Отчет по практике в ЗАО “Невьянский цементник”

Материал в газоходах рассеивается по сечению специальными устройствами (распылителями), подхватывается дымовыми газами и выносится в циклоны IV ступени, при этом происходит теплообмен между газами и сырьем.

Необходимая скорость газового потока регулируется запечным вытяжным дымососом.

В циклонах IV ступени сырьевая мука отделяется от газового потока и по течкам, соединяющим циклоны IV ступени с газоходами III, поступает в последние.

В III – ей и во II – ой ступенях обоих ветвей теплообменника, циклы теплообмена, движения сырьевой муки в газовом потоке, отделение муки от газов и транспортировка ее в нижестоящую ступень происходит аналогично описанному для IV ступени.

Из циклонов II ступени обеих ветвей теплообменника сырьевая мука поступает в вихревой кальцинатор декарбонизатора, где она равномерно рассеивается горячим воздухом, поступающим из холодильника. Рассеянная сырьевая мука и раскаленные газы в процессе совместного вихревого движения в кальцинаторе быстро обмениваются теплом и поступают в смесительную камеру декарбонизатора.

В смесительной камере пылегазовая смесь из вихревого кальцинатора встречается с горячими газами, отходящими из вращающейся печи. Оба потока быстро перемешиваются и происходит дальнейший интенсивный теплообмен между газами и сырьевой мукой, которые через газоход I ступени выносятся в циклоны I ступени, где происходит отделение сырьевой муки от газового потока. Из циклонов I ступени сырье по течкам поступает в загрузочную установку и далее во вращающуюся обжиговую печь.

Загрузочная головка служит для соединения вращающейся печи с циклонным теплообменником. Она представляет собой камеру коробчатого сечения с наклонным днищем. Внутренняя полость футерована огнеупорным материалом. Верхняя часть головки заужена. На зауженной части устанавливается вставка с шиберами. Шиберы служат для регулирования размеров проходного сечения с целью обеспечения надлежащего соотношения количеств  вторичного воздуха в печи и вихревой топке. В боковых стенках головки расположены загрузочные патрубки. По ним сырьевая мука поступает из течек циклонов I ступени в печь. Также имеются опорные лапы, посредством которых головка опирается на металлоконструкцию.

На передней стенке головки закреплены лоток, по которому сырьевая смесь ссыпается в печь, а также патрубок с бункером для сбора и сброса просыпи. На корпусе печи закреплен элеватор, на котором крепятся детали уплотнения, перекрывающего зазор между элеватором и фланцем, закрепленным на головке патрубка. Уплотнение состоит из уплотняющих секторов и системы из рычагов и пружин. Корпус головки оснащен ремонтными, смотровыми и шуровочными люками.

Главным преимуществом процесса с использованием усиленного циклонного теплообменника является исключительно высокая производительность на единицу объема печи, примерно в 2 – 2,5 раза выше обычного циклонного теплообменника.

Циклоны I, II, III и IV ступени футеруют изнутри огнеупорной керамикой.

4.2. Установка декарбонизатора

Установка декарбонизатора (рис. 23) представляет собой агрегат (топку), в которой сжигается технологическое топливо с целью  эффективной тепловой обработки сырьевой муки, поступающей из циклонов II ступени.

Установка декарбонизатора состоит из вихревой камеры (горелки), вихревого кальцинатора, соединительного газохода (колена), смесительной камеры и установки топливных форсунок. Воздух, необходимый для горения топлива, подается в вихревую камеру и вихревой кальцинатор из холодильника по специальному воздуховоду.

Рис. 23. Схема реактора - декарбонизатора

1 – течка; 2 – циклон I ступени; 3 – патрубок; 4 – газоход; 5 – течка; 6 – горелка; 7 – газовая горелка; 8 – смесительная камера; 9 – приводное пережимное устройство; 10 – газоход; 11 – вихревая камера; 12 – тангенциальные патрубки; 13 – вихревая горелка.

 

Вихревая камера состоит из футерованного внутри цилиндрического корпуса, закрытого сверху усиленной ребрами крышкой, воздухозаборной улитки, охватывающей корпус снаружи, четырех воздухозаборных сопел, соединяющих внутренние пространства улитки и корпуса, топливной форсунки и запальной горелки, которые вводятся в корпус через крышку вихревой камеры.

Вихревая камера своими опорными частями устанавливается на усиление крышки вихревого кальцинатора. На крышке вихревой камеры имеются смотровые окна. В вихревой камере сжигается 0,02 – 0,1 часть всего сжигаемого в декарбонизаторе топлива. Необходимый для горения воздух в соотношении 1,6 – 2,2 к количеству сжигаемого топлива со скоростью 20 – 30 м/с подается в камеру через воздухозаборные сопла. Их количество и взаимное расположение выбраны таким образом, чтобы вихревой поток воздуха охватывал всю поверхность футеровки с целью предохранения ее от перегрева. Посредством вихревой камеры поддерживается устойчивое горение топлива в кальцинаторе и создается разность скоростей вихревых потоков газов с целью лучшего перемешивания сырьевой муки с продуктами сгорания топлива.

Вихревой кальцинатор состоит из стального цилиндрического корпуса, в верхней части закрытого крышкой, на двутавровые усиления которой устанавливается вихревая камера, в нижней – заканчивающегося суженной конической частью сечением 0,8 диаметра корпуса. Внутри кальцинатор футеруется огнеупорным материалом. B вихревом кальцинаторе сжигается 0,9 - 0,98 всего количества топлива, сжигаемого в декарбонизаторе. Топливо подается через форсунки (горелки), направленные радиально к оси кальцинатора. Следует отметить, что рабочих форсунок 8, а четыре – резервные. Наконечники форсунок должны находиться на некотором расстоянии от поверхности футеровочного материала. Воздух для горения топлива в количестве 1,05 – 1,1 к сжигаемому топливу (на выходе из кальцинатора) подается через воздухозаборные патрубки со скоростью 30 – 40 м/ч. Воздухозаборных патрубков два и врезаны они  тангенциально в корпус вихревого кальцинатора. Патрубки также футерованы внутри. Сверху в воздухозаборные патрубки в поток воздуха подается сырьевая мука из циклонов II ступени. Воздушный поток вместе с сырьем рассеивается специальными рассеивателями, вмонтированными в воздухозаборные патрубки. Вихревой кальцинатор снабжен смотровыми, продувочными и ремонтными люками.

Смесительная камера играет важную роль в обеспечении необходимой декарбонизации сырьевой муки. С вихревым кальцинатором она соединена посредством газохода (колена). Газоход обеспечивает переход от цилиндрического вихревого кальцинатора к квадратной смесительной камере, имеет компенсатор температурных удлинении, внутри футеруется огнеупорным материалом. Протяженность этого газохода выбрана таким образом, чтобы полное сгорание топлива происходило на границе между газоходом и смесительной камерой. Смесительная камера квадратного сечения с размерами в свету, обеспечивающими среднюю скорость подъема газов 12 – 15 м/с. Снизу она заканчивается суженной частью. Сверху смесительная камера через температурный компенсатор соединяется с газоходом I ступени циклонного теплообменника, снизу, также через температурный компенсатор - с суженной частью загрузочной установки. Сечение суженной части регулируется в процессе эксплуатации.

Смесительная камера внутри футеруется огнеупорным материалом. Ее высота (без суживающихся частей) составляет примерно     2,2 – 3 стороны сечения в свету, т. е. ее высота выбрана такой, чтобы обеспечить необходимую степень декарбонизации сырьевой муки.

Конструкция смесительной камеры обеспечивает интенсивную передачу тепла газами, температура которых примерно 950 0С, сырьевой муке за счет сложной турбулентности и быстрого перемешивания горячих газов, отходящих из вихревого кальцинатора и газов, отходящих из печи. При этом сырьевая мука находится в газе во взвешенном состоянии. Смесительная камера имеет продувочные (жаропрочные) и ремонтные люки. Для установки на фундамент она снабжена опорными лапами.

Необходимая жесткость смесительной камеры и соединительного газохода обеспечивается наружным оребрением стенок.

Декарбонизация осуществляется при температуре около 950 0С путем интенсивного нагрева сырьевой муки во взвешенном состоянии в вихревой камере 11, куда она, предварительно уже нагретая приблизительно до 750 0С, поступает по течке 5 из циклона второй ступени теплообменника. В вихревую камеру подается природный газ через газовые горелки 7, по тангенциальным патрубкам 12 подводится нагретый воздух от охладителя клинкера. Вихревая горелка 13, расположенная на вихревой камере, выполняет роль запального устройства, в нее в небольших количествах вводится топливо через горелку 6, а также нагретый воздух от охладителя клинкера. Горячая пылегазовая смесь с температурой около 950 0С из вихревой камеры 11 по наклонному газоходу 10 поступает в смесительную камеру 8, где смешивается с газами, выходящими из вращающейся печи. Образовавшаяся смесь температурой 800 – 900 0С подается по газоходу 4 в циклон первой ступени 2. В нижней части смесительной камеры имеется приводное пережимное устройство 9, с помощью подвижных шиберов которого регулируется сечение пережима для обеспечения оптимальных условий работы системы в различных режимах. Горячие дымовые газы из печи проходят в смесительную камеру через загрузочную головку. Сырьевая мука, уловленная в циклоне первой ступени 2, по течке 1 ссыпается в загрузочную головку и затем по загрузочному лотку поступает во вращающуюся печь. Газы из циклона удаляются через патрубок 3.

Для предохранения металлических стенок от перегрева и сведения к минимуму потерь теплоты в окружающую среду все элементы декарбонизатора изнутри офутерованы; для этого может применяться жаростойкий бетон, кладка из огнеупорного кирпича или сочетание этих футеровочных материалов.

Газораспределительное устройство дает снижение давления природного газа с 0,35 - 0,5 МПа до 0,115 МПа.

Необходимое количество воздуха для горения газа подводится по тангенциальным патрубкам. Температура третичного воздуха 530 – 560 0С при нормативе 650 0С. Для равномерного распределения сырьевой муки в декарбонизаторе в воздуховоде третичного воздуха под течкой второй ступени установлены штыревые рассекатели.

Футеровка верхней крышки выполнена кольцами из трех марок подвесного шамотного кирпича.

Применение в системе запечного теплообменника реактора - декарбонизатора позволяет довести степень декарбонизации до 80 – 90 %. Внедрение системы - циклонный теплообменник + декарбонизатор - повышает: в 2 - 2,5 раза производительность вращающейся печи при прежнем количестве сжигаемого в зоне спекания топлива; эффективность использования топлива (в декарбонизаторе интенсифицируется процесс декарбонизации известняка во взвешенном состоянии); мощность печного агрегата при меньших геометрических размерах и его удельную производительность.

4.3. Индивидуальное задание. Вращающаяся печь.

Сырьевая мука, пройдя систему циклонных теплообменников, поступает в печь, где завершаются процессы декарбонизации и клинкерообразования.

Печь предназначена для получения цементного клинкера из сырья, предварительно декарбонизированного в системе циклонного теплообменника.

Вращающаяся печь состоит из корпуса с установленными на нем бандажами, опор, привода, системы гидроупоров, разгрузочной головки, уплотнения разгрузочного конца печи, установки горелки для сжигания топлива, устройств для охлаждения корпуса печи в зоне спекания и горловины, системы жидкой смазки опор и привода печи.

Корпус печей установлен под углом к горизонту на четырех роликоопорах и приводится во вращение при помощи привода.

Верхний конец корпуса входит в загрузочную головку, нижний – в разгрузочную. Со стороны разгрузочного конца в корпус печи вводится топливная горелка.

Корпус печи представляет полый цилиндр, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом. Он состоит из кольцевых обечаек, изготовленных из листовой стали и сваренных между собой на монтаже.

Загрузочный конец печи выполнен в виде конуса с фланцем, к которому крепятся элеватор и секции порогового конуса.

На разгрузочном конце корпуса печи установлены пороговые футеровочные плиты из жаростойкой стали.

Корпус снабжен четырьмя бандажами, которыми он опирается на роликоопоры.

Бандажи могут быть вварными или устанавливаться по свободно плавающей посадке. Вварные бандажи составляются из двух полуколец, механически обрабатываемых в сборе на заводе – изготовителе и свариваемых окончательно при монтаже. При  свободно плавающей посадке бандажей закрепление их на корпусе печи осуществляется при помощи башмаков и упоров. Зазор между накладками, приваренными к корпусу печи, и внутренним диаметров бандажа регулируется прокладками.

Опора включает в себя два опорных блока и раму, на которой они монтируются.

Опорный блок состоит из опорного ролика и двух подшипниковых узлов, смонтированных в раздельных корпусах. Опорный ролик вращается в четырехрядном коническом роликоподшипнике, воспринимающем радиальную нагрузку. Одна из цапф опорного ролика в осевом направлении фиксируется относительно подшипникового корпуса установкой упорных подшипников качения.

Система гидроупоров предназначена для восприятия осевых усилий, передающихся от корпуса печи, а также для регулирования осевого перемещения корпуса по опорным роликам.

Привод предназначен для приведения во вращение корпуса печи. Привод имеет три режима работы: быстрое рабочее вращение, вспомогательное медленное (ремонтное) вращение и более медленное вращение для автоматической сварки кольцевых швов корпуса печи. Каждый режим работы осуществляется от своего электродвигателя.

Привод печи – односторонний и состоит из открытой зубчатой передачи, главного двухступенчатого редуктора,  главного асинхронного, регулируемого частотным преобразователем, электродвигателя мощностью 800 кВт (май 2009 г.), вспомогательного привода с редуктором, тормозом и асинхронным электродвигателем, микропривода с асинхронным электродвигателем и ременной передачей для вращения корпуса печи при сварке, соединительных муфт и промсоединения.

 Открытая зубчатая передача содержит зубчатый венец на корпусе печи с устройством компенсации температурных расширений печи и подвенцовую шестерню.

Вспомогательный привод, предназначенный для медленного вращения печи при ремонтных работах, содержит асинхронный двигатель, двухступенчатый цилиндрический редуктор, колодочный тормоз с управлением от электрогидравлического толкателя. Соединение тихоходного вала вспомогательного редуктора с главным осуществляется через храповую предохранительную муфту свободного хода.

Разгрузочная головка представляет из себя металлоконструкцию, в которую с одной стороны входит корпус печи, а с другой – горелка. На головке имеется раздвижная дверь для подачи в корпус печи необходимых материалов и устройств. В нижней части головки имеется проем, через который из корпуса печи в холодильник пересыпается клинкер, а из холодильника поступает в печь горячий воздух.