ТЕПЛООБМЕННЫЕ УСТРОИСТВА

Внутренние теплообменные устройства. Ц с н — II ы е завесы устанавливают во вращающихся печах для интенсификации процессов сушки шлама и теплообмена между обжигаемым материалом и газо­вым потоком. Завеса улучшает теплоиспользование в хо­лодном конце вращающихся печей: жидкий шлам об­волакивает цени и поверхность его соприкосновения с газовым потоком увеличивается; там, где шлам ча­стично высушен, тепло передается нагретыми цепями при погружении их в шлам. Поверхность цепей рас­считывают таким образом, чтобы шлам выходил из цеп­ной завесы с остаточной влажностью в среднем 8—12%.

Конструкция цепной завесы должна способствовать хорошей грануляции материала. Недостаточная по­верхность цепей в ценной зоне приводит к излишней остаточной влажности материала, что вызывает пере­расход тепла на обжиг, снижает производительность печи и в отдельных случаях затрудняет правильную эксплуатацию теплообменников. С другой стороны, при излишней поверхности цепей в цепной зоне шлам пересушивается и повышается нылевынос сырья с от­ходящими из печи газами. Обычно отношение поверх­ности цепей к поверхности футеровки на этом участке равно 2,5—4. По способу подвески цепные завесы дер лятся на свободновисящие с подвеской цепи в одна точке и гирляндные.

Свободновисящие цепи подвешивают на швелле рн, установленные через равные промежутки по окру» ности корпуса печи. Каждый’ последующий ряд цепа смещен на некоторый угол, так что в целом образуете; навеска цепей в шахматЕюм порядке, что улучшае! транспортирование материала вдоль печи. Длина iienj обычно составляет 0,6—0,7 внутреннего диаметра печі по футеровке. По показателям эффективности тепло! обмена, а также по гранулометрии обжигаемого мате! риала свободновисящие цепи значительно уступают гир’ ляндным системам навески цепей.

Испарительная способность свободновисящих це­пей составляет 10—12 кг воды на м2 — ч, а гнрляндиыа цепных завес — 20—25 кг воды на м2 • ч.

Различают дне основные системы гирляндных цеії ных завес: навеска в виде перекрещивающихся гир] лянд и винтообразная. Первую систему применяют длі шламов, легко транспортируемых, не образующих шла мовых колец, а другую—для шламов с плохой транспор) табельностью, так как эта цепная завеса способствуй интенсивному продвижению материала даже с очена высокими пластичными свойствами. Применяют раз личные способы крепления цепей к корпусам вращам щихся печей: с помощью скобы, приваренной к корпусі и к кольцу, а также к разъемным кольцам, к колю цу, приваренному к корпусу печи, и с помощы] серьги. Для гирляндных цепных завес следует при менять такие крепления, которые не сильно выступаю^ над футеровкой и не мешают движению шлама.

Общая длина цепей в современных длинных неча^ составляет 2000 м и более, а их поверхность боле 1500 м2. Характеристика цепей с овальными и круглым^ звеньями дана в табл. Ш-33.

Цепи меньшего диаметра, более легкие, примени ются в печах диаметром до 3 м, а также в длинных печаз на участках жидкотекучего шлама. Во время экенлуа тации печей необходимо следить за тем, чтобы темпе ратура газов перед цепями не поднималась выше допу стимой, так как это может привести к выгоранию и раз рушению цепной завесы.

Металлические и керамически теплообменники. В зависимости от рабоче. температуры теплообменники изготавливают из жаро

Т Л ПЛИ НА 111-33 Характеристика цепей

Показатели

Диаметр прутка стали цепей, мм

.6

20

23

26

Цепи со звеньями овальной формы

.Масса 1 ног. м цепи.

Кг ……………………………………………..

5,6

6.94

8,76

1 1 .4

Эффективная поверх­

Ность 1 пог. м цепи, м*

0,149

0.164

0.186

0.213

Цепи С кру(."ММ звеньями

Масса 1 пог. м цени

J, ………………………………………………

8 7

10.7

13

3

17

6

Эффективная поверх­

Ность цепи, мг………………………

0.215

0,24 1

0

268

0

313

Стойких чугуна или стали, а также из огнеупорного кирпича. Теплообменники бывают ячейковые, звень­евые, гирляндные и циклоидные. В продольном на­правлении печи теплообменники образуют сплошные или прерывистые каналы, в которых передвигается сырьевой материал. При расчленении единого потока материала на несколько потоков меньшего сечения увеличивается поверхность теплообмена, существенно уменьшается термическое сопротивление вследствие уменьшения высоты потоков и усиливается переме­шивание частиц материала.

Требуемое количество ячейковых теплообменников определяют исходя из длины участка печи и количества тепла, передаваемого материалу. Длину участка печи для установки теплообменников определяют по фор­муле

Г С<7т

Ciij А/т

Где С—производительность печи, кг. кл/ч;

QT~ JlD ( l-f-/CT) — условная поверхность теплопередачи тепло­обменников, приходящаяся на 1 м печи, м2; здесь D — внутренний диаметр печи, м;

Fv

Кт= —fji —отношение поверхности теплообменников к

Внутренней поверхности футеровки на I м;

F^—поверхность теплообменников, приходящаяся на 1 м длины печи, м2;

CtT= 14 , 9V7r*7 — коэффициент теплоотдачи, ккал/м»• ч — °С ид О 7

(14,91’т > I. 163 13т/м2-К (Гг — скороец газа, м/с); .

Д—среднелогарифмичеекая разность температун

Газового потока и материала;

А/т ————-

Г—Г

2’ЗШ М

Г м

Здесь Tr—температура газового потока па выходе и.

Теплообменников, °С;

Tr— температура газового потока па входе теплообменники, °С;

1Г1—температура материала на входе в теплооб. менники, СС;

1 — температура материала на выходе из теплооб менников, °С.

Обычно температуру газового потока на входе I теплообменники принимают не выше 1100° С. Тем пература поступающего в теплообменники материал} составляет обычно около 100° С.

Количество тепла (ккал/кг клинкера, кДж/к клинкера), передаваемого^материалу^в зоне теплообмен, ников, подсчитывают по формуле

Чи-К-Ъ-Чп.

I ill

Где Jr= Vr сг tr — энтальпия газового потока на входе в теп лообмєшіики, ккал/м3 (кДж/м3);

If #/ И It

J г= V сг <г — энтальпия газового потока на выходе и^ теплообменников, ккал/м3 (кДж/м3);

Qn—тепловой поток сквозь стенку печи на участ! ке установки теплообменников, ккал/кі клинкера (кДж/кг);

\’г и Vr—количество газов на входе в теплообмег ник и выходе из него е учетом паров воды выделившихся из материала, м3/кг клинкера

С —теплоемкость газа при tr ккал/кг-°С (кДж/кг- °С).

С —теплоемкость газа при tr ккал/кг °С (кДж/кг«°С).

В ШШЦементе разработана конструкция цикле ндпого металлического теплообменника. Общий вид этого теплообменника приведен на рис. 111-35. Он пред­ставляет собой набор изогнутых стальных пластин из жаростойкой стали Х23ІІ18. Поверхность теплооб­мена составляет 170 м2, а общая масса 22,8 т. Конструк­ция теплообменника позволяет избежать разрушения от термических напряжений и обеспечивает процесс теплообмена при низком выносе пыли.

В Гипроцементс разработана конструкция шар — нирно-винтового металлического теплообменника с по — нерхностью теплообмена 545 м2 и общей массой 37,2 т. Его изготавливают из жаропрочной стали 30X241112 (рис. 111-36). Сырьевой материал поступает равномер­но в каждый из трех каналов, образуемых тенлообмен — ными элементами, и нагревается топочными газами. В Южгипроцементе разработана конструкция ячей­кового металлического теплообменника из жаропроч­ной стали X28JI с поверхностью теплообмена 490 м2 и общей массой 68,5 т (рис. 111-37). Теплообменник представляет собой ряд ячеек, набранных из теплооб — менных элементов. Каждая ячейка теплообменника смещается на некоторый угол поворота по ходу нагре­ваемого материала, в результате чего материал много­кратно пересыпается при прохождении через теплооб­менник и интенсивно нагревается.

Успешная эксплуатация теплообменников возмож­на лишь при условии стабильности температурного ре­жима в печи. Нарушение режима обжига, как правило, приводит к выходу теплообменников из строя или за­мазыванию их материалом.

Запечные теплообменные устройства. Циклон — вь« теплообменники являются перспек­тивной конструкцией запечных теплообменных устройств. Для них характерна максимально развитая поверхность теплообмена взвешенной в газовом потоке сырьевой муки, высокая скорость ее нагревания, срав­нительная простота конструкции и надежность работы в сочетании с низким удельным расходом топлива.

Для работы циклонных теплообменников не тре­буется предварительная грануляция сырьевой муки, что также выгодно отличает их от других теплообмен­ных устройств. Данные, характеризующие эффектив­ность установки циклонных теплообменников к корот­ким вращающимся печам, приводятся в табл. 111-34. Принцип работы циклонных теплообменников

ТЕПЛООБМЕННЫЕ УСТРОИСТВА

Рис. 111-35. Общий вид циклоидного теплообменника

ТЕПЛООБМЕННЫЕ УСТРОИСТВА

Рис. 111-36. Общий вид шарпирно-винтового теплообменника

Hunpatmtue ддиженин нстериит

ТЕПЛООБМЕННЫЕ УСТРОИСТВА

Рис. 111-37. Общий вид ячейкового теплообменника

ТАБЛИЦА 111-34 Эффективность установки циклонных теплообменников к коротким вращающимся печам

Размеры печей, м

Производительность, т/сут

Расход тепла, ккал/кг. кл (кДж/кг. кл)

Повышение производи­тельности, %

Снижение расхода тепла, %

До установки

После установки

До установки

После установки

2,5X40

143

209

1460 (61 000)

970 (4070)

49,8

33,3

2,.7X60

212

303

1360 (57 000)

910 (3820)

41 ,4

35,2

2,6X60

159

232

1415(59 300)

970 (4070)

52,4

31,2

2,4X38

146

255

1К15(67 600)

955 (4000)

74

41

2,5X50

133

204

1460 (61 300)

955 (4000)

53,8

34,7

(рис. III-38) заключается в следующем. Откорректи­рованная сырьевая смесь подается пневмонасосом в бункер 1, а затем элеватором 2 на ленточный транс­портер-дозатор 3 ив газоход батарейного циклона 4, Где увлекается уходящими из циклона 5 газами и вместе с ними поступает в циклон 4. Из циклона 4 осевший в нем материал поступает в циклон 5 вместе с отхо­дящими газами циклона 6. В циклон 6 нагретая сырь­евая мука попадает из циклона 5 вместе с отходящими

ТЕПЛООБМЕННЫЕ УСТРОИСТВА

ГЛ1

Рис. 111-38. Схема установки циклонных теплообменников

Газами циклона 7. В циклон 7 нагретая сырьевая смесь поступает из циклона 6 вместе с отходящими газами из вращающейся печи 8, а в печь подастся нагретая до температуры 800—900е С и частично декарбонизиро — ванная сырьевая смесь — из циклона 7.

Нижние циклоны б и 7 обычно футеруют изнутри огнеупорной керамикой, а верхние циклоны 4 и 5 изо­лируют снаружи. В качестве последней ступени очи­стки 9 могут применяться эффективные конструкции электрофильтров.

Очищенные от пыли печные газы удаляются в трубу с помощью дымососа 10.

Ниже приводится техническая характеристика печи размером З X 58,9 м с циклонными теплообменни­ками:

Производительность ne-iii

Т/ч…………………………………

Удельный расход тепла, ккал/кг клинкера

(кДж/кг)…………………………

Температура отходящих

Газов, °С………………………….

Избыток воздуха (перед

Дымососом)…………………….

14,4

950(4000) 200

2.05

31

0,25 1,1

Удельная производитель­ность, кг/ч с 1 м2 внутренней поверхности футеровки печи. . . безвозвратный унос сырья, т/ч…. то же, % .

Конвейерный к а л ь ц и и а т о р пред­ставляет собой бесконечную движущуюся решетку, составленную из палет-колосников, на которой находит­ся слой гранулированного материала высотой 150— 250 мм. Через слой материала и отверстия в колосниках просасываются печные газы с температурой 1000— 110()°С, которые нагревают материал. Существуют две схемы работы конвейерных кальцинаторов: с однократ­ным и двукратным просасыванием газов.

Схема с двукратным просасыванием газов наиболее экономична в тепловом отношении и может обеспечить удельный расход тепла около 850 ккал на 1 кг клинкера (3560 кДж на 1 кг клинкера).

При работе печи с однократным просасыванием газов (рис. II1-39) гранулированный материал из гра­нулятора 1 поступает через распределительное уст­ройство на решетку кальцинатора 2, где высушивается и частично декарбонизируется за счет тепла печных газов, выходящих из печи 3, в которой завершается процесс декарбонизации и происходит спекание клин­кера.

Горячий клинкер направляется из печи в барабан­ный холодильник 4. Здесь он охлаждается поступающим в печь воздухом. Для создания более мягкого режима сушки влажных гранул в начале процесса часть печ­ных газов направляют через нижнюю часть розжиго — вой трубы 5 в смесительную камеру С, где их разбав­ляют наружным воздухом, и температура смеси приоб­ретает требуемое значение порядка 400—500° С. При

О

ТЕПЛООБМЕННЫЕ УСТРОИСТВА

Рис. ІІГ-39. Схема вращающейся печи с кальцинирующей решеткой

Этом условии высушиваемые гранулы не разрушаются и не уплотняют слой.

Печные газы, пройдя через слой материала на ре­шетке, отсасываются дымососом и после очистки от пы­ли выбрасываются в атмосферу. Провал мелкого мате­риала через решетку удаляется транспортером 7 и по­дается в сырьевой бункер. Кальцинирующая решетка заключена в герметичный металлический кожух 8, Отфутерованный изнутри огнеупорным кирпичом.

Более эффективно протекает процесс в печах с дву­кратным просасыванием газов. Горячие газы, поступив­шие из вращающейся печи, просасываются промежуточ­ным дымососом через слой материала в горячей камере, где отдают часть тепла материалу, и поступают в хо­лодную камеру кальцинатора, где вторично просасы­ваются через слой холодного материала и основным ды­мососом удаляются через систему пылеочистки в ат­мосферу.

Несмотря на то что печи с кальцинирующими решетками являются высокоэкономичными в теп­ловом отношении, они не получили широкого распро­странения из-за сложности эксплуатации решетки и ча­стых остановок на ремонты.

Добавить комментарий

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