Теплообменные устройства во вращающихся печах мокрого способа производства

При мокром способе производства больше всего тепла расходуется на испарение воды.

Расход тепла на испарение 1 кг клинкера:

1) ТЭК ≈ 1700 кДж (400 ккал);

2) расход тепла на испарение воды – q_w ≈ 2500кДж (600 ккал);

3) потери тепла с отходящими газами q_о.г.≈1000кДж (250 ккал)

4) потери тепла ч/з корпус q_ч.к. ≈ 600кДж (150 ккал);

5) потери тепла с клинкером q_кл ≈ 300кДж (70 ккал);

Итого: расход тепла q_Σ ≈ 6100 кДж (1470 ккал).

Комплекс теплообменных устройств печей мокрого способа производства.

1-подпорное кольцо; 2-шламовая труба; 3-печь; 4-форсунка; 5-холодильник.

Назначение теплообменных устройств:

Снижение расхода топлива за счет интенсивного теплообмена и следовательно понижение температуры и потери тепла с отходящими газами.

Кроме того, теплообменные устройства должны обеспечивать:

1) Интенсивный теплообмен; 2) рациональное продвижение м-ла на различных участках; 3) предотвращение образования колец; 4) повышенное сопротивление газовому потоку; 5) низкий пылеунос; 6) предотвращение быстрого износа (сгорания) цепей; 7) образование и сохранение гранул для отделения шлама.

Цепные завесы бывают свободновисящие и гирляндные. Свободновисящие, когда цепь подвешена за один конец, гирляндная – за два. Гирляндные обеспечивают образование и сохранение гранул, а свободновисящие разрушают м-л до пылевидного состояния. В свободном пространстве печи теплообмен м/у газовым потоком и гранулами ~ на 25% интенсивнее чем м/у газовым потоком и пылью. Поэтому на участке он от цепной завесы до начала зоны спекания гранулированный м-л нагревается на 1200°С, а при пылевидном состоянии он может нагреться всего на 900°. В связи с этим параметры работы печи следующие:

В связи с этим цепную завесу нужно подбирать от свойств шлама. Есть шлам который при высушивании обеспечивает образование хороших, прочных гранул. Такой шлам имеет определенные пластические связующие свойства (1-й вид). Сырье большинства заводов (~80%) не пластичное, которое плохо гранулируется и создает не прочные гранулы (2-й вид). Поэтому на заводах, работающих на 1-м виде сырья целесообразно установить гирляндную, а на 2-м свободновисящую.

Свойства различного шлама:

На специальной установке можно исследовать свойства шлама при сушке и по характеру перехода шлама на цепи и сброса м-лас них можно установить способность шлама к образованию гранул или пыли. Если шлам на цепи переходит постепенно и на достаточно длительном участке, а сбрасывается быстро, то такой

м-л способен образовывать прочные гранулы и в этом случае на печах предпочтительней навешивать гирляндные цепные завесы. Если же м-л набирается на цепи быстро, а сходит постепенно, отшелушиваясь с поверхности, то будет получаться пылевидный м-л, следовательно рекомендуется навешивать свободновисящие цепные завесы. Участок от W_исх до W_критич является зоной пылеулавливания (ЗПУ), а участок от W_критич до W_{сбрасыв} является зоной пылеобразования (ЗПО).

Способы характеристики цепных завес:

1)способ навески: гирляндная; свободновисящая; комбинированный; коврик; 2) длина цепной завесы – L_ц, м; 3) масса цепной завесы – М_ц; 4) удельная масса цепной завесы – отношение массы цепей к массе выпускаемого клинкера за час (G_кл) – Ш_ц=М_ц/G_кл; 5) поверхность цепной завесы – F_ц, м²; 6) уд. поверхность цепной завесы – отношение поверхности цепей к массе выпускаемого клинкера за час (G_кл) – f_ц= F_ц/ G_кл; 7) коэф-т плотности цепной завесы – отношение поверхности цепей к поверхности футеровки – К_F= F_ц/ F_ф; 8) длина цепи – l_ц, м; 9) просвет под цепями - h_ц, м; 10) вид цепей: круглозвенный, овальные; 11) диаметр звена цепи – D_ц, мм; 12) диаметр прутка цепи – d_ц, мм.

Цепи гирляндные:

Комплекс теплообменных устройств при использовании гирляндных цепных завес:

Масса цепей с ковриком ~ 2т/т кл. в час (печь 5х185, 72 т/ч, М_ц=150 т). Пов-ть цепей с ковриком f_ц<38 м² на тонну кл-ра в час (печь 5х185, 72 т/ч, F_ц=3000 м²).

Коэф-т плотности участков (м2 цепей на м2 футеровки), КF
I – 3,7	II – 2-3	III – 3,76	IV – 3-4
Линия навески: 3-х заходный винт.
Состояние материала:
текучий, пластичный	сыпучий
Требования к продвижению материала:
продвигать	задерживать

Любая цепная завеса по свойствам м-ла делится на 3 участка: (фильтр-подогреватель): 1) текучего шлама (мокрый фильтр); 2) вязко-пластичный шлам; 3) сыпучий шлам.

Раньше на 1-м участке устанавливались различные конструкции с различными теплообменниками. Однако в настоящее время они не используются. На 1-м участке улавливается часть пыли, поэтому он делается более плотным (К_F не более 3,8 м²/м²). На 2-м участке цепная завеса делается менее плотной (К_F=2-3). Чем > м-ла налипает на цепи, тем < К_F надо делать. На первых двух участках осуществляется прямой конвективный теплообмен от газа к материалу. На 3-м участке после W_кр происходит регенеративный теплообмен, т.е. от газового потока цепь нагревается конвекцией, а затем опускается в м-л; передает тепло теплопроводностью.

3-х заходный винт цепной завесы навешивается т.о., чтобы цепи только опускались на футеровку, но не скользили по ней, т.о. не разрушали гранулы и не истирали футеровку. В связи с тем, что теплообмен от газового потока к цепи в 3-4 раза ниже, чем от цепи к м-лу, то желательно, чтобы цепь дольше находилась в газовом потоке, как показывает рисунок, время нахождения гирляндной цепи в газовом потоке ~ 1,5 раза больше, чем свободновисящая.

Нахождение цепи в газовом потоке: В результате этого пов-ть и масса гирляндной цепной завесы~1,5 раза меньше, чем свободновисящий. С другой стороны гирляндная цепная завеса имеет большое сопротивление

Цепи свободновисящие:

Масса цепей с ковриком ~ 3т/т кл. в час (печь 5х185, 72 т/ч, М_ц=216 т). Пов-ть цепей с ковриком f_ц<60 м² на тонну кл-ра в час (печь 5х185, 72 т/ч, F_ц=4300 м²).

Коэф-т плотности участков (м2 цепей на м2 футеровки), КF
I – 4	II – 2-3	III – 6-12	IV – 3-4
Состояние материала:
текучий, пластичный	сыпучий
Требования к продвижению материала:
продвигать	задерживать

Линия навески 4-х заходный винт:

При свободновисящей завесе можно менять угол навески. Учитывая, что на 1-м участке следует обеспечить хорошее осаждение пыли, то линию навески рекомендуется делать под углом 70° и создавать К_F=4. На 2-м участке пластичного м-ла, где следует интенсивно транспортировать м-л, линию навески нужно производить под углом 45-50°, а в последнем, в область сыпучего м-ла, где необходимо снизить скорость продвижения м-ла, угол навески надо увеличить до 60-70°, кроме того, для повышения слоя м-лы в горячей части цепной завесы и на коврике следует установить шторки.

Рациональное число заходов и длина цепей при свободновисящей цепной навески.

4 захода Lц=πD/4	6 заходов Lц=πD/6

Поверхностный коэф-т плотности навески К_F=S_общ/πD_пL_уч.

Объемный коэф-т плотности навески К_v= S_общ·4/πD_п²L_уч.

Перемешивающие теплообменники

Перемешивающие элементы улучшают теплообмен в 2 раза и в тоже время не увеличивает пылеунос. Кроме того, в настоящее время на кафедре разработаны пересыпные элементы для зоны декарбонизации. Они устанавливаются на небольшой длине~5-6 м и служат для того, чтобы часть м-ла пересыпать в газовый поток, т.е. в какой то степени выполняют функцию декарбонизатора в печах мокрого способа.

Рассчитывается так, чтобы 20% м-ла поступало в газовый поток. При этом обеспечивается интенсификация теплообмена и ↑ производительность печи на 15-20%. Одновременно увеличивается пылеунос. Это связано с тем, что теплообменники находятся на большом расстоянии от холодного обреза печи и переведенная в газовый поток пыль успевает осадиться на м-л. Кроме того, при частичной предварительной декарбонизации СаСО₃ изменяется последовательность процессов клинкерообразования и повышается качество клинкера.

Помимо перечисленных основных способов навески существует много других схем. В частности не перекрещивающаяся гирлянды, которых можно увеличить до 6 и более. Свободновисящая – распространена навеска в шахматном порядке, которые имеют достаточно большое расстояние м/у собой и вследствие этого уменьшается К_F в сечении, следовательно уменьшается сопротивление движению газа.

В горячей части цепной завесы необходимо увеличить К_F не только для интенсификации теплообмена, но и для сохранения цепей от сгорания. При плотной навески каждая цепь экранирует рядом расположенную, и поэтому она перегревается в газовом потоке меньше, чем при редкой навески. Q~К_F^0,6. Величина теплообмена пропорциональна К_F в степени 0,6.

Цепи характеризуются по виду: кольцевые и овальные. Кольцевые необходимо вешать там, где пластичный м-л, т.к. такие цепи сами себя очищают (кольцо цепи проворачивается, цепь не зарастает). Для гирляндной цепной завесы рекомендуется овальные, т.к. они меньше защемляются. В области вязкого шлама рекомендуется навешивать тяжелые цепи с d_прутка до 30-32 мм, а в области текучего шлама мелкозвенные цепи с меньшим диаметром прутка, для увеличения уд. поверхности и следовательно интенсификации теплообмена. ~третью часть горячей части цепной завесы и коврик рекомендуется навешивать из жаропрочных литых цепей, которые выдерживают устойчивую t-ру до 1100°С. При свободновисящей навески в горячей части следует футеровку защищать от износа жаропрочными плитами и специальным жаропрочным бетоном.

Достоинства и недостатки гирлянды и свободновисящей:

Гирляндная «+»: 1) более высокая интенсивность теплообмена; 2) возможность образования и сохранения гранул; 3) меньшая масса и поверхность цепной завесы. «-»: 1) сложность навески; 2) более высокое сопротивление газовому потоку; 3) надежность цепей.

Учитывая что цепь эффективно работает только в том случае, когда поочередно поступает в газовый поток и м-л, то при обрыве нескольких концов создается клубок в центре гирлянды, тогда эта часть цепей не опускается в м-л, не участвует в теплообмене. При обрыве даже 100 свободновисящих концов особого изменения в теплообмене не происходит; 4) ограниченная возможность по плотности.

Свободновисящие «+»: 1) простота навески; 2) возможность создания высокой плотности (12); 3) возможность создания различного угла навески; 4) пониженное сопротивление.

«-»: 1) разрушает гранулы; 2) истирает футеровку; 3) пониженный коэф-т теплообмена; 4) перерасход цепей.

26. Масса, поверхность, коэффициент плотности цепных завес и изменение этих параметров по
отдельным участкам.

27. Основные закономерности работы шаровых мельниц. Роль коэффициента и ассортимента загрузки,
вида мелющих тел, бронеплит и межкамерных перегородок, свойств измельчаемого материала,
аспирации мельницы, температуры цемента, влажности среды.