Колосниковые холодильники фирмы «Фуллер»

Клинкерный колосниковый холодильник с интенсивным воз­душным охлаждением, известный под названием холодильника Фуллера, разработан фирмой «Фуллер» (Катасокуа, США) для работы совместно с вращающейся печью. Первый холо­дильник Фуллера был пущен в эксплуатацию в августе 1937 г. на цементном заводе «Вэлли Фордж» (Пенсильвания, США) для устранения неравномерности расширения объема цемента, вызванной гидратацией оксида магния.

23.4.1. Колосниковый холодильник фирмы «Фуллер». При разработке холодильника основной целью фирмы «Фуллер» было повышение качества цемента в результате быстрого ох­лаждения клинкера. Одновременно было установлено, что в этом холодильнике достигается весьма эффективный теплообмен между охлаждающим воздухом и горячим клинкером.

Закрытая конструкция холодильника Фуллера обеспечива­ет чистоту помещения цеха. Объем холодильника Фуллера на 20% меньше, чем барабанного. Он осуществляет постоянный контроль за температурой вторичного воздуха и клинкера; по­тери тепла во внешнюю среду излучением и конвекцией в этом холодильнике незначительны. Холодильник Фуллера позволяет достигнуть быстрого начального охлаждения клинкера, что имеет большое значение для формирования трехкальциево — го силиката. Этот холодильник допускает высокую температуру поступающего клинкера— 1360—1400° С, что повышает терми­ческий к. п. д. до 72—75%. Благодаря применению избытка ох­лаждающего воздуха[43] температура клинкера снижается до 65° С и ниже, что позволяет немедленно приступить к помолу.

В отличие от барабанных и планетарных холодильников, где охлаждение клинкера производится почти исключительно в поперечном потоке воздуха, в холодильнике Фуллера этот процесс протекает и в поперечном, и в продольном направлениях.

Современные хлодильники Фуллера имеют производитель­ность до 10000 т/сут.

Вначале клинкерные холодильники Фуллера выпускали с колосниковой решеткой, наклоненной на 15° — по аналогии с решеткой типа «Сейбот» для котельных топок. Для уменьше­ния строительного объема наклон колосников сначала был сни­жен до 10°, а затем до 5° и менее, что в конце концов привело к появлению горизонтальных колосниковых решеток.

Колосниковая решетка переталкивающего типа состоит из чередующихся групп неподвижных колосников. Привод ко­лосников осуществляется двигателями с регулируемой скоро­стью. Размер колосниковых плит 300X410 мм. Частота ходов колосников находится в пределах 4—17 в 1 мин. Длина хода подвижных колосников составляет 120 мм. Мелкие зерна клинкера, провалившиеся через колосниковую решетку, попа­дают в воздушные камеры, откуда выгружаются через возду­хонепроницаемые двойные маятниковые клапаны, приводимые от двигателя; затем в большинстве конструкций просыпь уда­ляется из корпуса холодильника с помощью скребкового цепно­го транспортера. В холодном конце колосниковой решетки клинкер попадает на наклонную стержневую решетку, через которую основная часть клинкера поступает на транспортер. У конца наклонной стержневой решетки установлена молотко­вая дробилка, измельчающая крупные куски клинкера.

Прогрессирующий рост размеров вращающихся печей соз­дает новые проблемы для горизонтальных холодильников Фул — лера. Случилось так, что мощные вращающиеся печи произво­дительностью около 1000 т/сут и более имели тенденцию про­изводить клинкер более мелкого зернового состава. Горячий слой мелкого клинкера ожижался вследствие быстрого расширения подаваемого снизу холодного воздуха, в результа­те чего горизонтальные колосники, двигаясь, не транспортиру­ют клинкер через горячую зону холодильника. Это вызывает опасный рост высоты слоя клинкера.

23.4.2. Комбинированный холодильник фирмы «Фуллер». Для преодоления описанных выше недостатков был разрабо­тан комбинированный холодильник фирмы «Фуллер», впервые пущенный в эксплуатацию в 1965 г. на цементном заводе «Ат — лантик цемент компани», Равена, штат Нью-Йорк.

Комбинированный холодильник «Фуллер» со стороны за­грузки клинкером имеет колосниковую секцию с наклоном 5°. Одновременно высота переталкивающих ребер подвижных ко­лосников увеличена с 5 до 8,3 см. Это помогает преодолеть эф­фект ожижения [271]. Остальная часть холодильника занята горизонтальной переталкивающей решеткой. Обе секции колосников имеют независимые приводы с регулируемой скоро­стью. Убедившись в ценности этого подхода, фирма выпусти­ла комбинированные холодильники с тремя секциями подвиж­ных колосников. Первые две секции устанавливались с накло­ном 3°, а третья — горизонтально. Такой комбинированный холодильник снабжен особым устройством, которое позволяет
отвести горячий воздух, нагретый до 350—400° С, из централь­ной части холодильника и использовать его для сушки сырье­вой смеси и угля.

Разъяснение понятия «воздух, отходящий из центра холо­дильника» дано на рис. 23.13. Здесь схематически представле­ны различные виды воздуха в холодильнике. Двукратный про­сос воздуха, или двойной термический цикл, описан в разд. 23.4.3.

Комбинированный колосниковый холодильник «Фуллер» последней конструкции состоит из наклонной решетки, корот-

Кой горизонтальной решетки, клинкерной дробилки И ДЛИННОЙ горизонтальной решетки. Преимущество такой конструкции заключается в том, что после дробления крупные куски клин­кера вновь подвергаются интенсивному охлаждению.

Вместе с внедрением печей с суспензионными теплообмен­никами, потребляющих небольшие количества тепла на обжиг клинкера, существенно повысились требования к уровню теп­лового к. п. д. колосниковых холодильников. Для указанных печей требуется подвести больше тепла с меньшим количест­вом вторичного воздуха. Поэтому для достижения высокой тем­пературы вторичного воздуха толщину слоя клинкера прихо­дится повышать до 450 мм.

Это достигается уменьшением ширины наклонной колосни­ковой решетки и снижением скорости ее перемещений. Ширину колосника со стороны загрузки клинкера принимают равной примерно половине внутреннего диаметра печи. Горизонталь­ную решетку выполняют на 60—90 см шире наклонной, ско­рость подвижных колосников в ней выше, а слой клинкера на ней тоньше для снижения необходимого уровня давления ох­лаждающего воздуха.

На рис. 23.14 показаны продольное сечение и план комбини­рованного холодильника «Фуллер» с шестью воздушными ка­мерами. Объем холодильника под колосниковыми решетками разделен на ряд воздушных камер, каждая из которых обору­дована вентилятором, нагнетающим охлаждающий воздух.

В холодильнике Фуллера производительностью 2000 т/сут имеется 7 воздушных камер. Перегородки между ними от осно­вания доходят до колосников и упираются в неподвижные ко­лосниковые плиты. Воздушные камеры направляют нагнетае­мый в них воздух вертикально через слой клинкера. Поэтому слой клинкера по длине холодильника делится на 7 участков с различными средними температурами. При снижении темпе­ратуры слоя клинкера уменьшаются расширение и скорость охлаждающего воздуха. Пропорционально этому падает и дав­ление воздуха, необходимое для пронизывания слоя клинкера.

В воздушной камере, ближайшей к загрузочному отверстию, для подачи охлаждающего воздуха устанавливают вентилятор со статическим напором 500 мм, а в каждой следующей воз­душной камере — вентиляторы с более низким статическим на­пором. Самый холодный участок может быть оборудован вен­тилятором со статическим напором 175 мм.

Колосниковые холодильники фирмы «Фуллер»

Колосниковые холодильники фирмы «Фуллер»

Рис. 23.14. Комбинированный колосниковый холодильник «Фуллер» перетал­кивающего типа (вверху— план, внизу— продольный разрез)

На рис. 23.15 представлена диаграмма изменения напора в воздушных камерах при различной температуре клинкера для типового комбинированного холодильника «Фуллер» произво­дительностью около 1700 т/сут клинкера при диапазоне темпе­ратур материала от 1360 до 65° С [272].

Для расчета температуры вторичного воздуха в °С можно пользоваться эмпирической формулой

3250 (347 — К)

Хп ‘

Где х — удельный расход тепла в печи, ккал/кг клинкера; п — избыток возду­ха; К —потери тепла в холодильнике, ккал/кг клинкера; 3250 и 347 —кон­станты.

Колосниковые холодильники фирмы «Фуллер»

Рис. 23.15. Давление р в воздушных камерах н температура материала t в шестикамерном колосниковом холодильнике «Фуллер» вдоль длины і решет­ки (измеряемой по числу рядов колосников)

/ — температура материала; 2 — давление воздуха; 3— наклонная колосниковая решет­ка (толщина слоя клинкера 450 мм); 4 — горизонтальные секции колосниковых решеток (толщина слоя клинкера 250 мм); п — номера камер (I—VI); Q — средний расход воз­духа

Если удельный расход тепла составляет 830 ккал/кг клин­кера, коэффициент избытка воздуха 1,1 и потери тепла в холо­дильнике 92 ккал/кг клинкера, то температура вторичного воздуха

3250 (347 — 92) і = = 907° С.

830-1,1

Поперечное сечение загрузочного отверстия холодильника назначается таким, чтобы скорость вторичного воздуха, выхо­дящего из холодильника, составляла около 4 м/с. Производи­тельность вентиляторов холодильника должна обеспечить при нормальных условиях 3—3,15 м3 воздуха на 1 кг клинкера. Удельная производительность холодильника равна 38—43 т клинкера на 1 м2 колосников в сутки. Мощность, потребляемая

Колосниковым холодильником производительностью 2000 т/сут и обеспечивающая работу вентиляторов охлаждающего возду­ха, перемещение колосников и работу вентиляторов отходяще­го воздуха, равна 785 кВт, в том числе 525 кВт приходится на вентиляторы охлаждающего воздуха и перемещение колосни­ков, а 260 кВт — на вытяжные вентиляторы.

Поскольку количество охлаждающего воздуха и скорость перемещения колосников можно регулировать независимо от режима эксплуатации вращающейся печи, колосниковый холо­дильник может временно работать при отклонениях от номи­нальной производительности до 50%. Они могут рассматри­ваться как обычные перегрузки.

23.4.3. Двойной цикл. При двойном прососе воздуха в ко­лосниковом холодильнике часть избытка нагретого воздуха возвращается в качестве рециркуляционного воздуха в первую и вторую воздушные камеры. Это уменьшает количество отхо­дящего от холодильника воздуха и снижает потери тепла до 25 ккал/кг клинкера, что повышает к. п. д. холодильника. При двойном прососе воздуха на 1 кг клинкера приходится 1,3 — 1,8 м3 свежего воздуха. Однако это приводит к повышению термической нагрузки на колосниковые плиты. В США двой­ной просос воздуха больше не применяется. Холодильники с двойным прососом воздуха переоборудованы в обычные. Это относится и к промышленности ФРГ.

В тех случаях, где это возможно, отходящий от холодиль­ника воздух обеспыливается в мультициклонах. Однако чаще всего этот воздух обеспыливается в тканевых, зернистых или электрических фильтрах. Содержание в нем пыли перед фильт­ром составляет при нормальных условиях 10—15 г/м3, а после фильтра — не более 0,115 г/м3.

23.4.4. Обозначения размеров холодильников «Фуллер». Ес­ли холодильник «Фуллер» имеет маркировку 831/1050, то это означает, что ширина наклонной колосниковой решетки 8 фу­тов, а длина 31 фут; ширина горизонтальной решетки 10 фу­тов, а длина 50 футов. При производительности 4000 т/сут хо­лодильник «Фуллер» может иметь маркировку 1031S/1328H/ /1327 Н. Это означает, что кроме наклонной решетки (S—на­клонная) имеются еще две горизонтальные (Н — горизонталь­ная). Длина такого холодильника 86 футов, или 26 м.

23.4.5. Тепловой баланс холодильника «Фуллер». В табл. 23.2 приведен тепловой баланс колосникового холодильника «Фуллер» размером 825/1050; вращающаяся печь с циклонным теплообменником имеет производительность 1934 т/сут [270].

23.4.6. Коэффициент полезного действия холодильника. Не­высокий к. п. д. холодильника, приведенный в табл. 23.2, обу­словлен относительно малым объемом как вторичного воздуха, так и воздуха, отходящего из центра холодильника, и избыточ­ного (аспирационного) воздуха. Если воздух, отходящий из

Таблица 23.2. Характеристики и тепловой баланс колосникового холодильника «Фуллер» размером 825/1050

Показатели

Значение

Показатели

Значение

Температура, °С:

Клинкера на входе клинкера на выходе охлаждающего воздуха вторичного воздуха аспирационного воздуха воздуха, отходящего из центра

Коэффициент избытка воз­духа

Количество воздуха при нормальных условиях, не­обходимое для обжига клинкера, м3/кг:

Первичный воздух охлаждающий воздух вторичный воздух аспирационный воздух холодильника воздух, отходящий из центра холодильника

1460 83 22 920 158 374

1,056

0,034 2,312 0,842 0,889

0,581

Расход тепла на обжиг клинкера в печи, ккал/кг Тепловой баланс холодиль­ника при 20° С: приход тепла, ккал/кг: клинкер

Охлаждающий воздух

750

383 1

Всего

Расход тепла, ккал/кг: вторичный воздух аспирационный воздух воздух, отходящий из центра клинкер

В окружающую среду

384

257 40 71

12 4

Общие потери тепла

127,

К. п. д. холодильника, % К. п. д. холодильника при использовании воздуха, от­ходящего из центра, %

67,1 85,6

Центра холодильника, применяется в технологическом процес­се для сушки сырья, то эта позиция баланса может рассматри­ваться как приходная; в этом случае к. п. д. холодильника до­стигает 85,6%. Здесь необходимо иметь в виду, что при низком удельном расходе тепла на обжиг клинкера (750 ккал/кг клин­кера, см. табл. 23.2) снижается расход воздуха на горение топлива в печи, поэтому при постоянном коэффициенте избыт­ка воздуха печь потребляет меньше вторичного воздуха. В этом случае получается заметно меньший к. п. д. холодиль­ника. Если печь расходует 850 или 950 ккал/кг клинкера, то в нее удается подать более горячий вторичный воздух, что повы­шает к. п. д. холодильника.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *