Меню

Обжиг клинкера при мокром способе производства цемента



Обжиг клинкера при мокром способе производства цемента

Последние материалы
  • Химические превращения полимеров или их деструкция
  • Влияние хлоридов.
  • Влияние фторидов.
  • Влияние второстепенных примесей.
  • Влияние дисперсности сырьевых компонентов.
Способы производства клинкера

Технологический процесс производства портландцемента включает следующие основные операции: добыча сырьевых материалов; приготовление сырьевой смеси; обжиг сырьевой смеси и получение клинкера; помол клинкера с добавками и получение цемента. Процесс приготовления сырьевой смеси включает операции дробления сырья, тонкого помола, усреднения и корректировки сырьевой смеси.

В зависимости от вида подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой, полусухой и комбинированный способы производства портландцементного клинкера. При мокром способе производства сырьевые материалы размалываются в воде, а усреднение и корректирование смеси производят с сырьевыми шламами, представляющими водную суспензию тонкодиспергированного сырья с влажностью 32-50%. Далее сырьевой шлам направляется на обжиг во вращающуюся печь.

При сухом способе шихту размалывают в тонкодисперсный порошок, а смешение, усреднение и корректирование производят со смесью в виде сырьевой муки. Далее сырьевая мука направляется на обжиг.

При комбинированном способе сырьевую смесь приготавливают по мокрому, либо по сухому способу. В первом случае сырьевой шлам направляют на обезвоживание в вакуум -фильтры или фильтры — прессы, получают корж или сухарь с остаточной влажностью 16-18% и направляют его на обжиг. Если смесь приготовлена по сухому способу, то сырьевую муку увлажняют до 12-15%, гранулируют и полученные гранулы направляют на обжиг.

Каждый из способов имеет свой преимущества и недостатки. Преимущества сухого способа: 1. Низкий удельный расход тепла на обжиг клинкера. При сухом способе расход тепла на обжиг составляет 2900-3750 кДж/кг клинкера, при мокром –- 5400-6700 кДж/кг. В целом при сухом способе с учётом тепла на подсушку сырьевых материалов расходуется 3100-4400 кДж/кг клинкера.

2. Объём печных газов при сухом способе на 35-40% меньше, чем при мокром способе при одинаковой производительности печи. Вследствие этого затраты на обеспыливание печных газов ниже. При сухом способе имеется возможность использования горячих отходящих газов для сушки сырья при его помоле в шаровых мельницах. Это в свою очередь позволяет дополнительно снизить общий расход тепла на производство клинкера.

3. Печи сухого способа менее металлоемки и материалоёмки, по сравнению с печами мокрого способа такой же производительности. При сухом способе используются короткие печи с циклонными теплообменниками ( Ø 5х75 м; Ø 6,4 ; 7,0х95 м ), а при мокром – длинные печи ( Ø 5х185 м ; Ø 7х230 м ).

4. Печи сухого способа имеют высокую производительность до 3000-5000 т/сут, высокий удельный съём клинкера с 1 м3 печи.
Вследствие этого технологические линии сухого способа в 2-3 раза мощнее линий мокрого способа, повышается
производительность труда, снижаются эксплуатационные
расходы, снижается себестоимость продукции.

5. В условиях недостатка воды (особенно в южных регионах) устраняется необходимость её расхода для приготовления
сырьевого шлама.

Недостатки сухого способа производства:

1. При помоле сухих сырьевых материалов, транспортировке, усреднении и корректировке сырьевой муки происходит выделение значительного количества пыли. Вследствие этого большее пылевыделение при сухом способе требует установки большого числа пылеулавливающих устройств, что увеличивает капитальные затраты на установку фильтров и эксплуатационные – при их обслуживании. При сухом способе сложнее обеспечить необходимые санитарные условия и охрану окружающей среды.

2. Сложность эксплуатации печей сухого способа.
Незначительные колебания в химическом составе сырья, изменение других параметров ( дисперсность, влажность,
температура ) нарушают режим работы печных агрегатов. Печи сухого способа имеют довольно низкий коэффициент использования (КИ) во времени КИ == 0,7-0,8, в то время как печи мокрого способа работают с КИ равным 0,89-0,91.

3. Для обеспечения стабильной работы печей на обжиг должна поступать сырьевая мука ровного состава. Вследствие этого химический состав известняка и глины не должен колебаться в больших пределах, сырьевые материалы должны усредняться на усреднительных складах. Это увеличивает капзатраты на их строительство и эксплуатацию дополнительного оборудования – штабелеукладчики, штабелеразборщики, роторные экскаваторы, транспортёры и т.п.

4. Затраты энергии и труда на помол сухих сырьевых материалов выше, чем при мокром измельчении.

Преимущества мокрого способа производства: 1. Затраты на размол сырья в присутствии воды значительно ниже. Ряд сырьевых материалов (мел, глина) обладают способностью легко размучиваться в воде. В процессе помола сырья пленки воды оказывают расклинивающее действие в микротрещинах диспергируемого материала.

2.Транспортировка, усреднение и корректировка сырьевого шлама осуществляются легче, чем сырьевой муки.

3. При мокром способе образуется меньшее количество пыли,
меньшие затраты на пылеулавливание.

4. Печи мокрого способа просты и надежны в эксплуатации, имеют высокий коэффициент использования.

5. Возможность хорошей гомогенизации шлама, эксплуатационные свойства печей позволяют использовать сырье пестрого химического состава.

Недостатки мокрого способа производства:

1. Высокий удельный расход тепла на обжиг клинкера.

Сырьевой шлам для обеспечения его гидротранспорта должен иметь влажность 34-42%. Для нагревания и испарения такого количества воды требуется 1800-2200 кДж/кг клинкера тепла или 30-35% теплового баланса печи. Вследствие этого длинные вращающиеся печи мокрого способа на половину своей длины работают как сушильные агрегаты. Поэтому эффективность работы таких печей низкая.

2. Низкая производительность печей, их большая метало- и материалоемкость.

3. Низкая производительность труда, большие эксплуатационные затраты, высокая себестоимость продукции.

Комбинированный и полусухой способ по технико-экономическим показателям занимают промежуточное место между сухим и мокрым способом. В целом при этом способе топливные затраты на 20-30% ниже, чем при мокром, но при этом выше трудоемкость производства и расход электроэнергии.

В ряде стран Западной Европы и Японии, ввиду большого расхода топлива мокрый способ полностью отсутствует, все 100% цемента выпускается по экономичному сухому способу. В США, Канаде, многих странах превалирует сухой способ, по которому работают 60-80% заводов. В странах СНГ только около 15% общего объема выпуска цемента осуществляется по сухому способу, а остальное – по мокрому. Во многом это было обусловлено сырьевой базой, где естественная влажность материалов достаточно высока, слабо развитой технической базой отрасли, консервативными взглядами проектировщиков, производственников и ученых, а также доступностью и дешевизной топливных ресурсов в стране.

Долгие годы выбор способа производства цемента определялся свойствами сырья- его однородностью и влажностью. Считалось, что при неоднородном химическом составе сырья и использования мягких высоковлажных пород (мел, глина) предпочтительнее применять мокрый способ. Сухой способ принимался только при общей влажности сырьевой смеси не более 8%, т.к. в противном случае возрастали расходы на сушку материалов. Дальнейшие развитие техники и технологии сухого способа показало, что этот способ эффективен и при общей естественной влажности сырьевой шихты 15% и более, и даже при использовании высоко влажных материалов – мела и глины.

Источник

Обжиг цементного клинкера по мокрому способу

Сырьевой шлам с КН = 0,9-0,93, п = 2,0-2,4 и р = 1,0-1,2 подается в шламовый питатель 1 (рис. 3.12) вращающейся печи. Питание печи осуществляется бесприводным объемным шлампитателем с непрерывным истечением струи. Подача шлама регулируется при помощи щелевых затворов.

Для обжига шлама по мокрому способу наиболее распространенными типоразмерами вращающейся печи являются 4´150 м, 5´150 м, 4/4,5´175 м, 5´185 м. Длина печи зависит от многих факторов, и прежде всего от влажности сырьевого шлама: чем она больше, тем длинее должна быть вращающаяся печь.

Вращающаяся печь 2 представляет собой сварной стальной барабан с толщиной стенки 20-35 мм, установленный на шести опорах 3 под углом 3,5-4,0° к горизонту. Производительность по клинкеру печи 4´150 м – 34 т/ч, а печи 5´150 — 50 т/ч. Вращение печи осуществляется с помощью привода, состоящего из электродвигателя 4 мощностью 250 кВт, редуктора 5, подвенцовой 6 и венцовой шестерней 7.

Рис. 3.12. Технологическая схема цеха обжига цементного клинкера

(спецификация по тексту)

Для предотвращения влияния на корпус вращающейся печи высоких температур, истирающего воздействия продвигающегося при этих температурах материала, агрессивных газов и уменьшения потерь теплоты в окружающую среду предусмотрена защита корпуса огнеупором. Низкотемпературные зоны печи зафутерованы клинкеробетоном, представляющим собой разновидность жаростойкого бетона и состоящим из портландцементного раствора и клинкера в качестве крупного заполнителя. Кроме низкой стоимости, такой огнеупорный материал выгодно отличается от штучного огнеупора по следующим показателям: отсутствие швов — самых уязвимых мест в футеровке, более короткие сроки бетонирования, меньшие трудозатраты. Зона декарбонизации и охлаждения обычно футеруется шамотным кирпичом, а самые высокотемпературные — экзотермических реакций и спекания — периклазохромитовым или хромитопериклазовым кирпичом.

Сырьевой шлам поступает в печь со стороны ее холодного конца, а со стороны выгрузочной части установлено горелочное устройство, через которое подается для сжигания газообразное топливо и воздух для горения топлива, поступающий из клинкерного холодильника с помощью дутьевых вентиляторов 8. Давление газа на горелочное устройство поддерживается в пределах 120-130 кПа.

Необходимая скорость газового потока в печи, кроме дутьевых вентиляторов холодильника, создается также за счет дымососа 9, установленного между печью 2 и дымовой трубой 10, обеспечивающей разряжение от 8 до 10 кПа. Влияние на скорость газового потока и разряжение в головке печи оказывает и дымосос холодильника, отбирающий из последнего избыток воздуха.

Во вращающейся печи по длине различают 6 зон: испарения, подогрева, декарбонизации, экзотермических реакций, спекания и охлаждения.

Сырьевой шлам, поступивший в первую зону печи, вследствие наклонного ее положения и вращения с числом оборотов на полном ходу 1,52 об/мин постепенно перемещается к выгрузочной части, подвергаясь воздействию высокой температуры отходящих дымовых газов. Для более эффективной теплопередачи в этой зоне предусмотрены встроенные теплообменные устройства в виде цепной комбинированной гирляндно-винтовой завесы длиной 30-32 м и шарнирно-винтового шестисекционного теплообменника. Цепная завеса может быть выполнена и со свободно висящими концами и цепными периферийными ковриками. В этом случае длина цепной зоны составляет 24-27 м, а коврика 25-26 м. Схема навешивания цепей и плотность цепной завесы оказывают влияние не только на аэродинамическое сопротивление для дымовых газов, но и на скорость продвижения обжигаемого материала. Цепная завеса в печи в известной мере играет роль пылеулавливающего устройства, уменьшая запыленность отходящих газов.

Шлам, проходя через теплообменные устройства, нагревается до 100°С. При этом происходит испарение влаги и комкование материала. Длина цепной зоны должна быть такой, чтобы на выходе из нее материал имел влажность в пределах 13-17%, поскольку в этом случае он будет способен гранулироваться, что очень важно для последующего обжига с точки зрения теплообмена и пылеуноса. В случае короткой цепной зоны материал выйдет из нее с завышенной влажностью, что потребует излишнего расхода теплоты из-за малой поверхности теплообмена.

При слишком большой длине цепной зоны материал будет высушиваться до указанной влажности и гранулироваться преждевременно и поэтому разрушаться цепями. Таким образом, зона испарения вращающейся печи по существу работает как барабанная сушилка, которая, как известно, характеризуется низким влагосъемом с печного объема.

По мере дальнейшего продвижения по печи материал поступает в зону подогрева, где он подогревается до 850-900°С. В этой зоне происходит удаление остатков механической влаги и закатывание материала в гранулы. Кроме этих чисто физических процессов, в сырьевой смеси происходит выгорание органических включений, дегидратация глинистых минералов, вследствие чего понижаются пластические свойства материала. Таким образом, вещественный состав обжигаемого материала на выходе из второй зоны печи включает СаСО3, Fe2O3, Al2O3 · 2 SiO2, Al2O3 · 4SiO2, MgCO3.

В зоне декарбонизации, как это следует из ее названия происходит в основном термическое разложение карбонатов кальция и магния, завершение процесса обезвоживания глинистых минералов (удаление цеолитной воды). Эта зона наиболее напряженная в тепловом отношении часть печи с максимальным потреблением тепла. Подводимое тепло расходуется в основном на протекание эндотермических реакций, а не на нагрев материала. В конце этой зоны температура достигает примерно 1100°С.

В зоне экзотермических реакций происходит взаимодействие высокоактивного СаО с SiO2 метакаолинита с образованием силикатов состава вначале CS, а затем C2S. Одновременно образуются соединения состава СА и СF. Вследствие экзотермичности этих реакций температура в зоне резко увеличивается до 1300°С. На границе между зоной декарбонизации и зоной экзотермических реакций наблюдается световой контраст, условно разделяющий материал на темный и светлый. Образовавшиеся низкоосновные соединения по мере продвижения по печи вследствие насыщения их известью превращаются в С3А, С4AF и C2S. Кроме них в составе материала на выходе из зоны будет присутствовать свободный СаО, а также небольшое количество С3S, образовавшееся вследствие твердофазового взаимодействия С2S с СаО.

Вышеперечисленные зоны печи являются, условно говоря, подготовительными для самого главного участка — зоны спекания, в которую материал поступает из зоны экзотермических реакций. Эта зона расположена в непосредственной близости к месту горения топлива (факелу). Граница этой зоны определяется появлением эвтектического или клинкерного расплава. В расплав переходят клинкерные минералы С3А, С4AF полностью и частично С2S и СаО. Алитообразование в этой зоне длится примерно 15-25 мин. На выходе из зоны спекания, температура в которой поднимается сначала с 1300°С до 1450°С, а затем снижается опять до 1300°С, материал (клинкер) должен иметь заданный минералогический состав и содержать алит, белит, трехкальциевый алюминат, браунмиллерит и второстепенные клинкерные фазы.

Из зоны спекания клинкер поступает в зону охлаждения, являющуюся самой короткой в печи (4-6 м), пройдя которую он с температурой примерно 1250°С ссыпается на решетку 11 колосникового холодильника КС-50 12. Нагретый за счет охлаждения клинкера воздух до 500-650°С поступает в печь в качестве вторичного воздуха на горение топлива.

Установленная в разгрузочной части колосникового холодильника 12 молотковая дробилка 13 производит предварительное измельчение крупных кусков обмазки и гранул клинкера размером 30-50 мм, отбрасывая при этом раздробленные куски назад в холодильник. Охлажденный и частично измельченный клинкер через разгрузочную решетку поступает на ковшовый транспортер, посредством которого он передается на клинкерный склад на доохлаждение. Туда же поступает клинкерная пыль, уловленная рукавными фильтрами в местах пересыпки клинкера и электрофильтрами 16 при очистке избытка воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Уловленная в пылеосадительной камере 14 и электрофильтре 16 пыль через ячейковые (шлюзовые) питатели по системе шнековых транспортеров 15 подается в бункер пневмовинтового насоса, который направляет ее во вращающуюся печь либо перед цепной завесой, либо за нее.

Вращающаяся печь работает под значительным разрежением, поэтому весь газовый тракт должен быть герметичным с целью уменьшения подсосов холодного воздуха и тем самым обеспечивать экономию топлива.

Источник

Читайте также:  Можно ли использовать цемент при кладке печи

 ПроСтройМат © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.