Целью расчета является определение необходимого расхода природного газа для обеспечения требуемой температуры в топке и объема циклонной топки. Теплоту сгорания шлама Qш и энтальпию продуктов сгорания шлама Iш при требуемой температуре в топке и сжигании с коэффициентом избытка воздуха ά = 1,3-1,5 рассчитывают по составу шлама, приведенному к рабочему состоянию. При известных значениях теплоты сгорания природного Qг газа и энтальпии продуктов сгорания природного газа Iг ( при тех же t и ά ) долю природного газа на единицу расхода шлама x =Bг/Bш рассчитывают по выражению
. (7)
Тепловая мощность топки при известном расходе шлама Bш определится как
. (8)
Тепловые напряжения зеркала горения принимаются при огневом обезвреживании шламов в диапазоне qv = 0,5-0,7 МВт/м3, тогда объем топки определяется как V = N/qv.
На Синарском трубном заводе (г. Каменск-Уральский) была внедрена более прогрессивная схема утилизации шламов (рис. 8). Шламы с фильтр-пресса подаются во вращающуюся барабанную печь, высокая температура в которой поддерживается за счет сжигания природного газа в горелке, установленной на фронте печи. В печи выгорает масло и испаряется влага, окалина улавливается в инерционном пылеосадителе и направляется на грануляцию в тарельчатом грануляторе. Продукты сгорания охлаждают в котле–утилизаторе и направляют для очистки от мелкодисперсных примесей в скруббера Вентури. В данной схеме утилизации шламов кроме огневого обезвреживания дополнительно вырабатывается (в котле-утилизаторе) теплота и получают гранулы окалины, которые в дальнейшем отправляются на металлургические заводы.
На Ревдинском заводе обработки цветных металлов огневому обезвреживанию подвергаются шламы (рис. 9) с содержанием влаги Wр ~ 50 %. В циклонной топке 1 при температуре 1100-1200 ºС сжигают поверхностное масло (масло, собранное с поверхности баков отстойников). Часть продуктов сгорания направляется во вращающуюся барабанную печь 2, в которую противотоком к продуктам сгорания подаются шламы. За счет контакта с раскаленными продуктами происходит испарение влаги и масла. Пары масла, влаги и рециркулирующие продукты сгорания отсасываются воздушным эжектором 4 из барабанной печи и подаются вместе с подогретым воздухом через горелку в циклонную топку. Другая часть продуктов сгорания последовательно поступает в радиационный 5, а затем в рекуперативный 6 воздухоподогреватели (ВЗП). В радиационном ВЗП подогревают воздух, поступающий в горелки, в рекуперативном ВЗП подогревают воздух для системы воздушного отопления цеха. Требуемые температуры перед радиационным (700 ºС) и рекуперативным ВЗП (400 ºС) обеспечиваются за счет подмеса к продуктам сгорания холодного воздуха.
Рис. 7. Схема огневого обезвреживания шламов на Верх-Исетском заводе:
1 — циклонная топка; 2 — газовые горелки; 3 — форсунки для распыливания шламов;
4 — пережим; 5 — форсунки для распыливания воды; 6 — бункер для сбора шлака; 7 — газоход; 8 — пенный газопромыватель; 9 — регулирующий шибер; 10 — каплеуловитель; 11 — дымосос; 12 — линия подмеса раскаленных продуктов сгорания
