Принцип киплячого або псевдозрідженим шаром
Принцип киплячого або псевдозрідженим шаром (КС) - bubbling bed (англ.), Fluidization bed (англ.), Fluidisation (фр.), Fluidizzazione (італ.), Fluidisation (нім.), Був відомий ще Д.І. Менделєєву і навіть Агрікола, а в даний час ефективно використовується більш ніж в 250 технологічних процесах.
«Киплячий, псевдозріджений шар, - стан шару зернистого сипучого матеріалу, при якому, під впливом проходить через нього потоку газу або рідини (зріджують агентів), частки твердого матеріалу інтенсивно переміщаються одна щодо іншої. У цьому стані шар нагадує киплячу рідину, набуваючи деякі її властивості, і його поведінка підкоряється законам гідростатики »(Вікіпедія).
КС застосовують в апаратах, де необхідний тісний контакт між твердою і текучого фаз (дифузійні, каталітичні процеси і ін.), А коефіцієнти тепло - массобмена в КС - на порядок вище, ніж в шарових процесах.
У аппаратурном оформленні КС є вертикальний посудину з гратами в підставі, на якій знаходиться шар матеріалу і під яку з встановленою швидкістю і тиском подається газ. Багатозонна піч КС є вертикально встановлений, футерованих зсередини циліндр, розділений горизонтальними перфорованими перегородками (керамічні або металеві газорозподільні решітки) на технологічні зони (сушіння, підігріву, випалу, охолодження і т.д.). По газу зони повідомляються між собою через отвори решіток, крізь які рухається потік. Матеріал з вищерозташованих зон в розташовані нижче переміщається за допомогою зовнішніх переточні пристроїв гравітаційного типу. У багатозонних ізвестеобжігових печах КС реалізована протівоточная схема теплообміну між газом і матеріалом. У зону випалу вводиться паливо, а повітря на його горіння, подається в зону охолодження вапна.
Для промислового виробництва вапна КС вперше реалізований фірмою Дорр Олівер (США) і Макіївським металургійним заводом ім. Кірова. (СРСР). З тих пір багатозонні печі КС успішно застосовуються для виробництва відповідальних сортів вапна.
У Багатозонне печі КС взаємне розташування зон не позначається на якості готового продукту, але впливає на теплову ефективність роботи печі. У зв'язку з цим є 4 основні варіанти печей. Випал можна здійснювати в трьох -, чотирьох -, п'яти - і шестізонних апаратах.
Технологічна схема трьохзонний печі КС проста (рис. 1а.). В одному корпусі, розділеному гратчастими перегородками, знаходяться зона випалу і дві зони підігріву матеріалу. Вибір такої схеми визначається, наприклад, специфікою агломераційного виробництва, що вимагає попереднього підігріву шихти перед спіканням. Піч споруджується без зони охолодження з тим, щоб для підігріву шихти використовувати не тільки тепло гасіння вапна, а й її фізичне тепло (вапно надходить в барабан змішувача аглофабрики з температурою зони випалу - 900 - 920 ° С). Питома витрата палива при такій схемі випалу може становити 160 - 165кг ум. палива / т вапна. Трьохзонний печі КС реалізовані на ВАТ «Макіївський металургійний комбінат ім. Кірова »і на JSC Georgian steel (колишній Руставський металургійний завод).
У разі потреби утилізації фізичного тепла готового продукту, можливо використовувати апарат, що має зони підігріву вапняку 1, 2, зону випалу 3 і зону охолодження вапна 4 (рис. 1б.). Зони 1, 2, 3 працюють в режимі КС, зона охолодження вапна 4 - рухається щільного шару (або - ріжемо «на кордоні киплячого шару»). При такій схемі, питома витрата палива знижується до 135 - 140кг. ум. палива / т вапна. Така схема реалізовані в складі комплексу печі КС-55 ВАТ «Таганрозький металургійний завод» (рис. 2) і реалізується на печі КС / Д-150 ПК ТОВ «Видис» (рис. 3).
У разі якщо даний рівень утилізації тепла недостатній, використовують апарати, що мають додаткові зони підігріву та / або охолодження.
Пятизонний схема виробництва дозволяє досягати питомих витрат палива близько 130 - 135 кг умовного палива / т вапна, а шестізонная піч - 125 - 130 кг ум. палива / т вапна. Пятизонний печі КС продуктивністю 1200 і 1000т / добу. вапна реалізовані на ВАТ «Магнітогорський металургійний комбінат» та АТ «АрселорМіттал Теміртау».
На рис. 1в. представлена Пятизонний піч КС. Зони 1, 2, 3 працюють в режимі киплячого шару, охолоджувач 4 і додаткова зона підігріву 7 - в режимі рухається щільного шару.
Шестізонная піч КС представлена на рис. 1г. Зони 1, 2, 3 працюють в режимі КС, охолоджувач 4, додаткова зона підігріву 7 і додаткова зона охолодження 8 - в режимі рухається щільного шару.
Мал. 1. Схеми печей КС
а - схема трехзонной печі КС; б - схема чотирьохзонною печі КС; в - схема Пятизонний печі КС; г - схема шестізонной печі КС
1 - зона підігріву 1; 2 - зона подогрева2; 3 - зона випалу; 4 - зона охолодження 1; 5 - газорозподільні решітки зон; 6 - пристрій введення повітря; 7 - зона підігріву 3); 8 - зона охолодження 2).
Комплекс печі КС для виробництва вапна економічний, екологічно чистий, тому що при техніко - економічних показниках на рівні світових зразків, вони не викидають оксиди сірки, вуглецю, азоту та ін.
Печі КС використовують карбонати (вапняк, доломіт, крейда, черепашник, мергелі і ін.) Фракції 3-10 (12,15) мм, фактично - 0-20мм, яка виділяється цільовим способом або вилучають із поточних відходів і накопичених відвалів. Перед печами КС стоїть грандіозне завдання - переробити (в тому числі і на вапно) не менше 500.000.000т. (Тільки в СНД!) Карбонатних відвалів фракції 0 - 20 мм - сумний пам'ятник минулого (?) Безгосподарності і варварського ставлення до мінеральних ресурсів; капіталу, омертвлённого у вигляді коштів, витрачених на його видобуток, дроблення, просівання, транспортування, перевантаження та складування (також - поточні витрати на обслуговування відвалів, екологічні штрафи за запилювання і зайняті сільськогосподарські угіддя).
Мал. 2. Схема комплексу печі КС-55 ВАТ «Таганрозький металургійний завод»
