"Инструкция по ведению технологического процесса свеклосахарного производства" (утв. Минпищепромом СССР)

углерода (углекислота) 28 - 35
кислород 3 - 5
окись углерода до 1,1
5. Содержание свободной окиси кальция
в извести, % 75 - 85
6. Расход условного топлива (в зависимости от
типа загрузочно-распределительного устройства
и вида топлива), кг/т CaO 150 - 200
7. Расход известняка, кг/т CaO 2000 - 2300
8. Температура воды для гашения извести, °C 80
9. Плотность известкового молока, г/куб. см 1,18 - 1,22
10. Разрежение на выходе из печи не является
определяющим параметром, а его величина в
зависимости от разных факторов может
колебаться в широких пределах 0,5 - 7,0 кПа
(50 - 700 мм вод. ст.)
7.2. Подготовка сырья и топлива
Известняк и топливо в подавляющем большинстве случаев поставляет железнодорожный транспорт. Разгрузку железнодорожных вагонов производят на специальной эстакаде, после чего складируют известняк в штабель высотой до 6 м при помощи козлового двухконсольного грейферного крана.
Известняк перед подачей в известково-газовую печь подвергают грохочению на виброгрохоте с целью отделения мелочи и посторонних примесей. При этом размеры отверстий сита грохота должны соответствовать размеру меньшей фракции известняка (например, при использовании известняка фракции 30 - 80 мм диаметр отверстий сита должен быть равен 30 мм).
В случае поставки известняка, содержащего большое количество крупных кусков, выходящих за пределы требующегося фракционного состава, его подвергают дроблению на щековых дробилках с последующим грохочением. Производительность механизмов подачи, дробления и грохочения известняка должна быть как минимум в 3 раза выше номинальной потребности.
Отсортированные от мелочи известняк и топливо подают в бункер запаса перед известково-газовой печью, емкость которого должна обеспечивать работу печи в течение двух смен (16 часов). В вагонетку скипового подъемника известняк и топливо загружают при помощи питателей. Дозировку компонентов осуществляют взвешиванием - в особенности топлива. Загрузку шихты в печь осуществляют по сигналу уровнемера. При загрузке вагонетки вначале загружают известняк, а затем кокс.
7.2.1. Карбонатное сырье
В качестве карбонатного сырья для получения извести и сатурационного газа свеклосахарные заводы в подавляющем большинстве используют известняк и в отдельных случаях - мел.
Требования к известняку определяются техническими условиями карьеров-поставщиков.
Складирование карбонатного сырья осуществляют в удобных для подачи к известково-газовой печи местах, на незатапливаемых площадках. Высота штабеля при механизированном складировании известнякового камня обуславливается техническими возможностями применяемых механизмов, а при ручном складировании и разборке не должна превышать 2 м.
7.2.2. Топливо
На свеклосахарных заводах для производства извести используют твердое топливо: малозольные антрациты марок АК и АП, а также кокс.
Основной горючей массой антрацита и кокса является углерод (C), содержание которого составляет 85 - 90%. В состав антрацита входят также зола (смесь минеральных солей) и летучие вещества (горючие газы - водород, метан и смолы, которые выделяются из него при нагревании). Летучие горючие вещества, входящие в состав топлива, выделяются в зоне подогрева, в которой отсутствует кислород, а следовательно, невозможен и процесс горения. Поэтому теплота сгорания летучих веществ является безвозвратными потерями тепла, которая должна быть исключена при расчете расхода топлива на обжиг.
Смолистые вещества очень трудно выделяются из сатурационного газа при его очистке и в дальнейшем отлагаются на рабочих органах компрессоров. Зола топлива при высокой температуре образует с известью легкоплавкие соединения, и поэтому желательно, чтобы в топливе было минимальное содержание тугоплавкой золы.
При изменении марки топлива строго контролируют режим печи и вносят соответствующие коррективы в режим ее работы.
При использовании кокса получают сатурационный газ со значительно меньшим содержанием смолистых веществ, и, кроме того, уменьшаются примерно на 8 - 10% потери с химическим и механическим недожогом.
Хранят топливо в штабелях, уложенных на специальных площадках.
7.3. Обжиг карбонатного сырья
Процесс обжига (декарбонизации) CaCO протекает при температуре выше
3
900 °C. При этом из 1,785 кг CaCO получают 1 кг CaO и 0,4 куб. м CO .
3 2
Обжиг проводят в известково-газовой печи, которая представляет собой
вертикальную шахту с внутренним диаметром 2,2 - 4,5 м и высотой 12 - 24 м,
выполненную из огнеупорного и изоляционного кирпича и заключенную в
стальной кожух. С целью уменьшения потерь тепла в окружающую среду и
обеспечения безопасности обслуживания между стальным кожухом и кирпичной
кладкой размещен слой теплоизоляции. В верхней части шахта печи оборудована
загрузочно-распределительным, а в нижней - выгрузочным устройствами. Шихту
- смесь карбонатного сырья и топлива - подают через загрузочное устройство.
Двигаясь под воздействием гравитационных сил, она последовательно проходит
зоны подогрева, обжига и охлаждения. В зоне обжига под воздействием тепла,
выделяющегося при сгорании топлива, протекает процесс декарбонизации CaCO .
3
Известь, охладившаяся движущимся навстречу ей потоком воздуха, выгружается.
Воздух, необходимый для сжигания топлива и охлаждения извести, поступает в
нижнюю часть шахты печи благодаря разрежению, создаваемому газовым насосом.
Таким образом, воздух, двигаясь навстречу шихте, нагревается в зоне
охлаждения извести, затем участвует в зоне горения в реакции горения
топлива, а продукты сгорания, смешавшись с продуктами разложения
известняка, поступают в зону подогрева, где отдают свое тепло шихте, а
сами, охладившись до температуры 120 - 150 °C, поступают на станцию очистки
и охлаждения сатурационного газа.
Так как процесс декарбонизации CaCO протекает при температуре выше 900
3
°C и сопровождается активным поглощением тепла, то практически высота зоны
обжига ограничивается высотой зоны горения, т.е. зоны тепловыделения. В
свою очередь, высота зоны горения зависит от скорости расходования
кислорода воздуха на процесс горения и температуры реакции горения. При
снижении концентрации кислорода в печи до 0,5 - 0,8% горение прекращается.
Известно, что при слоевом сжигании топлива высота зоны горения не превышает
3 - 4 диаметров кусков топлива. Однако в шахтных известково-газовых печах
топливо расчленено кусками инертного к горению материала, который активно
поглощает тепло и тем самым снижает температуру горения. Поэтому высота
зоны горения топлива в известково-газовой печи значительно больше, чем при
слоевом горении, и находится в пределах 60 - 100 диаметров среднего куска
топлива (3 - 5 м). Температура в зоне горения находится в прямой
зависимости от теплонапряжения (кДж/куб. м x час) или, другими словами, от
количества топлива, сжигаемого в единице объема за единицу времени. При
одной и той же производительности теплонапряжение, а следовательно, и
температура будет тем меньше, чем больше высота зоны горения. В связи с
тем, что основной качественный показатель получаемой извести - время ее
гашения - зависит от температуры обжига и уменьшается при ее снижении,
необходимо выполнять мероприятия, направленные на снижение теплонапряжения
в зоне горения.
В основном высота зоны горения зависит от размеров кусков применяемого топлива и его дозы - чем больше размеры кусков топлива меньше его доза, тем больше высота зоны горения. Так как размеры кусков топлива обусловлены размерами кусков обжигаемого карбонатного сырья (куски топлива должны быть примерно в два раза меньше среднего размера кусков сырья), то изменение высоты зоны горения зависит от дозы топлива: при оптимальном расходе условного топлива 7,2 - 7,5% к массе сырья высота зоны горения соответствует примерно 100 диаметрам среднего куска топлива, а при повышенном до 8,5 - 9% расходе сокращается до 60 диаметров.
Необходимо отметить, что величина оптимальной дозы топлива в основном зависит от равномерности распределения последнего по сечению шахты печи или, другими словами, от совершенства конструкции загрузочно-распределительного устройства.
7.4. Эксплуатация известково-газовых печей
7.4.1. Высушивание и розжиг печи
Перед розжигом печи после ремонта тщательно высушивают ее футеровку в течение 4 - 5 суток при постоянном повышении температуры отходящих газов - с 40 до 250 °C. Если высушивание не проводить, то при интенсивном разогреве футеровка даст трещины и быстро разрушится. Перед началом сушки выгрузочный механизм покрывают слоем известняка (или мела) для защиты его от воздействия высоких температур. Толщина защитного слоя равна ~ 3 диаметрам кусков известняка. Затем на этой подушке раскладывают костер. По мере того как футеровка подсыхает, горение костра усиливают.
После сушки печь охлаждают и осматривают футеровку. Если в ней появились трещины, то их заделывают, а затем приступают к розжигу, который осуществляют следующим образом:
1. На слой карбонатного сырья толщиной 0,3 - 0,5 м загружают дрова (желательно твердых пород) из расчета 170 кг на 1 кв. м площади поперечного сечения шахты печи, а на дрова засыпают 3 - 4 скиповых вагонетки топлива. Далее печь загружают шихтой с повышенным содержанием топлива. Если розжиг печи производят на самотяге, то доза топлива должна составлять около 10% к массе известняка. Сверху укладывают около 100 кг дров и насыпают щепу. Вначале поджигают дрова в верхней части печи, а после появления тяги - дрова, уложенные внизу.
По истечении 10 - 12 час. при достаточной степени загорания топлива проводят первую небольшую выгрузку и вслед за ней - загрузку. Через 24 часа работы печи на естественной тяге начинают систематическую загрузку и выгрузку печи.
После достаточного прогрева печи и появления на выгрузочном приспособлении нормально обожженной извести включают газовый насос. Производительность печи наращивают постепенно, в течение двух-трех суток. В этот период уточняют дозу топлива в шихте.
В случае, если розжиг печи ведут с принудительным отбором газа (при помощи растопочного вентилятора либо газового насоса), то по мере загрузки доза топлива в шихте постепенно снижается примерно до 8% к массе известняка. Количество отбираемого газа должно составлять 20 - 30% от нормальной производительности печи.
7.4.2. Дозирование топлива
Дозу топлива в шихте устанавливают для каждой печи в зависимости от ее конструкции (в особенности от конструкции загрузочно-распределительного устройства и состава карбонатного сырья - наличия в нем примесей и влаги). Чем совершеннее распределительное устройство, тем меньше доза топлива, необходимая для обжига. Так, для печей, оборудованных современными загрузочными устройствами (лотковое распределительное устройство или поворотный неравнобокий спиралеобразный конус с отбойниками), доза топлива в шихте не превышает 7,5 - 7,7%, а для печей, оборудованных неподвижными конусами-рассекателями или вообще не имеющих распределительных устройств, - 8 - 9% к массе известняка.
Дозирование топлива осуществляют весовым методом, обеспечивающим погрешность не более +/- 0,5 - 0,8% от массы взвешиваемого топлива.
7.4.3. Режим загрузки шихты и выгрузки извести
Равномерная и своевременная (по разрешающему сигналу датчика уровня) загрузка шихты в печь обеспечивает наиболее полное использование тепла отходящих газов и, при условии строгого соответствия количества отбираемого сатурационного газа количеству выгружаемой извести, позволяет поддерживать оптимальный режим обжига при минимальном расходе топлива.
Выгрузку извести следует по возможности производить равномерно по времени, регулируя производительность выгрузочного устройства не его остановками, а изменением частоты хода выгрузочного устройства, площади поперечного сечения выгрузочных очелков и т.д. В случаях, если такое регулирование осуществить невозможно, при периодической выгрузке извести время стоянки механизма выгрузки не должно превышать 10 - 15 мин. (например, такой цикл: время работы - 7 мин., время стоянки - 5 мин.).
7.4.4. Тепловой режим и показатели работы печи
Так как известь из печей свеклосахарных заводов используют в
технологическом процессе в виде известкового молока, то естественно, что
основными качественными показателями, характеризующими получаемую известь,
являются содержание CaO и время гашения. Обе эти величины в
своб.
значительной степени зависят от режима обжига известняка.
Опыт эксплуатации печей свидетельствует, что при удельных съемах извести, равных 8 - 11 т CaO/кв. м x сутки, время гашения извести составляет не более 15 мин., что соответствует времени пребывания извести в известегасильном аппарате. Дальнейшее повышение удельного съема извести сопровождается повышением температуры в зоне обжига, что может привести к получению жесткообожженной извести, время гашения которой во много раз больше, чем время пребывания ее в известегасильном аппарате.
Установка современного загрузочно-распределительного устройства, обеспечивающего возможность работы печи с расходом топлива до 7,5% к массе известняка, и строгое поддержание технологического режима обжига позволяет повысить удельный съем извести до 13,5 - 14 т CaO/кв. м x сутки.
Экономичность работы печи определяется главным образом удельным
расходом топлива и сырья на 1 т извести и ее производительностью. Расход
топлива слагается из полезно затраченного тепла на разложение CaCO и
3
потерь тепла с отходящими газами и выгружаемой известью, летучими
веществами топлива от химической и механической неполноты сгорания топлива
и потерь тепла в окружающую среду.
Удельный расход тепла на диссоциацию CaCO всегда постоянен, изменить