На УК МК АО "Казцинк" печь кипящего слоя выполнена в следующем аппаратурном исполнении. Основными элементам печи КС являются: Корпус печи, выполненный из листовой стали (10-12) мм. Внутренняя поверхность кожуха печи оклеена двумя слоями асбеста листового и футерована шамотным кирпичом. Нижняя часть печи на расстоянии 1,2 м от пода печи футеруется кирпичом толщиной 375 мм. Высота печного пространства составляет 9,65 м. От объема рабочего пространства печи зависит степень выноса пыли и степень выжигания сульфидной серы. Свод печи купольный из шамотного кирпича. Чтобы придать своду герметичность, поверхность кирпича закладывается листовым асбестом на жидком стекле [4].
Ответственным элементом конструкции печи является воздухораспределительная подина, от которой зависит производительность. Подина печи выполняется из отдельных металлических секций толщиной 20 мм. В подину вмонтированы воздухораспределительные щелевые сопла из нержавеющей стали удобные в обслуживании и простые в изготовлении. На подину в зависимости от площади устанавливается (1500-2350) сопел, "живое" сечение которых может изменяться от 0,5 до 0,6 %. В нашем случае площадь пода составляет 45 м2. От конструкции подины зависит не только производительность печи, но и нормальное кипение слоя, получение кондиционных огарка и газа, продолжительность службы печи. Требования предъявляемые к подине:
1. поступление газовой смеси через подину печи должно быть равномерным по всему сечению;
2. обжигаемый концентрат не должен просыпаться через подину;
3. подина должна быть жаростойкой, в случае залегания на ней горячего огарка, быть простой в изготовлении и дешевой;
4. распределяющие воздух сопла, пришедшие в негодность, должны легко и быстро заменяться;
5. подина должна обладать достаточной продолжительностью службы.
Температура обжига в кипящем слое поддерживают в пределах 950-9800С, расход воздуха, приведенного к нормальным условиям, составляет 16000-28000м3/ч, упругость дутья 2000-4000 мм вод. ст. Давление газа под сводом печи выдерживают 3-5 мм вод. ст. Температура выходящих из печи газов 500-5500С.
Воздухонагнетатель производительностью 28800нм3/час и с давлением 1,6 кгс/см2 подает воздух в воздушные коробки печи и форкамеры, откуда через воздухораспределительные сопла проходит в печь. Скорость воздуха в соплах должна быть в пределах 55-60 м/с, что предотвращает просыпание огарка через подину и обеспечивает нормальный ввод воздуха в каждую точку пода печи.
Если поступающий материал содержит 30-32% серы, то выходящий из печи огарок содержит сульфидной серы не более 0,2-0,3%. Распространение материала по слою происходит в течении 2-3 мин, а полная сменяемость материала в ванне печи - за 10-12 ч (в зависимости от объема ванны и количества поступающего материала в единицу времени).
Для стационарного теплового режима обжига необходим тепловой баланс в печи, который обеспечивается отводом излишнего тепла из слоя:
с обжиговыми газами примерно 60%;
с огарком и через стенки печи около 20%, оставшееся тепло отводится специальными средствами, во избежание перегрева слоя.
Отбор тепла при работе печей КС осуществляется системой УИО (установка испарительного охлаждения). В систему УИО входят охлаждающие элементы аэрохолодильника, кессоны слоя, кессоны свода, термосифоны, циклоны-охладители предназначенные для охлаждения отходящих газов. УИО печи КС предназначена для поддержания стабильности процесса обжига цинковых концентратов и снижения температуры отходящих газов, поэтому избыток тепла снимается как от кипящего слоя, так и отходящих газов. В результате съёма тепла вырабатывается пар, направляемый в общий паропровод на технологические нужды.
Избыток тепла из кипящего слоя необходимо отводить во избежание быстрого повышения температуры слоя и спекания материала. Отвод тепла от кипящего слоя осуществляется с помощью кессонов слоя. Конструкция кессонов слоя принята типа труба в трубе. Подвод котловой воды осуществляется по внутренней трубе. Отвод пароводяной смеси - по наружной.
Таблица 4. Технологические показатели печи КС УК МК АО "Казцинк".
| Производительность печи, т/сут | 130 |
| Температура, 0С: | |
| В кипящем слое | 950-980 |
| Под сводом печи | 650-700 |
| На входе в циклоны | 550-600 |
| На входе в электрофильтры | 300-350 |
| На выходе из электрофильтров | 240-280 |
| Расход воздушно-кислородного дутья, нм3/час | 16000-28000 |
| Упругость дутья в печь, мм вод. ст. | 2000-4000 |
| Разрежение под сводом, мм вод. ст. | 0÷ (-) 2 |
| Выход огарка с пылями от концентрата, % | 88-91 |
| Растворимость огарка, % | 88-93 |
| Количество огарка класса - 0,15 мм, % | 76-80 |
| Характеристика печи: | |
| Площадь пода печи, м2 | 45 |
| Высота печи, мм | 22000 |
| Количество выходных отверстий для газа | 2 |
| Размер отверстий для выхода газа, м | 0,8х1,2 |
| Живое сечение сопел, % | 0,5-0,8 |
| Тип сопел из нержавеющей стали | щелевые |
| Размер щели, мм | 1,8х57 |
| Количество форкамер, шт. | 1 |
| Количество щелевых сопел, шт. | 2327 |
| Футеровка печи | Шамотный кирпич |
| Подина | Огнеупорный кирпич |
| Конструкция кессонов | Трубчатые |
| Количество кессонов на печь | 20 |
| Полезная площадь охлаждения одного кессона, м2 | 1,2 |
| Общая полезная площадь охлаждения, м2 | 24 |
| Вид воздушной коробки | Общая конусная |
| Объем воздушной коробки, м3 | 28 |
| Количество циклонов СИОТ №12, шт. | 4 |
Печь обслуживает обжигальщик, который следит за качеством поступающей шихты на обжиг, характером кипения слоя, своевременной выгрузкой пыли из газоходной системы, соблюдением заданного режима работы, а также регулирует тяговой режим печи.
Для соблюдения технологического режима необходимо устранять все нарушения параметров обжига, которые заключаются в следующем:
1. Снижение упругости дутья и соответствующее повышение расхода воздуха происходит при:
а) уменьшении высоты кипящего слоя. С увеличением температуры в печи, вследствие увеличения скорости газа в слое, происходит интенсивная разгрузка материала из печи. То же самое наблюдается и при работе печи под большим давлением. Для устранения этих неполадок печевой должен установить под сводом определенное разрежение, снизить температуру до нормальной (950-9800С) и восстановить воздушный режим;
б) образовании залегания материала в печи и возникновении так называемых продувов для свободного прохода воздуха. В этом случае печевой должен расшуровать места залегания трубкой, которая подсоединена к магистралям сжатого воздуха.
2. Самопроизвольное повышение упругости дутья и соответствующее снижение расхода воздуха происходит при:
а) забивании отверстий в воздухораспределительных соплах, устранить которые можно только при полной остановке печи;
б) увеличении высоты кипящего слоя в случае зарастания сливного порога;
в) накоплении крупной фракции в кипящем слое, что увеличивает вес слоя (возрастает его сопротивление). Устранить это можно увеличением расхода воздуха и повышением давления под сводом печи.
3. Повышение температуры кипящего слоя происходит от увеличения загрузки концентрата в определенных пределах, пока не нарушается необходимое соотношение воздух - концентрат или при снижении теплоотдачи слоя (прекращение циркуляции воды в кессонах).
4. Изменение тягового режима. При повышении давления под сводом печи происходит усиленная разгрузка ванны и выбивание газа в помещении цеха, при понижении - снижается концентрация сернистого ангидрида в отходящих газах за счет подсоса воздуха. Для регулирования давления необходимо устранить подсосы воздуха по газоходному тракту и изменить производительность эксгаустера (регулировкой дросселя на всасывании).
5. В процессе работы печи встречается явление "помпажирования", при котором периодически через 1-2 секунды происходит колебание давления воздуха в воздушной коробке на 100-150 мм вод. ст. Тяговой режим под сводом печи соответственно изменяется на10-20 мм вод. ст., что сопровождается периодическими выхлопами газа в помещении цеха и подсосами воздуха в печь. В это время просыпается огарок в воздушную коробку (за 6 часов 10-12 тонн) и за счет воздушных толчков происходит большой пылеунос (до 70% о загружаемого материала).
Появление помпажирования вызывается следующими причинами:
а) малой скоростью воздуха в воздухораспределительных соплах (меньше 11м/с). Поскольку сопротивление слоя неодинаково, то нарушается равномерное поступление воздуха в слой: в часть кипящего слоя, где увеличилось сопротивление, воздух временно не поступает (крупные частицы материала закрывают отверстие сопел и скорость воздуха надостаточна для преодоления этого сопротивления), а направляется в места слабого сопротивления, прорывая слой и образуя высокий "фонтан". Происходят кратковременные изменения сопротивления кипящего слоя, что влечет за собой изменение расхода воздуха, нарушение воздушного режима воздуходувки, имеет место поршневая подача воздуха в слой;
б) образованием утечки воздуха из воздушной коробки. Незначительные изменения сопротивления влияют на количество поступающего воздуха;
в) малым объемом конусной коробки по периферии подины печи. Скорость поступления воздуха в слой снижается из-за сопротивления воздуха у стен воздушной коробки. Форма и размер воздушной коробки влияют на равномерное поступление воздуха в кипящий слой.
"Помпажирование" чаще всего происходит в момент пуска печи при малом слое материала в период воспламенения, так как резко изменяются температура, объем и сопротивление слоя.