Вращающиеся печи сухого способа производства
Основная отличительная особенность обжига клинкера при сухом способе производства состоит в том, что в печных агрегатах отсутствует зона испарения, так как сырьевые материалы подаются в них в виде сухого или слегка увлажненного порошка (муки), а не шлама. В связи с этим расход тепла на обжиг клинкера снижается до 40%
Циклонный теплообменник
1 — печь, 2, 3, 15, 16 — уплотнительные клапаны, 4, 5, 11 к 13 — циклоны, 6, 10, /2, 14 и 18 — газоходы, 7 — бункер сырья, 8 — труба, 9 — шнековый питатель, 17, 19 и 20 — течки сырья
Вращающиеся печи сухого способа производства различаются по размерам и виду запечных теплообменных устройств. В качестве запечных теплообменных устройств применяют циклонные, шахтные и шахтно-циклонные теплообменники, питание которых осуществляется сухим порошком, а также конвейерные кальцина- торы, в которые сырьевая мука поступает в виде гранул влажностью до 14%. Шахтные теплообменные устройства в отечественном цементном производстве пока не используют.
В СССР на цементных заводах сухого способа производства установлены печные агрегаты с циклонными и шахтно-циклонными теплообменниками и конвейерными кальцинаторами. Также работает несколько вращающихся печей без запечных теплообменных устройств.
Вращающиеся печи с циклонными и шахтно-циклонными теплообменниками.
Вращающиеся печи с циклонными и шахтно-циклонными теплообменниками. В цементном производстве эксплуатируются печные агрегаты, оборудованные в основном запечными циклонными теплообменниками фирмы «Гумбольт» (ФРГ). В теплообменниках наиболее совершенных конструкций степень декарбонизации достигает 35—40% • Производительность этих агрегатов составляет 4 тыс. т клинкера в сутки. Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками характеризуются простотой конструкции, надежностью в работе и обеспечивают низкий расход тепла на обжиг клинкера. Для работы циклонных теплообменников не требуется предварительная грануляция сырьевой муки, что значитсельно упрощает процесс подготовки шихты и снижает затраты тепла на обжиг.
Циклонные теплообменники состоят обычно из четырех ступеней циклонов 4, 5, 7, 9, сваренных из листовой стали толщиной 8—12 мм. Циклоны, облицованные внутри огнеупорным кирпичом, расположены по вертикали в металлических или железобетонных этажерках и соединены между собой газоходами 2, 6, 8, 10, 13, первые три из которых также облицованы огнеупорным, кирпичом.
Сырьевая мука пневмонасосом подается в бункер 12, откуда она транспортируется питателем 15 и элеватором 17 к дозирующему устройству, состоящему из питателей 18 и 19 и реактивного расходомера 20. Из дозирующего устройства мука поступает в газоход 8, в котором подхватывается газами температурой до 400° С и выносится в циклон 7. Охлажденные до 300—350° С газы по газоходу 10 поступают в обеспыливающие циклоны 11 и далее дымососом 21 через электрофильтр выбрасываются в дымовую трубу. Осажденная пыль возвращается в бункер сырьевой муки.
Из циклонов IV ступени 7 мука, нагретая до 250—350е С, стекает через течку в газоход 6, где подхватывается отходящими газами и направляется в циклон III ступени 9, из которого попадает таким же образом сначала в циклон II ступени 5, а затем в циклон I ступени 4 ив печь /.
Температура материала, поступающего в печь, составляет 700—800° С, температура выходящих из печи газов— 1050—1150° С, температура отходящих газов перед дымососом доходит до 300° С. Скорость газов в газоходах равна 15—20 м/с при разрежении до 60 МПа и более. В циклонах теплообменников создается большая поверхность теплообмена взвешенной в газовом потоке сырьевой муки, которая обеспечивает высокую скорость ее нагрева (примерно 20—30 с вместо 2—3 ч в обычных печах).
В нижней части циклонов расположены самозакрывающиеся затворы, рассчитанные на определенное давление материала. При достижении заданного давления затворы открываются, выпуская материал, и вновь закрываются. Поступает сырьевая смесь в печь по наклонной течке, изготовленной из жароупорной стали.
Печи с циклонными теплообменниками чувствительны к изменению режима работы: неравномерная подача материала и колебания его химического состава часто приводят к зависанию сырьевой смеси в циклонах; увеличение расхода топлива приводит к частичному сгоранию его в первом циклоне и повышению температуры выходящих из печи газов, в связи с этим происходит размягчение и частичное спекание материала, сопровождающееся налипанием и зависанием последнего; изменение скорости газов в циклонах влияет на полноту осаждения и время пребывания в них материала.
На работу теплообменника влияет также вид топлива. При применении многозольного топлива зола налипает на футеровку переходной течки, а при повышенном содержании в топливе серы или в сырьевой муке щелочей и хлоридов наблюдается образование наростов.
Преимущества печей с циклонными теплообменниками: отсутствие в запечных теплообменных устройствах движущихся частей, возможность применения порошкообразной сырьевой муки и ее более грубый помол, простота конструкции и низкий удельный расход тепла на обжиг — 3,35—3,47 МДж на 1 кг клинкера, высокая удельная производительность — до 66 кг/(м2- ч).
Новая технологическая линия сухого способа производства цемента мощностью 3000 т клинкера в сутки оборудована вращающейся печью размером 7/6,4X95 м с циклонными теплообменниками ( 87). Эта печь имеет две параллельные ветви циклонов, каждая из которых имеет по четыре ступени. Диаметр циклонов I ступени — 7 м, II ступени — 6,5 м и III ступени — 6,1 м, IV ступени— 2,8 м. Высота каждого циклона из первых трех ступеней более 10 м,»высота циклона IV ступени 12 м. IV ступень 2 состоит из блока циклонов по четыре на одну ветвь. На каждой ветви установлено по одному дымососу ДЦ 25×2 производительностью 280 тыс-м3/ч, напором 6713 Па.
Газы из вращающейся печи 4 выходят через переходную шахту 3 и, разделившись на два одинаковых потока, последовательно проходят циклоны I, II, III и IV ступеней (каждой ветви), связанные между собой газоходами. Сырьевая смесь от весовых дозаторов подается пневмоподъемниками в каждый из газоходов между циклонами III и IV ступеней. Последовательно пройдя все циклоны, сырьевая мука, подогретая до 700—800° С, самотеком поступает из циклонов I ступени в печь 4 для дальнейшего обжига.
Технологическая схема печного и сырьевого отделения предусматривает использование тепла отходящих газов из печи для сушки сырьевых материалов при помоле их в мельницах. В тех случаях когда отходящие газы из печи частично или полностью не используются для сушки, они, после того как пройдут через аппараты испарительного охлаждения и охладятся до температуры около 200° С, направляются в электрофильтры. На каждой ветви установлено по одному охладителю. Для охлаждения клинкера предусмотрен колосниковый холодильник 5 производительностью до 150 т/ч клинкера. Роликоопоры печи оборудованы подшипниками качения.
Технологическая схема печной установки с циклонными теплообменниками и выносным декарбонизатором. Сырьевая мука, пройдя циклоны 7 IV, III и II ступеней (по направлению движения материала), подхватывается раздвоенным потоком горячего’воздуха, отходящего по трубопроводу 17 из холодильника, и поступает в верхнюю часть декарбонизатора 13 (кальцинатора).
циклонный теплообменник на цементном заводе
циклонный теплообменник вращающейся печи
циклонный теплообменник с декарбонизатором описание спецификация
циклонный теплообменник для чего
циклонный теплообменник код тн вэд
циклонный теплообменник принцип действия
Длинные печи при сухом способе производства применяют для обжига негранулированной сырьевой муки.
с конвейерным кальцинатором и вращающаяся печь с циклонными теплообменниками — короткие вращающиеся печи.
Клинкер по сухому способу во вращающихся печах с циклонными теплообменниками, а в
Последующая их переработка (дробление, измельчение, смешение компонентов) определяется спецификой сухого способа производства.
Важнейшим преимуществом сухого способа производства является не только
Вращающаяся печь (5.2) представляет собой сварной стальной барабан длиной до
а в систему циклонных теплообменников, где нагревается отходящими газами и.
Схема установки печи с циклонными теплообменниками приведена на 82.
СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ: Производство портландцемента.
Клинкер по сухому способу во вращающихся печах с циклонными теплообменниками, а в новейших.
Сухим способом получают цемент во вращающихся печах с циклонными теплообменниками.
Технологическая схема производства цементного клинкера включает три этапа. Н а первом проводят подогрев порошкообразного сырья с 60 до.
Источник
ПЕЧИ СУХОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА КЛИНКЕРА
ЛЕКЦИЯ №14
ТЕМА: ОБЖИГ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ. ПРОЦЕССЫ КЛИНКЕРООБРАЗОВАНИЯ
Обжиг— завершающая технологическая операция производства клинкера. В процессе обжига из сырьевой смеси определенного химического состава получают клинкер, состоящий из четырех основных клинкерных минералов.
В качестве установок для получения клинкера могут быть использованы различные по своей конструкции и принципу действия тепловые агрегаты.
Однако в основном для этой цели применяют вращающиеся печи, в них получают примерно 95% клинкера от общего выпуска, 3,5% клинкера получают в шахтных печах и оставшиеся 1,5% — в тепловых агрегатах других систем — спекательных решетках, реакторах для обжига клинкера во взвешенном состоянии или в кипящем слое.
Вращающиеся печи являются основным тепловым агрегатом как при мокром, так и при сухом способах производства клинкера.
Обжигательным аппаратом вращающейся печи является барабан, футерованный внутри огнеупорными материалами. Барабан установлен с наклоном на роликовые опоры.
С поднятого конца в барабан поступает жидкий шлам или гранулы. В результате вращения барабана шлам перемещается к опущенному концу. Топливо подается в барабан и сгорает со стороны опущенного конца. Образующиеся при этом раскаленные дымовые газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу и нагревают его. Обожженный материал в виде клинкера выходит из барабана. 
Рисунок14.1 — Технологическая схема получения цемента по мокрому способу: 1 — щековая дробилка; 2 — молотковая дробилка; 3 — склад сырья; 4 — мельница «Гидрофол»; 5 — мельница мокрого помола; 6 — вертикальный шламбассейн; 7 — горизонтальный шламбассейн; 8 — вращающаяся печь; 9 —холодильник; 10 — клинкерный склад; 11 — мельница; 12 — силос цемента.
В качестве топлива для вращающейся печи применяют угольную пыль, мазут или природный газ. Твердое и жидкое топливо подают в печь в распыленном состоянии. Воздух, необходимый для сгорания топлива, вводят в печь вместе с топливом, а также дополнительно подают из холодильника печи. В холодильнике он подогревается теплом раскаленного клинкера, охлаждая последний при этом. Воздух, который вводится в печь вместе с топливом, называется первичным, а получаемый из холодильника печи — вторичным.
Образовавшиеся при сгорании топлива раскаленные газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу, нагревают его, а сами охлаждаются. В результате температура материалов в барабане по мере их движения все время возрастает, а температура газов — снижается.
Сырьевой шлам, имеющий температуру окружающего воздуха, попадая в печь, подвергается резкому воздействию высокой температуры отходящих дымовых газов и нагревается.
Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1 470°C в течение 2…4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы.
Вращающуюся печь мокрого способа условно можно поделить на зоны:
· сушки (температура материала 100…200 °C — здесь происходит частичное испарение воды);
· подогрева (200…650 °C — выгорают органические примеси и начинаются процессы дегидратации и разложения глинистого компонента). Например, разложение каолинита происходит по следующей формуле: Al2O3∙2SiO2∙2H2O → Al2O3∙2SiO2 + 2H2O; далее при температурах 600…1 000 °C происходит распад алюмосиликатов на оксиды и метапродукты.
· декарбонизации (900…1 200 °C) происходит декарбонизация известнякового компонента: СаСО3 → СаО + СО2, одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды. В результате взаимодействия основных (СаО, MgO) и кислотных оксидов (Al2O3, SiO2) в этой же зоне начинаются процессы твердофазового синтеза новых соединений (СаО∙ Al2O3 — сокращённая запись СА, который при более высоких температурах реагирует с СаО и в конце жидкофазового синтеза образуется С3А), протекающих ступенчато;
· экзотермических реакций (1 200…1 350 °C) завершается процесс твёрдофазового спекания материалов, здесь полностью завершается процесс образования таких минералов как С3А, С4АF (F — Fe2O3) и C2S (S — SiO2) — 3 из 4 основных минералов клинкера;
· спекания (1 300→1 470→1 300 °C) частичное плавление материала, в расплав переходят клинкерные минералы кроме C2S, который взаимодействуя с оставшимся в расплаве СаО образует минерал АЛИТ (С3S);
· охлаждения (1 300…1 000 °C) температура понижается медленно. Часть жидкой фазы кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, а часть застывает в виде стекла.
Основные минералы клинкера: алит, белит, трехкальциевый алюминат и аллюмоферит
Алит— самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента; содержится в клинкере в количестве 45…60%. Он быстро твердеет и набирает высокую прочность, интенсивно выделяет тепло. Алит представляет собой твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества (2…4%) MgO, Al2O3, P2O5, Cr2O3 и других примесей, которые могут существенно влиять на структуру и свойства минерала.
Белит— второй по важности и содержанию (20…30%) силикатный минерал клинкера. Он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении портландцемента; обладает малым тепловыделением. Белит в клинкере представляет собой твердый раствор b-двухкальциевого силиката (b-С2S) и небольшого количества (1…3%) Al2O3, Fe2O3, MgO, Cr2O3.
Трехкальциевый алюминат содержится в клинкере в количестве 4…12% и при благоприятных условиях обжига получается в виде кубических кристаллов размером до 10-15 мкм; образует твердые растворы сложного состава. Он очень быстро гидратируется и твердеет, но имеет небольшую прочность и наибольшую интенсивность тепловыделения. Является причиной сульфатной коррозии бетона, поэтому в сульфатостойком портландцементе содержание С3А ограничено 5%.
Четырехкальциевый алюмоферрит в клинкере содержится в количестве 10. 20%. Алюмоферритная фаза промежуточного вещества клинкера представляет собой твердый раствор алюмоферритов кальция разного состава, в клинкерах обычных портландцементов ее состав близок к 4CaO×Al2O3×Fe2O3. По скорости гидратации минерал занимает промежуточное положение между алитом и белитом.
| Наименование | Формула | Сокращенное обозначение | Примерное содержание в клинкере, % |
| Алит (трехкальциевый силикат) | 3CaO×SiO2 | C3S | 45-60 |
| Белит (двухкальциевый силикат) | 2CaO×SiO2 | C2S | 20-30 |
| Трехкальциевый алюминат | 3CaO×Al2O3 | C3A | 4-12 |
| Целит (четырехкальциевый алюмоферрит) | 4CaO×Al2О3×Fe2O3 | C4AF | 10-20 |
ПЕЧИ СУХОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА КЛИНКЕРА
Печи сухого способа производства примерно в два раза короче печей мокрого способа при равной или даже большей производительности. Современные мощные печи этого способа имеют размеры: 6,4/7,0×95 м, 5×75 м и производительность 25 т/ч и 75 т/ч соответственно. Уменьшение длины печи связано с двумя основными факторами: во-первых, в печах сухого способа в принципе отсутствует зона сушки, во вторых, часть процессов выносится из печи в запечные теплообменные устройства (циклонные теплообменники, реактор-декарбонизатор или конвейерный кальцинатор).
В основу конструкций печей с циклонными теплообменниками положен принцип эффективного теплообмена между отходящими из печи дымовыми газами и частицами сырьевой муки, находящимися во взвешенном состоянии. Уменьшение размера частиц обжигаемого материала и увеличение его удельной поверхности, а также максимальное использование всей поверхности частиц для контакта с теплоносителем интенсифицируют теплообмен между ними. Этот способ передачи теплоты обеспечивает быстроту и равномерность нагрева и поэтому весьма эффективен. Во взвешенном состоянии при достижении температуры диссоциации декарбонизация СаСОз протекает также гораздо быстрее, чем при обжиге шихты в слое. Но все процессы, связанные с непосредственным контактом частиц-реагентов между собой (твёрдофазовые реакции, спекание), наоборот, замедляются.
Откорректированная сырьевая мука поступает в систему циклонных теплообменников. Отходящие из вращающейся печи газы с температурой 900-1000°С по газоходу 10 движутся в циклонный теплообменник IV ступени, а затем последовательно проходят циклонные теплообменники III, II и I ступеней, пылеулавливающее устройство и дымососом 9 через Дымовую трубу 1 выбрасываются в атмосферу.
В узких газоходах циклонных теплообменников средняя скорость газов составляет 15-20 м/с, что значительно выше скорости витания частиц сырьевой муки. Поэтому поступающая в газоход между I и II ступенями циклонов сырьевая мука увлекается потоком газов и выкосится в циклонный теплообменник I ступени, где материал подогревается, а газы охлаждаются. Осевший в циклоне материал через затвор-мигалку 11 поступает в газоход между II и III ступенью циклонов, а из него выносится с газовым потоком в циклон II ступени. Затем материал движется в газоходах и циклонах III и IV ступеней. Таким образом, сырьевая мука опускается вниз, проходя последовательно циклоны и газоходы всех ступеней, и при этом нагревается. По выходе из циклона IV ступени материал имеет температуру 700-800°С, затем он подаётся во вращающуюся печь 8 для дальнейшего обжига.
Время пребывания частиц сырьевой муки в циклонном теплообменнике не превышает 25-30 с, и за это очень короткое время материал нагревается, полностью дегидратируется глинистая составляющая сырьевой смеси, а также на 25-30% успевает пройти декарбонизация карбонатной породы. Таким образом, в циклонном теплообменнике осуществляются процессы, которые соответствуют зоне подогрева и частично зоне кальцинирования.
Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками имеют высокие технико-экономические показатели, длительный срок службы, просты по конструкции и надёжны в эксплуатации (отсутствие Движущихся элементов), они отличаются высоким коэффициентом использования. Основным недостатком данного теплообменного Устройства является большая высота циклонной башни — 50-60 м.
Наиболее современными являются технологии, основанные на трёхступенчатом обжиге, которые позволяют направлять в обжиговую печь материал который декарбонизирован почти ПОЛНОСТЬЮ. Для интенсификации процесса диссоциации CaСО3 между запечным теплообменником и печью устанавливается специальный реактор – диссационная ступень (декарбонизатор), представляющая собой печь специальной конструкции с вихревой форсункой, где происходит сжигание топлива и декарбонизация сырьевой муки в вихревом потоке
Температура материала на входе в реактор составляет 720-750С. В результате сгорания дополнительного количества топлива температура газового потока повышается до 1000-1050, а материал нагревается до температуры 920-950. Каждая Частица материала находится в системе «циклонный теплообменник — Диссоционный реактор» всего 70-75 с, но по выходе из нее степень его декарбонизации составляет 85-95%.
Установка диссоционной ступени позволяет повысить съем клинкера с 1 м3 внутреннего объёма печи в 2,5-3 раза, в результате печь диаметром 5-5,5 м может иметь производительность 6000-8000 т/сут удельный расход теплоты снижается до 3-3,1 кДж/кг клинкера. Размеры реактора невелики, он может быть использован не только при строительстве новых линий, но и при модернизации уже существующих коротких вращающихся печей с циклонными теплообменниками.
Рисунок 14.2 — Технологическая схема получения цемента по сухому способу: 1 — бункер известняка; 2 — щековая дробилка; 3 — молотковая дробилка; 4 — бункер глины; 5 — валковая дробилка; 6 — объединенный склад сырья; 7 — мельница «Аэрофол»; 8 — циклон-осадитель; 9 — промежуточный силос; 10 — сепаратор; 11 — мельница; 12 — гомогенизационный силос; 13 — запасной силос; 14 — печь с циклонными теплообменниками; 15 — холодильник; 16 — склад клинкера и добавок; 17 — мельница; 18 — цементный силос.
Источник
