Кольцеообразование во вращающейся печи и способы его предотвращения

По мнению В. К. Классена, в печи могут образовываться пять видов колец, принципиально отличающиеся своей физико-химической природой (рис. 3.10), а именно шламовые – I; шламово-солевые – II; материально-солевые - III; материально-клинкерные - IV; клинкерные (зольные) - V.

Рис. 3.10. Расположение шламовых – I; шламово-солевых – II;

материально-солевых - III; материально-клинкерных - IV;

клинкерных (зольных) - V колец в печи

I. Шламовые кольца возникают непосредственно на шайбе холодного конца печи и достигают следующих размеров: длина - 1-3 м, толщина до 0,4 м. Химический состав материала кольца соответствует составу шлама. Следовательно, механизм образования этого кольца не связан с дегидратационными процессами. Причиной, обуславливающей их образование, является быстрое продвижение шлама в холодном конце печи из-за малой плотности цепной завесы. Это приводит к повышенной температуре корпуса печи и частичному высыханию шлама и образованию корки. Устранять это можно повышением плотности фильтра – подогревателя либо установкой дополнительной шайбы высотой 300 мм для создания подпора шлама.

II. Шламово-солевые кольца длиной 1-6 м и толщиной до 1 м образуются при подаче пыли электрофильтров с холодного конца печи. Химический анализ материала колец показывает повышенное содержание в нем K₂O, Na₂O и SO₃. В пыли электрофильтров содержатся арканит - K₂SO₄ и глазерит - K₃Nа(SO₄)₂. Содержание растворимых солей в составе колец равно 20-30%. Следовательно, кольцеообразование в цепной завесе объясняется кристаллизационными процессами и гидратацией кальциевых соединений, содержащихся в пыли. Предотвратить образование такого рода кольца можно путем навешивания шестизаходной цепной завесы и снижением водорастворимых солей в шламе. Другим способом недопущения кольцеобразования может служить отказ от подачи пыли электрофильтров в печь.

III. Материально-солевые кольца называют иногда спурритовыми, сульфатными, материальными. Вещественный состав этих колец включает следующие соединения 2C₂S × CaCO₃, K₂SO₄, 3CA × CaSO₄, 2C₂S × CaSO₄, C₂AS, 2CaSO₄ × K₂SO₄, KAS₂, K₃Na(SO₄)₂, NaKCO₃, CaCO₃, CaO, C₂S, KCl.

Образование материально-солевых колец связано с возникновением жидкой фазы. При температуре 750-900°С может возникнуть до 20% низкотемпературного расплава. В последующем в результате декарбонизации СаСО₃ доля жидкой фазы уменьшается, что и приводит к кристаллизации и твердению массы и образованию наростов и колец.

IV. Материально-клинкерные кольца чаще всего возникают в начале зоны спекания из-за того, что тепловые процессы опережают химические реакции. Иными словами, при большой скорости продвижения материала по печи сырьевые компоненты быстро прогреваются до 1200-1300°С и могут состоять из значительного количества несвязанных СаО и SiO₂. При этом может образовываться до 50% расплава. В последующем, насыщаясь оксидом кальция, выкристаллизовываются С₂S и С₃S, количество жидкой фазы уменьшается, и образуется нарост.

Следовательно, причина образования материально-клинкерных колец связана с недостаточной подготовкой материала до зоны спекания, что вызвано коротким теплонапряженным факелом.

V. Клинкерные (зольные) кольца образуются на границе зоны спекания и охлаждения, вследствие резкой кристаллизации клинкерного расплава. Появление таких колец связывают не только с легкоплавкой золой топлива, но и сочетанием короткого теплонапряженного факела и холодного вторичного воздуха.

Для предотвращения их образования следует обжиг вести на относительно удлиненном факеле и обеспечить более высокую температуру вторичного воздуха, не допуская подсосов через неплотности в головке печи и уплотнении.