Учебное пособие по дисциплине «Энергосбережение в промышленных печах» для бакалавров направления 5310100 «Энергетика

Циклонные обжиговые и плавильные печи
Высокая интенсивность горения топлива в циклонных предтопках мощных котельных агрегатов вызвала интерес к детальному изучению циклонного процесса для опреде­ления возможности использования его преимущества для технологических целей во многих производствах — для нагрева мелкозернистых сырых материалов при обжиге, а также при плавлении руд.
На рис. 1-13 показана принципиальная схема циклонной печи с верхним отводом продуктов горения. Мелкодисперсное сырье подается сверху, а топливо (жидкое, газо­образное или пылевидное) и воздух вводятся в циклон тангенциально, чем достигается закручивание факела, несущего взвесь сырья. Центробежный эффект и сепарация твер­дых и жидких частиц осуществляются в основном струями воздуха, входящими в цик­лон со скоростью до 120—180 м/сек. Частицы материала, захваченные газовым потоком, под действием центробежной силы отбрасываются к периферии, совершая движение по сложной траектории и пересекая газовый поток. При этом частицы, благодаря высокой турбулизации потока, очень большим относительным скоростям (до 50—150 м/сек) и высокой температуре факела, очень быстро нагреваются. Например, частицы размером 50—100 мкм успевают пройти требующуюся тепловую обработку за сотые доли секунды. Плавящиеся частицы материала прилипают к жидкой пленке, стекающей вниз по ци­линдрической поверхности стенок циклона, получая дополнительное тепло не только за счет излучения факела, но и путем конвекции. Последняя в силу больших скоростей потока играет большую роль в теплообмене между газами и жидкой пленкой.
После штопорообразиого движения вниз в направлении оси циклона газы пово­рачивают на 180° и уходят вверх через центральную трубу, причем такой поворот спо­собствует хорошей сепарации твердых и жидких частиц, в силу чего унос невелик и составляет 5—10%. Газы направляются для использования их тепла в радиационно-конвективный рекуператор, в котором воздух нагревается до 600—800 °С.



Рис. 1-13. Принципиальная схема циклонной печи с верхним отводом газов.
1 — циклонная камера; 2 — центральная труба; 3 — тангенциальный ввод топлива и воздуха; 4 — гранулятор расплава; 5 — радиационный рекуператор; 6 — конвективный рекуператор; 7 —дымосос; 8 —дутьевой вентилятор.


В циклонных печах принципиально возможен обжиг разных материалов: серного колчедана с целью получения сернистых газов при производстве серной кислоты, магнезиальных фосфатов с целью обесфторивания при производстве фосфорных удобрений каолина и т. д.
Недостатком циклонных печей являются большой вынос технологической пыли, а также абразивный износ кладки.