Випалювальна піч для виробництва вапна

Випалювальна піч призначена для випалу різних матеріалів та виробів (вапняк, магнезит, доломіт, вогнетривка глина, руда, а також вогнетривка цегла, фарфорові вироби, фарба на посуді тощо). Випалювальні печі бувають шахтними, обертовими, камерними, тунельними та ін.

Як приклад розглянемо трубчасту піч, що обертається, для випалу вапняку (CaCO3) з метою отримання вапна (CaO).

Процес випалу складається з двох стадій: нагрівання вапняку до температури 900 °С і далі витримка при температурі 900-1000 °С для розкладання вапняку за формулою:

CaCO3 = CaO + CO2 – 178,2 кДж/моль.

Пекти складається з наступних частин:

завантажувальної головки (завантажувальний пристрій + газовідвідна камера);
металевого барабана, зсередини футерованого вогнетривкою цеглою;
гарячої головки (топкова камера + розвантажувальна течка).

Обертання барабана забезпечується приводом, з'єднаним з вінцевою шестернею барабана. Барабан спирається через свої бандажі на опорні ролики, які беруть він все навантаження. Діаметр барабана 2,5-3,5 м, а довжина – 60-80 метрів.

Пекти працює наступним чином. Вапняк подається в піч із спеціального бункера, розташованого біля верхнього торця печі, далі транспортується через піч за рахунок обертання барабана, нахиленого до горизонту під кутом 1-2 градуси, нагріваючись при цьому до 900-1000 °С. Видача готового вапна здійснюється з протилежного кінця барабана через розвантажувальну течку. Гарячі димові гази утворюються при спалюванні палива з боку гарячої головки і, проходячи барабаном, поступово віддають теплоту вапняку. Температура диму приблизно на 200-300 °С вище температури вапняку, що нагрівається, по всій довжині печі.

З гарячим сухим вапном,печі, що вивантажується з робочого простору, витрачається до 10-15 % теплоти, що використовується в печі. Частина цієї теплоти повертається у піч із повітрям горіння. Для цього під піччю встановлюється контактний теплообмінник, що обертається, в якому вапно остигає, а повітря, що подається для її охолодження, - нагрівається.

Істотний недолік свіжообпаленого вапна (CaO) – це необхідність його негайного використання. Навіть при нетривалому зберіганні вапно реагує з вологою повітря, в результаті чого утворюється вапно гашене Ca(OH)2.

Орієнтовний матеріальний баланс випалу вапняку наведено у табл. 2.3, а відповідний йому тепловий баланс печі, що обертається (у комплекті з контактним теплообмінником) - в табл. 2.4.

Печі для випалу вапняку споживають дуже багато енергії. Витрата умовного палива становить близько 90-100 кг у.т./т вапняку або 160-190 кг у.т./т вапна.

Значна витрата палива в випалювальній печі робить її привабливою для вдосконалення. Відомо, що близько 20-30% всієї споживаної теплоти йде з димовими газами. Тому можна запропонувати варіанти утилізації теплоти димових газів, у тому числі з використанням повітряних рекуператорів, що не корродують у присутності великої кількості пилоподібного вапна в димі. Але, мабуть, найперспективніше - це використання теплоти диму для підігріву вапняку перед завантаженням у піч. Для інтенсифікації теплообміну в самій печі бажана установка в районі завантажувальної головки на внутрішніх стінках барабана лопаток, які б збільшили площу контакту вапняку, що пересипається.