Утилизация пыли во вращающейся печи

Ответ: Существуют 4 признанных способа возврата пыли, осажденной в электрофильтре, во вращающиеся печи мокрого способа: 

• в зону горения печи, либо отдельно от печной горелки (над ней), либо через саму горелку;
• через отверстия в корпусе печи при помощи ковшовых питателей, расположенных сразу после места выхода материала из цепной системы. Этот способ может включать в себя гранулирование пыли перед ее поступлением в питатели;
• через систему пневматических насосов, при помощи которой пыль вводят в печь непосредственно после места выхода материала из цепной системы; 
• путем добавления пыли в шлам с использованием дополнительной воды и добавок, которые могут снизить требуемое количество последней. 

Преимущества первого способа (возврата пыли в зону горения) заключаются в низком объеме требуемых капитальных затрат, простоте технического обслуживания используемого устройства и малом влиянии на возможную производительность печи. При мокром способе производства этот вариант обычно предпочтителен.

При возврате пыли не через печную горелку, а через отдельную трубку основные правила следующие:

• трубка возврата пыли располагается над печной горелкой диаметрально против места входа клинкера в зону горения; обычно она отклоняется от вертикального направления приблизительно на 30°. Расстояние между наружным диаметром огнеупорной футеровки печной горелки и центральной осью трубки возврата пыли составляет 250—350 мм. Трубка возврата пыли направлена под углом к оси печи, и ее конец находится примерно на одном уровне с концом печной горелки;
• пыль подается со скоростью 35—50 м/с;
• размеры выбираемая пневматическая система ввода (насос фирм FK или Peters, питатель компании Pfister и т. д.) не должны превышать размеров, рассчитанных исходя из количества пыли, которое должно возвращаться в печь. В противном случае поступление в печь избытка воздуха приведет к снижению температуры факела и росту расхода топлива;
• можно ожидать, что общее количество пыли, осажденной в электрофильтре (суммарный унос пыли из печи), при ее возврате в печь будет примерно в 2 раза больше по сравнению с ситуацией, когда пыль не возвращают в печь. Количество уловленной в печи пыли варьируется, но в среднем пылевая нагрузка удваивается.

Возврат печи через печную горелку не рекомендуется, если нет проблем с выбросами NO; если они есть, возврат ограниченного количества пыли в печную форсунку снизит выбросы NO_x, но при этом он может повлиять на эффективность работы печи и на ее производительность. 
Часто пыль, собранная в последнем поле осаждения электростатического фильтра, отбрасывают, чтобы регулировать содержание щелочей в клинкере. Тем не менее, даже не учитывая этот фактор, при помощи корректно спроектированной и эксплуатируемой системы возврата пыли можно снизить ее безвозвратный унос из вращающейся печи, работающей по мокрому способу, до 2 % массы клинкера. Безвозвратный унос в этих минимальных количествах обычно используется для регулирования работы печи и часто может подаваться в цементные мельницы.

В заключение отметим, что химический состав пыли, как правило, значительно отличается от обычного состава материала, загружаемого в печь. Когда пыль начинают подавать в печь или изменяют уровень ее подачи, на это следует обратить особое внимание, чтобы избежать колебаний качества продукции.

Ответ:

Способ возврата пыли с горячего конца печи является оптимальным по сравнению с другими вариантами ввиду того, что это способствует:

• прекращению рециркуляция пыли в печи, так как в этом случае она принимает участие в клинкеробразовании за счет воздействия высоких температур зоны спекания;

• уменьшению количества пыли, выносимой из печи, почти в 2 раза по сравнению со способом подачи пыли за цепную завесу;

• увеличению степени черноты факела за счет увеличения концентрации твердых частиц и концентрации СО₂, который как трехатомный газ обладает высокой излучающей способностью.

Отметим, что основная зона образования пыли — это зона цепной завесы. Следовательно, подача пыли в эту зону усугубляет пылеобразование в печи, а ее подача с горячего конца не только приводит к утилизации пыли в зоне спекания, но и оказывает положительное влияние на работу цепной зоны в целом, поскольку зона текучего и пластичного шлама по длине печи становится длиннее и за счет этого в ней улавливается больше пыли.   

Количество пыли, подаваемой в печь с горячего конца, ограничено. В.К. Классен отмечает, что предельное количество пыли, подаваемой таким способом, составляет 20—25 % массы клинкера. Это обусловлено тем, что большее количество пыли отбирает больше тепла на ее нагрев и особенно на декарбонизацию содержащихся в ней карбонатов кальция и магния. Малое количество пыли можно подавать в различные места горячей части печи, однако с увеличением количества пыли место ее ввода играет бóльшую роль. На рисунке представлена оптимальная, на наш взгляд, схема подачи пыли с горячего конца печи.

Отметим, что кроме схемы ввода пыли немаловажное значение имеют скорость вылета и равномерность подачи пылевоздушной смеси, а также форма пылевого «султана». При малой скорости подачи и ее неравномерности пыль может присаживаться на клинкер в зоне охлаждения и отрицательно воздействовать на процесс горения топлива, попадая в область его смешения с воздухом и удаляя тем самым место воспламенения топлива от горячего обреза печи, а выделяющийся при этом СО₂ препятствует нормальному горению топлива.

Оптимальные условия подачи пыли электрофильтров с горячего конца печи:

 

 

1 — печь, 2 — газовая горелка, 3 — пылевая форсунка, 4 — холодная часть факела, 5 — пылевая струя, 6 — зона возможного перемешивания пылевой струи и топливного факела (минимально допустимая), 7 — слой обжигаемого материала, 8 — поворотный механизм пылевой форсунки

Значения расстояний и угла, обозначенных на рисунке, следующие:

А = Б = 150÷250 мм (если А = Б < 150 мм, среда окислительная; если А = Б > 250 мм, среда восстановительная);

В = 30÷60° (если В < 30°, пыль присаживается к клинкеру; если В > 60°, наблюдается недожог топлива, пыль присаживается к находящимся в факеле твердым частицам);

Г = 250÷450 мм (если Г < 250 мм, наблюдается недожог топлива из-за увеличения зоны перемешивания пылевой струи с факелом; если Г > 450 мм, можно увеличивать пылевую струю, но не допускать ее удара в кольцо, возможность образования которого следует учитывать, или в футеровку, так как в этих случаях ухудшается видимость в зоне горения);

Д = 1,5÷2 м (если Д < 1,5 м, пыль может осаждаться в зоне охлаждения и возможен рост содержания СаО_св. в клинкере; если Д > 2 м, условия забрасывания пыли за место появления факела оптимальные, но требуется хорошая теплоизоляция или изготовление форсунки из жаропрочной стали).