книги из ГПНТБ / Циклонная плавка. (Теоретические основы, технология и аппаратурное оформление)

го топлива в циклонных технологических аппаратах подтверждена в ряде работ как при восстановительных, так и окислительных процес­ сах [63, 68, 91]. С учетом особенностей горения твердого топлива, в частности с более затяжными подготовительными стадиями, а также отмеченной выше спецификой смесеобразования в циклонной камере его сжигание не может быть организовано аналогично сжиганию газа или мазута, т. е. до начала технологического процесса. Следовательно, при организации процесса необходимо учитывать весь комплекс явле­ ний, связанных с совмещением горения твердого топлива и переработки дисперсного технологического материала. Здесь, очевидно, существен­ ную роль играют и вопросы балластирования потока топлива негорю­ чими элементами шихты и изменение состава газовой фазы за счет химического взаимодействия с ней различных элементов перерабаты­ ваемого материала. Многообразие технологических процессов и соот­ ветственно условий их протекания практически исключает возмож­ ность каких-либо общих решений: горение твердого топлива должно рассматриваться с учетом условий, определяемых конкретным процес­ сом и аппаратом.

Как было показано, процесс горения дисперсного твердого топли­ ва в циклонной камере осуществляется фактически в две взаимосвя­ занные и взаимообусловленные стадии: горение топлива в объеме и горение в пристенной области и на пленке расплава. Роль каждой из стадий в общем процессе горения меняется в зависимости от ряда фак­ торов (гранулометрического состава и качества топлива, геометриче­ ских и режимных параметров камеры), однако наличие обеих — не­ пременное условие процесса.

Подтверждением могут служить многочисленные эксперименталь­ ные данные, полученные в стендовых и промышленных циклонных топках [13, 64, 82, 143]. Наличие пристеночного горения твердого топ­ лива обнаружено и в исследованиях на технологических циклонных камерах. Так, в стендовых опытах по циклонной плавке измельченных сульфидных материалов [40, 63, 64] отмечено, что через какое-то время после разогрева циклона жидким топливом прекращался рост температуры стенки и тепловой режим циклонной камеры стабилизи­ ровался. Однако сразу же после подачи материала (шихты), содержа­ щего горючие составляющие (сульфиды), температура стенки заметно возрастала. Это объясняется тем, что при разогреве циклона тонко распыленное жидкое топливо быстро испаряется, вследствие чего влияние центробежных сил на него оказывается ничтожным и частицы сгорают в объеме, не достигая стенки. С подачей же шихты в резуль­ тате ее сепарации центробежной силой на стенку циклона начинается горение сульфидов на стенке, что и приводит к возрастанию темпера­ туры в периферийной области.

250

Наиболее отчетливо роль пристеночного горения выявлена при ис­ следовании восстановительных технологических процессов. На основе представленной схемы горения было предложено осуществлять пла­ вильные возгоночные процессы путем присадки в шихту грубо размо­ лотого твердого восстановителя или отопления камеры твердым топли­ вом угрубленного помола. Предполагалось, что повышенная сепарация углерода на стенку создаст восстановительную среду в пристенной зо­ не циклона, а также обеспечит возможность восстановления соедине­ ний (например, окислов цинка) твердым углеродом в пленке расплава, покрывающего стенку. Последующие опыты по переработке различных материалов с использованием такой технологии полностью подтверди­ ли ожидания [67] : процесс восстановления металлов происходил весь­ ма интенсивно, что характеризовалось высоким извлечением металлов в возгоны и при хорошо отрегулированном процессе не сопровожда­ лось повышением недожога топлива.

Аналогичный метод ведения восстановительных плавок приме­ нялся в работах МЭИ, в которых он был существенно развит и получил название «химического перекоса» [91, 174, 175]. Опытами установле­ но значительное повышение содержания восстановительных компонен­ тов (СО и Нг), а также концентрации твердого углерода в газовой среде пристенной зоны. Отмечалась хорошая регулируемость восстанови­ тельной среды и отсутствие химического недожога топлива на выходе из камеры.

Таким образом, при сжигании твердого топлива в технологической циклоной камере необходимо учитывать, что, во-первых, в камере про­ ходит совмещенный процесс горения углеродистого топлива и реаги­ рования технологического материала, течение которого определяется конкретными свойствами перерабатываемого сырья; во-вторых, опре­ деленная часть коксовых частиц сгорает на стенке (в пристенной зоне) камеры и может оказывать влияние на течение технологического про­

В сб.: «Вопросы аэродинамики и теплоотдачи в котельно-топочных процессах». М.,

1958.

6. Л я X о в с к и й Д. Н. Некоторые результаты предварительных опытов по

исследованию циклонной топки. «Котлотурбостроение», 1951, № 6.

251

7. Н а х а п е т я н Е. А. Аэродинамические процессы в циклонной камере,

Всб.: «Исследование котельно-топочных процессов». М., 1955.

8.На х а п е т я н Е. А. Исследование изотермического циклонного потока на модели топочной камеры. В сб.: «Вопросы аэродинамики и теплопередачи в котель­ но-топочных процессах». М., 1958.

я др. Теория топочных процессов. Под редакцией. Г. Ф. Кнорре и И. И. Палеева.

ческого расчета циклонно-вихревых камер. «Энергомашиностроение», 1968, № 4.

в вертикальную циклонную камеру горения. «Энергомашиностроение», 1961, № 4.

камеры. Автореф. дисс. М., 1958.

32. Ка ц н е л ь с о н Б. Д. Аэродинамические исследования камер горения на моделях. Л., 1954.

252

конференции по комплексному использованию тепла и топлива в промышленности. Киев, 1964.

42. К а ц н е л ь с о н В. Д. Исследование горения пылеугольного топлива и разработка методов интенсификации топочных процессов. Автореф. дисс. Л., 1965.

намика циклонных камер с верхним выводом газов. В сб.: «Проблемы теплоэнерге­ тики и прикладной теплофизики». Алма-Ата, 1967.

47. Т р о я н к и н Ю. В., Ц а р е в В. К. Рациональная организация аэроди­ намики в кольцевом циклоне большой производительности. Доклады НТО по ито­ гам научно-исследовательских работ за 1964—1965 г. М., 1965.

,253

из циклонной камеры. «Изв. АН КазССР, серия энергетическая», 1960, выл. 2 (16).

модействии потока, выходящего из циклона ограничивающими его поверхностями. В сб.: «Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики». Алма-Ата, 1965, вып. 2.

ная установка для циклонной плавки. «Изв. АН КазССР, серия энергетическая», 1957, № 12.

ные испытания циклонной плавки цинковых кеков. Тезисы докладов конференции по циклонным процессам. Алма-Ата, 1960.

68. Т о н к о н о г и й А. В., Б а л ф а н б а е в Э., В ы ш е н с к и й В. В. и др. О влиянии форкамеры копильника циклонного агрегата на технологические пока­

концентрации дисперсной фазы на аэродинамику плавильных циклонных камер. Цветметинформация, 1969, № 13.

71. Д о р р е н д о р ф К. К., С и д е л ь к о в с к и й Л. Н. Аэродинамика двух­

254

ных циклонных камерах. Труды МЭИ. Промышленная огнетехника и энерготехно­ логическое теплоиспользование, вып. 125, 1972.

75.Ф у к с Н. А. Механика аэрозолей. М., 1955.

76.L e d i n e g g M . — «Z. des Verienst d. Ing.», 1952, № 8.

77. Б а с и н а И. П., Т о н к о н о г и й А. В. К вопросу о горении и сепарации частиц топлива в циклонной топке. «Теплоэнергетика», 1955, № 5.

78.N a v e m a n n H . А. — «J. of Inst. Fuel», 1954, 26.

79.К н о р р е Г. Ф. Циклонный принцип сжигания твердого топлива. Тезисы докладов на конференции по циклонным процессам. Алма-Ата, 1960.

твердого топлива в циклонных камерах. «Изв. АН КазССР, серия энергетическая»,

циклонной камере. Тр. совещания по прикладной газодинамике. Алма-Ата, 1960.

90. Р е . і н я к о в А. Б., Т о н к о н о г и й А. В. Циклонный энергометаллурги­ ческий процесс. «Наука Советского Казахстана за 1920—1960 гг.». Алма-Ата, 1960.

лирование процесса сепарации частиц в циклонной камере. «Изв. вузов, Энергети­ ка», 1966, № 1.

93. С е р и к о в Э. Л., Т р о я н к и н Ю. В. Уточнение уравнения движения частиц и причины дисперсии их распределения в циклонной камере «Докл. научнотехнической конференции по итогам НИР за 1968—1969 гг.». М., 1969.

плавка сульфидных медных концентратов. «Цветные металлы», 1960, N» 3.

255

96. Щ у р о в с к и й В. Г., П е н з it м о н ж И. И., Ц е ф т А. Л. Изучение ско­ рости и степени окисления (горения) сернистого железа при факельном сжигании.

металлического сырья. В сб.: «Циклонно-электротермические способы переработки медного и полиметаллнчесжого сырья». Алма-Ата, 1968.

циклонной камеры горения с жидким шлакоудалением и воздушным охлаждением.

ности окислительных процессов в циклонной камере при переработке сульфидных медных концентратов. Материалы VII научно-техничеокого совещания по энерго­

технологическим циклонным процессам. М., 1973.

116. И в а н о в Е. М., У с т и м е н к о Б. П., З м ѳ й к о в В. Н7 К 'расчету

256

136. Г р е б е р Г., Э р к С., Г р и г у л ь У. Основы учения о теплообмене. М.—

Л., 1958.

137. Т о н к о н о г и й А. В., В.ы ш е н с к и й В. В. Исследования конвективно­ го теплообмена на моделях циклонных камер. В сб.: «Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики». Алма-Ата, 1964.

138. Т о н к о н о г и й А. В., В ы ш е н с к и й В. В. Исследование массообмена на моделях циклонных камер. В сб.: «Проблемы теплоэнергетики и прикладной теп­

мышленная огнетехника и технологическое теплоиспользование. Труды МЭИ, 1972,

«Доклады научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских ра­ бот за 1964—1965 гг.». М., 1965.

145. С е р и к о в Э. А., Т р о я н к и н Ю. В. Уточненное уравнение движения частиц и причины дисперсии их распределения в циклонной камере. В сб.: «Докла­ ды научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 1968—1969 гг.». М., 1969.

многокомпонентной шихты в пленке расплава циклонной камеры. Автореф. дисс. М., 1971.

149.Р е б и н д е р П. Е. Вязкость дисперсных систем и структурообразование. Тр. совещания по вязкости жидкостей и коллоидных растворов. М.—Л., 1941.

150.Л е д и н е г г М. Производство пара. Паровые котлы. Топки. Вена, 1962.

процесса проникновения частиц в пленку расплава, стекающего по стенкам циклон­ ной технологической камеры. В сб.: «Доклады по итогам научно-исследовательских работ». М., 1969.

154. П и в н и ц к и й А . С., Т о н к о н о г и й А. В. К расчету шлаковой пленки в циклонных камерах. «Изв. АН КазССР, серия технических и химических наук», 1963, вып. 1.

155.N i c h o l l s and К е i d — «Trans, of ASME.», 1940, N 2, 62.

156.Л е в и н В. Г. Физико-химическая гидродинамика. М., 1959.

157.Д е л я г и н Г. Н. Конвективный теплообмен в закрученном потоке под давлением. Тр. ИГИ АН СССР. Т. XIX, 1962.

258