Меню

Для чего нужен уголь при производстве цемента



Топливо в цементной промышленности

В зависимости от агрегатного состояния различают твердое, жидкое и газообразное топливо. Все три вида топлива находят применение в цементной промышленности. К твердому топливу относятся каменный и бурый уголь, торф, древесина и кокс.’ Каменный и бурый уголь применяется в цементных вращающих­ся печах и сушилках, а кокс — в шахтных печах. Наиболее рас­пространенным в цементной промышленности видом жидкого топлива является нефть различных сортов, а газообразного — природный газ. Применение технических газов ограничено.

На цементном заводе топливо расходуется для выполнения следующих операций:

При сухом способе производства—83% на эксплуатацию пе­чей, около 14% на сушку сырьевых смесей, около 3% на сушку угля;

При мокром способе производства — 96% на эксплуатацию печей, около 4% на сушку угля.

В последнем десятилетии прошлого столетия в американской цементной промышленности для сжигания во вращающихся пе­чах впервые была применена угольная пыль. За период с 1900 по 1910 г. Эдисон усовершенствовал способ сжигания угольной пыли, что позволило значительно увеличить производительность печей. Пылеугольные форсунки совершенствовались опытным путем; теоретическое понимание процесса горения в основном

Скорее следовало за практическими достижениями в этой обла­сти, нежели предшествовало им.

Одно время при производстве цемента почти везде применял­ся только уголь, что вызывало большие затраты на заработную’ плату. На современном уровне развития уголь в значительной степени вытеснен нефтью и природным газом. Однако в связи с нынешним нефтяным кризисом применение угля в качестве топ­лива в цементной промышленности ФРГ возросло с 2% в 1973 г. до 6% В 1975 г. [142а].

Капитальные вложения в угольные шахты примерно в 20 раз выше, чем при добыче эквивалентного количества нефти и при­родного газа. Эксплуатационные расходы при использовании природного газа, кроме того, в 3—5 раз меньше, чем при приме­нении нефти. Доставка природного газа не требует специальных транспортных средств, а стоимость газопроводов составляет лишь небольшую часть стоимости железных дорог, необходи­мых для доставки угля. Капитальные затраты на газопроводы окупаются в среднем за 3—5 лет. Однако при использовании газопроводов цементная промышленность полностью зависит только от одного поставщика.

Читайте также:  Как устраивают цементную стяжку

Стоимость отделения для подготовки угля на цементном за­воде приближается к 15—20% стоимости всего оборудования. Применение природного газа значительно выгоднее, так как не требует оборудования для его подготовки и хранения.

Подготовка 1 т угля и помол до 8—10% остатка на сите 0,09 мм связаны со следующими энергозатратами, кВт-ч: суш­ка— 2,0, помол — 25,0, обеспыливание— 1,5, транспортировка и прочее—5,0, потери трансформаторной подстанции — 2,5; ито­го 36 кВт-ч.

Несмотря на зависимость от теплоты сгорания угля, можно в среднем принять, что отношение клинкер: уголь равно 4:1. Таким образом, дополнительный расход энергии по сравнению с природным газом составляет 36/4 = 9 кВт-ч на 1 т клинкера.

При переводе цементных заводов с угля на природный газ возможно снижение стоимости производства цемента примерно на 8—10%. Одновременно выработка цемента на одного рабо­чего возрастает на 6—8%.

Поскольку при сжигании природного газа и нефти практиче — ‘ ски не образуется зола, проще приготовить подходящую сырье­вую смесь. Неоднородности химического состава смеси, связан­ные с колебаниями зольности угля-, полностью исключаются, что повышает качество цемента.

В табл. 19.1 приведены данные о расходе трех видов топли­ва при производстве цемента в США при мокром и сухом техно­логических процессах.

В табл. 19.2 приведены данные о расходе различных видов топлива на единицу массы цемента, произведенного в США в 1975 г.

Таблица 19.1. Расход топлива в зависимости от способа производства цемента (США, 1975 г.)

Источник

Топливо в цементной промышленности

В производстве цемента используют твердое, жидкое и газообразное топливо. Начиная с шестидесятых годов XX столетия и по настоящее время основным видом топлива на всех цементных заводах Беларуси, так же как и на многих заводах СНГ, являлся природный газ с теплотой сгорания 32-39 МДж/м 3 , реже коксовый газ — продукт, получаемый при коксовании каменных углей. Широкое применение природного газа в СССР было обусловлено его относительно низкой стоимостью, однако начиная с 90-х годов прошлого столетия мировые цены на газ стали сильно опережать стоимость других энергоносителей, и прежде всего каменного угля. По этой причине несмотря на целый ряд достоинств природного газа — хорошие санитарно-гигиенические условия на производстве, отсутствие отходов при сгорании, меньшие капитальные затраты, связанные с его использованием, топливно-энергетическая политика коренным образом переориентирована в пользу каменного угля. В 2008-2009 годы все цементные печи в Беларуси будут переведены на сжигание твердого топлива с теплотой сгорания не ниже 20 МДж/кг, зольностью не выше 20%, с содержанием летучих 20-30%.

Читайте также:  Ремонт цементной стяжки пола расценка смета

Каменный уголь сжигается в виде пылеугольной смеси, для чего он в специальных углеподготовительных отделениях подвергается сушке до остаточной влажности не более 2% и помолу до остатка на сите № 008 не более 8-16%. С целью предотвращения образования взрывоопасных концентраций в отделении предусматривается система подачи инертного газа.

Для сжигания твердого топлива применяют либо одноканальные, реже двухканальные форсунки. Перемешивание пылеугольного топлива с воздухом в первом случае происходит в канале форсунки. В двухканальных форсунках, представляющих собой две трубы, вставленные одна в другую, по центральному каналу в печь вдувается топливно-воздушная смесь со скоростью 40-70 м/с с первичным воздухом, по периферийному каналу — вторичный воздух.

Газовые угли с повышенным содержанием летучих веществ воспламеняются на близком расстоянии от форсунок. При этом происходит поризация твердых частичек угля, что способствует доступу кислорода и быстрому их сгоранию. В результате получается короткий факел. В процессе сжигания таких углей, характеризующихся малым содержанием летучих, сгорание идет медленнее, в результате образуется длинный факел. Варьируя соотношением газовых и тощих углей, можно регулировать длину и форму факела во вращающейся печи, что, в свою очередь, позволит управлять температурным режимом в ней.

В качестве жидкого топлива чаще всего используют мазут, являющийся тяжелой фракцией, образующейся при нефтепереработке. Он содержит в своем составе смесь углеводородов — парафинов, олефинов, нафтенов. Элементный состав мазута (мас. %): С — 85-90, Н — 5-10, О — 3-4, S до 3,5, зольность до 0,2%, содержание воды 1-2%, теплота сгорания около 40 МДж/кг. Мазут чаще всего использовался на цементных заводах в качестве резервного топлива в зимний период. Подача его на горение осуществляется по пароспутнику, в результате чего мазут подогревается до 60-90°С. Подача мазута в печь осуществляется с помощью форсунок механического распыления с игольчатым распылителем, имеющим винтовые каналы, обеспечивающие закручивание выходящей из форсунки струи под давлением 2-2,5 МПа.

Читайте также:  Разводим цемент для плитки

Скорость сгорания мазута и интенсивность излучения факела, образующегося при этом ниже, чем у твердого топлива, поэтому расход теплоты на обжиг повышается до 10%.

В себестоимости цемента топливо составляет свыше 60%, и эта статья расходов постоянно растет. Следовательно, изыскания путей энергосбережения является одной из актуальных проблем цементного производства. Расход условного топлива при мокром способе производства цемента составляет 205-220 кг на одну тонну клинкера, а при сухом в зависимости от карьерной влажности сырья – от 100 до 190 кг.

В последние годы в мировой практике наметились следующие пути по использованию нетрадиционных источников тепловой энергии.

Тонна отработанных автомобильных покрышек по своей теплотворной способности эквивалентна примерно 0,85 т мазута. Металлокорд, находящийся в автопокрышках, окисляется и становится сырьевым железистым компонентом. Сжигание автопокрышек может осуществляться во вращающихся печах как мокрого, так и сухого способа производства цемента. В первом случае подача малогабаритных автопокрышек осуществляется через специальный люк в печи в температурной зоне 1000-1100°С. Во втором случае мелкогабаритные автопокрышки целиком, а крупногабаритные предварительно разрезанные гильотинными ножницами подаются в печь через «холодный» ее конец. За счет сжигания автопокрышек можно обеспечить 10-25% потребного на обжиг тепла.

Сравнительно новым техническим решением, получившим промышленное внедрение, является получение и сжигание так называемого синтетического топлива. Его получают путем пропитки тонкодисперсного минерального порошка (например, известняка) крупностью не более 2 мм отработанными моторными маслами и другими жидкими углеводородами. Горючая часть этого порошка может составить до 25% необходимого для обжига клинкера расхода топлива. Минеральная часть порошка войдет в состав обжигаемого материала.

Перспективным направлением в решении топливно-энергетических проблем может служить сжигание во вращающихся печах горючих бытовых отходов — например пластиков, в особенности высоконаполненных и не поддающихся переработке, и др. Такой тип вяжущего получил название «экоцемент».

Источник