Повышение эффективности тепловой работы трубчатых вращающихся печей кальцинации глинозема Шлыкова, Светлана Викторовна

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Трубчатые вращающиеся лечи для кальцинации глинозема являются теплоемкими агрегатами. Они работают с температурами отходящих газов 200-600 С и имеют удельный расход тепла 4889-5862 кДж/кг глинозема. Для отопления печей в последнее время используется в основном природный газ.

Дальнвйщее повышение эффективности печей кальцинации связано с совершенствованием процессов горения топлива, улучшением теплообмена в рабочем пространстве печи и снижением содержания окислов азота в отходящих газах.

На основе теоретических и экспериментальных исследований установить рациональные условия сжигания газообразного топлива в печах кальцинации глинозема, рациональную температуру отходящих газов и условия, обеспечивающие возможность снижения содержания окислов азота в них.

Исследование процесса выгорания газообразного топлива на базе теппомассообмекных процессов в одномерном факеле, установление связи процесса выгорания топлива с теплообменом в рабочем пространстве печи и распределением температур газового потока и материала по длине печи.

Обобщение существующих теоретических и практических положений в области печей кальцинации и их критический анализ. Теоретические исследования тепловых процессов, их математическое моделирование, производственные эксперименты и обработка экспериментальных данных с использованием ЭВМ.

1. Закон выгорания газообразного топлива в факеле с достаточной достоверностью
описывается процессами массообмена в одномерном факеле.

2. В трубчатых вращающихся печах кальцинации глинозема имеет место
рациональная скорость выгорания топлива, определяемая характеристическим

а
параметром факела = (0,930-0,679), м ( где а - коэффициент избытка дутья, п -

коэффициент, характеризующий скорость выгорания топлива, 1/м) .

1. При отсутствии использования тепла отходящих из печи газов рациональная > температура должна быть минимально возможной, и определяется условиями работ пылеулавливающих устройств и конденсации водяных паров в газоходных тракта) Однако, снижение температуры отходящих газов, приводит к уменьшению реальног коэффициента заполнения печи и, соответственно, к уменьшению размеро тепловоспринимающих поверхностей. Этот недостаток может быть устранен при работ печей с повышенной температурой отходящих газов и при использовании их тепла дл внепечного нагрева гидроокиси алюминия до температуры 200 С. При этом рациональна: температура отходящих газов ( С) при получении металлургического глинозема эависи от размеров печи и должна определяться по формуле Т'отх~^і(Х>\~Dnl' ^гдеDn наружный диаметр печи, м.

2. Снижение содержания окислов азота в отходящих газах печей кальцинацт глинозема (при их отоплении газообразным топливом) может быть достигнуто подачей е

начало факела пара в количестве 0,06-0,12 кг на 1 м ³ газообразного топлива.

Достоверность научных положений подтверждена хорошей сходимостью расчетных и экспериментальных параметров при надежности 85 и более процентов.

1. Доказана корректность расчета выгорания газообразного топлива на основе процессов массообмена в одномерном факеле.

2. На основе исследования выгорания газообразного топлива в факеле установлена связь между скоростью выгорания топлива, теплотворностью топлива, коэффициентом избытка дутья, длимой факела и распределением температуры по длине факела. Разработана методика определения коэффициента, характеризующего скорость выгорания газообразного топлива, на основе экспериментальных данных и получено его рациональное значение.

3. Разработана методика определения коэффициента избытка дутья, с которым сжигается топливо в промышленных условиях, по объёмному расходу отходящих газов и составу топлива.

4. Получены уравнения, описывающие процесс лучистого теплообмена между газовым потоком, футеровкой и материалом по средним их температурам на длине печи на основе метода энергетических балансов и определения эффективных тепловых потоков и на основе зонального метода.

5. Разработана методика расчета распределения температуры газового потока вдоль трубчатой вращающейся печи, учитывающая состав и теплотворность топлива, скорость его выгорания в факеле, теплообмен в рабочем пространстве печи и потери тепла печью в окружающую среду.

6. На основе интегральных тепловых параметров получено балансовое уравнение,
писывающве распределение температуры материала вдоль трубчатой вращающейся
ечи.

7. Предложен способ усреднения температур газового потока и материала в
рубчатых вращающихся печах.

8. Установлено рациональное значение температуры отходящих газов в трубчатых іращающихся печах кальцинации глинозема при использовании тепла отходящих газов іля предварительного ( виепечного ) нагрева загружаемой гидроокиси в зависимости от іиаметра используемых печей.

9. Доказана целесообразность снижения содержания окислов азота в отходящих азах путем подачи в факел пара ( воды ).

Более полно раскрыты взаимосвязи, определяющие условия эксплуатации и проектирования трубчатых вращающихся печей, показаны способы повышения их гехнико-зкокомических показателей и улучшения экологической обстановки.

1. Доказано, что сжигание газообразного топлива с рациональным коэффициентом,
(арактеризующим скорость выгорания, позволяет повысить производительность печей и
:ниэить удельный расход топлива.

2. Определены рациональные условия эксплуатации трубчатых вращающихся
іечей кальцинации глинозема.

3. Способ работы печей с параметрами, предложенными автором в патенте на ізобретение, опробован и внедрен на Пикалевском акционерном объединении открытого ипа (АООТ) "Глинозем". Это позволило повысить производительность печей и снизить 'дельный расход топлива на 6-11%.

4. Сжигание газообразного топлива с одновременной подачей в факел пара юэволило снизить содержание окислов азота в отходящих газах на 30-32,5%.

Результаты исследований используются на печах кальцинации глинозема АООТ Іикалевское объединение "Глинозем".

Основные положения диссертационной работы докладывались на Пикалевском бъединении "Глинозем" (1993-04ГГ.), на кафедре Теории и автоматизации еталлургических процессов и печей (ТАМПиП) и на научных конференциях Северо-

Кавказского государственного технологического университета (1994-96rr.). .

Основные положения диссертации опубликованы в 12 статьях и двух отчетах НИР На основании материалов диссертации получены два патента Российской Федерации.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ