Главная » Книжные издания

1 ... 9 10 11 12 13 14 15 16

-mo %tooo soo

600 Ш 200 0

±

и F Ш Ш л I ;

2- Ю-/5 7-Ю 20-25 !5-20 35-ч-0 Зоны и длит их в % от длит балабана

Рис. 68. Температура материала и газового потока по длине барабана вращающей иечи. i-v1 - зоны печи

вания трехкальциевого силиката температуру обжига клинкера увеличивают до 1450° С.

В качестве установок для получения клинкера могут быть использованы различные по своей конструкции и принципу действия тепловые агрегаты. Однако в основном для этой цели применяют вращающиеся печи, в них получают примерно 95% клинкера от общего выпуска, 3,5% клинкера получают в шахтных печах и оставшиеся 1,5% - в тепловых агрегатах других систем - спекательных решетках, реакторах для обжига клинкера во взвешенном состоя-

1800г--I-I-,-;---, нии или в кипящем слое.

Вращающиеся печи являются основным тепловым агрегатом как при мокром, так и при сухом способах производства клинкера.

Обжигательным аппаратом вращающейся печи является барабан, футерованный внутри огнеупорными материалами. Барабан установлен с наклоном на роликовые опоры.

С поднятого конца в барабан поступает жидкий шлам или гранулы. В результате вращения барабана шлам перемещается к опущенному концу. Топливо подается в барабан и сгорает со стороны опущенного конца. Образующиеся при этом раскаленные дымовые газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу и нагревают его. Обожженный материал в виде клинкера выходит из барабана.

В качестве топлива для вращающейся печи применяют угольную пыль, мазут или природный газ. Твердое и жидкое топливо подают в печь в распыленном состоянии. Воздух, необходимый для сгорания топлива, вводят в печь вместе с топливом, а также дополнительно подают из холодильника печи. В холодильнике он подогревается теплом раскаленного клинкера, охлаждая последний при этом. Воздух, который вводится в печь вместе с топливом, называется первичным, а получаемый из холодильника печи - вторичным.

Образовавшиеся при сгорании топлива раскаленные газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу, нагревают его, а сами охлаждаются. В результате температура материалов в барабане по мере их движения все время возрастает, а температура газов - снижается.

На графике рис. 68 показано распределение температуры материала и газового потока по длине барабана вращающейся печи. По оси абсцисс (горизонтальная ось) отложена длина отдельных зон печи в процентах к общей длине барабана печи, а по оси ординат - температура в каждой точке печи материала и газового потока.

Ломаный характер кривой температуры материала показывает, что при нагревании сырьевой смеси в ней происходят различные физико-химические процессы, в одних случаях тормозящие нагревание (пологие участки), а в других - способствующие резкому нагреванию (крутые участки). Сущность этих процессов состоит в следующем.

Сырьевой шлам, имеющий температуру окружающего воздуха, попадая в печь, подвергается резкому воздействию высокой температуры отходящих дымовых газов и нагревается. Температура отходящих газов при этом снижается примерно от 800-1000 до 160-250° С.

При нагревании шлам вначале разжижается, а затем загустевает и при потере значительного количества воды превращается в крупные комья, которые при дальнейшем нагревании превращаются в зерна - гранулы.

Процесс испарения из шлама механически примешанной к нему воды (сушка шлама) длится примерно до температуры 200° С, так как влага, содержащаяся в тонких порах и капиллярах материала, испаряется медленно.

По характеру процессов, протекающих в шламе при температурах до 200° С, эта зона печи называется зоной испарения (/).

По мере дальнейшего продвижения материал попадает в область более высоких температур и в сырьевой смеси начинают происходить химические процессы: при температуре свыше 200-300° С выгорают органические примеси и теряется вода, содержащаяся в минералах глины. Потеря минералами глины химически связанной воды (дегидратация) приводит к полной потере глиной ее связующих свойств и куски шлама рассыпаются в порошок. Этот процесс длится до температур примерно 600-700° С.

По существу процессов, протекающих в интервале температур от 200 до 700° С, эта зона печи носит название зоны подогрева (II).

При дальнейшем повышении температуры до 800° С начинает разлагаться известняковый компонент шлама по реакции:

СаСОз=СаО + С02.

При 800° С этот процесс диссоциации (разложения), углекислого кальция протекает чрезвычайно медленно, но с повышением температуры скорость его резко возрастает. Практически СаСОз быстро и полностью диссоциирует при 1000° С.

8-2176



в результате пребывания сырьевой смеси в области такой температуры образуется окись кальция, поэтому эта зона печи (до температуры 1200°) получила название зоны кальцинирования (III).

Температура материала в этой зоне возрастает сравнительно медленно. Это объясняется тем, что тепло дымовых газов расходуется в основном на разложение СаСОз: для разложения 1 кг СаСОз на СаО и СОг требуется затратить 425 ккал тепла.

Появление в сырьевой смеси окиси кальция и наличие высокой температуры обусловливает начало химического взаимодействия находящихся в глине окислов кремния, алюминия и железа с окисью кальция. Это взаимодействие протекает между окислами в твердом состоянии (в твердых фазах).

Реакции в твердых фазах развиваются в области температур 1200-1300° С. Эти реакции экзотермичны, т. е. протекают с выделением тепла, почему эта зона печи получила .название зоны экзотермических реакций (IV).

В результате пребывания обжигаемой смеси в экзотермической зоне образуются: 2СаО 810г; 4СаО АЬОз РегОз и ЗСаО А1гОз.

Образование трехкальциевого силиката (ЗСаО 8Юг) происходит уже на следующем участке печи в области наибольщих температур, называемом зоной спекания {V).

В зоне спекания наиболее легкоплавкие минералы ЗСаО-А1гОз и 4СаО-АЬОз-РегОз расплавляются. В образовав-щейся жидкой фазе происходит частичное растворение 2СаО-5Юг и насыщение его известью до ЗСаО-ЗЮг.

Трехкальциевый силикат обладает значительно меньшей способностью растворяться в расплаве, чем двухкальциевый силикат. Поэтому, как только произошло его образование, расплав становится пересыщенным по отношению к этому минералу и трехкальциевый силикат выпадает нз расплава в виде мельчайших твердых кристаллов, которые затем при данных условиях способны увеличиваться в размерах.

Растворение 2СаО-5Юг и поглощение им извести происходит не сразу во всей массе смеси, а отдельными ее порциями. Следовательно, для более полного усвоения извести двухкальциевым силикатом требуется выдерживать материалы некоторый период при температуре спекания (1300-1450°С). Чем продолжительнее будет эта выдержка, тем полнее произойдет связывание извести, а вместе с тем станут крупнее кристаллы ЗСаО-8Юг.

Однако долго выдерживать клинкер при температуре спекания или медленно охлаждать его не рекомендуется; портландцемент, в котором ЗСаО 8Юг имеет мелкокристаллическую структуру, обладает более высокой прочностью.

Продолжительность выдержки клинкера зависит от темпера-

туры: чем она выше в зоне спекания, тем быстрее образуется клинкер. Однако при чрезмерно высоком, а главное резком повышении температуры быстро образуется много расплава и обжигаемая смесь может начать комковаться. Образующиеся при этом крупные зерна труднее прогреваются и процесс перехода Сг8 в СзЗ нарушается. В результате клинкер будет плохо обожжен (в нем мало будет трехкальциевого силиката).

Чтобы ускорить процесс клинкерообразования, а также в тех случаях, когда нужно получить клинкер с высоким содержанием ЗСаО-8Юг, применяют некоторые вещества (фтористый кальций СаРг, окись железа и др.), обладающие способностью снижать температуру плавления сырьевой смеси. Более раннее образование жидкой фазы сдвигает процесс образования клинкера в область менее высоких температур.

В период спекания иногда вся известь смеси не успевает полностью усвоиться кремнеземом; процесс этого усвоения протекает все медленнее вследствие обеднения смеси известью и 2СаО 810г. В результате в клинкерах с высоким коэффициентом насыщения, для которых требуется максимальное усвоение извести в виде ЗСаО 8Юг, всегда будет присутствовать свободная известь.

1-2% свободной извести не отражается на качестве портландцемента, но более ее высокое содержание вызывает неравномерность изменения объема портландцемента при твердении и поэтому недопустимо.

Клинкер из зоны спекания попадает в зону охлаждения {VI), где навстречу клинкеру движутся потоки холодного воздуха.

Из зоны охлаждения клинкер выходит с температурой 1000-1100° С и для окончательного охлаждения его направляют в холодильник печи.

Оборудование, в котором протекают описанные процессы, будет рассмотрено в последующих параграфах.

§ 58. ВРАЩАЮЩИЕСЯ ПЕЧИ. ИХ ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА

Различают длинные и короткие вращающиеся печи. Длинные печи имеют длину до 185 м и более, а короткие - от 40 до 85 м. Первые применяются для мокрого и сухого способов производства, а вторые -для сухого или комбинированного способов.

Длинные вращающиеся печи. Длинные печи различаются не только по длине и диаметру, но и по внутреннему устройству барабана. В зависимости от конструкции длинные печи бывают с теплообменными устройствами и без них, виды теплообменных устройств и запечных установок в этих агрегатах также бывают разные,



Запечные установки применяют для предварительной подготовки сырья к обжигу в целях более полного использования тепла дымовых газов, образующихся при сгорании топлива, и снижения расхода последнего.

Теплообменные устройства применяют для улучшения теплообмена между обжигаемым материалом и дымовыми газами. Их устанавливают внутри барабана печи. При этом конструкция теплообменников печей для мокрого и сухого способов отличается только в зоне сушки. Так, в барабане печей для мокрого обжига применяют корабельные стальные цепи и фильтры-подогреватели. В результате улучшаются условия поглощения материалом тепла из дымовых газов и ускоряется сушка шлама.

Сырьевая мука или гранулы не обладают налипающими свойствами. Для ускорения подсушки их в холод1Юм конце печи сухого обжига применяют встроенные теплообменники - лопастные, ячейковые и др. Они улучшают пересыпание материала в печи при вращении барабана и соответственно условия теплообмена.

Печи, предназначенные для мокрого и сухого обжига, отличаются между собой отношением длины барабана к его диаметру. У печей для сухого способа это отношение несколько меньше и составляет от 30 до 35, а у печей для мокрого способа от 34 до 42.

Длинные печи при сухом способе производства применяют для обжига негранулированной сырьевой муки. При этом используют как сухую сырьевую муку, так и незначительно увлажненную. Преимущество длинных печей состоит в том, что они имеют большую производительность и в них значительно снижается расход тепла на обжиг клинкера. Чем длиннее печь, тем более полно будут охлаждаться дымовые газы при своем движении по длинному барабану и тем меньше окажется непроизводительная потеря тепла с дымовыми газами. Так, например, расход тепла на обжит .1 кг клинкера при мокром способе в печах длиной 125 м составляет 1600-1700 ккал, а в печах длиной 170-185 м - 1400 ккал. т. е. на 200-300 ккал меньше. На каждую тонну клинкера это дает экономию примерно 30-50 кг угля.

Производительность длинных вращающихся печей зависит от поверхности теплопередачи между обжигаемым материалом и дымовыми газами, влажности поступающего на обжиг шлама и сырьевой муки, скорости вращения барабана, разности температуры газов и обжигаемого материала, скорости газового потока в барабане, стойкости футеровки печи, качества режима обжига и организации технологического процесса в целом, величины уноса пыли из печи и многих других факторов. Однако исходным показателем производительности печи является поверхность теплообмена; им определяются размеры барабана

печи, поверхность и конструкция теплообменных устройств в барабане.

Производительность печи G кг/ч клинкера выражается в виде следующей формулы:

0 =-,

где S - поверхность теплопередачи печи, слагающейся из рабочей поверхности ее футеровки, навешенных цепей, встроенных теплообменников, м^. k - средний коэффициент теплопередачи, ккал/м^ ч X Хград*);

At - средняя разность температур газового потока и обжигаемого материала, °С; д - удельный расход тепла на обжиг .клинкера, ккал/кг. Формула показывает, что чем больше тепла используется в печи, тем выше будет ее производительность при одних и тех же размерах. Это количество тепла выражается в формуле произведением поверхности теплообмена S, коэффициента теплопередачи k и разности температур материала и газа АЛ Средний коэффициент теплопередачи равен 30-32 ккал/м^-ч-град.

Для практических расчетов производительности вращающейся печи пользуются величиной удельной производительности- количеством килограммов клинкера, снимаемого с 1 поверхности футеровки печи в течение 1 ч. В этом случае производительность печи выражается формулой

1000

где G - производительность печи, т/ч;

q - удельная производительность печи, равная (табл. 14)

от 15 до 32 кг/м^-ч; S - внутренняя поверхность футеровки печи, измеренная по длине барабана от его загрузочной шайбы до места выпадения клинкера, м^; Л - коэффициент, учитывающий повышение производительности печи при установке различных приспособлений для более полного использования тепла отходящих газов.

Особое влияние на производительность печи оказывает влажность шлама. С достаточной степенью приближения можно принять, что каждый 1 % влажности шлама снижает производительность печи на 2%- Это следует учитывать, систематически контролируя влажность шлама, не допуская его переувлажнения.

* Коэффициент теплопередачи равен количеству тепла, передаваемого газом 1 ж* поверхности в течение 1 ч при разности температур газа и поверхности Г С,



Таблица 14

Характеристики длинных вращающихся печей

Наименование показателей

Размеры печей, м

Ху С: X .

со СО X

(С со со X

X ю

X in

Х°°.

СОЮ

10 X

Длина расширенных

52,2

зон, м........

Внутренняя поверх-

2660

ность, м2.......

1050

1080

1500

1740

2200

2700

Угол наклона, град .

Число оборотов в

0.6-1,2

минуту ........

0,55-

0,74-

0,5-1

0,5-

0,5-1

0,6-

Тип встроенных теп-

лообменных устройств

Цепная завеса,

металлические ячей-

ковые теплообмен-

Длина зоны, м:

навески цепей . . .

20,4

27,9

30.5

установки металли-

ческих теплообменни-

ков ..........

15,6

Тип холодильника .

Рекуператорный

Колосниковый переталкива-

Мощность электро-

двигателя, кет ....

250/500

310/620

360/660

Вес печи без футе-

ровки, т.......

1070

1500

2260

2750

2770

Удельный расход

тепла на обжиг при

влажности шлама 36%,

1350

ккал1кг клинкера . .

1600-

1625

1600

1350-

1400

1400

1650

1400

Производительность

при влажности шлама

1800

2000

36%, га/су m .....

385-

430-

550-

1850

1200

Удельная произво-

дительность, кг1м^ ч .

15,2

16,4

17,0

20-21

22.7

27,5

31,2

Для улучшения теплообмена в отдельных зонах барабаны не-. которых печей делают с уширением в холодном и горячем концах. Печи с таким барабаном обозначают, например, так: 3,6X3X3,6X125, т. е. печь имеет длину барабана 125 м. диаметр барабана с холодного и горячего конца 3,6 м. а в средней части 3 ж. В табл. 14 приведены технические характеристики наиболее распространенных в настоящее время и проектируемых установок длинных вращающихся печей отечественной цементной промышленности.

Вращающиеся печи, установленные на зарубежных заводах, имеют аналогичные характеристики как в конструктивном, так и в теплотехническом отношении (в части расхода тепла и удельной производительности). Интерес представляет проект печи длиной 260 м и диаметром 6,9X6,3x6,9 м. Предполагаемая производительность ее 3000 т клинкера в сутки.

Отличаясь высокой производительностью, длинные печи, однако, являются агрегатами весьма громоздкими и сложными в конструктивном, транспортном и монтажном отношениях. Поэтому вполне понятно стремление конструкторов и технологов изыскать более компактные тепловые аппараты, но не менее эффективные по производительности и расходу тепла, чем длинные вращающиеся печи.

Если обратиться к графику рис. 68, то из него видно, что на основной части общей длины печи (70-180%) происходят процессы высушивания, подогрева и кальцинирования сырьевой смеси и только на небольшом оставшемся участке барабана происходят процессы клинкерообразования (зоны экзотермических реакций и спекания). Поэтому возникла мысль вынести подготовительные процессы за пределы барабана печи в другой аппарат, сохранив вращающуюся печь только для процессов клинкерообразования.

Так появились два новых клинкерообжигательных аппарата: вращающаяся печь с конвейерным кальцинатором и вращающаяся печь с циклонными теплообменниками - короткие вращающиеся печи.

Короткие вращающиеся печи. В печи с конвейерным кальцинатором (печь Леполя) подсушка, подогрев и частично кальцинирование сырьевой смеси происходят на конвейерном каль-цинаторе -непрерывно движущейся бесконечной решетке. На решетку загружают слоем гранулы сырьевой смеси и подвергают действию раскаленных дымовых газов, отходящих из короткой кольцевой печи.

В подготовленном виде гранулы поступают в печь для завершения процессов клинкерообразования.

В печи с циклонными теплообменниками указанные подготовительные процессы происходят в нескольких последовательно установленных сверху вниз циклонах. Сырьевая смесь по-. дается в верхний циклон в виде муки, последовательно проходит все циклоны и в высушенном, подогретом и частично кальцинированном .виде поступает в барабан вращающейся печи.

Конвейерный кальцинатор и циклонные теплообменники - высокоэффективные тепловые агрегаты. Поэтому удельный расход тепла в коротких вращающихся печах, работающих совместно с ними, снижается до 900-МОО ккал. Разновидностью вращающихся печей с запечными эффек-



тивными теплообменными агрегатами является печь с концентратором шлама (см. стр. 266), предназначениы.м для высушивания шлама до влажности 8--12%, с последующим обжигом . сухаря в короткой вращающейся лечи.

Применяют также в качестве запечных теплообменников при сухом способе производства змеевиковые или трубчатые теплообменники.

Змеевиковый теплообменник представляет собой вертикальный стальной цилиндрический футерованный внутри корпус с расположенной внутри его спиральной трубой. Труба снаружи омывается горячими печными газами. Сырьевая мука подается в верхний конец спиральной трубы и совершает длинный спиралеобразный путь, в продолжении которого в сырьевой смеси заканчиваются все подготовительные процессы для последующего обжига. Подготовленная смесь поступает из трубы непосредственно в короткую вращающуюся печь.

Таблица 15

Технические характеристики коротких печей

Наименование показателей

Размер печи

Удельный расход тепла, ккал1кг клинкера

Производительность печной установки, в т/сут

Удельная производительность,

кг/м' ч

Площадь конвейерного кальцинатора.

2,5X40 3X60 4X68 4X58

4,4X68

Печи с конвейерным кальцинатором

42,3 47,7 53,5 53,0 51,5

Печи с циклонными теплообменниками

3,8X46,3

3,8X48,7

4X53

3,8X4X60

4X60

Печи с концентраторами шлама

83.5

93,6

94,0

32,5

32,5

50,0

51,5

1200

50,0

3,4 Х53

1416

22.0

3,6 хбО

1580

23,0

3,6 Х80

1615

22,0

3.75X4X80

1227

32.0

Аналогичным образом устроена печь с трубчатым теплообменником. Только в ней вместо спиральной трубы установлены вертикальные трубы с расположенными внутри спиральными

желобами. Сырьевые материалы медленно сползают сверху вниз по спирали, омываются встречным потоком горячих печных газов и в подготовленном для обжига виде поступают в короткую вращающуюся печь.

Производительность коротких вращаюищхся печей зависит в основном от тех же факторов, что и длинных печей. Однако короткие печи отличаются более высокой удельной производительностью, достигающей 50-60 кг1м^ ч, вследствие большей разности температур между газом и обжигаемым материалом. Технические характеристики некоторых коротких вращающихся печей приведены в табл. 15.

Короткие вращающиеся печи могут работать как самостоятельные агрегаты без кальцинаторов, циклонных теплообменников или концентраторов шлама, однако при этом они имеют производительность на 40-50% ниже, а удельный расход тепла на 25-30% выше.



ГЛАВА XII.

ДЛИННЫЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ ПЕЧИ

Длинная вращающаяся печь (рис. 69) состоит из следующих основных технологических узлов:

барабана, в котором происходят все физико-химические процессы превращения сырьевых материалов в клинкер;

внутренних теплообменных устройств;

холодильника, предназначенного охлаждать раскаленный клинкер при выходе из печи и подогревать воздух для горения топлива;

загрузочной установки для питания печи сырьевой смесью- шламом, мукой или гранулами;

аппарата для подачи топлива в печь;

дымососной установки, создающей разрежение в барабане и транспортирующей дымовые газы по барабану печи и пыле-очистительным устройствам;

пылеочистительной установки, предназначенной для очистки дымовых газов и возвращения уловленной пыли в печь;

установки для водяного орощения (охлаждения) корпуса печи. Среди вращающихся печей, установленных на отечественных заводах, печь размером 3,бх8,3х'3,6х 150 (см. рис. 69, б) наиболее распространена. Рассмотрим конструктивные элементы этой печи, а также наиболее мощной печи размером 5Х Х'Шб м (рис. 60, а), принимаемой к установке на новых заводах.

§ 59. УСТРОЙСТВО БАРАБАНА ПЕЧИ

Барабан печи - это наиболее ответственный технологический узел печного агрегата как в производственном, так и в конструктивном отношениях. Он представляет собой стальной сварной корпус, составленный из отдельных элементов---обечаек.

Обечайки подразделяются на рядовые и подбандажные (см. рис. 69, поз. 6). Толщина стального листа рядовых обечаек 30 и 32, подбандажных - 50 мм. так как они воспринимают нагрузку от барабана печи с обжигаемым материалом и через бандажи 5 передают ее на опорные ролики 9.

Ролики установлены на бетонных опорах печи попарно с каждой стороны по отношению к оси барабана. Каждый ролик

о 5 г

° = о? о. 5 ав о

I а, I со I I


Я СО S ± СО = И Й'К

И СО 3 а-

Я s Ф

йсо е ё 1°.

г: Яиъ и = S -1 . CQ и о ;


111Г. . 1 I 3 = ё

CTi ее > 5

Q.QJ 1

= CIO -г I

- -a I

§1*

Ilex

о -

afi t CD

ё -I

CO S

1 в ffX

O) OJ CO



имеет диаметр MOO мм, ширину - 600 мм. Ширина ро>1ика принимается на 40-ilOO мм шире опирающегося на ролик бандажа барабана.

Размеры ролика у печи 5Х'185 м равны соответственно 1700 и 1200 мм.

Ролик жестко насажен на ось, вращающуюся в подшипниках скольжения. Подшипник самоустанавливающийся. Для охлаждения подшипника, нагревающегося не только от трения, но и от теплоизлучения горячего корпуса печи, предусматри-. вается циркуляция в полости его проточной воды.

При остановке печи на длительное время в зимних условиях воду из подшипника полностью удаляют, иначе при замерзании она может разорвать корпус. Для полного удаления воды предусматривается специальная трубка для ввода в подшипник сжатого воздуха.

Смазка подшипников опорных роликов - черпаковая, масло подается из картера подшипника; смена масла-периодическая централизованная от обшей масляной системы.

В результате разогрева корпуса печи и развивающихся при этом температурных деформаций (удлинения) бандажи могут сползти с опорных роликов. Для предотвращения этого на ближайшей к приводу печи опоре устанавливают контрольные ролики по обе стороны бандажа на расстоянии 20-60 мм от его кромки.

При смещении .корпуса печи выше допустимого предела (20- 60 мм) бандаж давит на контрольный ролик и он начинает вращаться, что свидетельствует о ненормальном положении корпуса.

Контрольный ролик только в течение некоторого времени может удерживать корпус, а затем, если не принять соответствующих мер, бандажи сползут с опорных роликов.

Для предупреждения такого аварийного положения на одной из бетонных опор печи по обе стороны от бандажа устанавливают упоры на расстоянии от кромки бандажа на 30-60 мм, большем, чем зазор между бандажом и контрольным роликом. Предохранительные упоры снабжают авто.матическим датчиком, с помощью которого электродвигатель печи выключается.

Барабан печи получает вращение от электродвигателя через редуктор. Кинематическая схема привода следующая (рис. 70). Основной электродвигатель / через редуктор 2 и универсальный шпиндель 8 приводит во вращение ведущую шестерню 7. Она входит в зацепление с ведомой венцовой шестерней 5, жестко надетой на корпус барабана печи 6, и приводит во вращение барабан.

Основной привод вращает барабан со скоростью 0,5- 1,0 об/мин (см. табл. 14). Но при ремонте возникает необходимость поворачивать барабан на небольшой угол. Для этого 236

устанавливают дополнительный электродвигатель 4 с редуктором 3. Этот привод вращает барабан со скоростью 1-4 оборота в час*

Электродвигатель дополнительного привода получает электроэнергию от специального генератора (тахогенератора) с двигателем внутреннего сгорания. Таким образом он может работать и при выключении электроэнергии на заводе. В случае остановки основного электродвигателя включают дополнительный, медленно вращая барабан печи и предупреждая этим возможность прогора- £ ния футеровки барабана в зонах наиболее высоких температур.

Универсальный шпиндель 5 пред- ; 2 3 ставляет собой вал, шарнирно соединяющийся с тихоходным валом редуктора и валом ведущей шестерни. Замена эластичной муфты, как было на старых печах, универсальным шпинделем устраняет влияние на работу привода возможных перекосов венцовой шестерни при деформации барабана, вызывающей перекос ведущей подвенцовой шестерни.

Основной редуктор и подшипники подвенцовой шестерни смазывают по централизованной циркуляционной системе смазки: венцовую пару шестерен - густой автоматич^еской амазкой; шарниры (лопасти) шЦинделя - густой ручной; .редуктор вспомогательного привода - жидкой периодически заливной.

а

Рис. 70. Кинематическая схема привода вращающейся печи:

/ - электродвигатель основной, 2 -редуктор основного двигателя, 3 - редуктор дополнительного двигателя, 4 - двигатель дополнительный, 5 - венцовая шестерня, 6 - печь, 7 - ведущая шестерня, 3 - шпиндель

§ 60. ФУТЕРОВКА БАРАБАНА ПЕЧИ

Внутреннюю часть барабана футеруют (облицовывают) огнеупорными материалами. Футеровка барабана находится в очень тяжелых эксплуатационных условиях: внутренняя поверхность ее подвергается воздействию высокой температуры (до 1400-1500°С), а поверхность, прилегающая к корпусу барабана, резко охлаждается и имеет температуру до 300°С. Перепад температур вызывает внутренние температурные напряжения в материале футеровки. По внутренней поверхности футеровки непрерывно перемещается материал и истирает ее. При температуре свыше 1300° С обжигаемый материал частично расплавляется. Образующийся при этом жидкий расплав также отрицательно воздействует на футеровку.

В результате вращения печи поБерхностъ футеровки за каж-



дый оборот барабана периодически подвергается действию раскаленных газов и материала. При этом также возникают температурные напряжения, и чем медленнее вращается печь, тем значительнее будут эти напряжения. По этим причинам особенно отрицательно сказывается на сохранности футеровки перевод печи на тихий ход , вызываемый нарущением технологического процесса.

И, наконец, деформации корпуса печи также влекут за собой напряжения в футеровке и ее разрушение.

Таким образом, футеровка барабана является элементом печи, наиболее подверженным агрессивному воздействию рабочей среды. Поэтому качеством футеровки, сохранностью ее при работе определяется в основном коэффициент использования годового рабочего времени печи в целом.

Стойкость футеровки характеризуется числом суток рабочего времени (межфутеровочной кампании) в наиболее разрушающемся участке барабана - зоне спекания. Она зависит от вида применяемых огнеупорных материалов, качества футеровочных работ, пpoизвoдитeльнocfи печи и вида применяемого топлива.

Средняя стойкость наиболее распространенной хромомагне-зитовой футеровки по цементной промышленности в целом составляет примерно 150 суток, снижаясь при весьма плохом выполнении футеровки и эксплуатации печи до 10-15 суток и повышаясь при соблюдении всех установленных правил до 500 суток.

Магнезитохромитовые и периклазошпинелидные огнеупорные материалы повышают стойкость футеровки по сравнению с хромом агнезитовой в 1,5-2 раза.

При прочих равных условиях быстрее всего разрушается футеровка в печах с отоплением углем и мазутом; примерно в 1,5-2 раза повышается стойкость футеровки при использовании газа.

Приведенные сроки стойкости футеровки относятся, как отмечалось, к зоне обжига. В других менее температурно напряженных зонах средняя сохранность футеровки достигает 1- 2 года.

Увеличение срока службы футеровки достигается технологическими и конструктивными факторами.

К первым относятся: строгое соблюдение технологического режима обжига клинкера - равномерное питание печи сырьем и топливом, постоянство химического состава, тонкости помола и влажности сырья, постоянство калорийности, влажности и тонкости помола твердого топлива. Это обеспечивает стабильность теплового режима печи, исключает необходимость перевода ее на замедленную скорость вращения, уменьшает колебания температуры в футеровке и деформации корпуса печи, наиболее разрушающе действующие на футероику. Разогрев

печи после ремонта следует производить постепенно, а охлаждать при вынужденных остановках - медленно. К конструктивным факторам следует отнести: применение для футеровки высокоэффективных огнеупоров, в частности для зоны спекания - магнезитохромитовых и перик-лазошпинелидных;

применение кладочных растворов соответствующего качества; например, для кладки магнезиальных огнеупоров наиболее подходящим является магнезитовый раствор, затворенный жидким стеклом;

высокое качество кладки; она должна иметь форму руга (отклонения допускаются не более ±10 мм для печей диаметром 3,6 м). Кирпичи должны плотно прилегать к корпусу печи, чтобы предупреждать проникание газов в зазоры, при котором футеровка быстро разрушается из-за значительной деформации корпуса.

Кладку выполняют на растворе или всухую. При сухой кладке между кирпичами помещают гладкие или рифленые металлические пластинки. При температуре обжига металл частично плавится и скрепляет кирпичи. Однако опыт показал, что футеровка, выполненная на растворе, более долговечна, чем на металлических пластинках.

Плотное прилегание футеровки .к корпусу печи достигается применением клинчатых кирпичей различной формы и размеров.

К конструктивным приемам следует также отнести образование клинкерной обмазки на поверхности футеровки в зоне спекания. При температуре 1300-1450° С в этой зоне происходит, как отмечалось, частичное плавление сырьевой смеси, в основном алюминатных соединений (плавней). Они взаимодействуют с материалом футеровки, налипают на нее, образуя при этом слой обмазки толщиной до 200 мм и более, хорошо защищающий футеровку от действия раскаленной среды.

Условия образования обмазки зависят от химического состава сырья, содержания плавней и интенсивности охлаждения корпуса печи. При высоком содержании плавней (низкий силикатный модуль) обмазка образуется легко. Трудноспекаю-щиеся сырьевые материалы (с низким содержанием плавней и высоким силикатным модулем) образуют обмазку с трудом. В этом случае для улучшения условий образования обмазки в сырьевую смесь вводят минерализаторы, понижающие температуру ее плавления - фтористый кальций, кремнефтористые соли кальция, магния, натрия.

С увеличением интенсивности охлаждения корпуса печи условия образования обмазки и качество ее улучшаются. С этой целью применяют искусственное охлаждение корпуса печи - воздушное (обдувку) или водяное (орошение). Наиболее эф-



фективно водяное охлаждение, повышающее примерно в 1,5 раза продолжительность службы футеровки.

Огнеупорные материалы, применяемые для футеровки клин-керообжигательных печей, должны удовлетворять следующим общим требованиям:

они не должны расплавляться при рабочей температуре;

должны быть термически стойкими, т. е. должны выдерживать, не разрушаясь, резкие систематические колебания температуры (нагревание и охлаждение); химически стойкими - не должны разрушаться под действием расплава обжигаемого материала. Огнеупорные материалы должны иметь достаточную прочность при сжатии и способность сопротивляться истирающему воздействию обжигаемой сырьевой смеси. Кроме того, они должны обладать способностью не деформироваться при совместном действии высокой температуры и нагрузки сжатия, растяжения и изгиба-

Методы определения указанных свойств огнеупоров приведены в соответствующих ГОСТах. В табл. 16 даны основные виды огнеупоров, применяемых в цементной промышленности, их показатели и назначение.

Огнеупорные материалы для клинкерообжигательных печей изготовляют в виде штучных изделий: нормального кирпича - прямоугольного параллелепипеда, и клинового (торцового, ребрового) , в зависимости от участков кладки футеровки.

Для кладки огнеупоров применяют растворы следующих составов.

Растворы для кладки шамотных огнеупоров:

цемент марки не ниже 400, затворенный 30-40% воды;

шамотно-цементный раствор: 1 об. ч. цемента и 1-Q, об. ч. шамота с зернами мельче 0,5 мм, затворенные 30-40% воды от веса сухой смеси;

шамотно-глиняный раствор на жидком стекле: 2-3 об. ч. огнеупорной глины и 8-9 об. ч. молотого шамота, затворенные 35-i40% жидкого стекла (плотность 1,8-!l,3S) от веса сухой смеси;

шамотно-глиняный раствор на воде: 2-3 об. ч. огнеупорной глины, 8-9 об. ч. молотого шамота-10% портландцемента от веса глины и шамота, затворенные 30-40% воды по весу всей смеси.

Растворы для кладки магнезиальных огнеупоров:

магнезиальный порошок МПК, затворенный жидким стеклом плотностью 1,35-1,38 (15-20% по весу);

молотый магнезиальный порошок МПК - 5 об. ч. и молотые чугунные опилки - ,1 об. ч., затворенные жидким стеклом (25- 30% по весу) плотностью 1,35-1,38;

молотый порошок каустического магнезита - 4 об. ч., колчеданные огарки 1 об. ч. и молотые чугунные опилки 2 об. ч.,

-яонэо sHiodu чхэолиохэ ввяээьииих

-И1/ОЛ в (ЕЭЭВ

Hdaiou

of) Ч1Э0ЯИ01Э

о. а> н

о. о с

Е

QVdi-h-Klvvnv Do 0091 or Оог io ихэон -rofloduoi/uax хнэийиффбо

иояеХолен

rou ИИПЕИ -бофЭГ ВГЕЬВН

иихежэ Hdu ихэои -hodu i/aSBdu

и1чниэч.до

сжэ/г ээя

)ЧИЧ1ГЭ1Гу

-ЗоиХэнлО

и S в

2- CI

S 2с £

Q Л С t-

к к = S

с: S га га S о

с; X со ш a-t-

о О о га

о S 5 о о о 3

о £ со

э

es ь >s к к

Е- о о Л о

Н га = ос; xt-

?-, о

о С

о о к: d ш CJ

о о

О

ю


°1

ю

1 сс I - -со

(M N -

J-iOiOlOlO-I I lO tO со

OO со

OO CD <N

oocn

COCOCOCOCOCO(MCO

s о

с

Ш a) О м

<-

CQ 3 ь

ca о s-a

о

о

о

о

о о. X

о 3 со о н S

О

о о. о

о 3 со о е-S S

о с? о

о

п .

л

S

С-в

S-2176



затворенные жидким стеклом плотностью 1,35-Я,Э8 (407о по лесу);

молотый хромомагнезитовый порошок (бой изделий) - 2 об. ч. и молотые чугунные опилки-1 об. ч., затворенные кидким стеклом плотностью 1,35-1,38 (15-35% по весу);

молотый хромомагнезитовый порошок (бой изделий) - ,5 об. ч. и колчеданные огарки-1 об. ч., затворенные жидким стеклом плотностью 1,35-1,38 (30-40% по весу).

В настоящее время дорогостоящую футеровку из огнеупорных изделий начинают заменять более дешевыми жаростойкими бетонами. Их приготовляют на глиноземистом щементе или портландцементе, а также на жидком стекле с добавкой кремнефто-ристого натрия. Бетоны на глиноземистом цементе обладают более высокой огнеупорностью.

В цементные бетоны вводят тонкомолотую добавку (шамот, хромит, магнезит, доменный гранулированный шлак); в качестве заполнителей для бетона применяют дробленый хромит, шамот, базальт, диабаз, отвальный доменный шлак, магнезит и другие дробленые огнеупорные материалы.

Жаростойкие бетоны пока применяют только для футеровки неподвижных частей печи, а также холодной зоны.

Перед пуском печи после устройства или ремонта футеровки печь тщательно просушивают сухим воздухом или газом, специально получаемым в приставных тепловых аппаратах или отбираемы^ от действующих установок.

§ 61. ВСТРОЕННЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ПЕЧИ

Увеличение поверхности соприкосновения обжигаемого материала с газами в барабане печи достигается установкой специальных встроенных теплообменных устройств. Применяют следующие внутрипечные теплообменные устройства: цепные завесы, металлические и керамические теплообменники, фильтры-подогреватели.

Цепные завесы. Цепные завесы применяют при мокром способе производства на участке барабана печи, где шлам еще не потерял своих текучих свойств (в зоне испарения). Длина цепной завесы нриведена в табл. 14 и определяется длиной печи, составляя для печей 118 (125) м, а для печей 185 м -

42 м.

При вращении печи шлам налипает на звенья цепей, поверхность соприкосновения шлама с газами при этом резко возрастает и ускоряется сушка шлама. Дополнительная передача тепла шламу при наличии цепей происходит также за счет погружения последних в шлам. Это важно для участков печи, где .шлам уже потерял текучесть, но еще имеет высокую влажность- 10% и более.

Цепные завесы повышают производительность печи до 10% и снижают расход топлива на 5-10%-

Цепи применяют с круглыми и овальными звеньями из прутков стали диаметром от 16 до 26 мм. Общая длина цепей достигает 2000 м. а суммарная поверхность их звеньев- 1500 jh. В среднем поверхность цепей составляет 60-807о от всей внутренней поверхности барабана печи.

Навешивают цепи за один конец - свободными концами (рис. 71, а) или за два конца винтовыми гирляндами (рис. 71, б) и перекрещивающимися гирляндами (рис. 71, е).

Навеска гирляндами образует более плотную завесу, что соответственно приводит к более полному использованию тепла; но при этом увеличивается сопротивление движению газового потока и при недостаточной тяге может уменьшиться скорость движения газов, что ухудшает условия сушки. Поэтому с увеличением плотности навески следует увеличивать разрежение, создаваемое дымососом печи.

Цепи крепят к корпусу печи при помощи серег, скоб, разъемных колец, но во всех случаях следует учитывать, чтобы элементы крепления оказывали минимальное сопротивление движению шлама.

Теплообменники. Металлические теплообменники устанавливают в зонах печи с температурой 700-1000° С. По своей конструкции они бывают ячейковыми, звеньевыми, гир-

Рис. 71. Схе.мы навеси цепей:

а - свободнЬЕМи концами, б - винтовыми гирляндами, в - перекрещивающимися гирляндами




1 ... 9 10 11 12 13 14 15 16