|
Различают длинные и короткие
вращающиеся печи. Длинные печи имеют длину до 185 м и более, а короткие — от 40 до 85 м. Первые применяются для мокрого и сухого способов
производства, а вторые — для сухого или комбинированного способов.
Длинные вращающиеся печи. Длинные печи различаются не
только по длине и диаметру, но и по внутреннему устройству барабана. В
зависимости от конструкции длинные печи бывают с теплообменными устройствами
и без них, виды теплообменных устройств и запечных установок в этих агрегатах
также бывают разные.
Запечные установки применяют для предварительной
подготовки сырья к обжигу в целях более полного использования тепла дымовых
газов, образующихся при сгорании топлива, и снижения расхода последнего.
Теплообменные устройства применяют для улучшения
теплообмена между обжигаемым материалом и дымовыми газами. Их устанавливают
внутри барабана печи. При этом конструкция теплообменников печей для мокрого
и сухого способов отличается только в зоне сушки. Так, в барабане печей для
мокрого обжига применяют корабельные стальные цепи и фильтры- подогреватели.
В результате улучшаются условия поглощения материалом тепла из дымовых газов
и ускоряется сушка шлама.
Сырьевая мука или гранулы не обладают налипающими
свойствами. Для ускорения подсушки их в холодном конце печи сухого обжига
применяют встроенные теплообменники — лопастные, ячейковые и др. Они улучшают
пересыпание материала в печи при вращении барабана и соответственно условия
теплообмена.
Печи, предназначенные для мокрого и сухого обжига,
отличаются между собой отношением длины барабана к его диаметру. У печей для
сухого способа это отношение несколько меньше и составляет от 30 до 35, а у
печей для мокрого способа от 34 до 42.
Длинные печи при сухом способе производства применяют для
обжига негранулированной сырьевой муки. При этом используют как сухую
сырьевую муку, так и незначительно увлажненную. Преимущество длинных печей
состоит в том, что они имеют большую производительность и в них значительно снижается
расход тепла на обжиг клинкера. Чем длиннее печь, тем более полно будут
охлаждаться дымовые газы при своем движении по длинному барабану и тем меньше
окажется непроизводительная потеря тепла с дымовыми газ'ами. Так, например,
расход тепла на обжиг ,1 кг клинкера при мокром способе в печах длиной 125 м составляет 1600—1700 ккал, а в печах длиной 170—185 м — 1400 ккал, т. е. на 200—300 ккал
меньше. На каждую тонну клинкера это дает экономию примерно 30—50 кг угля.
Производительность длинных вращающихся печей зависит от
поверхности теплопередачи между обжигаемым материалом и дымовыми газами,
влажности поступающего на обжиг шлама и сырьевой муки, скорости вращения
барабана, разности температуры газов и обжигаемого материала, скорости
газового потока в барабане, стойкости футеровки печи, качества режима обжига
и организации технологического процесса в целом, величины уноса пыли из печи
и многих других факторов. Однако исходным показателем производительности печи
является поверхность теплообмена; им определяются размеры барабана
печи, поверхность и конструкция теплообменных устройств в
барабане.
Особое влияние на производительность печи оказывает
влажность шлама. С достаточной степенью приближения можно принять, что каждый
1 % влажности шлама снижает производительность печи на 2%. Это следует
учитывать, систематически контролируя влажность шлама, не допуская его
переувлажнения.
Для улучшения теплообмена в отдельных зонах барабаны
некоторых печей делают с уширением в холодном и горячем концах. Печи с таким
барабаном обозначают, например, так: 3,6X3X3,6X125, т. е. печь имеет длину
барабана 125 м, диаметр барабана с холодного и горячего конца 3,6 м, а в средней части 3 м. В 14 приведены технические характеристики наиболее распространенных в
настоящее время и проектируемых установок длинных вращающихся печей
отечественной цементной промышленности.
Вращающиеся печи, установленные на зарубежных заводах,
имеют аналогичные характеристики как в конструктивном, так и в
теплотехническом отношении (в части расхода тепла и удельной
производительности). Интерес представляет проект печи длиной 260 м и диаметром 6,9x6,3x6,9 м. Предполагаемая производительность ее 3000 т клинкера в сутки.
Отличаясь высокой производительностью, длинные печи,
однако, являются агрегатами весьма громоздкими и сложными в конструктивном,
транспортном и монтажном отношениях. Поэтому вполне понятно стремление
конструкторов и технологов изыскать более компактные тепловые аппараты, но не
менее эффективные по производительности и расходу тепла, чем длинные
вращающиеся печи.
Если обратиться к графику 68, то из него видно, что на
основной части общей длины печи (70—180%) происходят процессы высушивания,
подогрева и кальцинирования сырьевой смеси и только на небольшом оставшемся
участке барабана происходят процессы клинкерообразования (зоны
экзотермических реакций и спекания). Поэтому возникла мысль вынести
подготовительные процессы за пределы барабана печи в другой аппарат, сохранив
вращающуюся печь только для процессов клинкерообразования.
Так появились два новых клинкерообжигательных аппарата:
вращающаяся печь с конвейерным кальцинатором и вращающаяся печь с циклонными
теплообменниками — короткие вращающиеся печи.
Короткие вращающиеся печи. В печи с конвейерным
кальцинатором (печь Леполя) подсушка, подогрев и частично кальцинирование
сырьевой смеси происходят на конвейерном каль- цинаторе —непрерывно
движущейся бесконечной решетке. На решетку загружают слоем гранулы сырьевой
смеси и подвергают действию раскаленных дымовых газов, отходящих из короткой
кольцевой печи.
В подготовленном виде гранулы поступают в печь для
завершения процессов клинкерообразования.
В печи с циклонными теплообменниками указанные
подготовительные процессы происходят в нескольких последовательно
установленных сверху вниз циклонах. Сырьевая смесь подается в верхний циклон
в виде муки, последовательно проходит все циклоны и в высушенном, подогретом
и частично кальцинированном .виде поступает в барабан вращающейся печи.
Конвейерный кальцинатор и циклонные теплообменники —
высокоэффективные тепловые агрегаты. Поэтому удельный расход тепла в коротких
вращающихся печах, работающих совместно с ними, снижается до 900—1100 ккал.
Разновидностью вращающихся печей с запечными эффективными
теплообменными агрегатами является печь с концентратором шлама (см. стр.
266), предназначенным для высушивания шлама до влажности 8—12%, с последующим
обжигом .«сухаря» в короткой вращающейся печи.
Применяют также в качестве запечных теплообменников при
сухом способе производства змеевиковые или трубчатые теплообменники.
Змееввковый теплообменник представляет собой
вертикальный стальной цилиндрический футерованный внутри корпус с
расположенной внутри его спиральной трубой. Труба снаружи омывается горячими
печными газами. Сырьевая мука подается в верхний конец спиральной трубы и
совершает длинный спиралеобразный путь, в продолжении которого в сырьевой
смеси заканчиваются все подготовительные процессы для последующего обжига.
Подготовленная смесь поступает из трубы непосредственно в короткую
вращающуюся печь.
Аналогичным образом устроена печь с трубчатым
теплообменником. Только в ней вместо спиральной трубы установлены
вертикальные трубы с расположенными внутри спиральными
желобами. Сырьевые материалы медленно сползают сверху вниз
по спирали, омываются встречным потоком горячих печных газов и в
подготовленном для обжига виде поступают в короткую вращающуюся печь.
Производительность коротких вращающихся печей зависит в
основном от тех же факторов, что и длинных печей. Однако короткие печи
отличаются более высокой удельной производительностью, достигающей 50—60
кг/м2 • ч, вследствие большей разности температур между газом и обжигаемым
материалом. Технические характеристики некоторых коротких вращающихся печей
приведены в 15.
Короткие вращающиеся печи могут работать как
самостоятельные агрегаты без кальцинаторов, циклонных теплообменников или
концентраторов шлама, однако при этом они имеют производительность на 40—150%
ниже, а удельный расход тепла на 25—30% выше.
|