ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРУБЧАТОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ ПРИ КОНТРОЛЕ ФОРМЫ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА

В стратегические задачи развития металлургического комплекса России входит комплекс решений по повышению работы тепловых агрегатов при увеличении их производительности [1]. Вращающие печи глиноземного производства имеют значительные размеры по длине рабочего пространства. Основной проблемой является образование настылей, и как следствие разрушение футеровки. В настоящее время не существует рациональных способов ликвидации отложений и чистки печи/, и при этом в основном применяется ручной труд. Предлагается использование новых способов чистки теплообменных агрегатов, в том числе трубчатых вращающихся печей, трубопроводов при помощи электрических импульсных разрядов. Способ и реализующее его устройство позволяют повысить качество очистки, уменьшить энергопотребление процесса, для чего предложен интервал изменения плотности энергии удельного импульса в рабочее время, при котором энергопотребление процесса имеет минимальное значение.

Известным в промышленности по достигаемому эффекту считается метод и приспособление чистки фильтрующих трубок от загрязнений [2]. Распад загрязнений и отложений, а также настылей исполняется электрическими разрядами. При этом спецэлектрод выполняется в варианте наконечника с промывочными окошками, но этот вариант не дает возможность достигнуть значительного эффекта в разрушении настыли в трубчатой вращающейся печи, т. к. результат обусловливается энергией импульса и плохо зависит от баланса электрической прочности воды и кальциевых отложений, так как их электрическая стабильность высоковольтного импульса имеет одинаковые значения.

Реализация способа осуществляется устройством (рис. 1), которое содержит диэлектрик 1, проводник 2, электрод высокого напряжения 3 с наконечником 4, имеющими осевое отверстие 5 и промывочные каналы 6. Разрушению подвергается настыль 13 трубчатой вращающейся печи 12, расположенная между наконечником 4 электрода высокого напряжения 3. Устройство дополнено изгибающимся проводником 8, расположенным в изгибающейся изоляционной трубке 7.

Рисунок 1. Устройство для очистки рабочей поверхности печи

Главной решаемой проблемой нового метода считается увеличение производительности чистки трубчатых вращающихся печей и подобных аппаратов электрическими импульсными разрядами. Как показали результаты экспериментальных исследований, при использовании предлагаемого способа и реализующего его устройства скорость очистки трубчатых вращающихся печей внутренним диаметром 2200-4800 мм составила 55-60 м/ч, что в 1,5-2 раза выше, чем при использовании прототипа. Это подтверждает большую эффективность наших предложений.

Цель способа чистки достигается за счет того, что очистка трубчатых печей от настылей осуществляется электрическими импульсными разрядами, при этом в соответствии с заявленным методом отношение энергии единичного импульса в длине разрядного промежутка выбираются из соотношения [3]:

6   W_o /    4 Дж/мм    (1)

 - разрядный промежуток, мм.

W_o - энергия единичного импульса, Дж;

Применение электрода и наконечника с осевым отверстием, соединённого перед изолятором с отверстиями дает возможность обтекать рабочую плоскость прибора промываемой жидкостью, обладающую высоким сопротивлением, относительно состава шлака, что на 30% сокращает издержки энергии в предпробивной период формирования электрического разряда. В трубчатую вращающуюся печь 12, крепится, рушащий настыль 13, наконечник установки. В изгибающееся диэлектрической трубке 7, движется вода, что посредством осевого отверстия  6, электрода высокого напряжения 3, и осевое отверстие 5, наконечника 4, а также через боковые отверстия 6, наполняет рабочий участок. Начинает работать источник импульсов 10, и импульсы высокого напряжения движутся по изгибающемуся проводнику 8, по электроду высокого напряжения 2, по наконечнику 4. Следствием этого является электрический импульсный пробой рабочего промежутка r (рис.1) между наконечником 4 и корпусом полости трубчатой вращающейся печи 12, при этом  путь разряда может проходить через настыль 13, так и на его поверхности, осуществляя разрушение последней. Продукты  транспортируются в пространство между диэлектриком 1, и корпусом печи 12. Постоянная  промывка поверхности источника 4, минимизирует потери с предпробивного этапа развития разряда. Использование изгибающегося диэлектрика 7, и изгибающегося проводника 8, прочищает трубы, устраняя остановки рабочего органа.

Разрушение настыли зависит от выбранного интервала энергии удельного импульса, а также плотности энергии в рабочем промежутке, когда появляется не только дробление настыли, но и высокая его дисперсность. Энергоемкость предлагаемого процесса имеет более рациональные условия, находящиеся в интервале формулы (1). Данный интервал  энергии удельного импульса позволяет дробить настыль, отрывать ее от полости трубчатой вращающейся печи и не допускает избыточную дисперсность.

В период осуществления рассматриваемой технологии, в момент работы в разрядном интервале, при подаче в него импульса высокого напряжения создается электрическая искра, проскакивающая в массе настыли, и увеличиваются ударные волны, разрушающие ее, отделяя ее от стенок. Величина энергии импульса определяет величину откола, размер которого не должен превышать возможность его выноса из рабочей зоны.

Опыты показали что, высокий эффект очистки трубчатых вращающихся печей от настыли с применением высоковольтных импульсных разрядов достигается при удельной энергии в рабочем промежутке от 6 до 4 Дж/мм. Применение отверстий, благодаря которым осуществляется промывание деструкции настыли промывочной жидкостью, что минимизирует падение напряжения в предпробивной момент разряда, и допускается падение напряжения удельного импульса с 60 Дж до 40 Дж при постоянной производительности процесса. Снижение напряжения удельного импульса допускает также высокую надежность печного аппарата в связи с снижением порога пробоя и ударных нагрузок на диэлектрические материалы.

Список литературы:

1. Сизяков В.М. Стратегические задачи металлургического комплекса России / В.М. Сизяков, А.А.Власов, В.Ю. Бажин // Цветные металлы, - М: 2016.№1. С.32-38.
2. Воителев В. В., Могилевский Е. И. Механическое оборудование печей. — М.: Металлургия, 1991. — 148 с.
3. А. С. Телегин. Теплотехнические расчеты металлургических печей — М.: Металлургия, 1993.
4. ГОСТ 21436-75. Изделия огнеупорные и высокоогнеупорные для футеровки вращающихся печей. Технические условия.