ОБЖИГ ИЗВЕСТНЯКА В ШАХТНЫХ ПЕЧАХ С ВЫНОСНЫМИ
ПОЛУГАЗОВЫМИ ТОПКАМИ
Длиннопламенное топливо (каменный и бурый уголь, сланцы и т. п.) можно
использовать в производстве извести только при его сжигании или
газификации в специальных топках.
Особенности процесса газификации твердого топлива в выносных
полугазовых топках. В топках происходит предварительная (неполная)
газификация твердого топлива с получением полугенераторного газа, или
полугаза, который поступает из топок в шахту печи и дожигается там с
дополнительно вводимым (вторичным) воздухом.
Основные горючие элементы полугаза — окись углерода (СО) и водород (Нг).
При сжигании, например, подмосковного бурого угля в полугазовых топках
образуется полугаз, содержащий (в % к объему): CО=9-10; H2=10-11; Н2О =
14-15; СО2=10-12; N2=56—52. Выход полугаза из 1 кг топлива составляет
2,5—3,0 ж3. Температура полугаза 850—950° С, теплотворность 800—900
ккал/м3.
Для получения хорошего полугаза необходимо вести газификацию с
коэффициентом избытка воздуха в пределах а = 0,7—0,8. Уменьшение воздуха
по сравнению с указанным пределом приводит к замедлению горения кокса,
снижению температуры и ухудшению процесса газификации твердого топлива.
Особенности процесса газификации топлива в слоевых топках. В
слоевых топках процесс газификации твердого топлива в значительной мере
зависит от толщины слоя топлива на колосниковой решетке. Чем толще слой
топлива, тем больше горючих компонентов содержится в полугазе и состав
их более постоянен.
Размер кусков топлива влияет на толщину его слоя:
чем больше куски, тем толще должен быть слой и наоборот. В среднем
толщина слоя топлива на колосниковой решетке должна быть равной для
каменных и бурых углей в пределах 400—500 мм, для торфа до 1000 мм.
Мелкие фракции топлива ухудшают процесс газификации, так как вызывают
неравномерное распределение воздуха по слою топлива. В результате
увеличивается удельный расход топлива на обжиг и усложняется
обслуживание топки из-за неравномерного выгорания топлива.
Особенности газификации топлива в аэрофонтанных топках. В
аэрофонтанных топках на процесс газификации большое влияние оказывает
размер частиц угля, поступающего в топку. Частицы угля размером более 3
мм требуют для устойчивого фонтанирования более высокой скорости
воздуха, чем мелкие. Поэтому, если частицы размерами 3—5 мм поступают в
топку в большом количестве, то они выпадают на стенки камеры и
скапливаются в горловине конуса, образуя завалы. Газификация частиц угля
и сгорание образующегося кокса происходит во взвешенном состоянии, если
их размер не превышает 3 мм.
Высокая температура плавления золы топлива (1300— 1400° С) — одно из
условий устойчивой работы аэрофонтанной топки. Это связано с тем, что в
центре фонтана всегда содержится больше воздуха, чем по периферии, и
поэтому в отдельные моменты там развивается температура до 1300° С.
Частицы угля, температура плавления золы которых 1100—1200° С, прилипают
к стенкам камеры и поэтому не уносятся потоком полу-газа в печь. Топка
быстро зарастает шлаком, процесс газификации резко ухудшается и топку
приходится останавливать на чистку.
Поэтому, если температура плавления золы топлива ниже 1300° С, вместе с
воздухом в топку необходимо вводить определенное количество инертного
газа (например, дымовые газы). Ввод дымовых газов позволяет снизить
температуру в центре фонтана до 1000°С и тем самым предотвратить
плавление в топке золы топлива.
Режим обжига известняка. Режим обжига в шахтных печах с выносными
полугазовыми топками отличается от режима обжига в пересыпных печах тем,
что в зоне обжига отсутствует зольная часть топлива и не бывает высоких
температур, поэтому известь не содержит «пережога» (мягкий обжиг) и золы
топлива.
Процесс обжига извести в полугазовой печи очень чувствителен к
гранулометрическому составу известняка. Наличие мелочи резко ухудшает
перемешивание полугаза с воздухом и его горение в зоне обжига печи.
Поэтому важно хорошо отрегулировать оборудование очистки сырья перед
загрузкой в печь и
тщательно контролировать поступление на обжиг сырья
в виде узких фракций (например, 120—80 и 80—60 мм).
Стадии обжига и их характеристики. Назначение зон и процессы
термообработки известняка в полугазовой печи такие же, как и в
пересыпной.
Зона подогрева печи служит в основном теплообменником. Выходящие из зоны
подогрева печные газы при хорошо налаженном процессе содержат 26—28%
углекислого газа (СО2) и 2—3% кислорода (О2).
Зона обжига занимает около половины полезной высоты шахты и служит для
сжигания полугаза и разложения известняка. В этой зоне температура
материала достигает 900— 1000° С, а температура газов — 1000—1100° С.
Для обеспечения условий полного выгорания полугаза в зоне обжига
поддерживается коэффициент избытка воздуха а == 1,1-М,2.
Зона охлаждения служит теплообменником, в котором воздух забирает
физическое тепло материала. Зона охлаждения полугазовой печи должна
составлять не менее одной трети полезной высоты шахты, так как
количество холодного воздуха, подаваемого в зону охлаждения, почти вдвое
меньше, чем в пересыпной печи. В связи с этим воздух в зоне охлаждения
подогревается до температуры 800—900° С, а известь охлаждается до
температуры 100—150° С.