Влияние параметров процесса обжига известняка на свойства готового продукта .

Выбор типа агрегата определяется производительностью завода, физико-механическими свойствами и химическим составом сырья, видом применяемого топлива, требуемым качеством извести и ее себестоимостью.

Известняки с большим количеством MgСО3 или глинистых примесей следует обжигать в шахтных или вращающихся печах, в качестве топлива эффективно применять газ, вариант топки шахтной печи – выносная. Это связано с тем, что проще регулировать температуру в печном агрегате.

 

Обжиг в шахтных печах

Обжиг в шахтных печах получил широкое распространение по ряду причин:

1. Печи надежны в эксплуатации

2. Возможно применять газ, мазут и твердое топливо

3. Экономичны по расходу топлива

4. Низкий расход электроэнергии:

шахтная печь 33-35 кВт/т; вращающаяся 65-85 кВт/т

5. Металлоемкость ниже, по сравнению с вращающейся печью

Шахтная - 60-105 т; вращающаяся - 630т.

Шахтные печи – вертикальная металлическая шахта круглого или прямоугольного поперечного сечения, футерованная изнутри огнеупорным кирпичом, на рис 2 представлены формы шахтных печей. Печи характеризуют наружным диаметром и диаметром в «свету» (внутренний диаметр рабочей зоны) соотношение диаметров:

D n, м 2.8 4.5 5.6

D св, м 2.5 3.2 4.3

Н 20м 25м

 

Основные узлы: загрузочное устройство; топливосжигающее устройство может быть выносное топочное устройство, когда топливо сжигается вне шахты; газоотсасывающее и нагнетающее устройство; разгрузочное устройство; воздухоподводящие аппараты; система автоматического управления и рабочая зона печи.

Печь работает непрерывно, по принципу противотока: движение материала происходит сверху – вниз, продукты сжигания топлива снизу- вверх вследствие отсоса в верхней части печи или дутья в нижней части (можно одновременно и дутье и отсос), необходимый для горения воздух поступает с нижней части шахты и сначала охлаждает полученную после обжига известь и подогретым подается в зону обжига.

Необходимый уровень материала в печи поддерживается автоматически с помощью датчика уровня, который через программное устройство подает сигнал на скиповый подъемник, через определенные промежутки времени в верхнюю часть шахты загружается известняк.

В шахтных печах выделяют три зоны:

Зона сушки и подогрева

Зона обжига

Зона охлаждения

Если топливо уголь, то загрузка печи выполняется таким образом: слой материала, слой топлива и т.д. такие печи называют «пересыпные». В этом случае в технологическую линию включают оборудование по подготовке угля. Известь полученная в пересыпных печах загрязнена золой, продуктами несгоревшего топлива, возможны спеки извести и угля, происходят подвары к футеровке печи.

Если топливо сжигают в топке, а в печь подают раскаленные топочные газы, то такие печи называют печь с выносной топкой.

Если топливо газ, то известь «чистая», для обеспечения качественного процесса обжига, на нижнем горизонте в зоне обжига устанавливают 6 горелок, на верхнем горизонте многосопловые горелки, получают газо-воздушную смесь, которую на выходе поджигают.

Продолжительность процесса обжига ~ 24 часа, теоретическое время 10-15 час.

 

Расход топлива около 13-16% от массы обжигаемой извести, съем с 1 куб.м полезного объема 600-800 кг, производительность в сутки 30-200 т извести.

Охлаждение извести происходит в нижней зоне печи до температуры около 100٥.

Основной проблемой шахтной печи является низкая производительность, жесткие требования по зерновому составу известняка.

Проблемы печей круглого сечения. Топочные газы в основном перемещаются вдоль стен печи, сырье обжигается неравномерно, причем в центральной части обжиг протекает хуже, поэтому диаметр шахты не может быть большим, но с уменьшение диаметра падает производительность печи. Чтобы увеличить площадь сечения печам придают прямоугольную форму (ширина около 1.8 м) с закругленными торцевыми сторонами, а для подачи топлива отверстия устраивают в длинных сторонах. Возможно увеличить площадь сечения установкой в центре печи шамотных столбов (кернов), тогда диаметр шахты может доходить до 4 метров.

 

 

Печь имеет круглое поперечное сечение, уменьшение сечения в нижней части печи. Внутренняя часть печи выполнена футеровкой: шамотный кирпич 4, шамотный легковес 2, засыпка трепела 3. Загрузка печи происходит поворотной чашей с двух клапанным затвором 6. Отходящие газы удаляются дымососом через кожух 5, поступают на очистку в циклоны и выбрасываются в трубу. Для подачи топлива существует два ряда горелок, расположенных по окружности печи, в верхней части печи установлены термопары и датчики разряжения, обеспечивается контроль процесса обжига. За процессом обжига наблюдают и визуально, через специальные отверстия. Готовая известь разгружается посредством выгрузочной решетки.

Вращающиеся печи

Конструктивно печь представляет собой металлический цилиндр, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом (кирпич прямоугольный, трапецевидный). Печь опирается на ролики и опоры (бандаж) По наружному диаметру имеет ведомую шестерню, приводимую в движение ведущей шестерней от электродвигателя. Скорость вращения печи 0.6-1.2 об/мин. Печь устанавливается под уклоном 2.5-3.5%.

Размеры известеобжигающих печей: Длина 110-75 м, наружный диаметр

3.6 (3.2 в свету),

2.5 (2.1 в свету).

Достоинства печи:

Высокая производительность до 750 т/сутки, т.к. продолжительность обжига снижается в 5-6 раз

Можно обжигать плотные и мягкие породы (мел), неограниченна влажность сырья

Нет ограничений по зерновому составу, следовательно уменьшаются отходы производства

Снижается удельный расход топлива до 50 кг усл.т. на 1 т извести, т.к. обеспечивается полнота сгорания топлива

Отсутствуют спеки и подвары

Полная механизация и автоматизация.

Учитывая недостатки вращающейся печи (метало и энергоемкость) при новом строительстве и реконструкции целесообразно длинные печи заменить короткими с запечными подогревателями, в которых создается «подвесной свод».

 

Другие способы обжига извести: печи с «кипящим слоем», циклонно-вихревые печи, обжиговые машины с вращающейся колосниковой решеткой (бесконечной).

Обжиг в «кипящем слое»

Преимуществом является быстрая передача большого количества тепла от газа к обжигаемому материалу. Обжиг в «кипящем слое» производится в реакторе. Реактор – вертикальная металлическая отфутерованная изнутри шахта. Разделена решетчатыми огнеупорными сводами на 5 зон по высоте (Рис 4), решетки должны обеспечивать проход газов с такой скоростью, которая необходима для перевода материала в псевдо-сжиженное состояние. По переферии реактора установлены горелки для газового или жидкого топлива. Подача воздуха происходит на горелки и под нижнюю дутьевую решетку. Материал с размером кусков одной фракции (0.3-2.5 мм, или 2.6-10 мм, или 3-12 мм) подается с верхней зоны реактора, готовая известь отбирается с 5 зоны.

Процесс обжига в данном агрегате разделен на 5 зон, что и обеспечивает основной эффект печи, расход условного топлива 175 кг/т, известь отличается равномерностью обжига. При высоте слоя материала на решетке 1-1.2 м процесс происходит за 10-15 минут.

Недостатки высокий унос пыли до 20-25%, необходим агрегат для охлаждения извести, в основном применяют запечный колосниковый холодильник.