Пылеобразование и пылеудаление в производстве цемента

Пылеобразование и пылеудаление в производстве цемента.

Все технологические процессы производства цемента сопровождаются образованием пыли. Основные источники пылеобразования — печи для обжига клинкера как при мокром, так и при сухом способе производства, а также цементные и сырьевые мельницы, дробильно-сушильные установки и складские операции.

Технология производства цемента предусматривает, что все исходные сырьевые материалы после добычи в карьерах и доставки на завод повергаются сушке, дроблению и измельчению до пылевидного состояния.

Другие технологические особенности процесса производства цемента – обжиг полученной сырьевой шихты при высокой температуре в шахтных печах, охлаждение в специальных холодильниках, отправка на хранение и собственно хранение на промежуточных складах с последующей отправкой потребителям.

Таким образом все технологические процессы производства цемента сопровождаются образованием пыли.

При этом основными источниками образования пыли на цементных заводах являются печи для обжига клинкера как при мокром, так и при сухом способе производства. На их совести более 80% пыли, попадающей в атмосферу. Остальное – это работа цементных и сырьевых мельниц, дробильно-сушильных установок и складов хранения сырья и готовой продукции.

Можно выделить следующие основные источники пылеобразования и соответствующие им виды пылей цементного производства:

1. Грубодисперсные пыли образующиеся при дроблении и транспортировке сырья. Их особенность – температура, соответствующая температуре окружающей среды.
2. Пыли образующиеся при работе сушильных барабанов. Характеризуются повышенным влагосодержанием и широким диапазоном колебаний концентрации.
3. Пыли сырьевых мельниц. Их характеристики — высокая концентрация и значительное содержанием мелкодисперсных частиц.
4. Пыли вращающихся печей при мокром способе производства. Имеют высокое содержание влаги и высокую температуру.
5. Пыли вращающихся печей при сухом способе производства. Характеризуются тонким дисперсным составом, низким влагосодержанием и высоким удельным электрическим сопротивлением (УЭС).
6. Пыли вращающихся печей с конвейерными кальцинаторами. Имеют низкое влагосодержание и содержат грубодисперсные частицы.
7. Пыли клинкерных холодильников. Характеризуются низким содержанием влаги, широким диапазоном колебания температур и содержанием грубодисперсных частиц.
8. Пыли цементных мельниц. Имеют высокую входную концентрацию и широкий предел колебания содержания влаги.

Обеспыливание газов печей цементного производства

Для обеспыливания газов печей мокрого способа производства применяют главным образом электрофильтры. Электрофильтры размещаются снаружи здания под шатром между пылеосадительной камерой печи и дымовой трубой.

Пыль, уловленная электрофильтром, системой шнеков, насосов и трубопроводов обратно в печь. Система может быть дополнена устройством охлаждения газов, если их температура превышает допустимую для работы электрофильтра.

Эффективность такой схемы при запыленности газов на входе в электрофильтр 10-20 г/куб.м составляет 98-99%, а значит концентрация пыли на выходе может составить 0,1-0,5 г/куб.м. Для повышения эффективности рекомендуется применение двухступенчатой системы очистки с циклонами на первой ступени.

Обеспыливание газов печей сухого способа производства. Для сухого способа производства применяются короткие или длинные полые вращающиеся печи без теплообменников и короткие полые вращающиеся печи с циклонами или теплообменниками.

Отходящие газы печей обеспыливают в двухступенчатых пылеулавливающих установках, где первая ступень – циклон, а вторая либо электрофильтры, либо рукавные фильтры из стеклоткани.

Удельное электрическое сопротивление тонкодисперсной пыли, содержащейся в газах печей сухого способа производства, как правило превышает предельные для электрофильтра значения, что снижает эффективность очистки до 75-80%.

Решение – увлажнение газов между циклонами и электрофильтрами. Для увлажнения и охлаждения газов применяют специальные устройства – полые скрубберы стабилизаторы, в которых производится распыление влаги через форсунки. Настройка распыла должна исключать попадание капель жидкости на стенки скруббера. Т.е. вся влага должна полностью поглощаться проходящим газом.

Допустима и другая компоновка оборудования, когда увлажнение и охлаждение газов, отходящих от печей сухого способа производства, производится непосредственно в сушильно-дробильных или сушильно-помольных установках. Дополнительно, перед сырьевыми мельницами возможна установка кондиционеров для увеличения влагосодержания и охлаждения.

Обеспыливание воздуха колосниковых холодильников клинкера. Для этих целей также применяются электрофильтры и рукавные фильтры. Применение только электрофильтров дает эффективность не более 70-75% из-за повышенного удельного сопротивления пыли.

Для его снижения также необходимо увлажнение газов перед прохождением электрофильтра. Это делают, например, в полом скруббере с распыливающими форсунками, либо направляя избыточный воздух колосникового холодильника в сушильно-дробильную или сушильно-помольную установку, либо распыляя воду под давлением непосредственно в колосниковом холодильнике.

Обеспыливание других источников пылеобразования цементного производства

Обеспыливание газов цементных мельниц. Высокая концентрация пыли, повышенное значение УЭС и относительно низкое влагосодержание пылегазового потока создают трудности для использования электрофильтров. Поэтому применяют высокопроизводительные рукавные фильтры с рукавами из гидрофибизированного и графитизированного фильтровального материала.

Обеспыливание газов сушильных барабанов. При работе барабанов создаётся непосредственный контакт высушиваемого материала с горячими газами твердого топлива, сжигаемого в виде угольной пыли, либо мазута и природного газа, сжигаемого в выносных топках или непосредственно в барабане.

Газы удаляются из сушильного барабана со стороны разгрузочной части. Аспирационно-обеспыливающая система сушильного барабана делается двухступенчатой и состоит из циклона (эффективность порядка 65%) и электрофильтра, а при низкой температуре газов и высокой точке росы используется ротоклон. При скорости газов в активной зоне электрофильтра 0,8 м/с общая эффективность составляет 95-98%.

Теплотехнические расчеты вращающейся печи для обжига цементного клинкера по сухому способу

Теплотехнические расчеты вращающейся печи для обжига цементного клинкера по сухому способу

Другие рефераты по предмету

Основными являются вращающиеся печи, в которых сжигается пылевидное, твёрдое, жидкое или газообразное топливо непосредственно в рабочем пространстве печи и греющие газы движутся навстречу обрабатываемому материалу. Металлический барабан, футерованный огнеупорным кирпичом, устанавливают под небольшим углом к горизонту на опорные ролики. В ряде случаев диаметр барабана делают переменным по длине. Барабан приводят во вращение (12 об/мин) электродвигателем через редуктор и открытую зубчатую передачу. Шихту загружают со стороны головки. Сухую шихту подают механическими питателями, а шихту в виде пульпы наливом или через форсунки. Топливо (1030% от массы шихты) вводят через горелки (форсунки), помещённые в горячей головке. Здесь же выгружают готовый продукт, направляемый в холодильник. Газы из вращающиеся печи очищают от пыли (возгонов) в системе. Для улучшения условий теплопередачи во вращающиеся печи встраивают различные теплообменные устройства перегребающие лопасти, полки, цепные завесы, насадки ит.д. С этой же целью в ряде случаев футеровку печей выполняют сложной формы, например ячейковой. Основные размеры вращающиеся печи варьируются в значительных пределах: длина от 50 до 230 м, а диаметр от 3 до 7,5 м. Производительность вращающейся печи достигает 150 т/ч (готового продукта). Наблюдается тенденция к соединению вращающиеся печи с различными теплообменными аппаратами, что позволяет при повышении технико-экономических показателей работы печей уменьшать их размеры.

рис.1. Схема вращающейся печи.

Вращающаяся печь (рис.1), состоит из цилиндрического корпуса 1, опирающегося через бандажи 2 на опорные ролики 3. Корпус имеет уклон 3,54% и вращается со скоростью 0,51,2 об/мин. Привод печи двойной и состоит из двух электродвигателей 4, двух редукторов 5, двух подвенцовых шестерен и одного венцового колеса 6.

В середине печи, на одной из ее опор, устанавливается пара роликов (горизонтально) для контроля за смещением печи вдоль оси (вниз или вверх). Вспомогательный привод включается в работу при ремонтах печи, в период розжига и остановки, когда печь должна вращаться медленно. Сырьевая мука подается в питательную трубу 7 при помощи ковшовых или объемных дозаторов, находящихся у холодного конца печи. Со стороны головки 8 в печь подается топливо и воздух; в результате сгорания топлива получаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи к холодномунавстречу движущемуся материалу. Для улучшения теплопередачи и обеспыливания газов внутри печи в холодном ее конце размещается цепной фильтр-подогреватель 9. Пыль, уловленная за печью в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Она транспортируется пневмонасосом в бункер, а из него при помощи периферийного загружателя 10 направляется в полую часть печи, со стороны горячего конца. Клинкер охлаждается в колосниково-переталкивающем холодильнике 11. На печах корпус оборудован центральной системой смазки 12.

4. Расчёт горения топлива

В справочнике находим состав заданного вида топлива на горючую массу и влажность рабочей массы топлива (WP). Топливо мазут М40.

Таблица-1: состав мазута М 40, в %

СГНГSГ NГOГAРWРQнР кдж/кг87,411,20,50,40,50,2339440

Мазут сжигается с коэффициентом расхода воздуха a=1,2. Топливо, идущее для горения, предварительно подогревается до 60оС.

Пересчёт содержания компонентов топлива:

СР = 0,01 · 87,4 · (100 0,2 3) = 86,963 %

ОР = 0,01 · 0,5 · (100 0,2 3) = 0,498 %

SP = 0,01 · 0,5 · (100 0,2 3) = 0,498 %

НР = 0,01 · 11,2 · (100 0,2 3) = 11,144 %

NР = 0,01 · 0,4 · (100 0,2 3) = 0,398 %

Теплотворная способность топлива:

QнР=(339·86,963+1030·11,144108,9·(0,4980,49825·3)= 41029,657 кДж/кг.

Теоретически необходимый для горения расход сухого воздуха:

LO =(0,0889·86,963+0,265·11,1440,0333·(0,4980,498)= 10,684 нм3/кг

Теоретически необходимый для горения расход сухого воздуха:

L1O =(1+0,0016·10)·10,684=10,85 нм3/кг

Действительный расход сухого воздуха с учётом коэффициента расхода воздуха: Lα = 1,2·10,684=12,821 нм3/кг

Действительный расход влажного воздуха:

L1α = (1+0,0016·10) ·12,821=13,026 нм3/кг

Объём дымовых газов, полученных при сжигании топлива рассчитывается по следующим формулам:

Vco2 = 0,01855·86,963=1,613 нм3/кг

Vн2о = (0,112·11,144+0,0124·(3+0)+0,0016·10·12,821=1,49 нм3/кг

Vso2 = 0,007·0,498=0,003 нм3/кг

VN2 = (0,79·12,821+0,008·0,398)=10,132 нм3/кг

Vo2 = 0,21· (1,21)·10,684=0,449 нм3/кг

Суммарный объём дымовых газов:

Vα = (Vco2+ Vн2о+ Vso2+ VN2+ Vo2)=13,687 нм3/кг

Процентное содержание дымовых газов:

РN2 = 100·10,132/13,687=74,026 %

Масса топлива принимается равной МТ=100 кг.

Масса кислорода: Мo2 = 100·0,21·12,821·1,429=384,7 кг

Масса азота: МN2 = 100·0,79·12,821·1,251=1267,0 кг

Масса водяных паров: Мн2о = 100·0,0016·10·12,821·0,804=16,49 кг

Общая масса приходной части: Мпр = (100+384,7+1267+16,49)=1768,19 кг

Масса золы: Мз = АР кг

Масса дымовых газов (продуктов горения) складывается из масс двуокиси углерода, двуокиси серы, водяных паров, азота и кислорода:

Мco2 = 100·1,613/1,977=318,89 кг

Мн2о = 100·1,49/0,804=119,79 кг

Мso2 = 100·0,003/2,852=0,855 кг

МN2 = 100·10,132/1,251=1267,51 кг

Мo2 = 100·0,449/1,429=64,162 кг

Общая масса расходной части:

Мрасх = (Vco2+ Vн2о+ Vso2+ VN2+ Vo2) = 1771,4 кг

Абсолютная невязка: Nабс = (1768,19 1771,4) = 3,21 кг

Невязка в процентах: Nпр = 100·(3,21)/1768,19 = 0,181542 %

Теплоёмкость сухого воздуха (СВОЗ.СУХ 1) и водяных паров (СН2О) при температуре первичного воздуха (t1) методом интерполяции:

Теплоёмкость сухого воздуха (СВОЗД.СУХ 2) и водяных паров (СН2О) при температуре вторичного воздуха (t2) методом интерполяции:

Теплосодержание жидкого топлива:

Теплосодержание продуктов горения (кДж/Нм3):

Теплосодержания продуктов горения (кДж/нм3):

Разность температур (Δt) между калориметрической температурой горения топлива и более низкой температурой продуктов горения (t К1):

Калориметрическая температура горения топлива:

tк = (2100 + 74,536) = 2174,5360 С

Теплосодержание продуктов горения, соответствующее действительной температуре горения топлива:

Iq = 3617,561 · 0,75 = 2713,170 кДж/нм3

Теплосодержание продуктов горения топлива при необходимой температуре горения (tP = 16500 C):

Ip=(3822,62·11,785+3992,7·0,022+3047,58·10,88+2356,5·74,026+2494,28·3,28) = 45045,334 кДж/нм3

Теплосодержание воздуха при необходимой температуре горения (кДж/нм3):

Дополнительное количество воздуха для смешения с продуктами горения топлива (нм3/кг):

Общее количество воздуха, идущего на горение и смешение с продуктами горения топлива:

L11α = ( 13,026 + 0,4578 ) = 13,483 нм3/кг

Общий коэффициент расхода воздуха: α =13,483/10,85 = 1,242

Влагосодержания разбавленных продуктов горения (dР.Г):

V1co2 = Vco2 нм3/кг V1so2 = Vso2 нм3/кг

V1н2о = (0,112·11,144+0,0124·3+0,0016·10·1,242·10,684) =1,497 нм3/кг

V1N2 = (0,79·1,242·10,684+0,008·0,398)=10,486 нм3/кг

Вращающаяся печь для обжига цементного клинкера

Вращающаяся печь

Модель: Ф1.6×32м– Ф4.7×72м
Производитьльность (т/ч): 2.0–4000
Применение: в металлургической, химической, огнеупорной, керамической, бумажной и других промышленностях.
Хэнань Чжэнчжоу Горная Машина производит вращающиеся печи на основе привлечения передовой иностранной технологии и по особенности прокалки известняк.Одновременно соответствует с государственной политикой в отрасле индустрии экологической охраны и экономии энергии.

Обзор продукта

Описание

Hongji группа является специальным производителем вращающейсь печи, которая для производства цемента, извести, керамзита и т.д.

【Применимый материал】

известняк, мел, глина, диатомит(кизельгур), пепел пылевидного угля, гипс, бентонит, железная руда, металлический магний……

【Прикладная область】

строительный материал, металлургическая химическая промышленность, завод стали, огнеупорные кирпичи, железный сплав, цемент….

Применимые материалы

Вращающаяся печь используется для обжига/кальцинации известняка, клинкера, керамзита, железной руды, руды никелевого железа, хромистого железняка, высокоглинозёмистой руды, гидроокиси алюминии и т.д.

Согласно разности обрабатывающих материалов, наша вращающаяся обжиговая печь может разделяться на несколько типов:

Вращающаяся печь для обжига цемента (предназначена для обжига цементного клинкера).

Вращающаяся обжиговая печь для металлургической промышленности (предназначена для кальцинирования металла)

Вращающаяся печь для обжига известей (предназначена для обжига активной извести, доломита), и тоже для производства керамзитового гравия .

Преимущество

Вращающаяся печь, характеризуется высоком коэффициентом материалов, совершенной прокалкой, высоком качеством, экологической охраны и экономией энергии, простой эксплуатацией и долгий срок услужбы целой машины при совместном использовании с вертикальным подогревателем и вертикальном охладителем

1.Используя трехмерный дизайн и аналоговое вычисление, отпимизировать структурный дизайн главных агрегатов, чтобы комплексные оборудования станет более конкурентоспособные.

2.Использовать высококачествнные материалы и передовые техгологии, чтобы обеспечить оборудование работать стабильно и безопасно.

3.Простая эксплуатация и удобное обслуживание, снизить расход ремонта.

4.Много видов моделей чтобы удовлетворить разным техническим требованиям.

Конструкция

Опорное устройство: передовой шпиндель с автоматическим гигрометром и агревателем, вместе с тем имеется передвижной опор.

В ролике задержки поставленны автоматическая и гидромеханическая задержка передовой гидромеханической контрольной системой.

Приводное устройство: однонаправленный и двунаправленный привод. Редукционный, ДПТ и преобразователь управляют скорость, так что работать надёжно, энергоэкономическо и эффективно.

Подкладка: вмонтированная, перестановочная и пловучая, структура проста, ремонтировать меняться легко и безопасно.

Герметическое устройство: имеются разные герметические образы по разным проектам, включается воздухое, подпружиненное, графитное и аксиальное, всех этих характиризирует приспособляемость к движению цилиндра.

Примечание

Вышеуказанная технология только на усмотрение, конкретный вариант определится согласно материал, размер, производительность, требование и т.д.

Вращающаяся печь – промышленная печь цилиндрической формы с вращательным движением вокруг продольной оси, предназначенная для нагрева сыпучих материалов с целью их физико-химической обработки.

Основными являются вращающиеся печи, в которых сжигается пылевидное, твёрдое, жидкое или газообразное топливо непосредственно в рабочем пространстве печи и греющие газы движутся навстречу обрабатываемому материалу.

Металлический барабан, футерованный огнеупорным кирпичом, устанавливают под небольшим углом к горизонту на опорные ролики. Барабан приводят во вращение электродвигателем через редуктор и открытую зубчатую передачу. Шихту загружают со стороны головки. Сухую шихту подают механическими питателями, а шихту в виде пульпы — наливом или через форсунки. Топливо (10—30% от массы шихты) вводят через горелки, помещённые в горячей головке. Здесь же выгружают готовый продукт, направляемый в холодильник. Газы из печи очищают от пыли в системе очистки. Для улучшения условий теплопередачи во печи встраивают различные теплообменные устройства — перегревающие лопасти, полки, цепные завесы, насадки и т.д.

Внутри печь футеруют огнеупорными кирпичами. Длинные вращающиеся печи оборудованны внутрипечными теплообменными устройствами (цепные завесы), выполняющую функции внутрипечного теплообменника. Корпус печи бандажами опирается на роликоопоры. Печь вращается приводом, находящимся примерно посередине корпуса печи. Врашающий момент передается через венцовое колесо.

Печь установлена под уклоном 3-4% и в следствие ее вращения и уклона происходит продвижение материала.

Обжиг клинкера

Дополнительное регулирование процесса сжигания топлива можно осуществлять с помощью горелочных устройств. В России в связи с тем, что для обжига клинкера в основном используется газообразное топливо, то совершенствовались горелки для сжигания газа. Историческое развитие горелок показано на рис. 8-10.

Принцип их работы и параметры, приведенные на рисунках, свидетельствуют, что со временем головная часть горелок оснащалась регулирующими элементами, которые позволяют изменять скорость вылета топлива из сопла горелок и обеспечить завихрение газовой струи.

Самым простым устройством для подачи топлива на горение может служить прямая труба определенного диаметра. Однако такая горелка не позволяла изменять скорость вылета топлива без изменения его расхода. Для регулирования скорости вылета топлива применяются горелки с дросселем. Двигая вперед или назад дроссель можно изменять сечение сопла горелки, т.е. положением дросселя регулируют скорость смешения топлива с воздухом и длину факела. Для того, чтобы увеличить степень завихрения газового потока применяются горелки с дросселем и завихрителем. В качестве завихрителя выступают поворотные лопатки, положением которых регулируется интенсивность завихрения. Отличительной особенностью этой горелки является возможность регулировки отдельно скорости и отдельно степени завихрения потока.

Горелки многоканального типа рассчитаны на сжигание угля, кокса, мазута и природного газа и их смесей, а также альтернативного топлива. Горелки многоканального типа с радиальным и аксиальным газом оснащены двумя типами форсунок: для осевой подачи газа (аксиальный газ) и для тангенциальной подачи газа (радиальный газ). По сравнению с простой одноканальной горелкой современные многоканальные предполагают большие возможности для управления формой факела путем регулирования соотношения между подачей радиального и аксиального газа рис.11.

Ниже приводятся устройство и параметры работы угольно-мазутной форсунки

Рис. 11 Горелка Pyro-Jet для сжигания смеси угля и мазута.

Портландцементный клинкер обжигают в печных агрегатах. Наибольшее распространение получили печные агрегаты с вращающимися печами, что обусловлено их высокой единичной производительностью, возможностью использовать различные виды технологического топлива, простотой обслуживания и надежностью эксплуатации. Распространенные ранее цементные шахтные печи практически полностью выведены из эксплуатации во всех промышленно развитых странах вследствие своей неэкономичности. В печной агрегат входят:

– вращающаяся печь с внутренними или запечными теплообменными устройствами;

– система дозирования и подачи шлама или сырьевой муки;

– устройство для сжигания топлива;

– система очистки отходящих газов вращающейся печи и избыточного воздуха из холодильника клинкера;

– различное вспомогательное оборудование.

Вращающаяся печь представляет собой стальной полый барабан, сваренный из отдельных обечаек (стандартных стальных листов толщиной 25 – 50 мм). Утолщенные участки относятся к наиболее горячим зонам печи.

Печь может иметь один диаметр по всей длине, а может иметь переменный профиль с расширенными участками с холодного, с горячего конца или сразу с обоих (печь с пережимом). Обычно длина расширенных участков составляет 15 – 25% общей длины печи. Размеры вращающихся печей выражают в виде множителей, показывающих диаметр и длину. Например: вращающаяся печь размером 4,5 170 м. Здесь 4,5 – диаметр печи, м, 170 – длина печи, м. Если печь имеет расширенные зоны, то диаметр их выражают дробью. Например: вращающаяся печь размером 3,6/3,3/3,6 150 м. Здесь 3,6/3,3/3,6 – переменный диаметр печи, м, 150 – длина печи, м.

На корпус печи (обечайку) насажены бандажи (утолщенные стальные кольца), с помощью которых печь опирается на свободно вращающиеся ролики, устанавливаемые на железобетонных опорах, расстояние между которыми составляет 25 – 35 м. Количество опор на печи мокрого способа составляет 6 – 8. На корпусе печи крепится также венцовая шестерня, которая вместе с входящей с ней в зацепление подвенцовой шестерней, редуктором и электродвигателем составляет систему привода печи. Частота вращения печи от главного привода 0,5 – 1,5 об/мин.

При нормальной эксплуатации печь вращается со скоростью 1,1 – 1,4 об/мин. В случаях, когда необходимо увеличить время тепловой обработки материала в подготовительных зонах, скорость может быть снижена до 0,5 об/мин (так называемый «тихий ход»). Перед остановкой печи для равномерного остывания корпуса ее переводят на вспомогательный привод с частотой вращения 0,05 – 0,1 об/мин.

Печь расположена с уклоном 3,5 – 4% в сторону разгрузочного (горячего) конца.

Вращение и уклон печи обусловливают перемещение материала как в поперечном сечении (подъем и пересыпание слоя), так и вдоль оси в сторону разгрузочного конца. Средняя скорость движения материала составляет 1 – 1,5 м/мин. Газовый поток движется в противоположном направлении (навстречу материалу от горячего к холодному концу) со средней скоростью 13 м/с.

Для обжига клинкера в мировой и отечественной цементной промышленности преобладающими являются агрегаты с вращающимися печами, работающими по мокрому (влажность шлама 32 – 45%) и сухому (влажность сырьевой муки 0,5 – 2%) способам.

Конструкции непосредственно вращающихся печей сухого способа идентичны конструкциям печей мокрого способа. Отличительной особенностью печной установки сухого способа является наличие выносных (запечных) теплообменных устройств в виде этажерки, состоящей из нескольких (4 – 6) циклонов, расположенных друг над другом и соединенных газоходами и течками для сухой сырьевой смеси. Иногда одна ступень циклонов заменяется шахтой. Общая высота этажерки примерно равна длине вращающейся печи. Современные агрегаты оснащаются реактором-декарбонизатором (кальцинатором), расположенным между нижним (“горячим”) циклонным теплообменником и вращающейся печью.

Кроме того, используются также вращающиеся печи с конвейерным кальцинатором (печи “Леполь”), в которых обжигают гранулы с влажностью 12 – 14%, приготовленные из сырьевой муки. Однако число таких агрегатов невелико. Их распространению препятствуют необходимость иметь хорошо гранулируемое сырье, сложность конструкции и трудности в эксплуатации, обусловленные разрушением гранул в процессе термообработки.

В практике цементной промышленности в ограниченном количестве эксплуатируются печные агрегаты комбинированного способа. На таких заводах полученный по мокрому способу шлам с влажностью 40 – 45% частично обезвоживается на пресс-фильтрах. Полученный материал – кек с влажностью 18 – 20% затем подсушивается в сушилках-дробилках до 1 – 2% и обжигается в обычных печах сухого способа с запечными теплообменниками.

На заводах строительных материалов для обжига извести используются агрегаты с вращающимися печами, работающими по мокрому (влажность шлама 38 – 45%) и сухому (влажность природного мела или известняка 15 – 28%) способам. Большая часть извести обжигается в шахтных печах. Но при обжиге мела рыхлая его структура затрудняет обжиг в шахтных печах, так как куски мела легко крошатся, а образующаяся мелочь заполняет пространство между кусками и затрудняет движение газов.

ФСА процесса обжига клинкера в печах, по мокрому способу

Для своей работы мы выбираем вращающуюся печь, соответственно все дальнейшие описания и определения будут относиться именно к ней.
Определения:
Обжиг — высокотемпературная термическая обработка материалов или изделий с целью изменения (стабилизации) их фазового и химического состава и(или) повышения прочности и кажущейся плотности, снижения пористости.

Работа содержит 1 файл

Егоров.docx

Московский Государственный Строительный Университет

Кафедра автоматизации инженерно-строительных систем

По курсу: автоматизация технологических процессов и производств

«ФСА процесса обжига клинкера в печах, по мокрому способу»

Преподаватель: Егоров А.В.

Для своей работы мы выбираем вращающуюся печь, соответственно все дальнейшие описания и определения будут относиться именно к ней.

Обжиг — высокотемпературная термическая обработка материалов или изделий с целью изменения (стабилизации) их фазового и химического состава и(или) повышения прочности и кажущейся плотности, снижения пористости.

Основным агрегатом любого цементного завода является цементообжигательная печь. По принципу работы печи делятся на вращающиеся, с циклонными теплообменниками, с кальцинаторной решёткой и другие.

Цементный клинкер – продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и(или) (высоко)низкоосновные алюминаты кальция. Является промежуточным продуктом при производстве цемента.

Цементный клинкер получают в основном из мокрых сырьевых смесей (шламов) с влажностью от 30% до 50% во вращающихся печах, не имеющих запечных теплоутилизаторов. К преимуществам мокрого способа обжига относятся простота приготовления сырьевой смеси, легкость достижения однородности ее состава, сравнительно небольшие энергозатраты и достаточно гигиенические условия труда (отсутствие запыленности). Недостатком мокрого способа является повышенный расход топлива.

Барабанная печь (Вращающаяся печь)

Барабанная печь, барабанная вращающаяся печь, трубчатая печь — промышленная печь для обжига и сушки сырья и полупродуктов.

Барабанная вращательная печь имеет форму горизонтально расположенного цилиндра диаметром 1,2…5 м и длиной 18…200 м. Печь медленно вращается вокруг оси. Назначение — для физико-химической обработки сыпучих материалов. Как правило топливо сжигается внутри печи. Менее распространены косвенный нагрев (через стенку муфеля) и комбинированный нагрев обрабатываемого материала. Во вращающейся печи сжигаются пылевидное, твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Как правило природный газ. Как правило в печи греющие газы движутся навстречу обрабатываемому материалу (противоток). Менее распространены печи с параллельным током газов и материала.

• кожух (барабан)
• опорные ролики
• открытая зубчатая передача: венец, шестерня
• привод: электродвигатель, редуктор
• топочная головка (горячая)
• газоотводящая головка
• механический питатель
• горелка
• система газоочистки
• холодильник

Печь состоит из горизонтально расположенного цилиндрического кожуха (барабана), футерованного изнутри огнеупорным кирпичом, опорных устройств и привода, головок — топочной и газоотводящей и холодильника. Барабанные печи могут иметь перегребающие и теплообменные устройства, а также специальные устройства для подачи твердых и газообразных материалов в отдельные зоны печи через отверстия в кожухе. Кожух обычно глухой по всей длине, сварен из листового железа толщиной 10. 30 мм. Иногда диаметр изменяют по длине печи. При большом диаметре кожух усиливают кольцами жесткости. Изнутри кожух футерован шамотным, магнезитовым или высокоглиноземистым кирпичом. Снаружи кожуха проложен теплоизоляционный слой. Толщина футеровки обычно 200. 300 мм, толщина теплоизоляции 10. 30 мм. Снаружи кожуха закреплены опорные стальные бандажи и большая венцовая шестерня. Бандажи опираются на ролики. Печь со скоростью 0,6. 2 об/мин вращается. Мощность электродвигателя 40. 1000 кВт.

Описание технологического процесса:

Обжиг цементного клинкера по мокрому способу:

Печь как тепловой агрегат условно можно разбить на несколько технологических зон. Исходное сырье — шлам поступает в первую зону — зону сушки — с начальной влажностью 30-50 %. Часть этой зоны обычно оснащается цепными завесами различной конфигурации для интенсификации процесса сушки. По мере нагревания и испарения влаги происходит загустевание шлама, начинается его гранулирование, и в следующую зону — зону подогрева — материал входит с температурой 100-150 °С, а выходит с температурой 500-600 °С. Начиная с 600°С происходит слабый, а с повышением температуры до 900-1000 °С усиливающийся до максимума процесс разложения карбоната кальция с выделением углекислого газа и образованием свободной извести (СаО_св). Одновременно в этой зоне — зоне декарбонизации — происходит и образование кристаллов двухкальциевого силиката. Зона декарбонизации является основной теплопотребляющей зоной в печи.

Дальнейшее увеличение температуры материала до 1300°С происходит в зоне экзотермических реакций за счет выделения тепла при реакциях образования двухкальциевого силиката, алюминатов и алюмоферритов кальция. На этой стадии процесса появляется жидкая фаза, часть материала расплавляется и происходит образование трехкальциевого силиката.

Наиболее ответственной частью печи с точки зрения управления является зона спекания, где при температурах 1350-1450 °С завершается процесс клинкерообразования. Результат обжига определяется количеством неусвоенной окиси кальция (СаОсв) и кристаллической структурой полученного клинкера.

При правильном выборе режима работы зоны спекания и последующей его стабилизации можно снизить расход тепла на обжиг при сохранении заданного качества клинкера. Пройдя зону спекания, в зоне охлаждения клинкер снижает свою температуру до 1100-1000 °С, а затем окончательно охлаждается в холодильнике. Вторичный воздух, отбирающий тепло от клинкера (200-250 ккал/кг клинкера), входит в печь с температурой 600-800°С. Таков технологический процесс обжига клинкера.