Печь кипящего слоя
Печь кипя́щего сло́я, промышленная печь, в которой сыпучий (порошкообразный, зернистый, гранулированный) материал взаимодействует с проходящим через него нагретым газовым потоком (воздуха, кислорода, дымовых газов), интенсивно перемещающим твёрдые частицы в т. н. кипящем слое. Нагрев печи кипящего слоя осуществляют путём сжигания топлива (твёрдого, жидкого или газообразного) непосредственно в слое материала (например, высокотемпературный обжиг) или в выносных топках под газораспределительным устройством (при низкотемпературном обжиге до 800–900 °C). Печь кипящего слоя характеризуется высокой интенсивностью массо- и теплообмена. Печи получили распространение в различных отраслях промышленности во 2-й половине 20 в.; применяются для обжига, нагревания и сушки материалов, проведения различных химических процессов, а также в качестве топок ТЭЦ и ГРЭС.
Печи кипящего слоя имеют цилиндрическую или прямоугольную форму и состоят из реакционной камеры и камер для подачи воздушного или газового дутья в распределительную подину (в основном металлическая решётка или бетонная плита с отверстиями) для равномерного его распределения по всей площади реакционной камеры. Воздух (газ) нагнетается воздуходувкой в рекуператор, в котором подогревается отходящими из печи дымовыми газами, и затем направляется под подину (под давлением 12–15 кПа). Засыпаемый материал (шихта) подхватывается нагретым потоком, поступающим из подины, и образует кипящий слой, в котором происходит взаимодействие между твёрдыми и газообразными продуктами. Готовый продукт (например, огарок – продукт окислительного обжига) выгружают из печи через окно, обычно расположенное в стене печи на верхнем уровне кипящего слоя. В верхней части печи отводятся газы, содержащие большое количество пыли, и направляются в теплоиспользующие и пылеулавливающие устройства. Для поддержания температурного режима на уровне кипящего слоя устанавливают водяные или воздушные теплообменники.
В целях утилизации теплоты отходящих газов и повышения экономичности установки применяют теплообменники для подогрева воздуха, поступающего на горение топлива или на подогрев самого материала.
Печи кипящего слоя могут работать периодически или непрерывно; они бывают однокамерными и многокамерными. В многокамерных печах кипящего слоя каждая камера в вертикальном положении расположена одна над другой и отделена от последующей газораспределительной решёткой.
К недостаткам печи кипящего слоя относятся большая запылённость уходящих газов и необходимость устройства рекуператоров; к достоинствам – отсутствие движущегося механизма в высокотемпературной зоне, достаточная интенсивность процесса, компактность установок, возможность размещения установки на открытом воздухе, быстрые запуск и остановка печи.