Длинные вращающиеся печи сухого способа широко применяются в США благодаря минимальной потребности в обслуживающем персонале и надежности в эксплуатации. В этих печах длиной 140—160 м вначале не применяли внутренних теплообменных устройств, в связи с этим температура отходящих газов составляла 700—750° С. Для ее снижения перед пылеотделением использовали разбрызгивание воды. В дальнейшем для улучшения использования тепла в таких печах стали устанавливать цепные устройства, а позже — крестообразные металлические подогреватели и керамические теплообменники.

20.5.1. Керамические теплообменники. Керамические теплообменники (рис. 20.44 и 20.45) применяют в печах в виде секций длиной по 4—5 м. Как правило, устанавливают три секции, отстоящие одна от другой на расстоянии 3—4 м; соседние секции смещены на 60°. Материалом для керамических теплообменников служит огнестойкий шамот, содержащий 70—75%.

Керамический теплообменник, разделяющий поперечное сечение печи на четыре квадранта (рис. 20.45), называют мостиком Аз бе.

Цель этих устройств — распределить материал и печные газы на три или четыре потока для улучшения контакта и теплообмена между газом и материалом. Здесь проявляется и интенсивный теплообмен керамического материала с обжигаемым. Благодаря интенсивному пересыпанию достигается передача тепла от более теплых слоев материала к холодным. Недостаточное перемешивание материала в печи может привести к повышению содержания свободной извести до 2% и более и увеличению потерь при прокаливании клинкера. Применение керамических внутрипечных устройств повышает производительность вращающейся печи на 8—12% при эквивалентном снижении удельного расхода тепла. Температура отходящих газов снижается на 80—100° С. Керамические теплообменники устанавливают там, где температура печных газов составляет 1200— 1000° С, так как на этих участках печи наблюдается максимальная разность температур между газом и материалом, следовательно, они наиболее пригодны для интенсивного теплообмена.

Однако применение как керамических, так и металлических внутрипечных теплообменников приводит к значительному росту гидравлического сопротивления печей и затрат электроэнергии на привод дымососа. При совместном получении из гипса цемента и серной кислоты в печных газах содержится SO2, что не позволяет применять металлические теплообменники; в этом случае керамические теплообменные устройства особенно полезны [232а].

При реконструкции длинных вращающихся печей мокрого способа на сухой с цепными системами в ряде случаев удается
повысить выпуск клинкера на 35—40% при снижении удельного расхода тепла в среднем на 33%.

Температура отходящих газов у длинных вращающихся печей сухого способа с цепными системами составляет 380—400° С; использование этих отходящих газов позволяет подсушивать поступающий в печь материал влажностью до 13%. Если для подогрева используется также аспирационный воздух клинкерного колосникового холодильника, то удается высушивать сырьевую смесь влажностью до 15% [232Ь]. Это широко применяется в Западной Европе, где вращающиеся печи сухого способа связывают с сушилками для сырьевой смеси, что, конечно, усложняет обслуживание. В США, наоборот, избегали подобного усложнения, пока ограничения расхода топлива до начала нынешнего нефтяного кризиса не были такими жесткими, как в других странах.

Применение подъемных кирпичей или полок в коротких вращающихся печах сухого способа производства дает следующие преимущества: снижается температура отходящих газов с 600 до 500° С, повышается на 12% производительность печи, снижа­ется на 20% удельный расход тепла. Поскольку керамические подъемные кирпичи склонны к растрескиванию, металлические подъемные полки считают лучшим техническим решением.

Одноступенчатый суспензионный теплообменник. Для снижения выделения пыли, т. е. для разгрузки обеспыливающего устройства, а также для экономии тепла длинные печи сухого способа часто оборудуются одноступенчатыми суспензионными теплообменниками (рис. 20.47), обычно состоящими из двух теплообменных циклонов, подключенных параллельно.

Размеры и производительность вращающихся печей. В табл. 20.12 приведены размеры и производительность длинных вращающихся печей сухого способа производства.

Как видно из таблицы, с ростом размеров печи снижается ее удельная производительность. Эта взаимосвязь отражена на рис. 20.48.

При проектировании подобных печей производительностью от 3000 до 5000 т/сут выдерживают следующие размеры:

Температура отходящих газов 370° С, расход тепла 897 ккал/кг клинкера [233].

Длинные вращающиеся печи сухого способа без теплообменников имеют температуру отходящих газов 700—750 С. Перед электрофильтром требуется ее снижение до 285 С. Это достигается обычно с помощью испарительного холодильника или водоразбрызгивающей системы, описанной в разд. 20.7.