7.3.1. Вапно-випалювальні печі

Випалювання вапняку здійснюють у шахтних і обертових пе­чах, у киплячому шарі, а також у завислому стані. При випалю­ванні відбувається реакція розкладання називають негашеном вапном.

Найбільше поширення дістали шахтні печі, оскільки вони до­сить прості в експлуатації, не вимагають значних капітальних за­трат на будівництво, економічні в теплотехнічному відношенні. Недоліком шахтних печей є їх відносно невелика потужність (порівняно з обертовими печами), а також непридатність їх для випалювання дрібних фракцій (як правило, розмір кусків вапня­ку повинен бути не менше 40 мм і лише в печах спеціальної кон-

331

струкції можна випалювати куски вапняку розміром (10. ..20) або (20 М 40) мм. Шахтні печі непридатні також і для випалювання си­ровини, що легко стирається — крейди, черепашника.

У шахтних печах можна застосовувати різне паливо: вугілля, газ, нафту. Залежно від властивостей твердого палива шахтні печі поділяються на пересипні (паливо завантажується разом з випа­люваним матеріалом і згоряє безпосередньо в печі) і печі з винесе­ними газовими або напівгазовими топками, де відбувається попе­реднє повне спалювання палива або його газифікація.

У пересипних печах використовують паливо зі незначною кількістю летких — антрацит, кокс, пісні сорти кам'яного вугілля (короткополуменеве паливо).

У печах з винесеними топками бажано застосовувати паливо зі значною кількістю летких-довгополуменеве вугілля, торф, сланці.

У пересипну шахтну піч вапняк і паливо подають зверху через спеціальний завантажувальний пристрій, причому, щоб уникну­ти приварів, паливо завантажують на відстані (200...300) мм від стінок. Повітря, необхідне для спалювання палива, підводять у піч знизу. Випалене вапно вивантажують безперервно спеціаль­ними механізмами. Тепер усі печі працюють на вимушеній тязі, що створюється димососом. Більша частина печей працює під розрідженням. У деяких печах вентилятором у верхній частині створюють розрідження, а в нижній — надлишковий тиск.

За висотою піч можна умовно поділити на окремі зони. Пер­ша — зона підсушування палива і вапняку. Тут видаляється гігро­скопічна волога. Зона підсушування залежно від вологості ма­теріалу займає по висоті (8... 12)% пічного простору. За нею розміщена зона підігрівання, в якій вапняк нагрівають до (800. ..850) °С. Тут паливо також і "коксується". Кисень у цій зоні відсутній, тому леткі речовини, виділення яких розпочинається при температурі 250 °С і найінтенсивніше відбувається при тем­пературі (500...700) °С, не згоряють. Тепловтрати з леткими ре­човинами при спалюванні антрациту досягають 8,5%, а при спа­люванні коксу — 2% питомої теплоти згоряння палива, тому в пересипних печах не можна використовувати паливо, що містить значну кількість летких речовин. Зона підігрівання є найбільшою за довжиною і займає до 40% пічного простору. За цією зоною йдуть зона горіння палива і зона розкладання вапняку. Зона горіння палива дещо довша, оскільки частина палива згоряє нижче за зону розкладання. Максимальна температура дося-

332

гається на межі між зонами випалювання й охолодження вапна. У продуктах згоряння завжди міститься деяка кількість CO (1,0...1,5%), який видаляється з печі з димовими газами. У зоні охолодження вапно має температуру (100... 150) °С.

Питома витрата палива у пересипних печах становить (13... 16)% маси випаленого вапна. Потужність шахтних печей на сучасних заводах становить (50... 200) т/добу. Добовий вихід вап­на з 1 корисного об'єму печі становить (700...900) кг (у перера­хунку на активність 93%). Окремі заводи добиваються добового виходу вапна до (1100... 1300) . У пересипні печі завантажу­ють, як правило, куски вапняку розміром (60... 150) мм. Відно­шення середнього розміру кусків палива до середнього розміру кусків вапняку звичайно коливається в межах від 0,5 : 1 до 1 : 1. У пересипних печах вапно забруднюється золою палива.

При використанні довгополуменевого палива застосовують печі з винесеними топками. Топки бувають двох видів: повного згоряння і напівгазові. У топки повного згоряння паливо заванта­жується тонким шаром. У таких печах витрата вугілля досягає 25% маси вапна. В напівгазових топках, внаслідок того, що пали­во завантажується товстим шаром і подається недостатня кількість кисню, відбувається неповне згоряння. Напівгаз, тобто газ, що містить значну кількість горючих з температурою (800... 1000) °С, спрямовують у піч через спеціальні впускники. Одночасно подають додаткову кількість повітря. Витрата пали­ва становить (18...20)% маси вапна.

У печах з винесеними топками вапно одержується чистіше, однак вони менш потужні й економічні, що обмежує їх застосу­вання. Оскільки гази, що подаються, не можуть проникати в гли­бину більше ніж на 0,9 м, діаметр печей з винесеними топками об­межується — 1,8 м. Печі з винесеними топками виготовляють прямокутної видовженої форми або з кернами всередині для зменшення поперечного перерізу. Є печі з винесеними топками для випалювання дрібняку.

Застосовують також комбінований метод, при якому частину палива вводять у вигляді крупки з вапняком, а частину — спалю­ють у винесених топках. Функціонують також печі, в які паливо в порошкоподібному стані у суміші з повітрям вводять через спеціальні труби на декількох рівнях. У таких печах добувається м'яковипалене вапно, а зола легко відокремлюється від випале­ного продукту.

333

У газові печі газ подають або в центр шахти печі, або на різні горизонти по висоті. Останній спосіб дає змогу підтримувати рівномірнішу температуру в зоні випалювання. Потужність та­ких печей до 200 т/добу, витрата палива — (14... 20)% маси вапна. У печах на нафті, яка має дуже високу температуру горіння, для спалювання, застосовують не чисте повітря, а його суміш з відхідними газами. Нафту спалюють у камері неповного згорян­ня, розвиваючи температуру (900... 1000) °С. Горючі гази догоря­ють уже в шахті на значній її відстані по висоті.

Зараз впроваджуються у виробництво пересипні шахтні печі потужністю (200...450) т/добу і печі на газоподібному паливі по­тужністю 100, 200 і 500 т/добу.

Обертові печі дають змогу випалювати дрібні фракції, а та­кож м'які породи і діставати м'яковипалене вапно. Довжина та­ких печей від ЗО до 100 м. Чим довша піч, тим менша питома ви­трата палива. Для поліпшення теплотехнічних показників обер­тових печей за ними встановлюють парові котли-утилізатори, оскільки температура відхідних газів досягає (700...800) °С. За­стосовують також підігрівники вапняку, і тоді матеріал надхо­дить у піч з температурою (500...700) °С. Підігрівники бувають шахтні, циклонні й у вигляді конвейєрної гратки. Якщо витрата теплоти без додаткових пристроїв становить (25...30)%, то в пе­чах з підігрівниками вона знижується до (16...20)%. Піч устатко­вана барабанними холодильниками для охолодження вапна, що виходить із неї. Потужність печей (200... 500) т/добу. В подальшо­му впроваджуватимуться печі потужністю до 1000 т/добу.

Переваги обертових печей полягають у повній механізації та автоматизації процесів, а також у тому, що в них можна випалю­вати м'які породи і шлами, чого не можна зробити в шахтних пе­чах, і використовувати будь-який вид палива.

Недоліком обертових печей порівняно з шахтними є підвищена витрата палива, запиленість відхідних газів, що вимагає встанов­лення пилоуловлювачів, велика витрата металу на 1 т потужності, підвищені капіталовкладення, значна витрата електроенергії.

Інші способи випалювання. Останнім часом провадиться роз­робка інших способів випалювання, призначених для добування вапна з дрібнокускового і пиловидного матеріалів. Дрібнокуско-вий матеріал можна випалювати в киплячому шарі в спеціальній печі. Піч складається з кількох камер (2...5), розділених ґратчас­тими куполоподібними склепіннями. Сировину подають у верх-

334

ню камеру по шнековому живильнику. Крізь отвори у матеріал не провалюється, оскільки цьому перешкоджають висхідні потоки газів. Висота псевдозрідженого шару в камері дорвню (1,0... 1,2) м. Із склепіння на склепіння матеріал переміщується спеціальних трубах. У верхніх камерах сировина підсушується середніх — випалюється, а в нижній — охолоджується. Завдяки інтенсивному руху газів матеріал весь час перебуває в напівзавислому стані, що за зовнішнім виглядом нагадує кипіння-

Вибір того чи іншого агрегату для випалювання вапняк за" лежить від фізико-механічних властивостей сировини, виду палива. Під час випалювання щільного вапняку перевагу відіають шахтним, під час випалювання м'яких порід — обертовим печам. Якщо у вапняку міститься багато домішок (глинистих абс м незіальних), випалювання найкраще виконувати в печах з винесеними топками або в обертових печах, де легше регулювати те пературу. Інтенсифікувати роботу шахтних і обертових печей для випалювання вапняку можна, використовуючи добавки холоридів. При цьому потужність шахтних печей збільшується н 10%, а цикл випалювання в обертових печах різко скорочується.

Під час транспортування і зберігання грудкового вапна потрібно оберігати його від зволоження, оскільки при цьому не тільки погіршується його якість, але й може статися саозайманя дерев'яних предметів, з якими воно стикається.