Уплотнения печи и эксплуатационные проблемы

Уплотнения печи выполняют очень важную для всей системы тепловой обработки функцию при производстве клинкера. Они соединяют концы печи с головкой печи на загрузочном конце и с охладителем — на разгрузочном. Уплотнение на входе обычно называют задним, а на выходе — передним. Горячие дымовые газы перемещаются через печь за счет разрежения, создаваемого с помощью дымососа, который устанавливается на выходе из теплообменника. Поэтому общая эффективность системы обжига во многом зависит от правильного функционирования и технического обслуживания уплотнений. В практических целях заднее уплотнение должно защищать от перепада давления 4—5 кПа, а переднее — всего 1 кПа или меньше.

Существует множество различных конструкций уплотнения печей, и большинство из них хорошо выполняют свои функции, если тщательно проводить их техническое обслуживание. Широкое распространение получили конструкции со сменным уплотнением, в которых используются гибкие пластины из листового металла, закрепленные вокруг стального кольца, которое устанавливается на корпусе печи. Но даже у этой базовой конструкции существует множество вариантов. В последнее время некоторые производители оборудования поставляют графитовые уплотнения, в частности, для задней части. В этом типе уплотнения используются два ряда графитовых блоков, расположенных ступенчато, которые крепятся системой тросов. Следует помнить, что уплотнения подвергаются воздействию высоких температур, поэтому в их конструкции должны применяться подходящие термостойкие материалы с защитой от теплового излучения. Уплотнения также охлаждаются внешними вентиляторами. Кроме того, для заднего уплотнения (установленного во входной части печи) желательно предусмотреть возможность зачерпывания и подачи просыпи обратно в печь. Помимо перегрева, чаще всего отказ уплотнений происходит из-за износа, в результате которого ухудшается контакт между неподвижными и вращающимися частями, а это приводит к существенным убыткам. Износ таких узлов неизбежен, поэтому необходимо регулярно проводить осмотр и своевременное техническое обслуживание. Оба уплотнения должны сохранять герметичность во время расширения и сжатия печи. Также они должны компенсировать биение печи при вращении, если имеется небольшой перекос.

Мы обсудили основные механические особенности уплотнения печей, теперь остановимся на вопросах технологического характера. Неисправность уплотнений приводит к утечке горячего газа и подсосу воздуха. Воздухом, подсосанным в переднем уплотнении, вытесняется вторичный воздух, что негативно сказывается на эффективности расходования топлива. Подсос воздуха в заднем уплотнении вытесняет воздух, подаваемый для сжигания топлива, что приводит к снижению производительности и эффективности работы печи. Даже если установленный дымосос рассчитан на большой приток подсосанного воздуха, пылеулавливающее оборудование и циклоны теплообменника будут работать неэффективно, если им придется пропускать слишком большой объем газа.

Еще одной важной технологической проблемой является появление холодного воздуха в середине контура циркуляции летучих компонентов. Летучие компоненты, содержащиеся в питании печи, в частности, сульфаты, щелочи и хлориды, проходят в системе обжига через циклы конденсации и быстрого испарения на участке между циклонами теплообменника и зоной горения. Попадание холодного воздуха в контур циркуляции летучих компонентов приводит к серьезным отложениям в циклонах теплообменника и во входной зоне вращающейся печи, а это неизбежно нарушает движение материала и газа в системе. Засорение происходит в основном из-за появления микроскопических участков расплава, обусловленного образованием промежуточного вещества и последующим уплотнением твердых частиц. При определенных условиях между теплообменником и входной частью вращающейся печи собирается пыль. Когда концентрация пыли превышает несущую способность газового потока, наблюдается унос пыли из печи и соответственно нарушается процесс обжига.

Таким образом, из-за ухудшения механического состояния заднего или входного уплотнений, которое вызвано износом из-за их ненадлежащего технического обслуживания и несвоевременной замены, перекоса и биения печи и др., может возникнуть проблема пылеуноса и просыпи. В технологическом плане такие проблемы возникают в основном из-за утечки горячего газа и подсоса воздуха. Проблемы усугубляются, если обжигаемый материал содержит сульфаты, щелочи и хлориды, из-за которых в печи образуются летучие вещества. Подсос воздуха приводит к резкому охлаждению образовавшихся микроучастков расплава и образованию настылей в теплообменнике и входной части печи и, как следствие, к их закупориванию и необходимости последующей очистки от скопившегося материала. Чтобы избежать этого, требуются следующие профилактические меры:

• уплотнение должно обладать необходимыми жаростойкостью и воздухонепроницаемостью, а также не повреждаться из-за биения печи;

• следует регулярно проводить техническое обслуживание печных уплотнений, включая осмотр;

• нужно контролировать перемещение материала через циклоны теплообменника и образование наростов в печи;

• необходимо проверять перепад давления в теплообменнике;

• следует контролировать температуру газов, выходящих из теплообменника, и его пылевую нагрузку;

• нужно периодически контролировать содержание летучих компонентов в горячей муке на входе в печь на соответствие установленным значениям;

• необходимо проверять содержание O₂ на выходе из печи и выходе из теплообменника на соответствие установленным значениям.

Указанные выше меры обычно предусмотрены в стандартных операционных процедурах цементных заводов. Важно осуществлять их на регулярной основе.