Меню

Зоны печи мокрого способа производства цемента



§ 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.

Читайте также:  Как развести песчано цементную смесь

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.

Читайте также:  Раствор цемента для цементной дорожки

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

3. Физико-химические процессы, протекающие в отдельных технологических зонах вращающейся печи при мокром способе производства. Температурный режим работы.

В зависимости от характера физико – химических процессов, происходящих при нагревании сырьевого материала, печь по длине разделяют на 6 технологических зон

Зона сушки (испарения).Во вращающуюся печь шлам поступает с температурой 20. 30 С и влажностью 32. 40%. По мере продвижения по печи и нагревания материала до 100 С происходит испарение капельно жидкой воды

В зависимости от свойств сырья шлам с потерей влаги может образовывать гранулы или пылевидный материал. Зона сушки занимает около 25% от общей длины печи.

2В зоне подогрева материал нагревается от 100 до 800С. При температурах 400. 600С происходит процесс дегидратации глинистых минералов с выделениемAl2O3 иSiO2 в аморфном состоянии и начинаются взаимодействия в сырьевой смеси.

Зона составляет около 25% длины печи

3 В зоне декарбонизациипротекает наиболее энергоемкая стадия процесса клинкерообразования – реакция разложения СаСО3. температура диссоциации зависит от парциального давления СО2 в газовой среде. Так как в начале зоны декарбонизации в газе СО2

22% , то разложение СаСО3 начинается с температуры

800С и интенсивно протекает при 900 – 950С.

Зона декарбонизации занимает около 30% длины печи. В зоне декарбонизации начинают протекать реакции образования низкоосновных силикатов, алюминатов, алюмосиликатов и алюмоферритов кальция.

Читайте также:  Насосы для инъекции цементного раствора

4. Зона экзотермических реакций.При температурах 1100 – 1300С происходит образование всех клинкерных минералов, кроме алита.

Твердофазовые реакции образования C2S,C3A,C4AFпротекают в выделением тепла, т.е. являются экзотермическими. Наибольшее количество , до 97%, тепла выделяется в результате образования двухкальциевого силиката.Зона экзотермических реакций занимает около 3% длины печи

5. Зона спекания. При 1280 – 1340 С в материале образуется клинкерный расплав, в котором растворяются клинкерные минералы. При температурах 1300. 1450. 1300 в результате взаимодействия растворенных в расплаве СаО и С2Sобразуется алит 3СаОSiO2

При охлаждении до 1300С из расплава выкристаллизовываются клинкерные минералы, количество расплава сокращается и образуется прочные спек – клинкерная гранула. Зона спекания занимает около 15% .

6. в зоне охлаждения , занимающей около 2% длины печи, клинкер остывает до температур 1200 . 1100С, после чего поступает в холодильник для дальнейшего охлаждения.

3.Теплообменные устройства во вращающихся печах мокрого способа производства: фильтры, подогреваиели, цепные завесы, зацепные теплообменные устройства.

Теплообменные устройства предназначены для снижения расходов топлива и должны обеспечивать:

Интенсивный теплообмен между материалом и газовым потоком;

Длительную эксплуатацию печей, предотвращение их выгорания;

Рациональное продвижение материала на различных участках

Образование и сохранение гранул для некоторого сырья;

Предотрвращение образования колей в печи;

Пониженное сопротивление газовому потоку;

Комплекс теплообменных устройств обычно состоит из цепных завес и зацепных периферийных теплообменников, которые расположены в области температур материала до 500С и выполнены в виде цепных ковриков, а при более высоких температурах – в виде керамических теплообменников.

Цепные теплообменники располагаются обычно на участке 25 – 35 % длины печи и вместе с керамическими теплообменниками могут распространятся до 50% длины.

При вращении печи на начальном участке цепи покрываются пленкой шлама, которой непосредственно передается тепло от газового потока конвекцией. После частичного вычыхания шлама и достижения критической влажности материал ссыпается с цепей, при этом обеспечивается регенеративный теплообмен, когда цепь нагревается в газовом потоке в верхнем положении и отдает тепло материалу при погружении в него.

Цепные завесы бывают свободновисящие и гирляндные. Свободновисящие,когда цепь подвешена за один конец,гирляндная– за два.Гирляндные обеспечивают образование и сохранение гранул, асвободновисящиеразрушают м-л до пылевидного состояния. В свободном пространстве печи теплообмен м/у газовым потоком и гранулами

на 25% интенсивнее чем м/у газовым потоком и пылью. Поэтому на участке он от цепной завесы до начала зоны спекания гранулированный м-л нагревается на 1200°С, а при пылевидном состоянии он может нагреться всего на 900°.

цепную завесу нужно подбирать от свойств шлама. Есть шлам который при высушивании обеспечивает образование хороших, прочных гранул. Такой шлам имеет определенные пластические связующие свойства (1-й вид). Сырье большинства заводов (

80%) не пластичное, которое плохо гранулируется и создает не прочные гранулы (2-й вид). Поэтому на заводах, работающих на 1-м виде сырья целесообразно установить гирляндную, а на 2-м свободновисящую.

Любая цепная завеса по свойствам м-ла делится на 3 участка: (фильтр-подогреватель): 1) текучего шлама (мокрый фильтр); 2) вязко-пластичный шлам; 3) сыпучий шлам

Достоинства и недостатки гирлянды и свободновисящей:

Гирляндная«+»: 1) более высокая интенсивность теплообмена; 2) возможность образования и сохранения гранул; 3) меньшая масса и поверхность цепной завесы. «-»: 1) сложность навески; 2) более высокое сопротивление газовому потоку; 3) надежность цепей.

Учитывая что цепь эффективно работает только в том случае, когда поочередно поступает в газовый поток и м-л, то при обрыве нескольких концов создается клубок в центре гирлянды, тогда эта часть цепей не опускается в м-л, не участвует в теплообмене. При обрыве даже 100 свободновисящих концов особого изменения в теплообмене не происходит; 4) ограниченная возможность по плотности.

Свободновисящие «+»: 1) простота навески; 2) возможность создания высокой плотности (12); 3) возможность создания различного угла навески; 4) пониженное сопротивление.

«-»: 1) разрушает гранулы; 2) истирает футеровку; 3) пониженный коэф-т теплообмена; 4) перерасход цепей.

Цепи свободновисящие:

Источник