книги из ГПНТБ / Табунщиков, Н. П. Производство извести

Под печью имеется приемный бункер для извести. Вибрирующие лотки 2 расположены в зазоре между стенкой шахты и керном. Ви­ браторы 1 установлены вне печи и не подвергаются воздействию пы­ ли и высокой температуры. Замена вибраторов возможна без оста­ новки печи. Вибролоток помещен в камеру 4, закрытую кожухом 5. Для обслуживания в кожухе имеется люк 3.

6 '

Рис. 48. Каретки с возвратно-поступательным движением:

I _ течка; 2 — ниша; 3 — керн; 4 — бункер; 5 — пластинчатый транспортер; 6 — криво­ шипный вал; 7 — тяга; 8 — ступенчатые каретки; 9 — ролики; 10 — коробка; 11 — при­ водной вал; 12 — шкивы.

Герметизация низа печи осуществляется с помощью двухкамер­ ного шлюзового затвора, снабженного аналогичными вибролотками. Клапаны затвора и вибролотки управляются автоматически. Это обеспечивает их поочередное включение.

Достоинством таких устройств являются простота конструкции и легкость обслуживания. Недостаток всех видов вибропитателей заключается в том, что их производительность зависит от грануло­ метрического состава материала: с уменьшением размеров кусков резко снижается и производительность вибролотка. Кроме того, они плохо работают при образовании спеков извести.

140

ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

Периферийные и центральные однопроводные горелки. В промыш­ ленности довольно широко применяются периферийные и централь­ ные однопроводные горелки. Периферийные горелки представляют собой отрезки труб с соплами, установленные в специальных кана­ лах в стене печи. Центральные горелки сделаны в виде труб (рис. 51), закрывающихся сверху колпаком и иногда футерованных шамотом. Попытка установить над горелкой шамотные колпаки за­ кончилась неудачей — последние сильно разогревались и реагиро­ вали с известью, постепенно обрастали спеком и перекрывали, в конце концов, сечение печи. На некоторых заводах центральные го­ релки делались из нескольких футерованных отрезков труб для того, чтобы при повреждении футеровки вместе с кирпичом вываливался и кусок трубы, а через оставшийся участок трубы в печь продолжал поступать газ [12].

Для ввода природного газа в центральную часть печи применя­ лась также специальная водоохлаждаемая балка-рассекатель, под ко­

141

торой в образовавшемся свободном канале устанавливались две за­ глубленные однопроводные горелки.

Консольная горелка. Усовершенствованием периферийной одно­ проводной горелки является консольная горелка (рис. 52). В этой

конструкции обычная горелка располагается непосредственно в слое обжигаемого материала под защитным кожухом, изготовленным из жаропрочной стали. Заглубление горелки в шихту составляет ~ 0 ,6 м.

подачи газа и рециркуляционных газов по оси шахты. Пирами­ дальный корпус горелки 1 прикрыт сверху козырьком 4. В ка­ меру 5 подается природный газ, а в камеру 2 — рециркуляционные газы. Через отверстия 3 газы попадают в камеру смешения, а оттуда в слой материала. Принцип работы горелки заключается в образова­

142

нии газовой смеси (природного газа с инертными газами), которая при смешении с воздухом загоралась бы не у самой горелки, а в слое материала, на высоте 1,0—1,2 м от нее. Несмотря на то что эта го­ релка является двухпроводной, работает она так же, как обычные диффузионные (однопроводные) горелки, потому что образование га­ зовоздушной смеси происходит за счет диффузионного перемешива­ ния газа с воздухом в слое кускового материала.

Отсутствие предварительного перемешивания газа с воздухом приводит к большим потерям тепла за счет химического недожога

Рис. 54. Балочная многосопловая горелка:

/ , 5 — ввод и вывод воды; 2 — балка; 3 — горелка; 4 — коллектор воздуха; 6, 10 — вводы газа; 7 — опорная пластина; 8 — сопло; 9 — патрубок.

топлива, что является общим недостатком горелок этого типа. Так, расход тепла на 1 кг СаО на печах, оборудованных описанными го­ релками, составляет 1500—2000 ккал (6300—8400 кДж).

Балочная многосопловая двухпроводная горелка. С целью умень­ шения химического недожога топлива была сконструирована двух­ проводная многосопловая горелка, которая устанавливалась по диа­ метру шахты под защитной балкой-рассекателем. Испытания ее по­ казали, что охлаждение горелки вводимым через нее воздухом недо­ статочно. Изготовленная из обычной стали горелка вышла из строя через несколько месяцев эксплуатации. Кроме того, установленная в подбалочном пространстве горелка лишала балку своего главного преимущества — создания свободного топочного объема, где проис­ ходит интенсивное смесеобразование и горение газа. Поэтому в даль­ нейшем горелки размещали внутри водоохлаждаемой балки.

На рис. 54 схематически изображена многосопловая балочная горелка, которая состоит из балки 2, изготовленной из листовой ста­ ли, воздухоподводящей трубы 4 и патрубков 9. В трубе 4 установле­ ны два газовых коллектора 6 и 10 с сопловыми трубками 0, располо­ женными по оси патрубков. Для установки обоих коллекто­

143

ров с горелками на одном уровне поставлены опорные пластины 7. Балка 2 охлаждается проточной водой через патрубки 1 и 5.

Конфигурация балки оказывает влияние на показатели работы печи. Первоначально испытывалась балка, изготовленная из тол­ стостенной круглой трубы. Такая балка почти не образует свободно­ го подбалочного пространства, являющегося топкой внутри печи, и сильнее препятствует сходу кускового материала, чем призматиче­ ская балка, обращенная наклонными гранями навстречу движущему­

ся материалу.

Многосопловая балочная горелка обеспечивает лучшее переме­ шивание газа с воздухом и более равномерно распределяет его по длине подбалочного пространства. В результате этого расход тепла, по сравнению с вариантом установки двух утопленных диффузионных горелок под балкой-рассекателем, сократился на ~500-4,19 кДж/кг СаО и достиг (1300—1500)4,19 кДж/кг [13].

Приведенный пример показывает, что применение даже частич­ ного предварительного перемешивания газа с воздухом приводит к ощутимому снижению химического недожога, поэтому дальнейшее совершенствование конструкций должно идти по пути создания горелочных устройств с предварительным образованием газовоздуш­ ной смеси.

Преимуществом балочной многосопловой горелки является так­ же и то обстоятельство, что она принимает на себя ~75% и более общего расхода газа. Сжигание его происходит в подбалочном про­ странстве и непосредственно в слое кускового материала в удалении от стен шахты. Это удлиняет срок службы футеровки. Недостатком горелки такой конструкции является необходимость водяного охлаж­ дения, на которое расходуется от 6 до 12% тепла (в зависимости от производительности печи и количества балок). Именно этим и объясняется, что расход тепла при использовании балочной много­ сопловой горелки почти равен расходу тепла при работе с централь­ ной диффузионной горелкой для сжигания смеси топливного газа с рециркулируемыми газами.

К недостаткам балочных многосопловых горелок следует отнести также опасность их разрушения при перебоях в снабжении охлаж­ дающей водой (подача воды в предварительно раскаленную балку может даже привести к взрыву). Поэтому необходимо иметь два ис­ точника водоснабжения.

В промышленности нашел применение метод испарительного ох­ лаждения балок, который требует незначительного расхода воды — только на подпитку системы.

Подовая двухпроводная горелка. В соответствии с изложенными выше требованиями к горелкам для шахтных печей была сконструи­ рована двухпроводная подовая горелка-керн (рис. 55). Горелкакерн представляет собой корпус, заканчивающийся колпаком, в ко­ тором имеются сопловые отверстия с направляющими патрубками. Корпус выполнен из жаропрочного материала. Внутри него располо­ жен газоподводящий коллектор с сопловыми трубками. Полость кор­

144

пуса горелки используется для подвода воздуха к сопловым патруб­ кам. Этим же воздухом осуществляется и охлаждение горелки-кер­ на. Скорость истечения газа из горелки составляет ~ 55 м/с, возду­ ха — 15 м/с.

Рис. 55. Двухпроводная централь­ ная горелка — керн:

Рис. 56. Шахтная печь конструкции

Гипрохима производительностью 200 т/сутки:

/ — загрузочное устройство; 2 — шахта печи; 3 — барабанный питатель; 4 — вы­ грузочное устройство; 5 —• газоход.

ОПИСАНИЕ ШАХТНЫХ ПЕРЕСЫПНЫХ ПЕЧЕН

Печь конструкции Гипрохима (рис. 56) имеет шахту, состоящую из двух частей: верхней — цилиндра и нижней — усеченного ко­ нуса, обращенного меньшим основанием книзу. Стены шахты выло­ жены огнеупорным (/ = 345 мм) и теплоизоляционным (/ = 250 мм) кирпичом. Зазор между рядами кладки, равный 25 мм, и между

кладкой и кожухом, равный 60 мм, заполнен теплоизоляционным по­

рошком.

Снаружи шахта печи заключена в стальной кожух толщиной 12 мм. Она опирается на чугунное кольцо, покоящееся на восьми колоннах. Сверху шахта закрыта железобетонным сводом, к которо­ му крепится загрузочное устройство. Такое перекрытие обеспечи­ вает надежную герметизацию головки печи и не нуждается в раз­ борке при смене футеровки.

Подача шихты осуществляется вагонетками канатной дороги, а распределение ее по сечению шахты —■поворотным конусом со спи­ ралеобразным срезом и отбойником, сочетающимся с поворотным приемным бункером. Выгрузка извести цз печи производится с по­ мощью вращающегося пода, выполненного в виде улиты.

Обязательным условием нормальной работы печи является стро­ гое соблюдение соосности выгрузной улиты и шахты. При смещении оси вращения улиты относительно оси шахты наблюдаются постоян­ ные перекосы зоны горения за счет неравномерного отбора извести, которые невозможно ликвидировать в процессе эксплуатации.

Для герметизации низа печи улита, выгрузной транспортер и опорные колонны заключены в металлический кожух, в котором имеются застекленные гляделки для наблюдения за выгрузкой из­ вести. Воздух подается в печь с помощью вентиляторов. Часть воз­ духа (~70%) нагнетается непосредственно в кожух печи, а другая (~30%) — подводится по трубе к полому валу улиты. Регулирова­ ние подачи воздуха производится шиберами. Для предупреждения потерь воздуха из кожуха печи при выгрузке извести служит бара­ банный затвор. Однако и в этом случае потери воздуха достигают ~20% , поэтому на новых печах устанавливаются последовательно один за другим два таких затвора.

Размеры печи: диаметр шахты 4,5—4,7 м, высота общая 17,9 м,

Разработаны также печи производительностью 250 и 380 т СаО в сутки. На новых печах вместо распределительного неравнобокого конуса устанавливают лотковое распределительное устройство. Пе­ чи такой конструкции применяются в содовой промышленности.

Печь конструкции Гипрострома (рис. 57) имеет шахту, верхняя часть которой выполнена в виде цилиндра, нижняя — в виде усе­ ченной пирамиды. Стены шахты выложены огнеупорной футеровкой толщиной 345 мм и теплоизоляционным слоем из легковесного ша­ мотного кирпича толщиной 230 мм. Зазор между кладкой печи и стальным наружным кожухом, шириной 65 мм, засыпан трепелом. Толщина стального кожуха 8—10 мм.

Такие печи применяются в основном в промышленности строи­ тельных материалов. Недостатком печей является то, что свод вы­ ложен кирпичом. Это препятствует использованию их в отраслях промышленности, потребляющих печной газ для технологических

146

Рис. 57. Шахтная печь конструкции Гипрострома производительностью 200 т/сут:

1 — выгрузочный механизм; 2 — футеровка; 3 — слой кладки из легковесного кирпича; 4 — кожух; 5 — вспомогательные люки (лазы); 6 — балка для отсоса газов; 7 — загрузочное устройство; 8 — скиповый подъемник; 9 — отверстия для установки датчиков уровнемера шихты; 10 — гляделки; 11 — шлюзовой затвор.

10*

нужд. Вследствие тепловых расширений кирпичный свод дает тре­ щины, через которые либо подсасывается воздух (при разрежении в головке печи), либо выбрасывается газ в атмосферу (при давлении в головке печи). При смене футеровки такой свод приходится разби­ рать, что заметно увеличивает объ­ ем работ и удорожает стоимость

ремонта кладки.

По высоте шахты печи в ее ко­ жухе имеются гляделки, которые якобы используются для контро­ ля режима. Следует отметить, что такие гляделки отсутствуют у пе­ чей, применяемых в содовой про­ мышленности, и несмотря на это, контроль за работой печей постав­ лен настолько хорошо, что на них достигнуты самые высокие техни­ ко-экономические показатели по сравнению с печами, используемы­ ми в других отраслях промышлен­ ности. Устройство гляделок следу­ ет рассматривать как дань устано­ вившейся традиции, которая, од­ нако, не оправдывается техниче­ ской необходимостью. Вместо ви­ зуального наблюдения за цветом шихты в нескольких периферий­ ных участках, не характеризую­ щих процесс по всему поперечно­ му сечению шахты, необходимо на­ ладить систематический контроль за температурой и составом отхо­ дящих печных газов, что позво­ лит всесторонне проанализировать работу печи.

Шлюзование извести из выгру­ зочного бункера дает возможность принудительно подавать воздух под решетку.

Проектные показатели печей конструкции Гипрострома приведе­ ны в табл. 20.

И з м е н е н н а я к о н с т р у к ц и я п е ч и Г и п р о с т р о - м а. Для сахарной промышленности рекомендованы печи конструк­ ции Гипрострома со следующими изменениями: загрузочное устрой­ ство заменено на лотковое как более совершенное, свод печи выпол­ нен железобетонным (рис. 58).

Отбор печных газов рекомендуется производить через специаль­ ный короб, расположенный в шихте ниже уровня засыпки на 1,5 м

148

Т а б л и ц а 20. Проектные показатели печей конструкции Гипрострома

отбор газов снижает подсосы воздуха в головке печи и стабилизиру­ ет температуру газов за счет непрерывной подачи шихты в зону по­ догрева. В печи создается зона запаса шихты, что позволяет оста­ навливать систему транспортировки шихты на профилактический ре­ монт.

Температура газов, не зависящая от периодичности загрузки шихты в печь,— это самый оперативный и объективный показатель местоположения зоны обжига (при отсутствии резервной высоты шахты, о чем говорилось ранее).

Расход тепла: (950 — 1000) 4,19 кДж/кг СаО.

ШАХТНЫЕ ПЕЧИ НА ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ

Печь производительностью 100 т/сутки конструкции Гипрострома. Конфигурация шахты не отличается от печи, работающей на твер­ дом топливе: цилиндр круглого поперечного сечения заканчивается внизу усеченной пирамидой. Размеры шахты печи также не претер­ пели изменений (рис. 59).

Газообразное топливо вводится через два яруса горелок: по од­ ной балочной многосопловой и восьми периферийным в каждом яру­ се. Балочные многосопловые горелки расположены по двум взаим­ но перпендикулярным диаметрам, периферийные горелки распреде­ лены равномерно по окружности шахты (установлены под углом 45е' друг к другу).

Воздух подается в печь тремя потоками: через зону охлаждения, через балочную многосопловую горелку и через периферийные фур­ мы, установленные над газовыми диффузионными горелками. Рас­ стояние между газовыми и воздушными фурмами по высоте равно 700 мм, а между балочными горелками — 3000 мм. Периферийные горелки смещены по отношению балочных горелок на 500 мм.

Опыт эксплуатации этих печей показал, что установка второго яруса горелок не вызывается необходимостью, а, напротив, создают­ ся определенные трудности в регулировании процесса горения при­ родного газа. Недостаточным оказалось расстояние между газовы-

149