Spisok30.ru

Список Дел №30
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

49. Пути интенсификации процесса обжига

§ 49. Пути интенсификации процесса обжига

Интенсификация процесса обжига цементного клинкера заключается в применении различных технических способов и мероприятий, позволяющих увеличить производительность, снизить расход топлива и улучшать качество клинкера на действующих печных агрегатах.

Увеличению скорости процесса клинкерообразования способствует более тонкий помол сырьевых компонентов (до 8% остатка на сите 008).

Эффективный способ интенсификации физико-химических процессов в печи — введение в сырьевую смесь или непосредственно в печь небольшого количества минерализаторов (фосфогипса, плавикового шпата, кремнефтористого натрия, гипса, электротермо- фосфорных шлаков и др.), которые ускоряют процесс спекания клинкера и снижают его температуру. Так, при введении 2—3% фосфогипса повышается производительность печи и снижается удельный расход топлива на 2—3%. Такое же количество марганцовистой руды позволяет сэкономить около 2% топлива и улучшить качество и размолоспособность клинкера. Примерно такая же экономия топлива получается при введении других минерализаторов.

При вдувании в горячую часть печи молотого известняка производительность печи увеличивается до 9% и расход топлива снижается до 2%.

Снижение влажности шлама — одно из весьма важных и эффективных мероприятий по интенсификации процесса обжига клинкера при мокром способе подготовки сырья. С каждым процентом снижения высоковлажностных шламов уменьшается расход топлива на 1—1,5% и увеличивается производительность до 1%. На отечественных заводах применяют два способа снижения влажности шлама — механическое удаление влаги посредством применения распылительных сушилок для обезвоживания части шлама и добавка различных химических веществ (разжижителей) к шламу, повышающих его текучесть.

Снижение влажности шлама путем добавки разжижителей широко применяют особенно на заводах с пластичным сырьем. Основной разжижитель — сульфитно-спиртовая барда или бражка. Расход ее составляет 0,2% от сухого сырья.

Интенсифицировать процесс обжига клинкера можно путем эффективного сжигания топлива, что зависит прежде всего от подбора горелочных устройств. На цементных заводах широко распространены газовые горелки конструкции Гипроцемента — ГРЦ и Южгипроцемента — ЮГЦ. Применение этих горелок способствовало увеличению срока службы футеровки, некоторому повышению производительности печи и снижению на 1—2% расхода топлива. В результате улучшения работы встроенных теплообменных устройств повышается производительность вращающихся печей мокрого способа производства, снижается пылеунос и сокращается расход топлива. Наряду с подбором и внедрением цепных завес, обеспечивающих хорошую грануляцию материала и выход из цепей гранул с влажностью до 12%, получили распространение циклоидные, шарнирно-винтовые, цепные периферийные теплообменники.

В некоторых случаях во вращающихся печах 4,5X170 м устанавливают два типа теплообменников. При этом повышается производительность печи до 5% и снижается расход топлива до 3%.

Увеличить производительность вращающихся печей и снизить расход топлива можно и другими эффективными способами: стабилизацией питания вращающихся печей шламом, увеличением частоты их вращения, модернизацией печей с изменением их профиля, переводом опор печей на подшнипики качения, а также путем перевода печей мокрого способа производства на сухой.

Обжиг клинкера в печных агрегатах сухого способа производства интенсифицируется путем внедрения декарбонизаторов.

Смотрите также:

Следующим направлением интенсификации процесса обжига является снижение влажности подаваемого в печь шлама.

Такие способы позволяют не только использовать мелочь, но и резко интенсифицировать процесс обжига и увеличить удельную производительность.

Для интенсификации процесса обжига клинкера в печь по трубе 9 вводят кислород. Применение кислородного дутья позволяет на.

Читайте так же:
Норма расхода цемента 1м3 бетона

Процесс обжига условно может быть разделен иа три этапа: нагрев до максимальной температуры, изотермическая выдержка, охлаждение.

Большое значение имеет возможность интенсификации процесса обжига за счет совершенствования тепло- и мае.

Способ обжига цементного клинкера Советский патент 1989 года по МПК C04B7/44

Изобретение- относится к производству цемента и может быть использовано при обжиге цементного клинкера во вращающихся печах мокрого или сухого способа производства.

Цель изобретения — снижение расхо- да топлива и интенсификация процесса теплообмена.

Сущность предполагаемого способа обжига цементного клинкера заключает- Ъя в следующем.

Циклическая подача топлива и воздуха на горение ускоряет процесс окисления за счет того, что при воздействии колебаний на частицу топлива интенсифицируется процесс удаления продуктов сгорания, окружающих ча стицу, и создается более тесный контакт с молекулами кислорода. В результате циклической подачи топлива и воздуха происходят колебания .газовой среды, контактирующей с по314верхностью сырьевого материала. Эти колебания улучшают передачу тепла благодаря удалению ламинарного по- , граничного слоя у поверхностей теп- лообмена. Кроме того, в зоне, кальцинации, самой теплопотребляющей зоне печи, ускоряется процесс удаления углекислого газа из пограничного слоя, что снижает парциальное дав- ление СО в газовой фазе и тем самым резко интенсифицируется разложе ше известняка.

Циклическую -подачу топлива осуществляют синхронно с циклами пода- чи охлаждающего воздуха в клинкерный холодильник для поддержания постоянного значения коэффициента избытка воздуха . Преимущество син

хронной подачи состоит в том, что в этом случае поддерживается требуемое количество воздуха, для эффективного горения топлива, при об const. Таким образом можно устанавливать значение коэффициента из- бытка воздуха, в зависимости от вида и физико-химических свойств топлива, позволяющее обеспечить полнот и эффективность сгорания. Вследстви интенсивности процесса горения при циклической подаче топлива и воздуха возникает необходимость равномерного распределения температур в теплонапряженных зонах печного агрегата, чтобы избежать локальных перегревов футеровки. Известно, что для достижения равномерности температур следует увеличивать амплитуду циклической подачи, которая, в свою очередь, обратно пропорциональна частоте колебаний. В предлагаемом способе равномерность температур обеспечивается оптимальным интерва

лом между .циклами 1,0 с, который

обеспечивает необходимую для равномердд валах между циклами

Способ обжига цементного клинкера осуществляют следующим образом,

В горелочном устройстве известной конструкции для циклической подачи топлива устанавливается период полнЪго цикла, равный, например, 3,0 с. Интервал меткду циклами подачи устанавливается равным 1,2 с.

На воздуховодах, по которым подается г сравнению с известными охлаждающих воздух в юпинкерньш колосниковый холодилышк, устанавливается режим открытия и закрытия шиберов соответствии с периодом

Предлагаемьй способ ных недостатков. Однак

ется повышенная темпер печи в зоне спекания ( что свидетельствует о равномерности температ не . При интервалах меж 1,0 с значительно сн ратура корпуса (до 560

Экономическая эффект лагаемого способа обусл

хода- условного топлива 12-14%, снижением пыпе 52% и повышением стойк ки.

цикла и интервалом между циклами, установленнь ш на топливоподающем устройстве. В период подачи топлива, например мазута в течение 1,8 с с расходом 170 кг/т клинкера, синхронно открываются щибера острого и общего дутья настолько, чтобы обеспечить полноту и эффективность сгорания поданной порции топлива. При этом обеспечивается коэффициент избытка воздуха, равный, например, .1,08. Через 1,8 с отключается подача топлива р печь и одновременно закрываются шибера общего и острого дутья в холодильнике на 1,2 с. Затем процесс повторяется.

Читайте так же:
Как отмыть цемент с труб

Эффективность предлагаемого способа подтверждается экспериментальными исследованиями, приведенными на опытной печной установке,включающей колосниковый холодильник и вращающуюся печь 0, 16 м. Результаты экспериментальных исследований пред- ставлены в таблице 1.

Как видно из таблицы, при обжиге клинкера по известному способу отмечается значительньш пылевынос из опытной печи (58-59 г/нм), содержание окиси углерода (СО) в отходящих газах составляет 1,01-1,2%, что свидетельствует о химическом недожоге. Этими причинами обуславливается повыщенньй расход условного топлива (251-253 кг/т-кал). Неравномерность температур в зоне спекания ведет к локальным перегревам футеровки, что отмечается при замерах температуры ко)пуса в этой зоне (623-625 К).

валах между циклами

сравнению с известными

Предлагаемьй способ лишен указанных недостатков. Однако при интер 1,0 с сохраняется повышенная температура корпуса печи в зоне спекания (620-621 К), что свидетельствует о недостаточной равномерности температур в этой зоне . При интервалах между циклами 1,0 с значительно снижается температура корпуса (до 560 К).

Экономическая эффективность предлагаемого способа обусловлена по

снижением расхода- условного топлива на обжиг ни 12-14%, снижением пыпевыноса на 48- 52% и повышением стойкости футеровки.

Способ обжига цементного клинкера, включающий циклическую подачу топлива во вращающуюся печь с горячего конца и охлаждающего воздуха в клинкерный холодильник, отличающийся тем, что, с цепью снижения расхода топлива и интенсификации процесса теплообмена, циклическую подачу топлива осуществляют одновременно с циклами подачи охлаждающего воздуха, а интервалы между циклами 51,0с.

Похожие патенты SU1495323A1

  • Классен Виктор Корнеевич
  • Беседин Павел Васильевич
  • Классен Алиса Николаевна
  • Беляева Валентина Ивановна
  • Хрущев Валентин Федорович
  • Киреев Николай Иванович
  • Классен В.К.
  • Борисов И.Н.
  • Перескок С.А.
  • Текучева Е.В.
  • Степанов В.В.
  • Попов И.М.
  • Безродный Н.А.
  • Чурюмов В.А.
  • Михин А.С.
  • Мануйлов В.Е.
  • Классен Виктор Корнеевич
  • Беседин Павел Васильевич
  • Храпов Николай Иванович
  • Шутов В.В.
  • Ци Чженлян
  • Ференс Николай Ипполитович
  • Шеин Владимир Иванович
  • Щеткина Татьяна Юрьевна
  • Рязанцев Василий Яковлевич
  • Мельник Александр Яковлевич
  • Мелентьева Виктория Сергеевна
  • Пужаченко Галина Ивановна
  • Шутов Василий Васильевич[Ru]
  • Пульцин Михаил Николаевич[Ru]
  • Клявиньш Янис Карлович[Lv]
  • Гельфанд Я.Е.
  • Калинин А.Н.
  • Шутов В.В.
  • Бернштейн Л.Г.
  • Бурлаков В.Н.
  • Никифоров Ю.В.
  • Седов М.С.
  • Судакас Л.Г.
  • Ткач Л.И.
  • Шульга И.Я.

Реферат патента 1989 года Способ обжига цементного клинкера

Изобретение относится к производству цемента и может быть использовано при обжиге цементного клинкера во вращающихся печах мокрого или сухого способа производства. Целью изобретения является снижение расхода топлива и интенсификация процесса теплообмена. В горелочном устройстве для циклической подачи топлива устанавливается период полного цикла, равный, например, 3,0 с, а интервал между циклами подачи — равным 1,2 с. На воздуховодах, по которым подается охлаждающий воздух в клинкерный колосниковый холодильник, устанавливается режим открытия и закрытия шиберов в соответствии с периодом цикла и интервалом между циклами, установленными на топливоподающем устройстве. В период подачи топлива, например мазута, в течение 1,8 с с расходом 170 кг/т клинкера синхронно открываются шиберы острого и общего дутья настолько, чтобы обеспечить полноту и эффективность сгорания поданной порции топлива. При этом коэффициент избытка воздуха равен, например, 1,08. Через 1,8 с отключается подача топлива в печь и одновременно закрываются шиберы общего и острого дутья в холодильнике на 1,2 с. Затем процесс повторяется. Расход топлива составляет 218-220 кг/т клинкера. 1 табл.

Читайте так же:
Изготовление блоков песчано цементных блоков

Интенсификация процессов обжига цементного клинкера

Обжиг цементного клинкера при нагревании в неравновесных условиях

Создать неравновесные условия можно следующими способами:

— обжиг укрупненного помола шлама;

Рассмотрим каждое из приведенных условий.

1. Резкий обжиг клинкера – очень быстрое нагревание при вводе материала в разогретый до максимальной температуры реактор. В этом случае обжиг клинкера идет с максимальной скоростью. Данный способ может быть осуществим только при производстве цемента по «сухому способу», т.к. после декарбонизации и подогрева сырья в запечных теплообменниках сырьевую муку можно сразу подать в зону с максимальной температурой. При «мокром способе» этот процесс не осуществим, потому что материал нагревается постепенно, проходя по всей длине печи.

Рассмотрим график зависимости времени обжига от температуры (рис.1):

На графике видим, что процесс обжига длится всего 0,5 часа при резком обжиге (2), при постепенном обжиге время самого обжига так же 0,5 часа. Все остальное время, 2,5 часа необходимо для нагревание материала до образования расплава.

Многократное ускорение процесса обжига объясняется следующим:

1) Ускоряются процессы разложения СаСО3 и глинистых материалов и совмещаются во времени с синтезом оксидных минералов (силиката, алюмината и феррита кальция). Реагирующая фаза находится в высокодисперсном состоянии и с большим числом дефектов, что обеспечивает высокую химическую активность.

2) При резком обжиге образуется дополнительное количество высокосиликатного расплава, обладающего пониженной температурой плавления (1130-1180 ºС, в отличие от 1338 ºС при постепенном обжиге). Этим и доказывается физико-химическая интенсификация процесса обжига клинкера в неравновесных условиях. Синтез происходит в 5-6 раз быстрее чем при длительном нагревании.

При постепенном обжиге происходит спекание оксидов и только потом, при 1338 ºС их плавление:

При резком обжиге происходят следующие реакции:

Оксиды C 2 S , CA , CF образуются при резком обжиге без спекания, температура их плавления 1130-1180 ºС, поэтому расплава больше и при более низкой температуре.

Химический состав расплава:

Минералогический состав расплава:

— железосодержащий геленит ( C 2 AS ) – 26%

— железосодержащий волостонит ( α — CS ) – 74%

Колмчество расплава при резком обжиге – 50-55%, количество CaO – 50-45%. Меняется механизм и последовательность образования клинкерных минералов:

Количество расплава контролируемо и определяется скоростью реакции и температуры. Процессы рекристаллизации и спекания отсутствуют.

На практике распространения пока не получили, но аппарат для резкого обжига недавно был создан японскими специалистами. Аппарат состоит четырех циклонных декарбонизаторов и реактора, представляющего собой конструкцию кипящего слоя. Холодильник для охлаждения клинкера так же выполнен в виде кипящего слоя. Процесс обжига в таком аппарате длится всего 6-8 минут, гранулы клинкера имеют размер 1,5 – 3,5 мм .

В скором будущем резкий обжиг клинкера во всем мире будут производить именно в таких реакторах кипящего слоя.

2. Обжиг укрупненного помола шлама (по карбонатному компоненту, 30% остатка на сите №008)

На рис.2 изображена частица CaO , взаимодействующая с расплавом. По мере взаимодействия с расплавом на поверхности частицы образуется высококремнеземистый слой 2, который постепенно проникает внутрь частицы, уменьшая радиус еще не прореагировавшего CaO 3. Вокруг частицы CaO находится высокодисперсные частицы глины 1 без примесей. Диаметр частицы СаО примерно 150 мкм.

Читайте так же:
Бетон с белым цементом

В центре остается свободный СаО, не успевающий прореагировать. В этой системе неравновесность представлена крупными частицами карбоната. При 1130 – 1150 ºС пленка плавится и пропитывает центр зерна, идут процессы синтеза клинкерных минералов. Синтез идет до конца, если количество крупных частиц, не прошедших через сито №008 не более 30%. Синтез идет по той же схеме, что при резком обжиге. Образуются только низкоосновные силикаты кальция из-за недостатка СаО. Если частиц больше 30% и их размеры больше, то в клинкере остается более 1% СаО свободного, что приводит к разрушению готового изделия в следствии гидротации СаО в затвердевшей массе.

Данный метод используется на практике Старооскольским цементным заводом.

3. Двухшихтовая технология

Двухшихтовая технология заключается в приготовления шлама в виде двух шихт:

— легкоплавкая шихта 1;

— шихта II ( карбонатный компонент).

Схема приготовления следующая:

отнимаем 50% карбонатного компонента, останется:

глина – 20% | — шихта 1;

мел – 50% — шихта 2.

Обжиг производится во вращающейся печи методом двухстороннего питания. Шихта 2 подается с холодного конца печи, с влажностью 40%. Шихта 2 подается с горячего конца печи через специальную форсунку с потоком воздуха под давлением. На рис.3 схематически изображен способ обжига методом двухстороннего питания.

Рис. 3. 1-слой карбонатного компонента (шихта 2), 2 — шламовый питатель, 3- корпус вращающейся печи, 4- капли легкоплавкого расплава, 5 -факел сгорающего топлива, 6- труба для подачи шихты 1, 7- бункер шихты 1, 8 — дозатор, 9 сжатый воздух от коипрессора, 10 подача топлива, 11 — выход клинкера.

Этот метод имеет следующие достоинства:

— экономия топлива 25%;

— более высокое качество клинкера за счет микрокристаллической структуры;

— уменьшение потерь тепла корпусом.

Опыт использования такого метода обжига клинкера имеется. Но здесь так же имеются трудности. Эта трудность заключается в подаче шихты с горячего конца печи посредством отдельной трубы. На конце трубы, находящемся в печи имеется форсунка, через которую производится подача материала. Через эту форсунку очень трудно подать 50% сырья (шихта 1) вследствие относительно низкого давления (для больших печей масса шихты 1 достигает 75т/ч). Таким образом, чем больше твердой фазы будет в воздушном потоке, тем больше будет трение воздушно-пыльного потока о стенки форсунки, концентрация пыли достигает 4-5 кг/м 2 . Если увеличить давление воздушного потока, то можно охладить зону обжига и тем самым увеличить расход топлива, что не приемлемо.

Обжиг цементного клинкера при нагревании в неравновесных условиях будет очень перспективным в скором будущем. Эти методы постоянно изучаются и совершенствуются, достигая высокой эффективности. На данный момент обжиг при нагревании в неравновесных условиях мало распространен на практике, в следствие затруднений в инженерном воплощении идей.

Обжиг клинкера

Технологии. Основным и самым энергоемким переделом в про­изводстве цемента является обжиг клинкера, потребляющий до 80% общей энергии. На получение цемента в нашей стране расходуется до 25 млн. т условного топлива в год.

Независимо от способа производства, завершающая стадия процесса обжига клинкера осуществляется преиму­щественно во вращающихся печах. Попытки осуществления спекания клинкера в других агрегатах-реакторах пока не полу­чили широкого промышленного внедрения. Особенностью работы вращающейся печи является то, что в одном агрегате одновременно протекают взаимообусловленные химические и физические превращения вещества, термохимические, тепло — массообменные, газодинамические процессы, осуществляется факельное сжигание топлива, происходит перенос возогнанных и конденсированных фаз из материального потока в газовый и обратно. Каждый из приведенных отдельных процессов сам по себе достаточно сложен. При управлении же всей системой в целом возникают дополнительные трудности, обусловленные взаимным влиянием указанных процессов, накладывающихся друг на друга.

Читайте так же:
Возведение стен керамзитобетонного кирпича

Так, интенсивность сушки шлама определяет грансостав материала в подготовительных зонах, который, в свою очередь, существенно влияет на теплообмен между газовым потоком и обжигаемым материалом. Величина теплообмена в значи­тельной мере определяет температуру и энтальпию газового потока в зоне сушки и тем самым влияет на интенсивность этого процесса и грансостав высушенного материала. В резуль­тате возникает подобие замкнутого круга, когда нарушение в од­ном звене многократно усиливается в циклическом процессе. Подобные явления наблюдаются и в других участках печи. Например, при повышении слоя материала в печи необходимо увеличить расход топлива. С увеличением расхода топлива интенсифицируется декарбонизация материала в зоне кальци­нирования и, следовательно, скорость его движения, т. е. еще в большей степени увеличивается слой материала в зоне горения

Топлива, что требует более теплонапряженного факела. Однако выделяющееся в этих условиях большое количество углекислого газа из материала замедляет процесс горения топлива и, следо­вательно, снижает теплонапряжение и температуру факела,

Что, естественно, приводит к нарушению процесса спекания клинкера.

Подобные замкнутые взаимозависимые процессы наблю­даются и при рециркуляции пыли, выносимой и возвращаемой в печь в системах колосниковый холодильник — печь, уголь­ная мельница — печь и в других случаях. На основании при­веденных данных можно подчеркнуть принципиальную осо­бенность вращающейся печи по сравнению с другими тепло­выми агрегатами, которая заключается в том, что при эксплуа­тации невозможно обособленно влиять на какой-либо один про­цесс или параметр, щ затрагивая всю систему в целом. Напри­мер, если в туннельных печах можно изменять количество обжигаемого материала и, следовательно, скорость движения вагонеток, принудительно и совершенно независимо от состоя­ния газового потока в печи, то подобной свободы действия для вращающейся йечи не имеется. Причем с интенсификацией производства и увеличением мощности агрегатов усиливается и усложняется взаимное влияние физико-химических и теплотех — нологических процессов.

С увеличением единичной мощности вращающейся печи не только увеличивается производительность агрегата, но меня­ется и ряд важнейших теплотехнических характеристик (табл. 1).

При неизменном объемном теплонапряжении, которое для печей мокрого способа производства составляет около 43 кВт/м2, с увеличением мощности агрегата повышаются теплонапряжение на свободное сечение печи и поверхность футеровки и материала. Последнее обстоятельство связано с важными параметрами процесса. Вследствие уменьшения удельной поверхности теплообмена интенсификация теплопере­дачи может быть!» основном осуществлена путем увеличения температуры газшшго’ потока. При этом возникают затруд­нения по сохранению футеровки в зоне спекания и созданию защитной обмазки. Порышенное теплонапряжение на свободное сечение при одновременном увеличении температуры газа в мощных печах приводит к значительному увеличению скорости газового потока, вследствие чего наблюдается тенденция к увеличению пылеуноса из отдельных зон агрегата. Это усили­вает внутреннюю и внешнюю циркуляцию пылевых потоков,

Изменение теплотехнических параметров в зависимости от мощности вращающейся печи

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector