Вопросы и ответы
Наросты в циклонных теплообменниках
Вопрос: После реконструкции двухветвевого циклонного теплообменника на нашем цементном заводе столкнулись с проблемой забивания циклонов IV (нижней) ступени и образования наростов на подающем (питающем) лотке вращающейся печи.На стенках циклонов II и IV ступеней образуются наросты материала с плотной спеченной структурой.
Температура материала:
• II ступень: 400—490 °С;
• IV ступень: 800—850 °С;
• подающий лоток: 800—820 °С.
Отходящие газы системы обжига содержат: О2 — 1,2…1,6 %; NO — 1100…1600 ppm. В них отсутствуют CO и CH4.
Средние показатели, характеризующие состав сырьевой муки:
• содержание оксидов, масс. %: SiO2 — 14,37; Al2O3 — 3,16; Fe2O3 — 2,92; CaO — 43,49;
• модульные характеристики: KH — 0,92; n — 2,36; p — 1,08.
Тонину сырьевой муки характеризует остаток 28—30 % на сите 0,08 и 6—7 % — на сите 0,02.
Химический состав проб горячей муки, отобранных на подающем лотке печи в течение нескольких дней подряд, приведен в табл. 1.
Химический состав наростов, образующихся в четвертой ступени теплообменника, приведен в табл. 2.
Вопрос: Какова природа образующихся наростов на стенках циклонов и подающем лотке, в чем причины их образования?
Как решить проблемы, связанные с блокировкой циклонов нижней ступени и образованием наростов на подающем лотке (как устранить наросты и не допустить их образования в дальнейшем)?
Решить проблему закупоривания циклонов нижней ступени, вертикального газохода и питающего лотка печи чрезвычайно важно для обеспечения стабильной работы системы обжига.
Исходя из имеющихся данных отметим следующее:
• химический состав подаваемой в печь сырьевой муки позволяет полагать, что ее обжигаемость хорошая или средняя. Однако сырьевая мука слишком грубодисперсная, в связи с чем требуется затрачивать больше тепла на обжиг. Как следствие, повышается летучесть щелочей;
• не ясно, заключается ли причина в крайней неоднородности химического состава питания печи и/или в чрезвычайно нестабильной работе самой печи, но колебания степени декарбонизации горячей муки слишком велики — ее П.П.П. изменяются от 22,13 до 6,26 %. Эти колебания очень сильно влияют на результаты работы печи и на летучесть щелочей и серы, с ростом которой усиливается настылеобразование и повышается риск закупоривания;
• выполнен анализ только отходящих газов, отобранных в верхней части теплообменника. Рекомендуем отобрать пробу газов для анализа также на входе в печь (в дымовой камере). Тем не менее результаты уже проведенного анализа позволяют указать на следующее:
— содержание NO слишком велико, что указывает на очень высокую температуру в печи;
— содержание O2 низкое, при этом нет CO. Это было бы хорошо при условии сходных результатов анализа газов на входе в печь, однако можно предположить, что в них все же присутствует какое-то количество CO, которое снижается до нулевого при движении газов в теплообменнике из-за взаимодействия с подсасываемым воздухом;
• содержание SO3 и хлора низкое — это хорошо, поскольку в противном случае работа печи была бы невозможна;
• температура материала в циклонах также указывает на подсос холодного воздуха.
С учетом изложенного можно с уверенностью ожидать значительных проблем с настылеобразованием и закупориванием оборудования.
Можно рекомендовать для улучшения работы печи следующие меры:
• подавать в печь более тонкодисперсное сырье. Остаток на сите 0,02 не должен превышать 2—3 %;
• контролировать стандартное отклонение химического состава питания печи и попытаться уменьшить его, так как оно слишком велико;
• проверять подсос холодного воздуха во всех частях холодильника;
• установить в самых критичных в отношении закупоривания местах средства удаления наростов, например, воздушные пушки или систему очистки с использованием сжатого CO2. Установить в самых критичных в отношении закупоривания местах средства удаления наростов, например, воздушные пушки или систему очистки с использованием сжатого CO2. Оба указанных варианта весьма эффективны. Воздушные пушки устанавливают вдоль емкостей, вертикального газохода либо циклонов нижней ступени, в которых образуются наросты. Эти пушки работают с использованием сжатого воздуха, поэтому перед их установкой необходимо проверить его доступность на данном предприятии. Частота выстрелов зависит от скорости образования наростов. На теплообменнике можно устанавливать от 10 до 80 таких устройств.
Система очистки с использованием сжатого CO2 не относится к онлайн-оборудованию. Обычно ее используют 1 раз или через некоторые интервалы времени, чтобы полностью очистить некоторый участок, где образуются наросты. Система очень эффективна, но требует высокой квалификации оператора;
• контролировать скорость газа в тех газоходах, которые могут быть заблокированы. Если она слишком высока, то это означает сужение газохода, указывающее на рост вероятности его закупоривания или недостаточный диаметр;
• контролировать форму факела и правильность ориентации горелки, чтобы уменьшить улетучивание;
• определить фазовый состав материала наростов методом рентгеновского дифракционного анализа;
• установить газоанализатор во входной части печи.