотность лучистого потока:
г|п = 3#[0,7104 + х - 0,1331ехр(-3,7х)],
где к — коэффициент ослабления, м~l;q — плотность полусферического результирующего потока, постоянная в среде без источников (при g - 0), Вт/м2; L
— расстояние по оси печи, м.
Температура среды на глубине х рассчитывается по равенству
стТ4 = л /4.
*П
Определим глубину среды, на которой черная поверхность с температурой Т дает тот же поток q, в предположении отсутствия поглощения. Глубина х находится путем решения трансцендентного уравнения и равна х0 = 0,62. Эффективная толщина слоя при этом хэ « 1. Другими словами, условная черная поверхность находится на эффективной глубине одного среднего свободного пробега кванта энергии.
Используем описанный прием в нашем расчете для вращающейся печи. Рассмотрим взаимодействие i-й зоны с двумя соседними зонами / и к. На рис. 4.133
341
Рис. 4.133. Схема для оценки дивергенции осевого лучистого потока; г, г — сечения среды на расстояниях среднего свободного пробега кванта энергии в проекции на ось печн
показана схема переноса энергии на некоторой позиции /, отсчитываемой от холодного обреза. Производная температуры газа в осевом направлении на позиции i (dT/dL). может быть найдена по конечным разностям. Выделим по обе стороны от сечения i сечения /+ и i на расстояниях ДЬя = 0,62/к, где к = а + + (3 — коэффициент ослабления. Температура в выделенных сечениях записывается в виде
Т+. = Т + (dT/dL)ALT_. = Т.- (dT/dL)ALn.
Плотности результирующих потоков
q+. = аТ 4 - а Г4, q = аТ4 - аТ 4
~+1 +1 I 5 I -I
Дивергенция равна разности потоков, отнесенной к расстоянию 2Д?Л:
gJS = (q+rq_)/2AL!i.
Величина gji по данной оценке получается невысокой, поэтому метод Смирнова, пренебрегая величиной g, дает обычно неплохие результаты. Если функция 74(L) увеличивается с ростом L линейно, то дивергенция потока равна нулю, хотя сам по себе поток может быть большим.
2.3. Интенсификация теплообмена во вращающихся печах
В настоящем разделе не обсуждаются возможные изменения угла наклона оси и скорости вращения печей, локальные увеличения диаметров. Эти мероприятия требуют существенных затрат и часто не оправдывают себя. Большинство печей имеют одинаковый диаметр по всей длине, лишены внутренних теплообменных устройств, снабжены простейшими приспособлениями для возврата уловленной пыли. Попытки модернизации печей в этих направлениях часто вызывают возражения. Например, указывается на ослабление футеровки, имеющей и без того недостаточную стойкость, снижение качества продукта и другие последствия. Усложнение конструкции и ремонты должны быть оправданы улучшением показателей тепловой работы агрегатов. Здесь имеются существенные резервы. Ниже обсуждаются известные мероприятия по интенсификации тепло- и массообмена в печах по данным С. П. Деткова и А. Е. Еринова.
0,62/к . , 0,62/к
342
2.3.1. Подача оборотной пыли или компонентов шихты в факел
Подача пыли в печь с горячего конца может затормозить процессы горения, привести к недожогу топлива и неустойчивой работе факела. Во избежание этого предложено устройство, показанное на рис. 4.134. Пылепровод 1 размещен в воздушном канале 2 топливной форсунки 3. Концевая часть пылепрово-да вынесена из воздушной фурмы и расположена в патрубке 4 с зазором. Струя пыли подается сжатым воздухом в печь, попадает в зону факела и спекается во взвешенном состоянии. Пыль не препятствует формированию факела, поскольку пересекается с ним за пределами зоны испарения и разложения топлива. Концевая часть пылепровода охлаждается воздухом, что не только повышает долговечность устройства, но и стабилизирует поток пылевоздушной смеси. Описанное устройство было внедрено на ПО “Акмян-цементас”.
На рис. 4.135 показана схема подачи оборотной пыли на печах 5x185 м спекания нефелиновой руды по рекомендации ВНИПИ алюминиевой и магниевой промышленности. Пыль вдувается над мазутным факелом и падает к подножию пересыпающегося слоя шихты. Более полная по сравнению с первой схемой подготовка пыли способствует ее усвоению шихтой.
