Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 4.134. Подача пыли в цементную печь через горелочное устройство
Рис. 4.135. Подача уловленной пыли в печь спекания нефелиновой шихты 5x185 м с мазутным факелом: 1 — мазутная форсунка; 2 — пылепровод; 3 — подача мазута; 4 — подача распылителя; 5 — подача пыли
343
2.3.2. Внутренние теплообменные устройства
Вращающиеся печи цветной металлургии, за редким исключением, имеют постоянный диаметр по длине. Между тем шихта при термической обработке проходит через различные состояния, скорость ее поступательного движения неравномерна. Внутренние устройства задерживают материал там, где его скорость слишком велика, и увеличивают поверхность контакта шихты с твердыми телами и газовой средой. В любом случае они интенсифицируют внешний и внутренний тепломассообмен. В более широком смысле их можно назвать задерживающими, теплообменными, перемешивающими устройствами.
Пороги, полки, выступы, лопасти и прочие теплообменные устройства на внутренней поверхности вращающейся печи позволяют существенно повысить коэффициент теплоотдачи к шихте на единице длины печи, а также качество продукта за счет увеличения времени термической обработки и перемешивания. Вместе с тем такие устройства часто ослабляют футеровку, тогда как ее стойкость и без того низкая, и удорожает узлы печи. В печах кальцинации гидроксида алюминия разрушения футеровки приводят к загрязнению продукта оксидом кремния. При прокаливании коксов и антрацитов обломки футеровки также переходят в электродную массу и загрязняют продукт при использовании электрода, не говоря уже о снижении электропроводности электрода и соответственного увеличения расхода электроэнергии. Кроме того, внутренние устройства могут существенно увеличить унос пыли, который часто составляет величину, сопоставимую с производительностью агрегата.
Известно, что в печах кальцинации гидроксида алюминия коэффициент заполнения в средней части составляет 2-3 %, что в несколько раз ниже нормального. Однако все попытки его увеличения на практике не дали положительных результатов. В данном случае внутренние устройства не только снижают стойкость футеровки. При этом глинозем загрязняется ее обломками, тогда как требования чистоты продукта ужесточаются.
В настоящем разделе рассматриваются наиболее испытанные конструкции внутренних теплообменных устройств.
Теплообменные устройства у холодного обреза при сравнительно низких температурах могут выполняться из металла. Элементы ячейкового, ковшового, лопастного типов захватывают часть материала и могут вызвать резкое повышение уноса материала из печи. Перегребающие устройства плугообразного типа не приводят к сильному увеличению уноса пыли, но и, в то же время, не дают желательной интенсификации теплообмена. Целесообразность и выбор теплообменных устройств определяются конкретными условиями.
Теплообменник типа “обратный винт”. Институт “Новороссгипроцемент” разработал и внедрил на цементных печах при мокром способе производства устройство типа “обратный винт”. Оно установлено за цепной зоной, где ма-
344
Рис. 4.136. Две лопасти теплообменника “обратный винт”: 1 — корпус печи; 2 — футеровка; 3 — лопасть; 4 — ножка лопасти, закрепленная между кирпичами
териал становится сыпучим. Восьмиходовый винт на внутренней поверхности печи составлен из отдельных элементов-лопастей (рис. 4.136), изготовленных из жароупорного или серого чугуна. Элементы крепятся кирпичами Ц-4 на цементном растворе. При вращении печи лопасти теплообменника работают как шнек в направлении, обратном движению материала в печи, материал перемешивается во взвешенном состоянии без падения и пыления. При выходе из теплообменника материал нагревается до 180°С при начальной влажности гранул 2-3 %. Винт увеличивает время пребывания материала, повышает коэффициент теплоотдачи, отнесенный к поверхности печи, за счет аккумуляции тепла металлом и передачи его материалу в контакте.
Теплообменник прост в изготовлении и монтаже, не требует большого расхода металла. При устройстве ребер в зонах высоких температур металлические элементы оказываются несостоятельными. На Богословском алюминиевом заводе (БАЗ) введена ребристая футеровка с выступами кирпичей высотой 0,1 м. Они образуют винтовые линии под углом 40° к оси печи. Стоимость кладки значительно возрастает, в то же время эффективность устройства в печах кальцинации существенно снижается в связи с использованием обычного шамота. Хотя выступы невысокие, около 5% их массы скалывается в начальный период эксплуатации. В дальнейшем разрушения футеровки возрастают и глинозем загрязняется шамотными обломками. Но это мероприятие все-таки приносит пользу в связи с чрезвычайно низким коэффициентом заполнения средней части печи (2-3 %). При удалении гидратной влаги материал переходит в кипящее состояние, и его текучесть резко возрастает.
Теплообменник типа “труба в трубе”. Во вращающихся печах кальцинации гидроксида алюминия уходящие газы выносят пыль в количестве, сопоставимом с производительностью агрегата. Простой возврат пыли по течке привел бы к немедленному уносу ее значительной части непосредственно от холодного обреза и к резкому увеличению оборота пыли. Кроме того, невыгодно смешивать сухую пыль с влажным гидроксидом в самом начале печи. На предприятиях внедрена раздельная подача уловленной пыли и влажного гидроксида.
