Усовершенствование конструкции шахтных печей для обжига известняка

 Существующие шахтные печи для обжига известняка имеют традиционную компоновку — в футеровочной шахте расположены зоны подогрева, обжига известняка и охлаждения извести. Эффективность работы шахтной печи в значительной мере определяется условиями совместного протекания процессов горения топлива, теплообмена и диссоциации карбонатов. Разработка рациональных тепловых схем связана, главным образом, с обеспечением требуемого режима обработки материала при минимальном расходе топлива. В настоящее время в таких печах основной схемой организации процеcса является противоток. Из теории теплообмена известно, что в тепловом отношении при отсутствии эндотермических процессов противоточная схема является наиболее выгодной, обеспечивая минимальные потери теплоты с уходящими газами.
      Аэродинамический режим оказывает решающее влияние на процесс обжига известняка в шахтной печи. При заполнении шахты известняком объем межкускового пространства у стен всегда больше, чем в центральной части. В связи с этим аэродинамическое сопротивление шахты, заполненной материалом, всегда выше в центре по сравнению с периферией. Это явление, называемое «пристенным эффектом», приводит к неравномерному распределению скорости газового потока, перепаду температур до
400-500 градусов Цельсия, по поперечному сечению шахты и, следовательно, к перерасходу топлива и снижению качества получаемой извести.
     Анализ конструкции и работы, находящихся сегодня в эксплуатации противоточных шахтных печей для обжига известняка показал, что технико-экономические показатели их работы могут быть подняты до уровня лучших мировых образцов путем внесения соответствующих конструктивных изменений.
     Для достижения этой цели мы кардинально изменили условия теплообмена в печи, разработали специальную конструкцию газораспределительного керна установленного в зоне обжига, который и решил эту задачу.
     В проекте использованы новые технологии кладки наиболее напряженной и ответственной зоны. Это дало гарантию увеличения межремонтного периода работы, стабилизировало технологический процесс, повысило степень обжига известняка.
     В начале 1999г. на ОАО «Николаевский глиноземный завод» пущена в эксплуатацию шахтная печь № 1 для обжига известняка, реконструированная по проекту АО «Липецкстальпроект» , разработанному в соответствии с технологическим заданием Уральского государственного технического университета (УГТУ).
     Затраты на реконструкцию шахтной печи № 1 ОАО «Николаевский глиноземный завод» составили менее 500 тыс. USD. К сведению, затраты на строительство печей фирмы «Мерц» составляют от 7 до 10 млн. USD в зависимости от производительности.
     В настоящее время ведется реконструкция шахтной печи № 2.

 

Технологическая схема шахтной печи № 2 ОАО «НГЗ»

  1. шахтная печь;
  2. газораспределительный керн;
  3. жаровой канал керна;
  4. окна для выхода газа в печь;
  5. выносные топки;
  6. узел центрального подвода воздуха;
  7. периферийный(через разгрузочные окна) ввод воздуха;
  8. вентилятор подачи воздуха в зону охлаждения; коллектор;
  9. разгрузочные окна;
  10. периферийная горелка;
  11. вентилятор подачи отходящих газов в амбразуру периферийных горелок;
  12. циклон очистки отходящих газов;
  13. дымосос.

Оптимизация тепловой работы зоны обжига достигается имитацией прямоточной схемы теплообмена, для чего большая часть топлива (около 60%) подается в верхний ярус, и лишь 40% — в нижний. Причем в верхний ярус подаются как продукты полного сжигания газа с температурой 1250-1300 градусов Цельсия, полученные в выносных топках, так и чистый природный газ через периферийные горелки, который сгорает в слое известняка, т.е. в
верхнем ярусе в слое известняка температура газов достигает 1350-1400 градусов Цельсия. Однако, поскольку к этому уровню подходит известняк со степенью декарбонизации, не превышающей 40-50% активно идет процесс диссоциации с поглощением тепла и пережога извести не происходит. В нижнюю же часть зоны обжига(нижний ярус), где процесс декарбонизации заканчивается и теплопотребление ограничено, подается меньшая часть топлива и сжигается оно в выносных топках с температурой 1200-1250 градусов Цельсия.
     Равномерность распределения газа-теплоносителя по сечению печи достигается выбором соотношения распределения газа между выносными топками и периферийными горелками, а равномерность распределения воздуха — соотношением подачи его в центр зоны охлаждения (6) и через разгрузочные окна (7).
     Реализованная тепловая схема на практике поставила эту печь в один ряд с лучшими мировыми образцами как по технико-экономическим показателям: удельному расходу условного топлива, степени и качеству обжига, так и по экологическим показателям.

Сравнительная характеристика печей № 1 и № 2
ОАО «Николаевский глиноземный завод»

Наименование показателей Печь № 1
до реконструкции
Печь № 1
после реконструкции
Печь № 2
после реконструкции
Производительность, т/сутки 150 190 200
Расход топлива, кг у.т./т извести 214 145 125
Содержание (Ca+MgO)акт.,% 88 90,5 92
Содержание вредных выбросов:
NOx,г/нм3 0,08 0,03 0,03
SO2,г/нм3 0,05 отсутствует отсутствует
CO,г/нм3 18,8 0,25 0,25
Пыль,г/нм3 2,8 0,65 0,65