Из сырьевого отделения сырье, подсушенное до 1—2%-ной влажности, поступает в питательный бункер, а оттуда в газоход. Для того чтобы все сырье, поступившее в газоход, было подхвачено потоком газов, скорость последних должна быть достаточно большой— 12—18 м/сек (есть системы, где скорость газов доходит до 25 м/сек). Это требует значительных перепадов Давления на всех участках, т. е. значительного разрежения в тракте. Разрежение в свою очередь вызывает относительно большое гидравлическое сопротивление тракта, тем более что в каждом циклоне-теплообменнике из-за изменений поперечных сечений резко меняются скорости газового потока. Поток печных газов, стремящийся на выход вверх, увлекает с собой сырье, внося его в циклоны 3. Основная масса сырья осаждается в этих циклонах и по трубам попадает в газоход (с более горячими газами), соединяющий циклон с циклоном. Сырье, оставшееся в газовом потоке, тоже вносится в циклон.

Рис. II-25. Принципиальная схема печного агрегата с печью 4 X 60 ж

В циклон-теплообменник газовая смесь (газ с содержанием сырья, близким к состоянию насыщения) вводится тангенциально, а выводится через цилиндрический патрубок в центре циклона (см. рис. II-16, а). Крупные фракции сырья выпадают и по трубе поступают в газоход, соединяющий циклоны. Далее крупные фракции проходят циклон и, выделившись из потока, по трубе поступают в газоход, соединяющий печь с циклоном, и, наконец, по трубе направляются в печь. Обычно в агрегате устанавливают от 2 до 4 циклонов. За весь путь от газохода до трубы сырье нагревается до 700—800 °С (в некоторых новейших конструкциях еще выше). Вследствие этого уже в теплообменниках начинается декарбонизация сырья. Выходящие из печи газы должны иметь температуру не ниже 1000—1100 °С.

Коэффициенты осаждения пыли в циклонах-теплообменниках 0,7—0,75. Коэффициент осаждения пыли в циклонах последней ступени — порядка 0,85.

Печные газы, проходя по описанной системе газоходов и циклонов, все больше и больше насыщаются пылью. Поэтому, несмотря на высокий коэффициент осаждения пыли в циклонах последней ступени, при выходе из системы запечного теплообменного устройства газы выносят с собой значительные количества пыли — 20— 25% всего количества вводимого сырья. В лучших в этом отношении системах циклонных теплообменников запыленность газов при выходе из последней ступени циклона составляет 60мг/м3. Нередки случаи, когда эта запыленность доходит до 20Э мг/м3. Такая запыленность требует сильно развитых средств пылеочистки.

На рассматриваемой схеме вся газовая смесь, выходящая из последней ступени циклонного теплообменника, проходит через группу батарейных пылеосадительных циклонов, которые имеют большое отношение высоты цилиндрической части к диаметру. Такие циклоны осаждают до 85% пыли, содержащейся в газовой смеси. Осажденная пыль через систему винтовых конвейеров и труб возвращается в загрузочный конец печи, смешиваясь с основным сырьем, поступающим из циклонных теплообменников по трубе.

Уже в значительной мере обеспыленные газы отсасываются из батарейных циклонов дымососом и продуваются через электрофильтр, который доводит очистку их от пыли до требуемой нормы. После этого очищенные газы выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу.

Пыль, уловленная электрофильтрами, транспортируется в распределительное устройство, из которого в зависимости от химического состава либо направляется в печь вместе с пылью, осажденной в батарейных циклонах, либо идет на отгрузку для использования в иных отраслях промышленности или в сельском хозяйстве. Пыль отходящих газов отличается значительно пониженным содержанием СаО и повышенным содержанием щелочи и серного ангидрида, поэтому возвращение этой пыли в печь не всегда возможно.

Газы по отводу от основного газохода, запирающемуся специальной заслонкой, поступают в общую дымовую трубу или в специальную дымовую трубу малого сечения. Этот отвод необходим для розжига печи. Обожженный клинкер из печи поступает в холодильник, далее через дробилку, бункер и по конвейеру для передачи на склад.

Для преодоления значительных гидравлических сопротивлений в газовом тракте применяют дымососы, создающие высокое разрежение (500—600 мм вод.ст.). Вследствие этого, например, дымосос установлен перед электрофильтрами. На столь высокое разрежение большие плоские стенки корпусов электрофильтров не рассчитываются: они получились бы чрезмерно массивными. Иногда ставят два дымососа — один до и один после электрофильтров.

Следует отметить еще одну особенность печей сухого способа с циклонными теплообменниками. Размеры газоходов (их поперечные сечения) делаются такими, чтобы получить оптимальную расчетную скорость газов, обеспечивающую заданное перемещение сырья. При значительном уменьшении скорости газов поступающее в газоход сырье будет в том или ином количестве проваливаться

вниз, в печь, не достигнув требуемого нагрева. В этом случае может получиться недожог клинкера. С другой стороны, желание форсировать работу печи влечет за собой увеличение объема газов, а следовательно, и увеличение их скорости в газовом тракте. Вместе со скоростью будут расти гидравлические сопротивления движению газовой смеси, что может привести к перегрузке и остановке дымососа (или дымососов) с закупоркой газоходов осевшей пылью.

Иными словами, печь сухого способа с циклонными теплообменниками работает эффективно только в сравнительно узком интервале колебаний режима, обеспечивающем производительность, близкую к обусловленной проектом.

У современных мощных агрегатов сухого способа производства с использованием отходящих газов для сушки сырья в сырьевой мельнице работу собственно печного агрегата трудно отделить от работы оборудования сырьевого отделения и самой мельницы в частности.

В печах сухого способа в отличие от печей мокрого способа процессы испарения свободной и связанной воды вынесены в запечные теплообменные устройства. Поэтому печь сухого способа получается значительно короче, чем печь мокрого способа. На обжиг сырья затрачивается значительно меньше тепла, поэтому одним и тем же количеством тепла в печи сухого способа можно обжечь соответственно больше клинкера. Таким образом, при одинаковой удельной тепловой нагрузке в поперечном сечении зоны спекания печи для обжига одного и того же количества клинкера при сухом способе потребуется меньшее поперечное сечение печи в свету, т. е. меньший диаметр печи, чем при мокром.

Рис. II-26. Температурный график печи 5 X 75 м (сухого способа производства)
1—IV — номера циклонов; а — зона декарбонизации; б — зона экзотермических реакций; в — зона спекания; г — зона охлаждения; 1 — кривая температуры корпуса печи; 2 — кривая температуры материала; 3 — кривая температуры футеровки; 4 — кривая температуры газов

В более коротких печах температура отходящих газов выше.

Большинство современных печей сухого способа производства с циклонными теплообменниками имеет следующее соотношение длины и диаметра:

На рис. II-26 показан температурный график печи 5×75 ж (сухого способа производства) производительностью до 1800 т/сутки.

При общей расчетной длине печи 71,6 м одна лишь зона декарбонизации а занимает 65% длины. На долю зоны экзотермических реакций б приходится только 10%. Наконец, последние две зоны — спекания в и охлаждания г — занимают 25% общей длины. Соотношение зон здесь совсем иное, чем в печи мокрого способа, но реакции в соответствующих зонах те же. Как видно из приведенного графика, температура выходящих из -печи газов достаточно высокая.