К.т.н. Питак И.В., Шапорев П.В., Протопопов Р.Я., д.т.н.
Шапорев В.П.
Национальный технический университет
«Харьковский политехнический институт», Украина
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЖИГА
ИЗВЕСТНЯКА ПОЛИДИСПЕРСНОГО СОСТАВА В ШАХТНОЙ ПЕЧИ
К основным трудностям термической
обработки известняка с полидисперсными размерами (фракция 20-80 мм) в шахтной
печи следует отнести ограниченное проникновение газа (метана) в слой материала
в горизонтальном направлении, то есть распределение газа по сечению шахты. Это
приводит к плохому смешению газа с воздухом и неполному сгоранию газообразного
топлива. Известные технические решения направленные на интенсификацию процессов
горения, например, за счет принудительного отклонения факела или установки
балочных горелок не решают проблему [1,2].
Для термической
обработки известняка указанной фракции с регулируемой температурой
теплоносителя на основании проведенных нами исследований на полузаводской
модельной печи, имеющей шахту в виде прямоугольного сектора с размерами в плане
0,5×1,2 м и высотой 7,5 м предлагается печь со следующими особенностями:
1.
сжигание топлива
осуществляется вне слоя в камерах сгорания с получением продуктов горения заданной
температуры;
2.
для обеспечения
равномерного распределения теплоносителя и снижения аэродинамического
сопротивления движение газов в зоне обжига происходит в перпендикулярном
направлении по отношении к опускающемуся по шахте материалу;
3.
в зоне охлаждения перед
выгрузкой, для сохранения интенсивного теплообмена, движение обожженного
материала и воздуха принимается противоточным;
4.
осуществление в одной
печи принципов противотока и поперечного тока достигается изменением
поперечного сечения шахты в соответствующих зонах (теплообмена и зоной обжига)
а также углом раскрытия конусной части печи в зоне выгрузки.
По результатам
проведенных исследований подготовлено техническое задание на проектирование
опытно-промышленной печи производительностью 100 т/сутки.
Принципиальная схема
опытно-промышленной печи представлена на рисунке 1, в которой реализуются все
вышеотмеченные особенности конструкции.
Рисунок 1 Новая
конструкция шахтной печи для мягкого обжига известняка (топливо газ+воздух)
1 – печь, 2 – осадительная камера, 3 – дымоход, 4 –
камера для сжигания метана с горелками и предварительным интенсивным смешение
метана и воздуха
На схеме указано
ориентировочное распределение потоков топочных газов и воздуха подаваемого на
охлаждение в низ печи. Предусматривается подогретый воздух после контакта с
горячей известью подавать в камеры предварительного смешения метана и воздуха
перед подачей в горелочные устройства. В качестве горелок предполагается
использовать горелки типа ГНП конструкции института Теплопроект [3]. Горелки
имеют 8 лопаток для закручивания потока и 8 отверстий под углом 30о к
оси горелки для выхода газа (метана). Горелки работают устойчиво и спокойно во
всем диапазоне изменения нагрузок. Они просты и надежны в эксплуатации и
обеспечивают полное сжигание метана при избытке воздуха 1,05-1,1 [3].
Распределение потоков и температур, приведенное на рисунке 1, соответствует
данным, которые получены на полузаводской модельной печи. Ниже на рисунке 2
приведено распределение температур в слое материала на высоте 3,6 м, которое
установлено при исследованиях на полузаводской установке.
Приведенные на рисунке
2 экспериментальные данные свидетельствуют о мягком обжиге СаСО3,
которые коррелируются с достигаемой степенью превращения СаСО3
равной 98,5-99%.
Рисунок 2 Тепературное поле
в слое материала (Н=3,6 м), полученное на полузаводской модельной печи
Использованная литература:
1. Фильшин В.Е. В кн.
Работы по усовершенствованию технологии и контроля производства соды: Харьков,
1971, с. 140-143.
2. Г.А. Ткач, В.П.
Шапорев, В.М. Титов. Производство соды по малоотходной технологии: Харьков,
ХДПУ – 1958 – 430 с.