Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Однако практические данные удельной производительности печей одинаковых конструкций колеблются в достаточно широких пределах. Это можно объяснить тем, что используются разный вид сырьевых материалов, различные тепловые режимы печей, их состояние и обслуживание.
Показатели удельной производительности вращающихся печей обычно используются для сравнительной оценки качества тепловой работы печей одинаковых конструкций.
Производительность печи с точки зрения перемещения материала зависит от угла наклона, числа оборотов и диаметра печи.
Связь между производительностью вращающейся печи и ее параметрами можно представить следующей формулой, выражающей собой транспортирующую способность печи:
Р = 157LD2cpvcpyM, т/ч, (71)
где D — диаметр печи в свету (средний диаметр), м; ср — коэффициент запол-
с ^ з
нения печи, ср = 0,08-й),1; ум — насыпной вес материала, т/м ; vcp — средняя скорость движения материала в печи в м/мин, которую можно определить по данным скорости вращения печи, угла наклона печи, угла естественного откоса материала, движущегося в печи, и диаметра печи в свету.
Средняя скорость движения материала в печи не может быть выбрана произвольно, она связана с режимом обжига.
Среднюю скорость движения материала в печи можно выразить как отношение длины печи L к продолжительности обжига х (времени пребывания материала в печи в часах):
vcp = Ы60х, м/мин, (72)
тогда
P = ^^-^-kL, т/ч, (73)
60 х
или
Р = 0,25cpyM —F, т/ч, (74)
х
где F — внутренняя поверхность футеровки печи, м2.
Продолжительность обжига х зависит от теплового напряжения поверхности зоны горения, коэффициента заполнения печи материалом и от вида обжигаемого материала.
Коэффициент заполнения печи материалом можно определить по формуле:
Ф =-------------(75)
умуср0,785Д2
Тепловое напряжение зоны горения
526
qF = гл~пЧ \т ’ кДжАм2'4)* (76)
nDc(\-<p)Lr
где Pq = Q — тепловая мощность печи, кДж/ч; q — удельный расход тепла, кДж/кг кл.; Lr — длина зоны горения, м.
Время пребывания материала в печи связано со скоростью вращения, углом наклона и размерами печи. Так, по данным опыта с сыпучими материалами при движении их по трубам без подпорных колец:
R + 24 I
х = 0,308—-------, мин, (77)
m Д.
где (3 — угол естественного откоса материала, который находится в пределах 35—45°.
Исходя из уравнения теплообмена Q = а(7 - tJFx, кДж, продолжительность обжига
т =----- -----,Ч, (78)
где Q — количество тепла, переданного материалу, кДж; а — коэффициент теплоотдачи, кДж/(м-ч-град); tr — t — разность температур газов и материала.
Таким образом, скорость движения материала определяется условиями теплообмена. Угол наклона и скорость вращения печи не могут быть выбраны произвольно. Они связаны между собой и зависят от продолжительности обжига.
Степень заполнения печи материалом ср также находится в зависимости от оптимальной продолжительности обжига. Увеличение ср приводит к снижению температуры материала в зоне спекания и возрастанию продолжительности обжига т.
Из формулы (78) видим, что продолжительность обжига при условии постоянного количества переданного материалу тепла уменьшается с увеличением поверхности теплообмена.
Для увеличения поверхности теплообмена между газами и материалом внутри печи устанавливают различные теплообменники, например, цепи в холодном конце печи и ячейковые теплообменники в средине печи. При мокром способе производства (при подаче в печь шлама с влажностью от 32 до 40 %) длинные вращающиеся печи с цепями и ячейковыми теплообменниками являются в настоящее время основным агрегатом для производства цементного клинкера. При сухом способе производства (при подаче в печь сырьевой муки или грану-
527
лированного сырья) используются короткие вращающиеся печи с различными дополнительными устройствами за печью для использования тепла отходящих газов, например, кальцинаторов и циклонных теплообменников, в которых за счет тепла отходящих газов сырьевой материал до поступления в печь подвергается частичной тепловой обработке (испарение влаги, подогрев и кальцинирование).
Наряду с печами постоянного диаметра по всей длине в промышленности работают печи с расширенной зоной обжига. Это дает увеличение поверхности теплоотдачи, объема зоны горения и тепловой мощности печи, а, следовательно, и производительности.
Вращающиеся печи с предварительным подогревом сырьевого материала до поступления в печь, например, в конвейерном кальцинаторе или циклонном теплообменнике, имеют более высокую удельную производительность благодаря уменьшению продолжительности тепловой обработки материала в печи.
Производительность вращающихся печей зависит от длины зоны обжига, которая примерно пропорциональна длине зоны горения топлива.
Скорость перемещения материала в печи должна находиться в соответствии с продолжительностью пребывания его в зоне обжига, в которой происходит нагрев до температур обжига.
Для того чтобы поддерживать в печи необходимую температуру газов, необходимо сжигать в зоне горения определенное количество тепла. При существующих способах сжигания тепловое напряжение зоны горения составляет примерно qv = 300000 ккал/(м3-ч). Если считать, что длина зоны горения пропорциональна диаметру печи ?>с, то объем зоны горения будет пропорционален кубу диаметра печи. Так, по данным исследований А. Н. Иванова, тепловая мощность печи составляет в среднем
