ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

Канд. техн. наук А. Ф. Me Шик 1) ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для обжига цементного клинкера используют раз­личные виды топлива. В отечественной промышленно­сти наибольшее распространение нашел природный газ, затем уголь, сжигаемый в пылевидном состоянии, и, наконец, мазут.

Пылевидное твердое топливо, применяемое для об­жига клинкера во вращающихся печах, должно обла­дать необходимой теплотворной способностью, опреде­ленным содержанием летучих веществ, ограниченными зольностью и влажностью. В табл. III-7 приведены характеристики некоторых топливных шихт, исполь­зуемых для обжига во вращающихся печах; на рис. II1-7 показана зависимость показателей работы печи от теплотворной способности топлива. Зольность шихты топлива, не нарушая нормальную работу вра­щающейся печи, может колебаться в пределах 10—25%. Тонкость помола должна соответствовать остатку на сите № 008 не более 8—12%, выход летучих на сухую массу топлива должен находиться в пределах 10— 30%, влажность шихты не должна превышать 2%.

В табл. III-8, III-9, 111-10, III-11 приводятся дан — иые о составах и теплотехнические характеристики не­которых бурых и каменных углей и полуантрацитов,

1500 1000 6500 BODO S509 5ЄОО вїкмфг (2S022) [25т)(211В0)(ї0т)(кЄж/кг)


Рис. 111-7. Зависимость относительных показателей работы печи от теплотворной способности топлива

А— нормальная производительность; а’ —форсированная про­изводительность; B — расход тепла при нормальной производи­тельности; Ь’ — расход тепла при форсированной производи­тельности; прямая с крестиками — минимальная теплотворная способность шихты топлива; с — нормальный режим работы; D — образование колец

ТАБЛИЦА III-7. Характеристики шихты твердого топлива дли вращающихся клинкерообжигательных печей

Компонент топливной шихты

Содержание,

%

Теплотвор­ная спо­собность, ккал/кг (кДж/кг)

Зольность, %

Выход лету­чих на сухую массу, %

Жаропроизво- дительность при а=1 в "С

Донецкий:

Т…………………………….

34 1

5596

23,2

19,3

2100

Г…………………………….

66 /

(23 430)

18,5

Т…………………..

50 1

5957

22 ,4

2100

Г……………………………..

50 /

(24 920)

Кузнецкий:

19,4

21,9

Т…………………………….

50 1

5694

2080

Г…………………………….

50 }

(23 800)

Т………………….

60 1

5948

17,46

20.7

2090

Г……………………………..

40 1

(24 870)

Пж………………..

30 1

6187

22.Б

18.8

2100

Т………………….

70 /

(25 900)

Кузнецкий Т……………………

50 1

5732

22.2

25,9

2060

Черемхсвский Д . . .

Б0 /

(24 000)

ТАБЛИЦА Ш-8. Состав н теплотехнические характеристики бурых углей Б2

Е е 2

Характеристика угля

Подмос­ковный уголь

Черновское месторожде­ние (Читин­ская обл.)

Райчихинское месторожде­ние (Хабаров­ский край)

Кивдин — ское место­рождение (Хабаров­ский край)

Бикииское месторож­дение (Примор­ский край)

Ангрен — ское мес­торожде­ние (Уз­бекская ССР)

1

WP. %……………………………………………..

33

34

34

37

37

36

2

ЛР, % ……………………………………………..

23

8

8

13,2

22

10

3

Sg. %………………………………………………..

1,3

0,4

0,3

0,2

0,3

0,7

4

SOpr< % ………………………………………….

1.2

0,5

5

Gp, %………………………………………………..

29,5

43,5

37,5

35,3

26,9

41.І

6

HP, %……………………………………………….

2,3

2,9

2,2

2,1

2,3

2,4

7

NP, % ………………………………………………

0,6

0,7

0,5

0,6

0,7

0,2

8

OP, %………………………………………………

9,1

10,8

12,5

11 ,6

10,8

9 , 1

-p ккал/кг

2560

3800

3000

2840

2160

3380

^И’ (кДж/кг)…………………………………..

(10 752)

(15 960)

(12 600)

(11 928)

(9072)

(14 196)

10

Ко*макс> %…………………………………….

19,3

19,4

19,8

19,7

19,3

19,9

1 1

І’

1730

I860

1750

1730

1600

1800

12

0,8

0,84

0 ,82

0,82

0 ,79

0,84

13

Выход летучих V’r, % …

47

44

42

33

14

Теплота сгорания Og.

6700

7150

6350

6150

6150

6950

Ккал/кг (кДж/кг)………………………. |

(28 000)

(29 900)

(26 600)

(25 700)

(25 700)

(29 100)

* Относительный выход сухих продуктов сгорания топлива.

О о

ТАБЛИЦА III-9.

Состав и теплотехнические характеристики бурых углей марки БЗ Таджикской, Киргизской и Грузинской ССР


Ленгеров- ское мес­торожде­ние (Ка­захская ССР)

Сумоктии- ское мес­торожде­ние (Кир­гизская ССР)

Кмзилкий- ское мес­торожде­ние (Кир­гизская ССР)

АхалЦих скос мес­торожде­ние (Грузин­ская ССР)

ГелаТское

Место­рождение (Грузин­ская ССР)

Караган­динский бассейн (Кааах — ская ССР)

Шурабское месторож­дение (Таджик­ская ССР)

Характеристика угля

WP, %………………………………….

Л», % ………………………………

SP, % ……………………

СР. %

ИР, %

NP, %……………………………………

О>’. % ………………

Ккал/кг (кДж/кг) .

~гмакс’ /0………………..

T °с

‘макс ^……………………………….

В…………………….

Выход летучих V’, % г

Теплота сгорания ккал/кг

27 26

0,7 34 2,5 0,4 9,4 2900 (12 ISO) 19,5

1800 0,83 40

30 13 1,8 43 2,5 0,3 9,4 3700 (15 540) 19,5

1870 0,85 39

21 16

46,4 2,9 0,5 12,2 4000 (16 800) 19,6

1960 0,87 37

22 12 0,5 51 2,7 0,4 I 1,4 4400 (18 480) 19,8

1960 0,88 33

7000 (29 300)

28 10 1,1 47,7 2,5 0.5 10,2 4 100 (17 220) 19,7

1920 0,87 37

20 ЗК

I . 1 28,4 2,4 0,5 9.6 2500 (10 500) 19

I 820 0,83 49

21 38

I,6 37 2,7 0,7 9

3300 (13 860) 19,1

970′ 0,88 43

6800 (28 500)

7J00 (29 700)

7000 (29 300)

7100 (29 700)

6700 (28 000)

7100 (29 700)

(кДж/кг)……………………………….


ТАБЛИЦА III-10. Состав и теплотехш чсские характеристики бурых углей Урала, Сибири и Дальнего Востока с содержанием влаги до 30%

С

С %

Характеристика угля

Челябинский бассейн

Волегаиское месторождение (Свердловская (обл.)

Богословское и Вессловское место­рождения (Свердлов­ская обл.)

Азейское месторож­дение (Иркутская обл.)

Гусиноозерское месторождение (Бурятская АССР)

Арбогарское место­рождение (Читинская обл.)

Тарбогатайское месторождение (Читинская обл.)

Тавриганское место­рождение (Примор­ский край)

Артамоновское мес­торождение (При­морский край)

Сахалинское место­рождение

1

WP, %……………………………………………..

17

23

28

22

23

25

30

15

26

20

2

Ар, %………………………………………………..

28

27

20

10

13

15

13

22

17

12

3

So-И — % ………………………………………….

CP, %……………………………………………….

1,5

0,2

0,3

0,4

0,6

0,7

1 .2

0,4

0,3

0,3

4

39,1

33

36, 1

50

48

42,6

42.6

46, 1

40,5

49

К

НІ’, %……………………………………………..

2,8

2,5

2,5

3,6

3,2

2,9

2,9

3.7

3,3

3,8

6

NP, % ………………………………………………

1

0,4

0,6

1

0,7

0,8

0,7

1 .4

1 .0

0,9

7

8

9

OP, % ……………………………………………..

QP, ккал/кг (кДж/кг) . . .

10,6 3500 (14 700) 19,3

13,9 2800 (11 760) 19,7

12,5 3000 (12 6П0) 19,9

13

4500 (18 <J00) 19,1

11,5 4300 (18 060) 19,2

13

3700 (15 540) 19,6

9.6 3800 (15 960) 19,1

1 1.4

4250 (17 850) 50

11,9 3600 (15 120) 19

М

4450 (18 690 19

10

В…………………………..

1940

1800

1830

1980

1950

1930

1880

2020

1870

1980

1 1

0,87

0,84

0,84

0,86

0,86

0,85

0,87

0,88

0,84

0,8

1 о

RlLVnn NpTVflWV 1/г в/~

Лл

КО

46

46

<13

38

43

/18

50

48

ТАБЛИЦА III— II. Состав и технологические характеристики газовых тощих углей и полуантрацитов

С с

Я

Характеристика угля

Донецкий бассейн, газовый, Г

Донецкий бассейн, тощий, Т

Львовско- Волынский бассейн, газовый, Г

Кизелов-

Скнй бассейн, газовый, Г

Кузнецкий бассейн, газовый, Г

Кузнецкий бассейн, тощий, Т

Бухага — чинское месторож­дение, газовый, Г

1

W, %………………………………………………..

13

5

10

5

7,5

7

7

2

АР, % ………………………………………………

15,5

17

15

26

9

14

12

3

S& % ……………………………………………….

2

1 ,7

1.8 1

4,7

0,5

0,5

0,5

4

SOpr> % …………………………………………..

I. G

0,9

0,6 >

5

CP, % ………………………………………………

54

70

59,7

54

68,5

71,9

66,4

6

HP, % ………………………………………………

3,9

3,2

3,9

3,9

4,8

3,4

4.5

7

Лр, %………………………………………………..

1, 1

1 , 1

0,9

1

2, 1

1 ,6

0,8

8

Ор % ………………………………………………..

9

1,1

8,1

5,4

7,6

1,6

8,7

9

Q^,, ккал/кг (кДж/кг) . . .

5180

6400

5500

5200

6400

6600

6200

Я%аКс< %……………………………………….

(21 756)

(26 800)

(23 100)

(21 840)

(26 800)

(27 720)

(26 040>

К)

18,8

19

19

18,5

18.5

18,8

18,6

11

T °С

•макс…………………………………………….

2060

2120

2080

2090

2080

20И0

2080

12

Б…………………………..

0,89

0,93

0,9

0,91

0,9

0,91

0,90

13

Выход летучих Vі, % …

43

13

39

44

40

14

40

14

Теплота сгорания Qg,

7750

8600

7800

8100

8150

8600

8100

Ккал/кг (кДж/кг)…………………………..

(32 400)

(36 000)

(32 600)

(33 900)

(34 100)

(36 000)

(33 000)

С

С G

Характеристика угля

Буреии-

Ский бассейн, газовый, I

Сучанекий бассейн, газовый, Г

Сучаиский бассейн (Примор­ский край), тощий, Т

Подгород — ненское месторож­дение (Примор­ский край)

Южный Сахалин, дымный,

Д

Донецкий бассейн, полуантра­цит, ПА

Егоршин — ское Мес торождс-

Ине (Урал), полуаитра цит, ПА

1

WP, %………………………….

5

5

5

5

11

5

5

2

АР. % ………………………………………………

30

29

23

40

19

16

21

3

S& % ………………………………

1 0,6

0,5

0,5

0,4

0,5

1.9

0,4

4

^Орг» %………………………………

1

5

СР. %…………………………..

52

54,5

64,7

47.5

54,2

71 ,9

66,5

6

Нр. %…………………………….

3,9

3,5

3,2

2.5

4.2

2,8

2,7

7

Л/Р. % …………………………

0,8

0,9

0,7

0,4

1 . 1

1,6

1

8

Ор. % ……………………………

7,8

6,6

2,9

4,2

10.1

1,4

3,4

9

Си, ккал/кг (кДж/кг) . . . .

4900

5100

5800

4400

5100

6400

5900

«°’макс %……………………………………….

(12 580)

(21 420)

(24 360)

(18 480)

(21 420)

(26 800)

(24 780)

10

18,5

18,7

19,3

19

18,7

19,3

19,4

1 1

‘макс■ ………………………………………….

2070

2100

2110

2080

2040

2120

2120

12

В……………………………………

0,90

0,90

0,91

0,93

0 ,92

0,89

0,93

ІЗ

Выход летучих Vі". %

Лч

П

•"

*

ТАВЛИЦА III-12. Характеристики топочного мазута (по ГОСТ 10585 —63)

Показатели

Марка мазута

Ф5

ФІ2

40

100

200

МЦ

1

2

3

4

5

6

7

Вязкость условная, не более:

При 50° С……………………………………………………………….

5

12

» 80° С…………………………………………………………………

8

15

8-16

» 100° С……………………………………………………………….

6,9 — 9,5

0 , I

0,1

0. 18

0.15

0,3

0,3

Содержание механических примесей, %,

0,1

0,15

1

2,5

2,5

2,5

Содержание воды, %, не более……………………………

I

1

2

2

I

2

Содержание серы, %, не более:

2

0.8

0,5

В малосернистом топливе……………………………….

0,5

0,5

0,5

2

2

2

3.5

3,5

3,5

Температура вспышки, °С, не ниже : в закрытом тигле………………………………………………………

80

90

90

110

140

I 10

Показатели

Марка мазута

Ф5

Ф12

40

100

200

МП

I

2

3

4

6

Є

7

Температура застывания, °С, не выше:

Топливо из беспарафиновых нефтей. .

— 5

— 8

-(-10

+ 25

+ 36

+ 25

Топливо из парафиновых Нефтей….

-(-25

+ 42

+ 42

Теплота сгорания низшая в пересчете на сухое топливо, ккал/кг (кДж/кг)…………………………………………..

Малосериистого и сернистого топлива

Высокосернистого топлива ……………………………………..

9870 (41 300)

9870 (41 300)

9700 (40 600)

9550 (40 000)

9650 (40 400)

9С00 (39 700)

9600 (40 100)

9450 (39 D00)

9650 (40 400)

Плотность при 20°С, г/см», (кг/м3) не более

1,015 (10 150)

1 ,015 (10 150)

Примечания: 1. Топочные мазуты не должны содержать водорастворимых щелочей и кислот.

2. Б мазуте марки Ф5 не должно быть сероводорода, в мазутах других марок содержание сероводо­рода не нормируется.

3. В мазутах марок Ф5 и Ф12 содержание смолистых веществ (по ГОСТ 2550 — 40) не должно пре­вышать 5%.

4. Коксуемость мазута марки МП должна быть не менее 12%.


Которые Могут быть Применены согласно ГОСТ[6] для печей цементной промышленности.

Для обжига клинкера во вращающихся печах при­меняется также жидкое топливо—топочный мазут. Ма­зут в зависимости от его вязкости делится на марки: 40, 100, 200. В пределах марок его различают по сор­там: в зависимости от содержания серы — малосер­нистый, сернистый и высокосернистый, а в зависимости от количества парафина — обыкновенный и высокопа­рафиновый.

Требования к качеству мазута приведены в табл. III-12, а его состав дан в табл. 111-13.

ТАБЛИЦА III-13. Состав топочного мазута

Элементарный состав горючей

Показатель

Массы

С1

Нг

Sr |ог+Гч’

Мазут мялосериистый с влаж­

Ностью. %:

87,8

10,7

0.7

0,8

3……………………………………………………….

87,8

10.7

0.7

0.8

87,8

10.7

. 0,7

0,8

9……………………………………………………….

87.8

10,7

0,7

0,8

Мазут вЫсокосеринстый….

85

П.5

3

0.5

Продолжение табл. III-1S

Содержание

В рабочем

,1

Топливе

О .

§

Показатель

‘макс’

Ккал/кг

АР

WP

(кДж/кг)

°С

Мазут малосериистый

С влажностью, %:

0………………………………………..

0

0

9700 (41 00Г)

2115

3………………………………………..

0,2

3

9370 (39 200)

2100

6………………………………………..

0.2

6

9060 (37 900)

2085

9………………………………………..

0.2

9

8750 (36 700)

2070

Мазут высокосернистый

0,3

3

9380

2100

(39 300)

Из газообразных топлив для обжига клинкера во вращающихся печах применяется в основном природ­ный газ. Иногда используют смесь природного газа с газом подземной газификации угля и коксовый газ. Газообразное топливо ■— наиболее эффективный вид топлива для обжига цементного клинкера. Горючие газы, поставляемые цементным заводам в качестве топлива, как правило, поступают по тем же магистраль­ным трубопроводам, что и горючие газы для коммуналь — но-бытового потребления, и на них распространяются требования ГОСТ 5542—50.

По ГОСТ 5542—50 газ для коммунально-бытового потребления должен отвечать следующим требованиям.

Допускаемые отклонения от номи­нальной низшей теплоты сгорания Q,

TOC \o "1-3" \h \z %,не более……………………………………….. ±10

Содержание, г на 100 м®, не более:

Сероводорода…. . . 2

Аммиака……………………….. . . 2

Смолы и пыли…. 0,1

Нафталина:

Зимой. . 5

Летом……………………………………………… 10

Содержание цианистых соединений в

Пересчете на HCN…………………………….. 5

Содержание кислорода в об. %,

Не более………………………………………….. 1

Количество влаги в газе при выходе из источников газа в городскую и поселковую сеть должно быть не бо­

Лее максимального насыщении газа

При температуре в °С:

Зимой. . … 20

Летом………………………………………… 35

Запах должен ощущаться при содер­жании газа в воздухе в об. %, не менее. . 1

Состав природного газа, подаваемого по газопро­водам из месторождений одного бассейна или района, усредняется и бывает более или менее однородным, но зависит от времени года и степени обработки (табл. 111-14).

Данные по плотности и теплотворной способности даны для (f Си 760 мм рт. ст. (101, 1 кПа).

ТАБЛИЦА 111-14. Средний состав природного газа некоторых месторождений

Местор ожденне

Состав газа, Об. %

Плот­

Он’

Сог

СН«

С2Н„

С. н,

С4Н„

С, н,,

N,

Ность, кг/м»

Ккал/м1 (кДж/м’)

I

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0,1

98,6

0,26

0,09

0,1

0,9

0,726

8520 (35 700)

0,08

93,3

4,1

0,70

0,2

I .5

0,765

8820 (36 900)

Северо-Ставропольское, Пелаша-

0,1

98,7

0,6

0,26

0,4

0,2

0,733

8580 (35 700)

Ленннградское (Северный Кавказ)

1,2

87,2

6

1,6

1,2

2,8

0,830

8780 (36 800)

0,2

88,8

4,8

1.4

0,5

I ,8

2,5

0,835

9410 (38 300)

0,5

93,4

2,2

1 ,4

1,1

1.2

0,2

0,806

9380 (39 300)

0,7

88,5

2,5

1.7

1

0,6

5

0,831

8798 (36 800)

Месторождение

Состав газа, об. %

Плот­

«н-

Со2

Сн4

СаНв

Сан„

С4Н10

С, н„

N,

Ность, Кг/м’

Ккал/м* (кДж/м»)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Саушннское……………………………………………….

0,03

98,5

0,34

0.1

0,02

I

0,758

8530 (35 800)

Коробковское…………………………………………..

0,2

95

0,2

0,15

0,2

4,2

0,743

8120 (34 000)

0,3

92,2

2,8

0,7

0.5

3,5

0,778

8620 (36 100)

Вой-Вожское…………………………………………….

0,05

85,2

3,4

0,9

0.4

0.3

10

0,810

8120 (34 000)

Джебольское…………………………………………….

0,1

81

3,8

7,7

3,7

0,9

2,8

0,954

10 257 (42 900)

0,1

94,6

2.3

0,5

0,3

0,2

0,755

8040 (33 700)

0,4

95, I

1,1

0,3

0,08

3

0,747

8380 (35 100)

2) СЖИГАНИЕ ТОПЛИВА, ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА

Теплоту сгорания твердого топлива рассчитывают по формулам:

По Кнорре

Битуминозные и каменные угли, ккал/кг (кДж/кг) QB=85,5C+256H —320; (358) (1072)1" (134)

Антрациты

QB=84C + 251Н—31,50 (351) (1050) (132)

Бурые угли

QB=87C + 261H—32,60; (364) (1090) (136,5)

По Дюлонгу

QB=80,8C+344,6^H —— j+25S;

(349) (1442) . (104,5)

По Менделееву

QB=81C+300H +26 (S—О); (339) (1255) (109)

По Фондрачеку QB=(89,1 —0,062С2С) + 270 (Н—0,10)—25S. (373) (0,255) (ИЗО)

Теплота сгорания мазута, ккал/кг (кДж/кг). 88,8С +266,4Н—33,30 (372) (1115) (139) Низшую теплоту сгорания рассчитывают по фор­муле

QH=QB-6(9H + №),

Где С, Н, о, W содержание углерода, водорода, кислорода в влажность в %.

Теплоту сгорания газообразного топлива рассчитывают По формуле

<7соСО +<?Н2Н2+Усн4СН« + —

Си= 100 ‘

Где? сО’ ‘Н,’ ‘СН —теплота реакции горения газов,

Ккал/ы* (кДж/м*) (табл.. Ill-J5). СО, Ht. СН»—содержание горючих газов в топливе, %.

Расход воздуха и выход продуктов сгорания даны в табл. 111-16.

ТАБЛИЦА III-15. Тепловые эффекты реакций горения углеводородов

Наименование

Уравнение реакции

Тепловой эффект, ккал/м" (кДж/м») (Н»0—пар)

Метан….

Этан………………….

Пропан….

Бутан ……………….

Пентан….

СН«+20J = COj -1- 2Н20 CjHe + 3.50г = 2COj + ЗН. О С, Н„ + 50г = ЗСО, + 4HsO C4H, „+6,50S = 4 COj + 5H,0 CSH,2 + 802 = 5CO, + 6IUO

8555 (35 818) 15 226 (63 748) 21 796 (91 255) 28 338 (118 645) 34 890 (146 077)

ТАБЛИЦА 111-16. Расход воздуха и выход продуктов сгорания топлива

Показатели

Твердое н жидкое топливо, им8/кг

Газообразное топливо, Hm8/hms

1

2

3

Теоретичес­кий расход иовдуха

V°= 0.089 Ср+ + 0.267 Нр+ + 0,033 (SP—OP)

0,0238 (CO+4CH.+ + 7СгН„+10С,+ + 13QHJ1)+16CJH1I)

Практичес­кий расход воздуха

VB=nVB

Выход про­дуктов сгора­ния топлива: СО*

+ 0,0051 Ар СО,

Ч

УсоГ=о. оі (СО,+ + CO+CH.+2C.H.+ + 3CSH, + 4C4HI„ + + SC.H,,)

SO,

N,

VN,= 0,79 VB+ + 0.68 Np

VN2 = 0.79 Vb + 0.01 N,

О*

Vq2 = 0.21 (a—1) VE

Vo,=0.2l (a— 1) VB

Н„о

^НІО=0.П2НР+ + 0.0124 VV’P

L’HIO = 0-1 (2CH.+ — i-3CsH.+4C, H, +5^,.+ +C, H„+H, + H,0)

3) ГОРІШИН ТОПЛИВА ВО ВРАЩАЮЩИМСЯ ПЕЧИ

Для достижения температуры, необходимой для получения цементного клинкера, топливо сжигается непосредственно во вращающейся печи. При этом тех­нологическая зона спекания расположена в зоне мак­симальных температур зоны горения топлива.

Процесс образования клинкера, при данной ско­рости движения материала и перемешивании, проис­ходит при определенных положении печи, длине и тем­пературе зоны горения. Температура в зоне спекания зависит от скорости горения топлива, зависящей, в свою очередь, от условий смешения топлива и возду-

;

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

Рис. II1-8. Двухканальная пылеугольная горелка 1 — каиал аэросмесн; 2 — канал вторичного воздуха; 3 — фланцы

Ха. Эти условия являются общими для всех видов топ­лива.

По данным Е. И. Ходорова, максимум температуры в зоне горения соответствует степени сгорания топлива, равной примерно 0,8.

Угольная пыль, поступающая в печь, подвергается вначале подсушке и подогреву, после чего воспламе­няется. Твердое топливо теплонеустойчиво, и повы­шение температуры приводит к его разложению на кокс и газообразные летучие продукты. Практические данные показывают, что для обеспечения необходимой длины и температуры зоны горения необходима шихта, со­держащая 10—30% летучих. При большем содержании летучих топливо слишком рано воспламеняется, и фа­кел горения будет растянутым. При меньшем содер­жании летучих воспламенение происходит позднее, а горение—более концентрированно.

Форсунки, применяемые для сжигания пылевид­ного топлива во вращающихся печах, представляют собой одну (одноканальные) или две (двухканальные) коаксиальные трубы (рис. II1-8).

Двухканальные форсунки, по центральному ка­налу которых подается воздушно-топливная смесь, а по периферийному—вторичный воздух, позволяют ре­гулировать положение зоны спекания путем изменения соотношения между первичным н вторичным воздухом.

Для снижения удельного расхода тепла на обжиг клинкера необходимы:

А) оптимальная длина зоны горения, равная при­мерно восьми диаметрам печи в свету;

Б) равномерная подача топлива;

В) соответствие количества первичного воздуха содержанию летучих;

Г) оптимальная скорость воздушно-топливной сме­си на выходе ив устья форсунки (обычно диаметр устья форсунки составляет Vis диаметра печн в свету);

Д) тяга, обеспечивающая коэффициент избытка воз­духа 1,05— 1,15;

Е) максимальное уплотнение головки печи и холо­дильника для достижения высокого подогрева воздуха;

Ж) оптимальная тонина помола угольной пыли (ус­танавливается в соответствии с содержанием летучих);

З) оптимальный угол наклона форсунки, обеспечи­вающий сгорание топлива у поверхности материала без разбивания факела о его поверхность.

Для сжигания мазута во вращающихся печах при­меняют механические форсунки, обеспечивающие не­обходимую тонкость распыления мазута и дающие воз­можность плавно ее регулировать. Капли мазута, по­падающие в зону горения, начинают интенсивно испа­ряться уже при 150° С и подвергаются термическому разложению.

В результате термического разложения из сложных углеводородов образуются более простые: сажа и во­дород. При сжигании мазута могут сгорать одновремен­но как продукты разложения, так и первичные углево­дороды. При тонком распыле мазута, малых скоростях вылета из форсунки и интенсивном смешении, при боль­шом избытке воздуха получают короткий прозрачный факел.

Для получения длинного светящегося факела не­обходим более грубый распыл, большие скорости вылета капель из форсунки, замедленное смешение и незначи­тельный избыток воздуха (не более 1,05). На рис. III-9 изображены механические форсунки для мазута. Двух — канальная форсунка (рис. III-9, и) имеет два канала 1 и 2 со сменными распылителями 3 и 4, на боковой по­верхности которых нанесены винтовые канавки для вращения мазутных струек. Применяя сменные рас-

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

Рис. II1-9.

А — двухкаиальная мазутная горелка с винтовыми распылите­лями: 1 и 2—-каналы для мазута; 3 и 4 — съемные распылите­ли; 5 и € — штоки; 7 — съемная коробка; б — Одноканальная ма­зутная горелка с винтовым распылителем: / — съемная пробка; 2 — съемный распылитель; 3 — шток: 4 — канал для мазута


Нылители с различным углом наклона канавок, можно изменять степень закручивания струек мазута. Распы­лители навинчены на штоки, которые можно перемещать вдоль оси горелки, дополнительно изменяя этим сте­пень закручивания.

Аналогично устроена изображенная на рис. 111-9,6 одноканальная мазутная форсунка. Обычно скорость вылета мазутных капель из горелок составляет около 60 м/с, для чего перед горелкой необходимо давление не менее 20 ат (2МПа). Известны случаи из зарубеж­ной практики повышения давления мазута до 50—70 ат (5—7 МПа).

Для сжигания газообразного топлива во вращаю­щихся печах применяют преимущественно одноканаль — ные нерегулируемые и регулируемые газовые горелки. При использовании одноканальных горелок весь воз­дух, необходимый для горения, поступает непосред­ственно в печь из холодильника, что несколько улуч­шает теплоиспользование. Двухканальные горелки ис­пользуют для получения короткой зоны сгорания. Природный газ состоит в основном из метана — 80— 98%. В зависимости от условий теплообмена и интен­сивности смесеобразования метан может или окис­ляться:

СН4+1/202=СН40;

CH40-f02^CH402-f І/202 и т. д.;

СН402^ НСН0 + Н20; І

СО + Н2; СО +1/202 =C02;J Н2+1/202 = Н20, или разлагаться с образованием сажи:

CH4->C-f Н2 с дальнейшим догоранием.

Нерегулируемые одноканальные горелки, рабо­тающие без первичного дутья с давлением газа перед го­релкой от 0,3 до 1 ат (от 29 до 98,1 кПа), представляют собой цилиндрическую трубу, по которой газ подается в печь со скоростью 200—300 м/с. Обычно в печах уста­навливают по две такие горелки. Устройства, позволя­ющие вдвигать горелки в печь, раздвигать их и менять угол наклона, дают возможность менять положение зоны горения и зоны спекания во вращающейся печи. Некоторые типы нерегулируемых одноканальных го­релок имеют конические сопла с углом 10° (рис. 111-10, и) или их снабжают различными насадками для интен­сификации процесса смешения (рис. 111-10, б — г).

Двухканальные горелки, работающие при давле­нии газа перед горелкой 0,2—0,5 ат (19,6—49 кПа)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

Рис. 111-10. Одноканальные нерегулируемые газовые горелки а — горелка Є сужающимся каналом; б — горелка со стабилизи­рующим рассекателем; е — горелка с расширяющимся каналом н стабилизирующей решеткой; г — горелка с сужающимся ка­налом н стабилизирующей решеткой; 1 — ввод газа: 2 — сопло горелки; 3— стабилизирующее обтекаемое тело; 4 — стабилизи­рующая решетка; 5-—теплоизоляционная защита горелки

С первичным дутьем, состоят из двух коаксиальных труб; по центральной трубе подается газ со скоростью 40—60 м/с, а по кольцевому каналу — первичный воздух со скоростью 40—60 м/с. В каналах могут быть установлены лопасти для закручивания потоков и улучшения смесеобразования (рис. 111-11, 111-12).

Недостатком нерегулируемых горелок является то, что они не позволяют оперативно изменять поло­жение, длину и температуру факела в процессе работы печи независимо от расхода газа и коэффициента избыт­ка воздуха. У регулируемых горелок эти недостатки в известной мере устраняются за счет изменения ско­рости и завихрения газовой струи, выходящей из го­релки.

Наибольшее распространение нашли регулируемые горелки ГВП и ВРГ (рис. III-13 и}’Ш-14). Горелка ГВП позволяет изменять площадь сечения устья"путем перемещения сердечника и имеет завихритель с тан­генциальными лопатками. Проивводя аксиальные] пере-

Мещения сердечника и завихрителя, можно изменять скорость струи газа и ее завихрение. В горелке ВРГ завихрение газовой струи изменяют путем изменения угла наклона лопаток завихрителя в пределах^от 0 до 60° (от 0 до 1,02 рад).

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

Рис. ІІІ-11. Двухканальная газовая горелка конструкции ІШ И Цемента

« — газовая труба для установки завихрителя; б — общий вид завихрителя; в — крепление лопатки к стержню; г — развертка лопаткн завихрителя; 1 — завнхрнтель; 2 — лопатка завихрителя; S — стержень завихрителя

Из зарубежных конструкций представляет интерес горелка фирмы «Смидт» с соплом постоянного сечения и завихрителем, работающим на давлении газа около 2 ат (196,1 кПа) (рис. III-15).

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

Рис- 111-12. Двухканальные газовые горелки

А — горелка с перемещающимся газовым завихрителем; б — fo — релка с неподвижными завнхрителямн газа и воздуха; в — fo — релка с неподвижным завихрителем газа; г — горелка с непод­вижным завихрителем воздуха; д — горелка с предварительна™ смешением газа <и воздуха; / — ввод воздуха; 2 — ввод газа; S— завихритель газа; 4— завихритель воздуха; 5 —дроссель; 6 — Камера предварительного смешения газа с воздухом; 7— пере­движная труба «телескоп»; 8 — теплоизоляционная защита релкн

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

Рис. III-13. Одноканальная регулируемая газовая горелка Г0П Гипроннигаза

І — обтекаемое тело; 2 — сопло горелки; 3 — шток для пере^е~ іцеїіня обтекаемого тела; 4—механизм подачи штока; б—ре^У" лятор положення обтекаемого тела; € — теплоизоляционная за­щита горелки; 7 — втулка для фиксации горизонтального поло­жения штока; 8 — шток для перемещения завнхрнтеля; 9—зави­хритель; 10 — регулятор положения завнхрнтеля

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

Рнс. IIМ4. Одноканальная регулируемая газовая горелка ВРГ конструкции СредазНИИГаза

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

MsttmmТ

1 — лопатки; 2 — сердечник; 3 — сопло; 4 •— шток

Рис. 111-15. Одноканальная газовая горелка фирмы «Смидт» 1 — диффузор; 2Іиток; 3 — тяга; 4 — лопасти


Добавить комментарий

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