Циклонные теплообменники

1. Число ступеней циклонного теплообменника обусловливает температуру и теплосодержание отходящих газов из системы циклонов. При этом нужно учитывать, что чем выше температура отходящих газов, тем больше затраты тепла на обжиг, но вместе с тем отходящие газы из теплообменника в подавляющем большинстве случаев используются для сушки исходного сырья. Число ступеней в циклонном теплообменнике зависит от влажности исходного сырья. Поэтому если сырье обводненное (например, мел, влажность которого может достигать 20 %), то число ступеней может снижаться до трех и даже до двух. Если основу сырья составляет известняк, то, как правило, влажность сырья не превышает 10 %. Для таких случаев обычно годится четырехступенчатый теплообменник. Однако если влажность сырья значительно меньше 10 %, то, чтобы уменьшить расход топлива на обжиг, иногда целесообразно добавлять одну или даже две дополнительные ступени для снижения температуры отходящих газов. Особенно часто такие системы с пяти-шестиступенчатыми теплообменниками используются в Индии. При этом нужно учитывать, что, добавляя ступень, мы увеличиваем объем инвестиций на возведение всей башни, а также эксплуатационные расходы, связанные с тем, что растет аэродинамическое сопротивление газового тракта и требуются бoльшие затраты мощности на дымососе. В таких случаях следует исходить из конкретного расчета экономичности системы. Описанный здесь подход типичен для обычных технологических схем обжига клинкера. Однако возможны и индивидуальные варианты, связанные с отличительными особенностями используемой на предприятии технологии. Например, если на заводе имеются собственные мощности по генерации электроэнергии, то для сушки сырья можно использовать отходящие газы этих мощностей, и соответственно подход к выбору числа ступеней в теплообменнике изменяется.

2. На режим работы печей с теплообменниками существенно влияет циркуляция летучих щелочных солей. Их содержание в обжигаемом материале из-за рециркуляции может быть значительно выше, чем в исходном сырье. В зоне спекания летучие соли частично возгоняются. Например, пусть половина поступающих в зону солей возгоняется, а половина остается на выходе. Чтобы при этом установилось равновесие, содержание солей в подаваемом на обжиг материале должно быть вдвое больше, чем в клинкере, т. е. из-за рециркуляции поступающий в зону спекания материал обогащается летучими солями. Эти соли при снижении температуры до 800—1000 °C конденсируются, вызывая налипание материала, в первую очередь в загрузочной головке и вертикальном газоходе. Такое налипание может привести к нарушению работы печи из-за увеличения аэродинамического сопротивления газового тракта. Обычно считается, что количество летучих солей менее 7—8 % достаточно безопасно и не приводит к нарушениям режима работы печи. Ситуация кардинально меняется при наличии хлора в газовом потоке. Хлористый калий полностью возгоняется в зоне спекания, поэтому никакого равновесия достичь нельзя, т. е. формально количество KCl в поступающем на обжиг материале может возрастать неограниченно. По данной причине на сырьевые материалы для обжига клинкера накладываются очень жесткие ограничения по содержанию хлора. Считается, что если его количество в сырье превышает 0,02 %, то печь должна оснащаться байпасом. За счет байпаса часть отходящих газов с температурой, близкой к температуре конденсации солей или выше нее, выводится из общего потока. Пыль, которая содержится в этих газах, также охлаждается и выводится из системы. Объемная доля газов, выводимых из потока, обычно может быть небольшой (порядка 5 %), и потеря тепла с ними будет невелика. Но байпас необходим, чтобы предотвратить залипание газоходов. Его отсутствие может привести к тяжелым аварийным ситуациям. Поскольку содержание хлора в вашем сырье в несколько раз превышает допустимое, для того, чтобы нормализовать работу печи, необходимо установить байпас.