Конструктивне оформлення та особливості процесів у випалювальних шахтних печах з використанням газоподібного палива
Вантажиться...
Дата
2021
DOI
doi.org/10.20998/2413-4295.2021.02.14
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
У статті проаналізовано шахтні печі для виробництва вапна. За способом випалювання шахтні печі бувають пересипні, напівгазові, на газоподібному і рідкому паливі. Встановлено недоліки роботи основних сучасних печей при випалюванні вапна. Основними агрегатами для великотоннажного виробництва вапна є шахтні вапняково-випалювальні печі, в яких в якості палива використовуються доменний кокс або антрацит або сортові вугілля. Як правило тощі види палива застосовують у виробництвах, де поряд у технологічному циклі використовується вуглекислий газ, який міститься у топкових газах з концентрацією 36−40% мас. Дані по експлуатації шести печей на території України на підприємствах показали, що основного поширення набули газові шахтні печі циліндричного і щілинного типу з прямим профілем футерування продуктивністю від 100 до 250 т/добу, діаметром шахти від 3,2 до 5,4 м і висотою 6−8 діаметрів печі. Найчастіше на них використовуються системи опалення з центральним і двома рядами периферійних інжекційних пальників без висову. Найбільш відповідальною частиною усіх печей є розподіл швидкостей газового потоку по перетину шахти печі й глибина радіального проникнення газового потоку в шар матеріалу. Розрахунки τ 1 і τ П проводилися таким чином: для ߬τ 1 вибирали інтервал температур середовища від 1300 до 250−300 °С, для τ П − вибирався інтервал температур для матеріалу від 1000 до 100 °С і враховувалася щільність продукту при ступеня розкладання вапняку 98% (=1700 кг/м3). У зоні підігріву лімітуючою стадією є підведення тепла від газу до кускових матеріалів і при цьому можна прийнятирівним ~ 400−450 кДж/(м2·год·К) і τ 1 оцінюється 0,8÷1 години. Загальний час перебування матеріалу в печі(зоні підігріву і зоні випалу) оцінюється 1,4÷1,5 години, середня швидкість переміщення матеріалу в циліндричної частини печі оцінюється як 0,004 м/с, що дозволяє вважати, що фільтрується шар умовно нерухомим. Зазначені характеристики впливають на якість вапняку і рівномірність випалу вапняку, що і було основою конструктивного оформлення випалювальних печей шахтних з використанням газоподібного палива.
The article analyzes shaft furnaces for lime production. According to the method offiring, shaft furnaces are of bulk type, semi-gas type, gaseous and liquid fuels. The disadvantages of the operation of the main modern kilns during lime burning have been established. The main aggregates for high-tonnage lime production are mine lime kilns, in which blast furnace coke or anthracite, or high-quality coals are used as fuel. Generally, lean fuels are used in industries where, together with the technological cycle, carbon dioxide is used, which are contained in flue gases with a concentration of 36−40%mass. The data on the operation of six furnaces on the territory of Ukraine at the enterprises showed that gas shaft furnaces of cylindrical and slotted type with a straight-lining profile were widely used. The parameters of such furnaces are productivity from 100 to 250 tons per day, shaft diameter from 3.2 to 5.4 m, and height 6−8 furnace diameters. Most often, they use heating systems with central and two rows of peripheral injection burners without protrusion. The mostcritical part of all furnaces is the distribution of gas flow rates over the cross-section of the furnace shaft and the depth of radial penetration ofthe gas flow into the material layer. Calculations of τ1 and τП were carried out in the following way: for τ1, the temperature range of the medium was chosen from 1300 to 250−300 °С, τox − the temperature range for the material was chosen from 1000 to 100 °Сand the density of the product was takeninto account at the degree of decomposition of limestone 98% (=1700 kg/m3). In the preheating zone, the limiting stage is the supply of heat from the gas to the lump material, and at the same time can be taken equal to 400−450 kJ/(m2·h·К) and τ1is estimated as 0.8÷1 hour. The total residence time of the material in the furnace (in the heating zone and in the firing zone) is estimated at 1.4÷1.5 hours. The average speed of material movement in the cylindrical part of the furnace is estimated as 0.004 m/s, which makes it possible to consider the filtering layer conditionally stationary. These characteristics affect the quality of limestone and the uniformity of limestonefiring that was the basis for the design of roasting shaft kilns using gaseous fuel.
The article analyzes shaft furnaces for lime production. According to the method offiring, shaft furnaces are of bulk type, semi-gas type, gaseous and liquid fuels. The disadvantages of the operation of the main modern kilns during lime burning have been established. The main aggregates for high-tonnage lime production are mine lime kilns, in which blast furnace coke or anthracite, or high-quality coals are used as fuel. Generally, lean fuels are used in industries where, together with the technological cycle, carbon dioxide is used, which are contained in flue gases with a concentration of 36−40%mass. The data on the operation of six furnaces on the territory of Ukraine at the enterprises showed that gas shaft furnaces of cylindrical and slotted type with a straight-lining profile were widely used. The parameters of such furnaces are productivity from 100 to 250 tons per day, shaft diameter from 3.2 to 5.4 m, and height 6−8 furnace diameters. Most often, they use heating systems with central and two rows of peripheral injection burners without protrusion. The mostcritical part of all furnaces is the distribution of gas flow rates over the cross-section of the furnace shaft and the depth of radial penetration ofthe gas flow into the material layer. Calculations of τ1 and τП were carried out in the following way: for τ1, the temperature range of the medium was chosen from 1300 to 250−300 °С, τox − the temperature range for the material was chosen from 1000 to 100 °Сand the density of the product was takeninto account at the degree of decomposition of limestone 98% (=1700 kg/m3). In the preheating zone, the limiting stage is the supply of heat from the gas to the lump material, and at the same time can be taken equal to 400−450 kJ/(m2·h·К) and τ1is estimated as 0.8÷1 hour. The total residence time of the material in the furnace (in the heating zone and in the firing zone) is estimated at 1.4÷1.5 hours. The average speed of material movement in the cylindrical part of the furnace is estimated as 0.004 m/s, which makes it possible to consider the filtering layer conditionally stationary. These characteristics affect the quality of limestone and the uniformity of limestonefiring that was the basis for the design of roasting shaft kilns using gaseous fuel.
Опис
Ключові слова
вапно, виробництво вапна, випал вапняку, газовий потік, lime, lime production, limestone roasting, gas flow
Бібліографічний опис
Конструктивне оформлення та особливості процесів у випалювальних шахтних печах з використанням газоподібного палива / В. С. Витяганець [та ін.] // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Нові рішення в сучасних технологіях : зб. наук. пр. = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : New solutions in modern technology : col. of sci. papers. – Харків : НТУ "ХПІ", 2021. – № 2 (8). – С. 96-100.