Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
6 % на восполнение потерь теплоты наружной поверхностью корпуса печи на участке зоны горения топлива. Прямая отдача теплоты факелом составляет примерно 8-10 % общего ее количества в зоне горения. Остальная часть теплоты затрачивается на нагревание продуктов горения топлива, покидающих зону горения топлива, и на потери в окружающую среду. Малая отдача теплоты материалу и высокая температура обеспечивают стабильность процесса горения.
1.2.2.0собенности процесса горения топлива
При установившемся режиме обжига процесс горения топлива во вращающихся печах определяется скоростью подвод окислителя к горючим компонентам топлива. При высоких температурах горения топлива химическая реакция не лимитирует скорость процесса горения. Практически полное время
105
сгорания топлива определяется качеством смешивания его с воздухом, т.е. аэродинамическими факторами, которые и определяют интенсивность и качество смесеобразования.
Полнота сгорания топлива также определяется соответствующим коэффициентом избытка воздуха. Практика сжигания различных видов топлива показывает, что обеспечить горение топлива без химического недожога не удается при а = 1 даже при высококачественном его смешивании и высокой температуре горения (1600-1700 °С). Поэтому процессы горения топлива всегда осуществляются при некотором избытке воздуха, который и обеспечивает химическую полноту сгорания топлива. Как правило, при обжиге цементного клинкера коэффициент избытка воздуха составляет 1,05-1,15. При сжигании газообразного топлива коэффициент избытка воздуха необходимо поддерживать в пределах 1,05-1,08; для твердого и жидкого топлива — 1,1-1,15.
Увеличение коэффициента избытка воздуха сверх необходимого не улучшает качество сжигания топлива, более того приводит к снижению температуры горения и увеличению потерь теплоты с отходящими из печи газами.
Максимум температуры в зоне горения при нормальном коэффициенте избытка воздуха соответствует степени сгорания топлива в этой зоне, равной примерно 0,8.
Механический недожог топлива наблюдается при использовании жидкого и твердого топлива. Главными причинами его следует считать неоправданно грубый распыл жидкого топлива или грубое измельчение твердого топлива. В этих случаях грубораспыленные капли или недостаточно размолотые твердые частицы топлива не успевают полностью сгорать в зоне горящего факела. В результате одна часть из них выносится из печи с отходящими газами, а другая оседает на обжигаемом сырье, где и догорает в условиях недостатка воздуха. Последнее также приводит к химическому недожогу топлива.
Особенную опасность представляет та часть несгоревшего топлива, которая уносится с отходящими газами. Она может оседать на стенках пыльных камер или проникать в электрофильтр. При проскоках пламени или кратковременных подсосах воздуха эта часть топлива может возгораться, а иногда даже взрываться.
Для предупреждения чрезмерных отклонений от норм при горении топлива на каждом заводе должен быть организован периодический, но лучше непрерывный контроль за химическим составом отходящих газов в качестве необходимого условия качественного сжигания топлива, даже при установившемся стабильном режиме горения.
Известно, что на форму и размеры факела влияют вид и калорийность топлива, температуры подогрева окислителя и топлива, содержание кислорода в воздухе, влажность топлива. Для вращающихся печей, кроме того, важны соотношение первичного и вторичного воздуха, их скорости движения, диамет-
106
ры сопел и печи, начальное поле скоростей вторичного потока, начальная тур-булизация потоков.
На горелочное устройство вращающейся печи поступает от 10 до 25 % организованного (первичного) воздуха. Условия горения определяются в основном смешением первичной смеси топлива и воздуха с потоком вторичного воздуха. Для таких печей весьма важно уметь правильно регулировать длину факела в условиях переменной тепловой мощности по топливу. Форма и длина факела в условиях ограниченного печного пространства определяет положение отдельных технологических зон по длине печи, стоимость футеровки печи и качество обрабатываемого продукта.
Сжигание газового топлива во вращающихся печах может быть осуществлено практически только диффузионным методом. Кинетический метод сжигания при полном предварительном смешении газа с воздухом, как и смешанный, предполагающий частичное предварительное смешение газа с воздухом, в условиях вращающихся печей практически не используются. Это объясняется необходимостью получения длинного факела для вращающихся печей, у которых отношение длины рабочего пространства к диаметру составляет 20-50. Кроме того, вторичный воздух для горения обычно подогрет до высоких температур за счет использования тепла обрабатываемого продукта (примерно 600-800 °С), что также исключает возможность предварительного смешения.
Во избежание проскока или отрыва пламени от устья горелки скорости истечения топлива из соплового насадка имеют оптимальные значения, которые зависят от вида топлива. Эмпирически для вращающихся печей установлены следующие пределы номинальной скорости истечения: для угольной пыли — 60-80, природного газа — 70-250, мазута — 50-65 м/с. При понижении скорости истечения данного топлива длина факела, как правило, увеличивается. Эту особенность можно объяснить снижением турбулизации струй и замедлением их смешения.
