книги / Обжиг в кипящем слое в производстве строительных материалов
..pdfИсходя |
из эт о го , величину |
А С р |
для |
м ухор -та- |
|||||
линского перлита определяют как разность |
между |
||||||||
значениями Z C p |
для прокаленной |
и исходной |
по |
||||||
роды в интервале |
температур |
Тл |
и |
|
|
|
|||
Для арагацкого и кельбаджарского перлитов |
в |
||||||||
качестве аналога |
прокаленной |
породы |
|
служило |
|||||
кварцевое |
стек ло |
Si |
для которого, |
по |
таблич |
||||
ным данным |
[ 1 1 5 ] , вычисляли значение |
тепло |
|||||||
емкости. Д ля |
сравнения |
были |
рассчитаны |
соот |
|||||
ветствующ ие значения и по мухор-талинскому |
пер |
||||||||
литу, Они оказались несколько заниженными |
|
по |
|||||||
сравнению |
с |
экспериментальными данными. |
|
|
|||||
Т еп ло, |
затрачиваемое |
на испарение |
выделившей |
ся воды, мож ет быть определено на орновании фор
мулы |
|
|
|
|
|
|
|
|
(зб) |
|
|
|
f a |
|
|
|
|
|
|
В термодинамической модели условно |
принято, |
||||||||
что при нагревании перлита содержащаяся в |
|
нем |
|||||||
структурная вода также нагревается до |
|
темпе |
|||||||
ратуры |
. П оэтому при расчете |
тепла, |
затра |
||||||
чиваемого на испарение воды, учитывается |
только |
||||||||
скрытая теплота парообразования. |
|
Дегидратация |
|||||||
мухо р - гал инско го jie рл ита продолжается |
вплоть |
до |
|||||||
температуры |
9 0 0 |
С. |
|
|
|
|
|
|
|
Выделившаяся |
при достижении |
пиропластичного |
|||||||
состояния в |
результате разрыва структурных |
свя |
|||||||
зей перлитового стекла вода переходит в |
парооб |
||||||||
разное состояние и поризует размягченную |
стекло |
||||||||
м ассу; |
затрачиваемая на это |
энергия |
|
составляет |
|||||
величину |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Перегретая вода перед испарением имеет |
|
дав |
|||||||
ление |
P z% которое при выходе пара |
из |
перлита в |
||||||
пространство |
печи |
падает до |
Р л =1 |
ат. Так |
как |
||||
этот процесс происходит при постоянной |
|
темпе |
|||||||
ратуре, |
то он |
является изотермическим. |
|
Работу |
газа, обеспечивающего вспучивание и изменяющего
при этом слое давление от |
Р^ до Р^ при |
const, |
рассчитывают по фопмлше |
[1 1 6 ]: |
|
|
*- = |
* т г ы |
Л |
. , |
гд е |
О |
|
^ 1 |
|
лг - газовая постоянная, |
|
равная |
||
4 7 , 0 5 3 к гм / (к г «°С ). |
|
|
|
|
|
И спользуя величину |
теплового |
эквивалента, по |
|
лучаем : |
|
|
|
f |
' - i |
^ |
47’053 7* ' " ^ |
- |
|
(37) |
||
Значение |
можно найти по 1 -S — |
диаграм м е |
||||||
водяного пара исходя из того, что изобара, |
соеди |
|||||||
няющая линию |
насыщения |
Л* =1 |
и |
тем пературу |
||||
1 0 0 0 |
С , соотв етств ует величине |
1 0 0 0 |
ат. |
|
||||
Из |
вычисленных таким |
образом |
компонентов |
|||||
складывается |
^ ofeLJr, величина |
которого |
и определя |
|||||
е т расход тепла |
на пориэацию |
перлита |
(т а б л . |
6 ) . |
Т а б л и ц а
Показатели
6 . Термодинамическая м од ель процесса вспучивания перлита
М ухорГалинское |
м е с т о - А р а - |
|
|
эождение |
гацкое |
|
|
и К е л ь - |
терми |
|
баджар- |
|
ск ое |
|
ческая |
обж иг |
итого м есто |
подго |
|
рожде |
|
ния, |
|
|
|
товка
обж иг
Количество воды |
|
|
|
||
по м ассе, |
% |
2 ,6 5 |
3 |
5 ,6 5 |
3 ,3 |
Тем пература |
про |
|
|
|
|
цесса |
С |
3 3 5 |
1 0 5 0 |
- |
9 6 5 |
Энергетические |
|
|
|
||
затраты, |
|
|
|
|
|
ккал/кг: |
|
|
|
|
|
ь |
|
7 9 ,5 |
2 1 3 ,5 |
293- |
2 1 5 |
|
6 ,1 |
2 5 ,9 |
3 2 |
1 1 ,4 |
|
71 |
|
||||
|
1 4 ,3 |
1 6 ,2 |
3 0 ,5 |
1 7 ,8 |
|
\ г |
|
||||
9 * |
|
- |
3 0 ,4 |
3 0 ,4 |
3 1 |
|
9 9 ,9 |
2 8 6 |
3 8 5 , 9 . |
2 7 2 ,2 |
|
Чоеы, |
г Л а в а Ш. ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕЧЕЙ КИПЯЩЕГО СЛОЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Печи кипящего слоя в зависимости от характера
процессов! протекающих в них, |
м огут |
быть |
одно- |
|
или многокамерными, работать |
без |
подвода |
тепла |
|
(при экзотермических процессах) или |
с |
различ |
||
ными способами подвода тепла |
(при |
|
эндотермичес |
ких процессах). В многокамерных печах камерымо
гу т располагаться смежно |
(одноэонные печи) |
или |
||
в вертикальном положении одна над другой |
|
(мно |
||
гозонные печи); отдельные* |
камеры |
м огут |
|
сооб |
щаться между собой при помощи наружных |
|
или |
||
внутренних лереточных устройств. |
|
|
|
|
Печь кипящего слоя состоит из ряда |
отдель |
|||
ных элем ентов: рабочей камеры, загрузочных, |
вы |
|||
грузочных и тягодутьевы х устройств, |
системы |
|||
приборов для контроля и автоматического |
регули |
|||
рования процесса, а при эндотермических |
процес |
|||
сах - устройств для сжигания топлива. |
Рабочая |
|||
камера печи представляет собой |
футерованную |
|||
шахту, перекрытую сводом, В зависимости |
от |
спо |
||
соба подвода тепла к шахте печи |
пристраивается |
|||
выносная топка или устройство для |
сжигания |
топ |
лива непосредственно в кипящем слое обрабатывае м ого материала. Наиболее существенной частью печи являются газораспределительные решетки, устрой-
ств о для сжигания топлива и переточные |
устрой |
ств а . |
|
Конфигурация горизонтального сечения |
шахты |
печи оп р еделяется главны м образом конструктивны
ми соображ ениями, |
тогда |
как вертикальный |
про |
|
филь печи зависит о т особенностей |
технологи |
|||
ческого процесса, |
м етода |
подвода тепла, |
грануло |
метрического состава обрабаты ваем ого м атериала и
гидродинамического режима ее работы . Д ля |
обес |
||
печения достаточной плотности футеровки в |
б о ль |
||
шинстве случаев шахты печей имеют круглую |
фор |
||
м у, а вертикальный разрез печи |
мож ет им еть |
фор |
|
м у прямоугольника или конуса с |
вершиной |
|
внизу |
или вверху, или комбинацию этих |
форм, |
|
|
В большинстве случаев, в частности при обж иге |
|||
глинистых вулканических и других подобных |
пород, |
||
подача материала осущ ествляется |
внутрь |
кипящего |
|
слоя, а выгрузка производится на |
его верхнем уров |
||
не путем свободного слива, что является |
наиболее |
простым решением, так как при этом обеспечивает
ся сам орегулируемы й режим разгрузки . При |
этом |
|||||
высота кипящего слоя определяется уровнем |
уста |
|||||
новки выгрузочной течки; в случ а е |
отсутстви я |
|||||
давления в печи на линии вы грузки м атериала |
до |
|||||
полнительные |
уплотняющие |
устройства |
не |
требу |
||
ю тся. К огда печь работает |
под давлением, |
то |
для |
|||
поддержания заданного давления в зонах печи |
на |
|||||
пере точных линиях нужна установка |
специальных |
|||||
уплотняющих устройств |
- механических или |
|
пнев |
|||
матических (ш лю зовы е |
затворы, эж екторные |
уст |
||||
ройства, двойные клапаны и т .д ,). |
|
|
|
|||
Одним из эффективных вариантов |
переточного |
|||||
устройства является переток с клапанным |
затво |
|||||
ром и плотным слоем м атериала в переточной |
тру |
|||||
бе (рис. 1 3 ) , |
для создания |
которого |
за гр у зк у |
ма |
||
териала в следующую кам еру печи |
целесообразно |
|||||
осущ ествлять |
на уровне |
ее |
пода. |
|
|
|
П оследнее, |
кроме то го , препятствует накоплению |
|||||
на поду печи |
крупных зерен (при больш ом |
диапа- |
Рис. |
1 3 . С хем а |
наружного клапанного |
пере- |
||
|
|
точного устройства |
|
|
|
1 |
- |
сливная |
труба перетока; 2 |
- |
кла |
панная |
коробка |
с клапаном; 3 - сопло |
кла |
||
пана; 4 - прокладка; 5 - труба с |
компен |
||||
сатором; 6 - |
приемная воронка |
|
зо н е гран улом етр и ческ ого |
состава обрабатываемого |
||||||||||||
м а т е р и а л а ), а |
также позв оляет |
полностью |
выгру |
||||||||||
ж ать |
м атериал |
из печи |
при ее |
остановке. |
|
|
|||||||
Основными |
вопросами |
при конструировании |
про |
||||||||||
мыш ленных печей кипящего сло я для |
|
производства |
|||||||||||
строи тельн ы х |
материалов |
являю тся: подвод |
|
тепла |
|||||||||
в кипящий слой |
обрабаты ваем ого м атериала; |
ути |
|||||||||||
лизация теп ла ' и разработка рациональных |
|
аппа |
|||||||||||
ратурных схем , включающих также устройства |
для |
||||||||||||
осаждения пылевидной фракции м атериала; |
созда |
||||||||||||
ние |
устойчивого |
вы сокотем пературного |
|
кипящего |
|||||||||
слоя |
и надежной |
си стем ы |
автом атического |
регули |
|||||||||
рования |
техн ологического |
процесса, |
|
|
|
|
|||||||
|
|
2. МЕТОДЫ ПОДВОДА ТЕ П ЛА В КИПЯЩИЙ СЛОЙ |
|||||||||||
Наиболее простым м етодом |
является |
подвод |
|||||||||||
тепла в кипящий слой с продуктами сгорания |
топ |
||||||||||||
лива, получаемыми в выносной |
|
топке, |
|
которые |
|||||||||
являются одновременно ожижающим аген том . |
Э тот |
||||||||||||
способ |
единственно |
возможный |
для |
низкотемпера |
|||||||||
турных |
процессов (в |
частности суш ки), исп ользуется |
|||||||||||
также прио температурах |
в |
с ло е, |
не |
превышающих |
|||||||||
8 0 0 - 9 0 0 С , При более |
высоких |
тем пературах |
слоя |
||||||||||
он недостаточно |
эффективен в |
тепловом |
отношении |
||||||||||
(по |
сравнению |
со сж иганием топлива |
в |
с л о е ). Кро |
м е того, при высоких тем пературах в |
кипящем слое, |
||||
несмотря |
на относительную |
простоту |
э т о го |
спосо |
|
ба, его применение созд а ет |
ряд трудностей |
в |
связи |
||
с весьм а тяжелыми условиями ’эксплуатации |
|
г а з о - |
|||
распределительных реш еток, особенно при |
больш их |
||||
габаритах |
печей. В опрос выбора огнеупорны х |
ма |
териалов для этих решеток и их рациональных к он
струкций до сих пор нельзя |
считать |
решенным, что |
|||
подтвердилось |
при освоении |
производства |
керам |
||
зитового песка |
обж игом в кипящем |
с л о е в |
про |
||
мышленных |
условиях (с м . гл , У 1 ) . |
При |
обж иге |
||
глинистых, |
вулканических и том у подобных |
пород |
в кипяшем слое для снижения температуры |
газов, |
подаваемых под реш етку зоны обжига, был |
приме |
нен так называемый комбинированный способ |
под |
вода тепла (ч а с т ь тепла получали сжиганием |
неко |
торого количества твердого топлива непосредствен но в с л о е ). .Это позволило успешно эксплуатировать
в течение ряда |
л е т в полупромышленной |
печи |
диа |
метром 0 ,8 м |
безарочные решетки провального |
ти |
|
па из жаропрочной стали и шамотного |
огнеупора. |
||
Однако в промышленной печи диаметром |
2 м |
эти |
подины оказались неработоспособными* Аналогичные результаты получены при испытании подин из жаро
прочной |
стали (рис. |
1 4 ) . » В Донниичерме^ |
уста |
|
новлено, |
что металлическая |
подина в работе |
недо |
|
статочно |
надежна, а |
подина |
из жаростойкого |
бето |
на (рис. 1 5 ) вследствие сложности изготовления,
громоздкости, чувствительности к механическим |
по |
|||
вреждениям и резким изменениям температуры |
так |
|||
же не м ож ет быть рекомендована к широкому |
ис |
|||
пользованию. Лучшие результаты были |
получены |
|||
Донниичерметом совместно |
с |
Макеевским |
метал |
|
лургическим заводом (с м . |
гл. |
У ) при использовании |
промежуточных подин трехзонной известковой печи,
состоящих из шамотных блоков специальной |
фор |
||||
мы, опирающихся |
на арки |
(рис. 1 6 ). Такая подина |
|||
может устойчиво |
работать |
в |
течение |
длительного |
|
времени при температурах |
до |
1 2 0 0 |
С. Таким |
об |
разом, для эксплуатации при высоких температурах
наиболее подходящей является арочная конст
рукция подины, набранной из отдельных огнеупорных
элем ентов, ВНИИСТРОМ ОМ предложена конструкция
керамической арочной подины для промышленных пэ-
чей.для |
обжига глинистых, вулканических |
и |
т.п, |
||||
пород в |
кипящем слое |
(рис. |
1 7 ), |
Подина |
рассчита |
||
на |
на |
подачу незапыленных |
газов |
с температурой |
|||
до |
1 0 0 0 С . |
|
|
|
|
|
|
|
При |
использовании |
различных подин для |
подачи |
|||
в слой |
незапыленных |
газов |
размер |
отверстий |
для |
Рис* 1 4 , |
Подина из -жароупорной стали |
|
||
гстечения |
псевдоожиженного аген та м ож ет |
бы ть |
||
принят о т |
5 до |
1 0 м м , В этом случ а е разм ер |
и |
|
тесло отверстий |
определяю тся из |
равенства |
со |
|
противления решетки и кипящего |
слоя . При исполь |
|||
зовании запыленных газов величина отверстий |
дол |
|||
жна быть |
увеличена в соответствии с особенностя |
|||
ми каждого технологического процесса* Т ак , |
для |
упомянутой выше известковой печи в меж эонных по
чинах размер |
отверстий 4 8 м м (ри с, 1 8 ) , |
|
По сравнению с подводом тепла в кипящий |
слой |
|
продуктами |
сгорания топлива, сж игаем ого в |
вы |
носной топке, |
более эффективным является |
п о л у - |
блоков
Р и с. |
1 7 . Керамическая арочйая подина для |
|
|||||||||
печей |
обжига |
со |
вспучиванием глинисты х и |
|
|||||||
|
|
вулканических пород |
|
|
|
|
|||||
1 |
- |
кладка |
из |
легк ов есн ого кирпича |
|
|
|||||
= 5 0 0 |
|
м м; 2 |
- |
кладка |
и з ш амотного кирпи |
|
|||||
ча |
<^=230 |
м м; |
3 |
- |
боковая арка; |
4 |
- |
|
|||
плита |
|
Юдины с |
отверстиями разм ером 6 м м |
|
|||||||
и шагом |
2 5 |
м м ; |
5 - центральная |
арка |
|
||||||
чение необходимого тепла сж иганием |
|
различных |
|||||||||
видов топлива непосредственно в кипящем |
с л о е |
об-* |
|||||||||
рабатываемого м атериала. |
|
|
|
|
|
||||||
В НИОХИМ проводились исследования9 в |
кото |
||||||||||
рых твердое топливо - антрацитовый штыб - |
сжи |
||||||||||
га лось в |
печах кипящего |
слоя при обж иге |
м ела ; |
в |
|||||||
Гинцветмете при обж иге |
концентратов |
цветных |
м е |
||||||||
таллов использовали |
|
антрацитовый |
штыб |
и |
бу |
||||||
рый у го л ь ; в Донниичермете для обж ига |
|
табач |
|||||||||
ных руд применяли также антрацитовый |
|
штыб; |
|||||||||
В Н И И С ТРО М совм естно |
с |
Н ИИкерамзитом |
и сп оль- |