Кільцеобраеювання У цементних печах, що обертаються, і способи запобігання кілець
Питання кільцеутворення в печах, що обертаються, вивчалися багатьма дослідниками [49, 44, 10, 100, 91, 369, 437 - 461, 420-423]. Однак досі причини і механізм утворення різних кілець залишаються неясними.
Різноманітність можливих випадків наводиться в роботах [437, 438], згідно з якими Девіс нарахував 22 різні причини утворення кілець. Навіть за наявності в кожному випадку лише двох виходить 484 можливі поєднання. Причини утворення кілець пропонується розділити на конструктивні, фізико-хімічні та хімічні [438]. Конструктивні включають особливості конструкції печі, ланцюгових завіс, аеродинамічні характеристики дутьових вентиляторів, конструкції форсунок, способу подачі вторинного повітря. Фізико-хімічні пов'язані з властивостями палива - тонкістю помелу вугілля та температурою плавлення золи. Хімічні-зі складом обпалюваного матеріалу, зміною модулів.
Підпірні кільця утворюються в середній частині печі, коли температура матеріалу досягає 900-1000°С. Виникнення цих кілець пов'язані з хімічними взаємодіями. Вони, хоч і утворюються на ділянці до зони спікання, тобто до моменту виникнення клінкерного розплаву, але той факт, що матеріал прилипає до корпусу печі, говорить про участь рідкої
Фази. Фрей [442J виникнення підпірних кілець пояснює утворенням сульфату кальцію як результату взаємодії оксиду кальцію з сірковмісним газовим середовищем. Кюль, погоджуючись із ним, додатково звертає увагу на евтектику у системі CaS04 СаО у вказаному інтервалі температур. Дорманн [443], Фогель [444] і Цоллінгер [445] вважають, що поряд з S03 велике значення мають луги, які, змішуючись із вищевказаною евтектикою, посилюють становище. Ке - баріх [446] виявляв кільця у зонікальцинування, що виникали в результаті застосування різного сорту вугілля, склад золи якого мав при цьому велике значення. Зундіус і Петерсон [447] досліджували склад сульфатних кілець і виявили в них мінерал зеленого кольору (до 70%), що складається з подвійної сульфатної солі та силікатів із співвідношенням 1:1,75. Сульфатна частина мала склад - Ca(Na2, К2) S04, силікатна - Ca(Mg, Fe): Si02 = 2,17:1. Решта кільця складалася з оксиду кальцію, ангідриду та браунмілериту.
Хімізм цього процесу зводиться до наступного: в результаті згоряння сірки палива або сублімації з сировини утворюється S02. Це легколетючий компонент і, якщо запобігти його окисненню, він з димовими газами виноситься з печі. У разі переходу S02 в S03 відбувається адсорбування останнього на матеріалі та утворення лужних сульфатів, які і є причинами кільцеутворення. На процес окислення впливають температура, наявність кисню та присутність каталізаторів. Інтенсивне окислення відбувається у інтервалі 700—400°С. Хорошим каталізатором є оксид заліза та водяні пари. У зв'язку з вищезгаданим для боротьби з кільцями виявилися дієвими такі заходи: підвищення температури мазуту до 160°С (з метою зниження коефіцієнта надлишку повітря), зниження вмісту оксиду заліза, видалення частини теплообмінних пристроїв та підвищення вологості шламу [81, 448].
Кільця спікання або клінкерні утворюються за участю силікатного розплаву [439]. Кюль вказує на різноманіття причин їхнього виникнення. На його думку, важко знайти тут суворі закономірності. Бувають випадки, що в нормально працюючій печі раптом виникає кільце, причому склад сировини та палива не змінювався; при роботі кількох печей на однаковій сировині та паливі в одних виникають кільця, ав інших – ні.
Однак помічено, що печі з меншим діаметром схильні до кільцеутворення. Це пояснюється великим зіткненням факела, а отже, і золи палива з футеровкою.
Др. звертають увагу при кільцеутворенні на умови горіння палива, склад вугілля, зольність та її склад.
Дерена [440] наводить такі причини утворення клінкерних кілець: а) зміна температури вторинного повітря; б) потовщення футерування на ділянці головки печі (порога); в) великий розмелювання вугілля; г) низький силікатний модуль; д) довгий «султан» біля смолоскипа. Гімборг [369] пропонує для ліквідації зольних кілець збільшувати діаметр вугільної форсунки, зменшувати кількість первинного повітря, переміщати високотемпературну зону в печі і знизити підпірний поріг.
Наведена література свідчить про те, що більшість робіт спрямовані на дослідження кілець, що утворюються у високотемпературній частині печей. Частково вивчено механізм утворення цих кілець. Наявна література не пояснює механізму утворення шламових кілець.
Згідно з нашими дослідженнями та спостереженнями за роботою обертових печей на багатьох заводах, можна виділити п'ять видів кілець, що принципово відрізняються за своїм фізико-хімічним складом (рис. 96), а саме — шламові (1); шламово-сольові (II); матеріально-сольові (III); матеріаль – но-клінкерні (IV); клінкерні (зольні) - (V). Розглянемо причини, можливий механізм утворення окремих кілець та способи їх запобігання.
Мал. 96. Розташування шламових (1), шламово-сольових (II), матеріально-сольових (III), матеріально-клінкерних (IV) та клінкерних, зольних (V) кілець у печі.
1) Шламові кільця виникають безпосередньо на шайбі холодного кінця печі. Розмір кільця визначається положенням шламовоїтечки (h=0—400 мм,/—1—3 м).3а кільцем на корпусі печі зазвичай є шламова кірка товщиною 10—20 мм. Хімічний склад матеріалу кільця відповідає складу звичайного шламу. Отже, механізм утворення цього кільця не пов'язаний із гідратаційними явищами.
На нашу думку, причина у наступному. На тих печах, де ланцюгова завіса* рідка і далеко розташована від холодного кінця, шлам, не затримуючись у приймальній частині, йде в піч, у зв'язку з чим корпус печі тут завжди нагрітий газами, що відходять. Шлам, протікаючи гарячим корпусом, частково висихає і утворює кірку. За відсутності шламу струмінь його з тічки вдаряє об корпус, розбризкується, крапельки, висихаючи, утворюють кільце і частково вилітають у пилу - уловлювальну камеру. Отже, для запобігання кільцю на холодному обрізі печі необхідно погасити струмінь
Шлам з труби, що було здійснено шляхом створення шламової ванни в приймальній частині печі. Підпір шламу створювався або додатковою шайбою заввишки 300 мм, або підвищення щільності ланцюгового фільтра-підігрівача. Впровадження запропонованих рекомендацій повністю запобігло утворенню даного виду кілець,
2) Шламово-сольові кільця особливо докладно вивчені печах ЧЦЗ, де вони постійно виникали під час подачі пилу електрофільтрів з холодного кінця дільниці 16—23 м довжини печі. Кільця мали надзвичайно щільну шарувату будову, протяжність по довжині печі становила 1 -6 м при товщині до 1,0 м, насилу видалялися за допомогою пневматичних молотків після зупинки печі. Вони, значно умінь-
Шаючи вільний переріз печі, з одного боку, сприяли виникненню клінкерного пилу через нестачу повітря і низьку температуру відхідних газів, з іншого — перешкоджали проходженню шламу і викликали переливйого в пиловловлювальну камеру.
З метою ліквідації цих кілець на печах, що обертаються, випробовувалися різні схеми навішування ланцюгів: непере - хрещені і перехрещуються гірлянди, гвинтова тризахідна гірлянда, густа вільновивисна, гірлянди з прямим і зворотним гвинтом і ін. Однак позитивні результати на першому етапі. Тому необхідно було провести дослідження щодо з'ясування причин та механізму їх утворення. Для цього в діючих та зупинених печах відбиралися проби пилів електрофільтрів, шламу, шламових кілець та клінкеру. Хімічний склад відібраних проб наведено у табл. 52.
Хімічний склад матеріалів, відібраних у різних ділянках