содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..

Обжиг известняка в шахтных пересыпных печей для производства извести

Организация теплового режима. Для того чтобы при обжиге известняка получить известь заданных свойств и качества, необходимо обеспечить в печи определенный тепловой режим.

Выделение необходимого для разложения известняка количества тепла происходит при горении твердого топлива. Шихта известеобжигательных печей содержит 6,5—10,5% топлива. Процесс горения разбавленного слоя топлива происходит в несколько стадий. Вначале из топлива выделяется влага, затем летучие вещества, позднее образовавшийся твердый остаток сгорает в присутствии кислорода воздуха.

Процесс разложения каменного угля начинается при низких температурах. При температуре до 500° С из антрацита выделяется водород, метан и летучая сера. Летучие вещества выделяются в интервале 500—700° С, т. е. в зоне подготовки топлива, где кислорода недостаточно для их полного сжигания. Ввиду высокой теплотворности метана и водорода потери тепла с летучими (химический недожог) для антрацита достигает 8,5%) от его теплотворности. Меньше всего летучих содержится в коксе, поэтому химический недожог для кокса не превышает 2% его теплотворности.

При горении углерода топлива помимо СО2 образуется значительное количество окиси углерода СО. Этому процессу способствует соприкосновение СО2 с раскаленной поверхностью углерода топлива (твердого остатка). Такие условия создаются при не-равномерном распределении топлива в слое шихты и завышенной дозировке топлива.

Разбавление слоя топлива инертным материалом способствует дожиганию окиси углерода. Однако процесс сжигания СО никогда не происходит полностью и ухудшается с увеличением содержания в шихте мелочи, которая забивает промежутки между кусками и тем самым препятствует перемешиванию газов.

Содержание СО в отходящих газах увеличивается также при послойной загрузке сырья и топлива. Следовательно, окись углерода СО является одним из первичных продуктов горения твердого топлива независимо от количества подводимого воздуха и даже при хорошей организации процесса содержится в отходящих газах в количестве 1—2%.

По мере выгорания топлива его размеры непрерывно уменьшаются и поэтому часть из них, проваливаясь между кусками извести, попадает на выгрузочный механизм, составляя потери тепла от механического недожога топлива. Потери от механического недожога минимальны при соотношении кусков материала и топлива 1:1.

Организация аэродинамического режима. Аэродинамическое сопротивление шахты ¹ зависит от многих факторов, основными из которых являются гранулометрический состав шихты и скорость газового потока. Чем крупнее куски известняка, тем больший объем пустот между кусками и тем ниже сопротивление единицы высоты слоя. Так, в условиях зоны обжига сопротивление 1 м высоты слоя материала со средним размером 90 мм составляет 14 мм вод. ст., для 60 мм — 23 мм вод. ст. и для 30 мм — 60 мм вод. ст. (при скорости газов в шахте около 0,35 м/сек). Поэтому в шахтных печах, как правило, обжигают материалы с кусками размером более 50 мм. При этом общее сопротивление шахты составляет 200—250 мм вод. ст.

Присутствие в шихте мелких фракций известняка резко увеличивает сопротивление единицы высоты слоя в шахте.

Большое значение имеет характер распределения газов по поперечному сечению печи. При заполнении шахты известняком объем межкускового пространства у стен всегда больше, чем в центральной части. В связи с этим сопротивление шахты, заполненной материалом, всегда выше в центре по сравнению с периферией. Это явление, называемое «эффектом стенки», приводит к неравномерному распределению скорости газового потока по поперечному сечению шахты. В результате в пристенной части шахты движется на 30% больше воздуха, чем в центральной части.

1 Аэродинамическим сопротивлением шахты называют потери энергии
(напора) газов, которые возникают при их движении через заполненную кусковыми материалами шахту. Аэродинамическое сопротивление измеряется в мм. вод. ст.

Наиболее резко эффект стенки проявляется при вводе воздуха по периферии печи (через выгрузочные окна, очелки и т. п.). Неравномерность движения газов по перечному сечению печи увеличивается, если применяются несовершенные загрузочные механизмы (без поворотной чаши и специальных распределительных устройств).

Улучшение равномерности движения газов в шахте достигается при центральном вводе воздуха в зону охлаждения печи через дутьевой конус или распределительный гребень вентилятором. В этом случае сопротивление шахты преодолевается в верхней части печи — за счет разрежения, создаваемого дымососом, а в нижней части — за счет давления, создаваемого вентилятором. Такая организация аэродинамического режима печи, кроме того, обеспечивает значительно меньшее количество подсосов холодного воздуха в печь.

Стадии обжига и их характеристики. При обжиге известняка в шахтной печи различают три стадии, каждая из которых происходит в определенной зоне печи: зоне подогрева, обжига и охлаждения. Схема шахтной пересыпной печи с расположением зон и распределением в печи состава и температуры газов изображена на рис. 69.

Зона подогрева печи расположена в верхней части шахты и занимает 25—30% ее полезной высоты. В этой зоне куски твердого топлива и известняка, опускаясь вниз, встречаются с горячими газообразными продуктами обжига и нагреваются ими в конце зоны до температуры 900° С (кривая 1). Газы выходят из зоны обжига с температурой 950—1000°С и, проходя снизу вверх зону подогрева, охлаждаются до температуры 200—250° С (кривая 2). Далее за счет подсосов холодного воздуха через загрузочное устройство их температура падает До 150—200° С.

В начале зоны подогрева происходят сушка и нагрев шихты, а в конце при температуре 700—800° С завершается процесс газификации топлива с выделением летучих веществ. Для того чтобы топливо не воспламенялось в зоне подогрева, выходящие из зоны обжига газы должны содержать кислород в пределах 2% (кривая 4).

В температурном интервале 700—900° С полностью разлагается содержащийся в известняке углекислый магний и происходит частичное разложение поверхностных слоев углекислого кальция. Выходящие из зоны подогрева газы при правильной организации процесса обжига содержат 34—36 % углекислого газа (СО2), 1—3% кислорода (О2) и 1,5—2% окиси углерода (СО) (кривые б, 4 и 3).

Зона обжига расположена в средней части шахты печи и занимает около половины ее полезной высоты. В зоне обжига сгорает основное количество топлива, в результате чего известняк подогревается до необходимой температуры и достаточно быстро разлагается (обжигается). Поэтому под зоной обжига печи следует понимать ту часть шахты, в которой происходит интенсивное выделение СО2 в результате разложения СаСО3 (кривая 6).

Температура известняка повышается от 900—950° С в начале зоны обжига до 1100°—1150° С в конце, что необходимо для полного разложения кусков СаСО3. Максимум температуры газов совпадает с границей конца зоны обжига и начала зоны

охлаждения, так как в этом (месте тепло горения топлива расходуется в основном на подогрев воздуха. Зона горения топлива распространяется несколько ниже зоны обжига и занимает часть зоны охлаждения извести. Для того чтобы топливо равномерно выгорало по высоте зоны обжига, необходимо обеспечить поступление воздуха в количестве, соответствующем коэффициенту а =1,05—1,2.

Зона охлаждения располагается в нижней части печи и занимает около 20% ее полезной высоты. В зоне охлаждения куски извести отдают тепло движущемуся навстречу холодному воздуху.

Так как физическое тепло извести достаточно для подогрева воздуха лишь до температуры 600—700° С (по тепловому балансу), то дальнейший его подогрев до температуры 1000— 1100° С осуществляется за счет тепла догорающего топлива. Поэтому, чтобы газы (воздух) поступали в зону обжига с температурой 1000—1100° С, необходимо, чтобы зона горения топлива кончалась несколько ниже зоны обжига. Оставшаяся после сжигания топлива зола и известь опускаются к выгрузочному механизму, охлаждаясь до температуры 80—100° С встречным потоком воздуха.

Рис. 69. Расположение зон в шахтной печи, распределение по ним температуры материала и газов, а также состава газообразных
продуктов:
кривые — 1 — температуры материалов шихты, 2 — температуры газообразных продуктов, 5 —содержания СО в газах, 4 — содержания кислорода,
5 — содержания СО2 в результате горения топлива, 6 — суммарного содержания СО2 в газах

содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..