Вращающаяся печь для обжига цемента по мокрому способу

§ 42. Вращающиеся печи мокрого способа производства

Общие сведения. Вращающиеся печи мокрого способа производства бывают длинные — от 80 до 230 м, короткие — от 40 до 80 м. Длинные вращающиеся печи оборудуют только внутренними теплообменными устройствами (иногда их называют также встроенными) — цепями, фильтрами-подогревателями, металлическими и керамическими теплообменниками различных типов, устанавливаемыми в подготовительных зонах печи.

Короткие печи с цепными завесами малопроизводительны и требуют большого расхода тепла на обжиг клинкера. В связи с этим их или реконструируют, или выводят из эксплуатации. Чтобы повысить производительность и уменьшить расход топлива, некоторые короткие печи без внутренних теплообменных устройств оборудуют запечными установками — концентраторами шлама или распылительными сушилками шлама.

Производительность длинных вращающихся печей зависит от поверхности теплообмена между обжигаемым материалом и дымовыми газами, влажности поступающего на обжиг шлама, частоты вращения барабана, разности температур газов и обжигаемого материала, скорости газового потока в барабане, режима обжига, величины уноса пыли из печи и многих других факторов. Однако исходный показатель производительности печи — поверхность теплообмена; им определяются размеры барабана печи, величина поверхности и конструкции теплообменны!||устройств.

На производительность печи влияет влажность шлама. Повышение влажности на 1% снижает производительность печи до 2%. Поэтому необходимо систематически контролировать влажность шлама, не допуская его переувлажнения.

Устройство вращающихся печей и принцип их работы. Печной агрегат включает в себя: ^ корпус вращающейся печи (барабана) со встроенными теплооб- менными устройствами, в котором происходят физико-химические процессы превращения сырьевых материалов в клинкер;

питатель шлама, с помощью которого непрерывно подается смесь в печь;

дутьевой вентилятор и топливную форсунку, по которой угле- воздушная смесь непрерывно поступает в горячий конец печи; при использовании для обжига угля в комплект печного агрегата входит винтовой углепитатель, а также сепараторная мельница для одновременной сушки и помола угля, подаваемого в печь;

холодильник, в котором охлаждается раскаленный клинкер при Еыходе из печи и подогревается воздух для горения топлива;

дымосос, преодолевающий аэродинамическое сопротивление всего газового тракта и обеспечивающий надежную скорость газов в печи (тягу), при которой процессы испарения, подогрева и обжига материала протекают с необходимой интенсивностью;

пылеулавливающие устройства — пылеосадительную камеру и электрофильтр, которые обеспечивают требуемую степень обеспыливания газов перед выбросом в атмосферу;

устройство для возврата в печь пыли, уловленной в пылеуловителях;

устройство для водяного охлаждения корпуса печи в зоне спекания;

контрольно-измерительные и регулирующие приборы и аппаратуру, которые позволяют с одного пункта контролировать процессы, протекающие в отдельных механизмах, устройствах, частях и зонах печи, а также регулировать интенсивность этих процессов и управлять всей установкой из указанного пункта.

На цементных заводах наиболее распространена вращающаяся печь длиной 150 м различного профиля (3,6/3,3/3,6; 3,6; 4/3,6/4; 4). Рассмотрим конструкцию такой печи, а также современной мощной печи размером 5×185 м ( 78). Корпус печи 14 сваривают из стальных листовых обечаек длиной 2—6 м, толщиной 32—120 мм, внутреннюю поверхность футеруют огнеупорным кирпичом. Обечайку, где устанавливают массивное кольцо прямоугольного сечения— бандаж 5, изготовляют из более толстого стального листа, чем весь корпус печи. Бандажи опираются на ролики 12. Количество бандажей и их размеры определяются диаметром и длиной печи. X печи 5×185 м их бывает семь-восемь. Ширина бандажа должна быть на 40—80 мм меньше ширины опорных роликов, в противном случае он будет неравномерно изнашиваться при свисании его с ролика. Бандажи применяют опорные и опорно-упорные. Они насаживаются на корпус печи плотно и крепятся с помощью прокладок или методом посадки с тепловым натягом. В последнее время применяют вварные бандажи. Роликовые опоры для бандажей устанавливают на металлической раме, которая крепится на массивном железобетонном или металлическом фундаменте.

Смазочная система опор скольжения — черпаковая из масляных ванн корпусов подшипников, опор качения — жидкая циркуляционная или густая набивная.

Выделяющееся при трении тепло поглощается циркулирующей по каналам вкладыша водой. При установке подшипников скольжения печь удерживается от смещения вниз раскосом опорных роликов в сочетании с контрольными роликами, а при установке подшипников качения — системой гидроупоров. Гидроупоры, воспринимая осевое усилие, автоматически поддерживают печь в заданном промежутке между крайним верхним и нижним положениями. Контрольные ролики устанавливают на ближайшей к приводу печи опоре 11 по обе стороны бандажа на расстоянии 20—60 мм от его кромки. При смещении корпуса печи выше допустимого предела (20—60 мм) бандаж давит на контрольный ролик и он начинает вращаться, что свидетельствует о неправильном положении корпуса. Контрольный ролик только в течение некоторого времени может удерживать корпус, а затем, если не принять соответствующих мер, бандажи сползут с опорных роликов.

На случай аварийного сползания печи с опор устанавливаются предохранительные упоры 17, которые располагаются на одной из опор печи по обе стороны бандажа на расстоянии от его кромки на 30—50 мм больше, чем между бандажом и контрольным роликом. Предохранительные упоры снабжают автоматическим измерительным преобразователем, с помощью которого электродвигатель печи выключается.

Корпус печи приводится во вращение от электродвигателя через редуктор, подвенцовую и вен- цовую 6 зубчатые шестерни. Привод 10 печи может быть выполнен в виде двух нитей. Так, приводной механизм печи 5X185 м состоит из двух электродвигателей мощностью по 320 кВт, соответственно двух редукторов и ведущих Шестерен, находящихся в зацеплении с венцовой шестерней. Приводы в этом случае расположены справа и слева от корпуса печи.

Для проворачивания печи во время ремонта или проведения футеровочных работ на необходимый угол устанавливают вспомогательный привод. Частота вращения печи от вспомгательного привода составляет 1—4 об/ч. Электродвигатель 5 вспомогательного привода, мощность которого равна 5—30 кВт, может получать электроэнергию также от специального генератора с двигателем внутреннего сгорания. «Таким образом, он может работать и при выключении электроэнергии на заводе. В случае остановки основ

ного электродвигателя 1 включают вспомогательный, медленно вращая печь и предупреждая этим возникновение нежелательных деформаций корпуса печи.

Смазочная система редуктора главного привода, подшипников подвенцовых шестерен и подшипников гидроупоров — циркуляционная жидкая.

Смазочный материал в узлы трения нагнетается с помощью смазочной станции (у вращающейся печи 5×185 м устанавливают три станции).

Смазочная система зацепления — венца и подвенцовой шестерни, редуктора вспомогательдого привода, соединений промежуточного вала — жидкая заливная. Зубчатые венцы большинства вращающихся печей закреплены на корпусах с помощью 10—^тангенциальных плоских пружин, реже с помощью 4—6 продольных пружин, установленных на высоких подкладках вдоль оси печи. Зубчатые венцы вращающихся печей 5X135 м, 4,5X170 м, 5X185 м, 7X230 м укрепляют на корпусах специальными шарнирами.

Горячий конец печи закрыт откатной головкой 8 (см. 78), через которую проходят форсунки для питания печи топливовоз- душной смесью. Холодный конец печи входит в пыльную камеру.

Для правильного ведения процесса обжига в печи необходимо как в разгрузочном, так и в загрузочном ее концах устранять подсос холодного воздуха, для чего в указанных местах применяют специальные уплотняющие устройства 16 (см. 78). У современных печей применяют уплотнения двух типов: механические и аэродинамические.

Конструкции механических уплотняющих устройств весьма разнообразны: лабиринтное уплотнение, уплотнения с подвешенным кольцом и со свободно скользящим по поверхности корпуса кольцом, уплотнение с прорезиненной лентой и др. Например, холодный конец печей 5×185 м имеет уплотнение в виде уголка и диска, поджимаемого шестью регулируемыми (с помощью пружин) пальцами к диску заделки камеры. К корпусу печи это уплотнение, состоящее из шести секторов, прижимается четырьмя рычагами с грузами. С помощью этих рычагов зазор между корпусом и уплотнением уменьшается до 2 мм.

В настоящее время часто применяют простое, но довольно надежное уплотнение холодного конца длинных печей из прорезиненной ленты. Весьма эффективно аэродинамическое уплотнение горячего конца печей, представляющее собой кольцевой канал с кольцевой щелью, расположенной вокруг разгрузочного конца печи. В этом канале создается разрежение, благодаря которому наружный воздух не проникает в печь, а засасывается в канал.

Для интенсификации работы коротких вращающихся печей при мокром способе производства на некоторых цементных заводах установлены концентраторы шлама. Наибольшее повышение производительности печи и снижение расхода тепла на обжиг достигнуто при установке концентраторов на печах с отношением диамет- pa к длине 1: 20—1 : 22, в которых температура отходящих газов достигает 500—600° С.

Концентратор, или испаритель, шлама ( 80) представляет собой медленновращающийся цилиндрический барабан 3 диаметром от 3 до 4,5 м и длиной от 2 до 4 м, боковые стенки которого образованы металлическими кольцами 2, укрепленными на продольных балках. Внутренняя часть барабана заполняется примерно наполовину специальными полыми металлическими телами диаметром 100—200 мм и длиной 120—250 мм или подвешенными цепями, которые нагреваются теплом отходящих газов, просасываемых дымососом, и отдают это тепло шламу, вследствие чего он обезвоживается. Барабан заключен в стальной кожух 6, нижняя часть которого снабжена огнеупорной футеровкой. Питателем 4 шлам направляется в продольный желоб, укрепленный на кожухе и снабженный соплами, через которые он подается в концентратор.

При вращении барабана с помощью привода 1 жидкий шлам налипает на кольца и заполнители и быстро просушивается с влажности 36—42 до 8—12%. Образовавшийся сухарь в виде комочков и крупки просыпается сквозь зазоры между кольцами и проваливается через питательный желоб 7 в печь 8. Отходящие газы просасываются через газоход 5 и поступают на очистку. Температура отходящих газов при выходе из концентратора равна 150—200° С.

Печи с концентраторами отличаются значительным пылеуносом сырья, достигающим 15—30%. Для улавливания этой пыли применяют двухстадийную очистку газов, состоящую из группы циклонов и электрофильтра. Пыль из циклонов поступает в тарельчатый гранулятор, откуда в виде гранул направляется непосредственно в печь. Один из существенных недостатков в работе концентраторов— повышенное пылеобразование, вызываемое истиранием высушенного шлама наполнителями. Кроме того, затруднен контроль за процессом сушки.

В СССР преобладает мокрый способ производства цемента, но все шире внедряется сухой.
Обжиг сырьевой смеси чаще осуществляют во вращающихся печах, но иногда (при сухом способе) в шахтных.

У печей для сухого способа это отношение несколько меньше и составляет от 30 до 35, а у печей для мокрого способа от 34 до 42.
Небольшие вращающиеся печи применяют для производства керамзита (вспученные глин), а также для обжига.

В зависимости от приготовления сырьевой смеси различают два основных способа производства портландцемента: мокрый и сухой.
Известны вращающиеся печи полусухого способа производства, в них печь соединена с конвейерной решеткой.

При сухом способе производства иногда используют шахтные печи. Длина современных вращающихся печей при мокром способе производства 150—185 м, диаметр — 4—5 м.

Температура во вращающейся печи 1573—1723 К- Размеры вращающихся печей, применяемых при мокром способе производства, 4,5X170 или 5X185 м. Цилиндр печи по всей длине имеет одинаковый диаметр.

Для обжига клинкера при мокром способе производства применяют только вращающиеся печи. Они представляют собой стальной барабан длиной до 150—.185 м и диаметром 3,6—5 м, футерованный внутри огнеупорным кирпичом.

Источник

Проектирование вращающейся печи для обжига цементного клинкера по мокрому способу

Технологический и тепловой баланс, КПД печи. Определение температур на границах технологических зон и построение кривой обжига. Расчет температуры и продуктов горения топлива. Аэродинамический расчет печи, подбор вспомогательных устройств и оборудования.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 09.04.2018
Размер файла 236,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

«Проектирование вращающейся печи для обжига цементного клинкера по мокрому способу»

обжиг печь клинкер горение

Наиболее важным процессом в производстве строительных материалов (извести, цемента, керамзита) является обжиг исходного сырья. При этом в сырье происходит множество физических и химических превращений, таких, например, как сушка, дегидратация, декарбонизация (кальцинация), спекание, вспучивание и др.

В данном курсовом проекте мы производим обжиг цементного клинкера. Цементный клинкер — полуфабрикат для производства цемента — обжигается во вращающихся печах, являющихся основным лабораторным оборудованием печных агрегатов. Кроме печи печной агрегат включает в себя устройство для сжигания топлива, питатели, холодильник, пылеулавливающие аппараты и др.

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.

Различают длинные от 80 до 230 м и короткие от 40 до 80 м вращающиеся печи. Длинные вращающиеся печи оборудуют только внутренними теплообменными устройствами. Короткие печи малопроизводительны и требуют большого расхода теплоты на обжиг клинкера. Для повышения их производительности и уменьшения расхода топлива короткие печи без внутренних теплообменных устройств снабжают запечными устройствами — концентраторами шлама.

Вращающиеся печи являются одними из наиболее распространенных тепловых агрегатов при термической обработке сыпучих материалов. Они обладают такими достоинствами, как высокая производительность, простота конструкции и обслуживания. К их достоинствам относят и возможность автоматизации тепловых процессов в печи, хотя многие печи все еще недостаточно оснащены контрольно-измерительной аппаратурой и автоматикой.

В качестве недостатков вращающихся печей следует отметить их большие габариты (особенно длина) и занимаемые площади, высокую удельную металлоемкость и повышенный удельный расход топлива.

Такие масштабы применения и многолетний опыт эксплуатации печей обусловили широкое развитие исследований и технический прогресс в цементной промышленности. Однако достижения этой отрасли в других технологиях можно использовать с большими ограничениями. Для цветной металлургии, и в частности алюминиевого производства, необходимы собственные теоретические и экспериментальные исследования вращающихся печей.

Продолжительность работы вращающихся печей от пуска до остановки на ремонт в большинстве случаев определяется необходимостью замены футеровки. Как правило, футеровка выходит из строя не по всей длине печи, а на отдельных ее участках, причем чаще всего на тех, которые подвергаются воздействию наивысших температур и наибольшему истиранию.

Сегодняшний уровень автоматизации процесса обжига довольно высок. Разработаны и внедрены специализированные устройства и средства контроля, освоены и успешно эксплуатируются на агрегатах обжига многочисленные датчики общепромышленного назначения, изучены физико-химические процессы, протекающие в печах, на многих цементных заводах страны внедрены локальные системы автоматического контроля и регулирования процесса обжига.

1. Описание конструкции и работы установки

Вращающаяся печь — это полый барабан, сваренный из стальных обечаек, выложенных изнутри огнеупорным кирпичом (футеровкой). Корпус печи расположен наклонно (под углом 3-4°) к горизонту и вращается вокруг продольной оси с частотой вращения 1-3 мин-1. В верхнюю загрузочную часть подается сырьевая смесь, а в нижней разгрузочной части устанавливается топливосжигающее устройство. Во вращающихся печах преимущественно сжигается природный газ, пылевидное топливо (уголь или сланец) и мазут. Благодаря вращению наклонного барабана сырьевая смесь движется по направлению к головке печи и обожженный клинкер через соединительную камеру поступает в холодильник, установленный за печью. Если холодильник устанавливается на самой печи, то клинкер попадает в него через разгрузочные окна. Холодильники вращающихся печей имеют самостоятельный привод, частота вращения составляет 3-6 мин-1. Холодильник располагают или под вращающейся печью, или по одной линии ниже печи. Угол наклона холодильников 5-7°.

Вращающаяся печь мокрого способа обжига цемента работает по принципу противотока — сырьевая смесь и газовый поток движутся навстречу друг другу. Материал подается с холодного конца печи, а горячие газы с горячего конца, со стороны разгрузки печи. Подготовленный шлам влажностью в среднем 35—45 % насосами подается в питатель для дозирования и питания печи. Из питателя шлам по сливной трубе поступает в загрузочную часть печи. Крупные частицы запыленных газов, выходящих из печи в пылевую камеру, осаждаются, а более мелкие направляются на окончательную очистку в электрофильтр. Иногда для лучшей очистки между пылевой камерой и электрофильтром дополнительно устанавливают батарейные центробежные циклоны. Время обжига клинкера составляет около 2 часов.

Для движения пылегазового потока устанавливают мощный дымосос, с помощью которого отработанные газы через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Пыль, уловленная в электрофильтре, пневмонасосами по трубе подается в печь с загрузочной стороны за цепную завесу.

Охлаждение клинкера происходит в колосниковом холодильнике, обеспечиваемом холодным воздухом. Так как количество воздуха, идущего на охлаждение клинкера, превышет количество воздуха, необходимого на горение, то часть воздуха из холодильника выбрасывается в атмосферу после предварительной очистки в пылеулавнивающем устройстве.

Схема вращающейся печи мокрого способа производства:

1 — шламовая течка; 2 — фильтр-подогреватель; 3 — цепная завеса; 4 — теплообменник;

5 — бандаж; 6 — подбандажная обечайка; 7 — венцовый привод; 8 — охлаждающее устройство;9 — горячая головка печи; 10 — клинкерный холодильник

Первой по ходу движения материала в печи находится зона испарения, имеющаяся только у печей для обжига клинкера по мокрому способу. Она оснащена завесой из отрезков кругло-звенных цепей, свободно висящих или подвешенных за оба конца со стрелой провеса, достигающей почти оси вращения корпуса печи. Проходящие газы нагревают цепи, которые передают тепло шламу. Применение цепей вызвано необходимостью увеличить поверхность теплообмена между потоком горячих газов и обжигаемым материалом. Материал в зоне испарения нагревается до 150…200 °С.

За зоной испарения следует зона подогрева (дегидратации), в которой из шлама удаляются остатки свободной и связанной влаги. Температура высушенного материала, утратившего пластические свойства и превратившегося в порошкообразную массу, повышается до 500…600 °С. Для ускорения теплообмена в этой зоне установлен цепной теплообменник, представляющий собой цепи, подвешенные за оба конца с небольшой (0,5 м) стрелой провеса. Эти гирлянды цепей располагаются по пологой винтовой линии и увеличивают поверхность теплообмена. Количество их определяется свойством обжигаемого сырья.

Зоны испарения и дегидратации занимают 50…60% длины печи.

В следующей зоне — зоне декарбонизации происходит распад СаС03 с выделением больших количеств углекислого газа (Соа) и извести (СаО), находящейся в тонкодисперсном состоянии. Последняя взаимодействует (оставаясь в твердой фазе) с соединениями кремнезема (Si02), алюминия, железа, магния, и в конце зоны при температуре 950 °С образуются крупные гранулы материала.

За зоной декарбонизации следует зона экзотермических реакций, в которой образуется большая часть белита — двухкальциевого силиката 2Ca0Si03, являющегося основным материалом при получении клинкера. Реакции, идущие все еще в твердой фазе, сопровождаются выделением теплоты, и температура материала повышается до 1350 °С. Зоны декарбонизации и экзотермических реакций занимают 25…30% длины печи.

Последней активной зоной является зона спекания, в которой материал нагревается до 1450… 1500 °С, а температура газов в зависимости от вида сжигаемого в этой зоне топлива и коэффициента избытка воздуха достигает 1750 °С. Материал переходит в размягченное состояние и частично плавится. В зоне спекания заканчивается обжиг материала с превращением его в алит (трехкальциевый силикат 3Ca0Si02). В конце зоны спекания под влиянием поступающего в печь воздуха из холодильника (так называемого вторичного воздуха) температура материала снижается до 1350… 1300 °С и выпадает кристаллический алит, т. е. образуется клинкер. Последнюю технологическую зону, в которой температура материала снижается, называют зоной охлаждения.

2. Технологический расчет печи

Количеств часов работы печи в году будет:

где Коб=0,85-0,95 — коэффициент использования оборудования.

Часовая производительность завода:

Задаемся удельным съемом продукта (кг/ч) с одного м3 печи: для обжига цемента мокрым способом (без запечных теплоутилизаторов) gv=15-24.

Рассчитываем полезный объем печей:

Определяем суточную производительность завода:

Из таблицы П4, [5] принимаем необходимую вращающуюся печь с соответствующими показателями и выписываем ее характеристики.

Характеристики вращающейся печи по мокрому способу без запечных теплоутилизаторов.

Источник

 Построй сам
Adblock
detector