Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
ф ’ 0V mm ¦'Чм <пг'
ехр(а + &) , (4.161)
; Мр = В + L^; Ms = L2g2; a = 2,12
Mp{D~do)
b = 0,1052(?> - d0)/d0; n = У-^ХИГ
112
Здесь ур — плотность смеси угольной пыли и первичного воздуха, кг/м3; уа
— плотность продуктов сгорания в конце факела, кг/м3; В — расход топлива, кг/ч.
Формула (4.161) слишком громоздка и сложна в практических расчетах. Физическую сущность влияния конструктивных и режимных параметров на длину факела анализировать весьма сложно.
Анализ вышеприведенных формул по определению длины факела во вращающихся печах для различных видов топлива показывает, что у исследователей и практиков отсутствует единый подход к этому вопросу. По-видимому, целесообразно расчетные формулы по определению длины факела обобщить отдельно для проектантов и эксплуатационников: проектанты должны определять размеры топливоподающей системы (t/Q) в зависимости от вида топлива, габаритов и производительности печей и характера технологического процесса, а эксплуатационники должны уметь управлять длиной факела путем изменения режимных параметров в условиях переменной производительности печи и технологических требований производства.
Мазутный факел в печах спекания. Наиболее мощные печи спекания нефелиновой шихты размером 185x5 м имеют тепловую мощность 120 МВт. Производительность печи лимитируется зоной сушки наливаемой пульпы. Для интенсификации сушки тепловую мощность стремятся максимально увеличить. В то же время в зоне спекания, совмещенной с зоной факела, теплопот-ребление шихты снижено. Оно ограничено довольно узким температурным интервалом спекания и тем, что процессы спекания протекают с некоторым выделением тепла. Кроме того, процессы спекания требуют значительного времени, длительность которого определяется главным образом процессом диффузии оксида кальция в твердой и жидкой фазах. Сказанное объясняет стремление удлинить зону факела и тем самым снизить его температуру, а время спекания увеличить. Несмотря на подачу в факел значительного количества оборотной пыли и растянутость мазутного факела до 20 м, желательно еще удлинить его. Основные меры по удлинению мазутного факела следующие: использование прямоточной механической форсунки с минимальной начальной турбулизацией мазута и воздуха; минимизация угла раскрытия струи; распыление мазута на возможно более крупные капли; использование в качестве распылителя водяного пара; минимизация избытка воздуха, однако без существенного увеличения недожога топлива в хвосте печи.
В зоне спекания образуются настыли шихты. Для их удаления следует регулировать длину и форму факела. Поэтому сохраняя требование минимизации начальной турбулизации потоков, необходимо предусматривать закрутку потоков и поворот оси факела на время удаления настылей.
113
В печах спекания 185x5 м при подаче в факел до 50 % оборотной пыли и при распыле мазута механическими форсунками диаметр капель не должен превышать 1,0-1,5 мм. В противном случае капли оседают на футеровке и в слое шихты. Футеровка разрушается, а восстановительная среда приводит к усилению возгонки щелочей и ухудшению вследствие этого работы зоны сушки. При этом также увеличивается удельный расход топлива.
При распылении топлива на мелкие капли длина факела зависит от смешения топлива с воздухом. В случае крупных капель длина факела определяется скоростью их испарения. При наличии достаточно крупных капель на длину факела и скорость выгорания мазута влияет коксовый остаток.
Из опытных данных известна зависимость текущего диаметра капли мазута от времени:
с? = а; - Xt,
где d0 — начальный диаметр, мм; d — диаметр в момент времени t, мм; X — константа, зависящая от скорости парообразования, мм2/с.
При сжигании легкого жидкого топлива в среде с температурой 700 °С величина X равна 1,09 мм2/с. С увеличением температуры среды до 900 °С X увеличивается до 2,0 мм2/с. _
При средней скорости капель w длина пути испарения составляет
L = wdn2/X.
U 0
Как видим, длина факела, определяемая временем испарения, пропорциональна квадрату начального диаметра капель.
Необходимо отметить, что при распылении образуются капли различных размеров. Распределение частиц по размерам можно описать функцией:
п = ad' exp {-bet).
Здесь а и b — опытные константы; аир — опытные показатели степени. Согласно записанной функции основная масса топлива распыляется при среднем диаметре капли dQ, который соответствует максимуму функции (вероятнейшее значение диаметра капли).
Распыленные капли имеют различные скорости, и распределение их по скоростям можно описать аналогичной функцией. Данные по скоростям капель в факеле вихревой форсунки были опубликованы.
С увеличением зольности и скорости нагрева на поверхности капли образуется “скорлупа” из коксового остатка. При медленном и равномерном нагреве коксовый остаток образуется в объеме и выгорает сравнительно медленно.
В литературе отмечается каталитическое влияние соединений металлов на скорость выгорания мазута. Например, присадка соединения марганца в нич-
114
тожной доле (5-10 частей на миллион частей топлива) заметно повышает полноту горения мазута.
