- •1.7. Первый закон термодинамики
- •1.9.2. Цикл Карно
- •2.1. Понятие о процессе парообразования
- •4.1. Основные понятия о тепловой обработке
- •4.2. Классификация способов тепловой обработки
- •4.5.3. Массообмен
- •4.9.2. Обеспечение применения ЭВМ
- •4.9.3. Принципы моделирования
- •6.2. Причины движения жидкости
- •5.3.1. Аэро- и гидродинамическое сопротивление каналов и трубопроводов
- •РАЗДЕЛ 4. ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ
- •7.1. Классификация тепловых генераторов
- •7.2. Принципы использования тепловых генераторов для сушильных установок
- •8.2. Понятие о двигателях внешнего сгорания
- •9.1.1. Кинетика сушки влажных материалов
- •9.2. Система: материал — сушильная установка
- •9.2.1. Разработка математической модели системы: материал — сушильная установка
- •9.4. Принципы теплового и аэродинамического расчета сушильных установок
- •9.4.1. Расчет материального баланса
- •РАЗДЕЛ 7. ОБЖИГ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
- •10.5. Система: материал — обжиговая установка
- •11.2.2. Шахтные печи, работающие на природном газе
- •11.2.3. Печи кипящего слоя
- •11.3. Печи для обжига искусственных заполнителей бетона
- •13.2. Установки периодического действия
- •13.2.1. Камеры ямного типа
- •13.2.3. Пакетные установки
- •13.3.2. Вертикальные пропарочные камеры
- •РАЗДЕЛ 9. ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕПЛОВЫХ УСТАНОВОК
- •14.1. Основные понятия о системе автоматического регулирования
ту таких печей заключают в цельносварной металличе ский кожух.
Следует особо остановиться на пересыпном способе применения топлива в печах. Слово «пересыпной», означает, что топливо., пересыпают слоями с известковым камнем, и они вместе последовательно опускаются вниз; при этом топливо нагревается. Если в топливе содер жатся летучие горючие газы, они выделяются при 870— 900 К в зоне нагревания, где еще не идет процесс го рения. В этом случае летучие горючие вещества захва тываются продуктами горения и вместе с отработанны ми газами выбрасываются дымососом в атмосферу. Например, при содержании в буром угле 30 % летучих горючих веществ расход топлива на обжиг известняка увеличится на 30 %. Поэтому для обжига извести по пересыпному способу в качестве топлива применяют антрацит, почти не содержащий летучих горючих ве ществ.
В промышленности работает много пересыпных шахтных печей рабочей высотой 18—24 м и диаметром 2,5—5 м. Отбор дымовых газов из них производится че рез циклоны. На современных заводах отходящие газы печей используют в различных установках, утилизиру
ющих тепловую энергию. |
Производительность та |
|
ких печей, в зависимости |
от типоразмера, колеблется |
|
от |
50 до 200 т и выше извести в сутки. Расход условно |
|
го |
топлива составляет 150—170 кг/т извести. |
Шахтные печи кроме расхода топлива характеризу ются плоскостным и объемным напряжением. Под плос
костным |
напряжением |
понимают съем |
извести |
с |
1 м2 |
|
площади |
поперечного |
сечения |
шахты |
в сутки |
|
(10— |
12 т/м2-сут). Под объемным |
напряжением понимают |
|||||
съем извести с 1 м3 рабочего |
объема |
шахты |
в |
сутки |
(0,6—0,8 т/м3*сут). Готовый продукт — обожженная из весть в пересыпных шахтных печах содержит неболь шой процент золы топлива.
В настоящее время строят шахтные печи, для кото рых топливом является природный газ, иногда мазут.
11.2.2.Шахтные печи, работающие на природном газе
Природный газ — самый дешевый и доступный вид топлива, а потому шахтные печи, работающие на газо вом топливе, получили широкое распространение. Так
А |
Рис. 11.6. Схема фурменной |
|
-1 |
горелки |
для сжигания при* |
|
родного |
газа в шахтной |
печи
как для сжигания газа начали приспосабливать сущест вующие пересыпные шахтные печи, то их конструкции, естественно, ничем не отличаются от конструкции печей, работающих на природном газе. Дополнительно к этим печам разрабатывались только газосжигающие устрой ства.
Одной из первых попыток была подача газа посредст вом перфорированной трубы, расположенной по диамет ру поперечного сечения на двух-трех уровнях по длине зоны обжига. Чтобы исключить возможность взрыва, перфорированную трубу с подаваемым газом размещали под водоохлаждающей балкой. По балке циркулировала холодная вода, а газ поступал в печное пространство, смешивался с подогретым воздухом и за счет контакта с раскаленной поверхностью материала сгорал.
Недостаток такого способа сжигания газа состоял в перерасходе топлива на 8—10 °/о, расходуемого на на грев циркулирующей воды по водоохлаждающим бал кам.
Из многочисленных устройств газовых горелок шахт ных печей наибольшее применение получила консольная фурменная горелка (рис. 11.5). Горелка состоит Из мон тажного короба (монтажной фурмы) 6, выполненного из жаростойкой стали, в котором размещена предохрани тельная фурма 4 из жаростойкой стали с опорными креплениями 5. Короб печи снабжен в местах установки горелок окантовкой из швеллерной стали, к Которой крепится горелка.
Предохранительная фурма сварена с камерой 2 для подачи воздуха, которая опорными уголками 7 крепит ся к швеллерной окантовке. Для подвчи газа в предо хранительной фурме на опорах 5 проложен трубопровод (горелка) для подачи газа 1. Подача воздуха осуществ ляется в камеру через штуцер 3. Воздух, проходя через
свободное пространство предохранительной фурмы, ох лаждает горелку и смешивается с газом в качестве пер вичного только в печном пространстве. В качестве вто ричного на горение газа поступает нагретый воздух из зоны охлаждения. При установке такую горелку для снижения пережога у стенок печи выносят на 10 см внутрь печного пространства.
В зоне обжига консольные фурменные горелки уста навливаются в один, два ряда по высоте, а по перимет ру печи — по шесть, восемь. Основной недостаток таких горелок — недожог извести в осевой части печи. Воздей ствие пламени не превышает 1,2—1,5 м, поэтому отап ливать газом круглые шахтные печи диаметром более 3 м не рекомендуется. В этом случае предпочтительнее использовать эллипсообразное сечение обжигового ка нала.
Удельная производительность шахтных печей, рабо тающих на природном газе, составляет 12—15т/(м2-сут), т. е. несколько выше пересыпных. Расход условного топ лива 140—180 кг/т извести, т. е. практически одинаков.
Отопление мазутом применяется исключительно ред ко и только при отсутствии природного газа и антрацита. Мазут обычно сжигают в выносной топке, реже в шахте печи. При сжигании в шахте печи не обеспечивается перемешивание капель мазута с воздухом, отсюда хи мический недожог, достигающий 20 %, и выделение са жи, загрязняющей известь.
11.2.3. Печи кипящего слоя
Для обжига извести и приготовления дегидратиро ванной глины начинают применять печи кипящего слоя. В отличие от обычных шахтных печей, в которых мел кие фракции материала обжигать невозможно, эти печи рассчитаны на обжиг мелких фракций (не более 10 Мм)
При создании кипящего слоя скорость теплоносите ля достигает скорости витания частиц. Обжиг в кипящем слое происходит при непрерывном движении материала, обтекаемого со всех сторон теплоносителем, обусловли вающим интенсивный теплообмен. С увеличением раз мера обжигаемой фракции материала возрастает ско рость витания частиц и количество работающих газов в печи увеличивается, что позволяет увеличивать и произ водительность печи. В настоящее время в стране для
Рис. 11.6. Схема печи кипящего слоя для обжига извести
обжига извести используется несколько печей кипящего слоя; схема одной из них показана на рис. 11.6.
Известняк фракции 1—20 мм винтовым питателем загружается в зону нагревания 11 через течку 10 и на гревается в ней в кипящем слое до 720 К. Из этой зоны материал по внешнему переточному устройству 15 на правляется во вторую зону подогрева 16, где также в кипящем слое нагревается до 1020 К и по второму пере точному устройству 7 направляется в зону обжига 23. Температура за счет сжигания газа в кипящем слое материала достигает 1170—1220 К; известняк обжигает ся и по наружному перетоку 27 направляется в зону охлаждения 28, где он охлаждается до температуры порядка 370 К, и через течку 3 винтовым конвейером 2 направляется на склад готовой продукции.
Высота кипящих слоев поддерживается в первой зо не подогрева 0,7—0,75 м, во второй 0,6—0,65 м. Высота слоя за счет некоторого уменьшения диаметра третьей зоны больше.
Воздух в печь подается противотоком по трубопро воду 1. Сначала турбовоздушной машиной воздух на гнетается под колосниковую решетку зоны охлаждения 29, нагревается в этой зоне и через воздухосборники 5 поступает к газогорелочным устройствам 26, располо женным в газораспределительной керамической решетке 25. Газ к газогорелочным устройствам подают по газо проводу 6. Продукты горения, поступающие в обжигае мый материал, не создают перемешивания в радиальном направлении, поэтому равномерный ввод газа в горелки имеет решающее значение для нормальной работы печи.
Зона обжига отделена от зон нагревания сплошной керамической плитой 8, поэтому продукты горения из зоны обжига по каналу 22 направляются в горячий фу терованный циклон 20, где очищаются от уносов и, оги бая сплошную плиту 8 через трубопровод 18, поступают под колосниковую решетку 17, выполненную из керами ки, затем в камеру 19. Распределяясь по всему попе речному сечению решетки, продукты горения из цикло на 20 с температурой порядка 1220 К создают кипящий слой во второй зоне нагревания 16 и, поднимаясь вверх, проходят опять через керамическую решетку 14 в пер вую зону нагревания.
В первой зоне нагревания 11 также создается кипя щий слой, а отработанные продукты горения через тру бопровод 12 с температурой порядка 750—800 К, после очистки в циклоне дымососом, выбрасываются из печи. Высокая температура отходящих газов позволяет их ис пользовать в котлах-утилизаторах. Пылевидная фрак ция извести, осажденная в футерованном горячем цик лоне 20, через винтовой питатель 21 направляется на склад готовой продукции. Печь в каждой зоне имеет люки с заглушками (см. поз. 4, 9, 13, 24).
В печах кипящего слоя можно обжигать известняк различных фракций от пылевидной до мелкокусковой (12—20 мм). Скорость газовоздушной среды поддержи вается в пределах 180—200 м/с, считая по живому се чению решеток, которое составляет до 6 % площади поперечного сечения печи. Печи кипящего слоя проек тируются пока на производительность (съем е 1 м2 ре