Технология производства цемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологическая часть

1.1 Технологическая схема производства цемента ОАО «Катавский цемент»

ОАО Катав - Ивановский цементный завод состоит из следующих цехов:

- карьер;

- сырьевой цех;

- обжиг;

- помол;

- шихтовально- сушильный;

- транспортный;

- лаборатория и ОТК;

- автотранспортный и др.

Ассортимент выпускаемой продукции:

- портландцементы с минеральными добавками ПЦ 400- Д20;

- быстротвердеющий цемент ПЦ 400- 20Б;

- шлакопортландцемент ШПЦ - 400;

- портландцемент бездабавочный ПЦ 500- ДО;

- портландцемент тампонажный ПЦТ 2-50, ПЦТ 2- 100.

Завод работает по сухому способу производства. В качестве сырья используют мергель (месторождение- гора «Груздовник») следующего состава: R2 O =0.72 % ,SiO2 =13.05 %, Al2 O3=3.54 %, Fe2 O3=1.63 %, CaO=44.11 %, MgO=1.33 %, SO3 =0.06 %, ПППс=35.57 %.

Естественная влажность не более 1.8 %. Корретирующие добавки: колосниковая пыль Челябинского металлургического комбината и известняк (Тургоякское рудоуправление).

Минеральные добавки: гранулированный шлак Челябинского металлургического комбината и гипсовый камень Ергачинского гипсового завода.

В качестве топлива на заводе используется природный газ Тюменского месторождения (Qрн =34120 кДж/кг), который используется на обжиг клинкера, сушку шлака и выработку теплоэнергии.

Мергель добывается буровзрывным способом, погрузка его ведется экскаватором ЭКГ - 4.6Б и ЭКГ - 5. Автомобили Белаз540 и Белаз7523, которых на заводе имеется 16 штук, доставляют мергель на завод, где он проходит последовательно две стадии дробления. Колосниковый питатель подает куски мергеля, поступившие с карьера, размером 900-1100 мм в щековую дробилку (1400x1800 мм), производительностью 400 т/ч. Размер кусков материала после первичного дробления достигает 200 мм.

Далее материал по ленточному транспортеру (L=81м, Q=500 т/ч) поступает в бункер, откуда пластинчатыми питателями подается в молотковые дробилки СМД - 0.7А (2шт.). Система пылеулавливания, представленная циклонами и рукавными фильтрами, улавливает и возвращает в дальнейшее производство мельчайшие частицы материала. После молотковых дробилок размер кусков мергеля составляет в среднем 20-30 мм.

По ленточному транспортеру дробленый мергель поступает в объединенный склад, откуда грейферными кранами, грузоподъемностью по 20 т., доставляется в бункера сырьевых мельниц. В сырьевых мельницах осуществляется одновременно сушка (при t=300⁰ C) и помол мергеля.

На заводе имеются два типа мельниц:

1 Трубная двухкамерная O 3.0x 8 м с цетробежным сепаратором (5 шт.) производительностью 36 т/ч. Отходящие газы из мельницы с t 50o C проходят три ступени очистки:

1 два циклона ЦН - 15 - 20

2 два циклона ЦН - 15 - 1410

3 электрофильтр 12/4/350/6.5

2 Трубная однокамерная сырьевая мельница O 3.7х 8.5 м (2 шт.) с воздушно проходным сепаратором, производительность 65 т/ч. Отходящие газы из мельницы с t 50o C проходят три ступени очистки:

1 два циклона НИИОГАЗ O 3000

2 двенадцать циклонов НИИОГАЗ O 1100

3 электрофильтр ПГДС 3х38.

Таким образом, в сырьевых мельницах осуществляется сушка и помол материала. Тонкость помола (остаток на сите 02) составляет 6%. Затем сырье поступает в силоса, объемом 2500 м3 (4 шт) 300 м3 (8 шт), 150 м3 (2 шт) и в двухярусные коррекционные силоса объемом 1400 м3 (8 шт), где идет выравнивание сырьевой смеси, ее усреднение и корректирование.

Усредненная сырьевая мука пневнокамерным насосом подается в бункера, дозируется и поступает в газоход между 3 и 4 ступенями и проходя последовательно все ступени частично декарбонидируется и поступает во вращающуюся печь.

На заводе имеются четыре печи с циклонными теплообменниками. Печи №1,2,34-имеют постоянный диаметр, , Q=35 т/ч, а печь №3 с шахтно-циклонными теплообменниками имеют расширенную часть в зоне декарбонизации Q=42 т/ч. Печи №1,2 имеют одну ветвь циклонов, а №3,4-две.

Отходящие газы из циклонов проходят через пылеулавливающий аппарат.

После печей №1,2,4 установлены элекрофильтры ПГДС-3х24 (2 шт.) УГ2х4х26 (1 шт.)

После №3 ПГДС-3х24 (2 шт.) УГ2х4х26 (1 шт.).

В результате обжига сырьевой муки получается полуфабрикат -клинкер, который поступает из вращающейся печи в клинкерный холодильник, где он охлаждается до температуру не более 100o C. Клинкерный холодильник «Волга-350» разделен на две камеры по подаче воздуха для интенсификации процесса охлаждения. Температура вторичного воздуха, формируемого в колосниковом холодильнике, достигает 550-650o C. За холодильником также имеется пылеулавливающий аппарат представленный батарейным циклоном БЦВК 250/2х90.

Охлажденный клинкер пройдя роторную дробилку, поступает в бункер. Откуда по клинкерному транспортеру поступает на объединенный склад.

Грейферные краны доставляют клинкер в бункер из объединенного склада и тарельчатым питателем он подается в мельницы, где осуществляется его помол с добавками. На заводе имеется пять двухкамерных цементных мельниц: цементные мельницы №1,2-3х14 м, производительностью 42 т/ч, №3,4,5-3.2х15 м, производительностью 45 т/ч.

В мельницу №5 питателем подается гипс, предварительно прошедший обработку, а в мельницы №1,2,3,4 помимо гипса регулирующего сроки схватывания цемента, подается шлак и осуществляется их одновременный помол. Тонкость помола цемента (остаток на сите №008) для различных цементов следующая: ПЦ 500 ДО - 9%, ПЦТН - 50 и ПЦТН - 100 - 7%, ПЦ 400 и ШПЦ - 400 ~ 11%.

Пылеувлажняющий аппарат за мельницами имеет три ступени очистки.

1ст. - аспирационная шахта размером

№1-4 - 2х1.5 х 5.4 м

№5 - 2.5 х 2.5 х 11.7 м

2ст. №1-4 группа циклонов ЦН - 15 - 800 х 600

№5 - циклон ЦН - 15 - 1410 мм

3ст. №1 - 5 рукавный фильтр ФРИ - 630 - 0,1

Гипс и шлак, поступающие на завод в железнодорожных вагонах, перед подачей в цементную мельницу проходят предварительную подготовку.

Гипс пластинчатыми питателями подается на ленточный транспортер, который доставляет его в бункер, из бункера гипс поступает в роторную дробилку. Дробленый гипс по ленточному транспортеру поступает в объединенный склад. Из склада по ленточному транспортеру гипс подается в цементные мельницы.

Шлак, поступающий на завод, пластинчатыми питателями подается на ленточные транспортеры, которые доставляют его на склад сырого шлака. Со склада шлак грейферными кранами грузоподъемностью по 15 т. Подается в бункер. Ленточный питатель подает шлак на инерционный грохот (1250х2500) ГИТ-32, Q=150 м2/ч. Металлы и другие отходы отводятся транспортером, а очищенный шлак поступает по ленточному транспортеру в сушильную камеру-установку для сушки гранулированного шлака в кипящем слое (Q=72 т/ч). Отходящие газы из камеры проходят две ступени очистки:

- пылеосодительная камера 5,8х8х11;

- электрофильтр УГ-2-3-37.

Влажность шлака после сушки изменяется от 15 до 1-2% . Затем шлак по ленточному транспортеру поступает в объединенный склад сухого шлака,откуда грейферными кранами по 20 т. (4 шт.) поступает в бункер. Питатель типа-111 подает шлак в цементные мельницы №1-4.

Из мельницы цемент подается в силоса O 21,5 и Н=29 м (8 шт.) и V=3500м2 (8 шт.).

Отгрузка цемента покупателям как ж/д транспортом (хорны-цементовозы, крытые вагоны), так и автомобильным транспортом (цементовозы). Так же на заводе осуществляется упаковка цемента в мешки по 5, 50, и 600 кг.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1 Технологическая схема производства цемента по сухому способу.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1 Технологическая схема производства цемента по сухому способу (продолжение)

1.2 Технико-эксплуатационная характеристика оборудования технологической схемы

1.2.1 Дробилка молотковая однороторная СМД-97А

Таблица 1.1 Техническая характеристика дробилки молотковой однороторной СМД-97А

наименование показателей	единицы измерения	значения
тип		СМД-97А
завод-изготовитель		г. Тольятти, «Волгоцеммаш»
производительность	т/ч	400
мощность двигателя	кВт	800
номинальная частота вращения ротора	об/мин	600
масса дробилки	т	46
диаметр рабочей части ротора	мм	2000
наибольший диаметр куска, загружаемого материала	мм	600
размер выходных щелей колосниковой решётки	мм	20

Дробилка изготовлена с одним ротором. Предназначена для крупного, среднего, мелкого дробления пород малой абразивности прочностью до 200 МПа.

Дробилка состоит из сварного корпуса, ротора и привода.

Корпус дробилки разъёмный и состоит из станины и двух каркасов: основного и откидного.

Внутренняя сторона верхней части корпуса в зоне камеры дробления облицована сменными плитами из стали 45, прикреплёнными к стенкам болтами с потайными головками. Ротор вращается в роликоподшипниках, которые закреплены на нижней части корпуса, являющиеся основанием дробилки.

Ротор представляет собой сборный узел, состоящий из дисков, осей, молотков и втулок.

Привод дробилки осуществляется от электродвигателя, установленного на раму, через втулочно-пальцевую муфту.

Работа дробилок ударного действия основана на принципе разрушения, поступающего в дробилку материала, механическим ударом бил ротора, а также дробления отбрасываемых билами кусков материала об отбойные плиты и колосники, установленные внутри камеры дробления.

Дробилки ударного действия отличаются простой конструкцией, надёжностью в работе, удобством эксплуатации, небольшим расходом электроэнергии, незначительной массой и стоимостью. Они обладают высокой избирательностью дробления, более качественным продуктом дробления по форме звена.

Рисунок 1.2- Кинематическая схема дробилки молотковой СМД-97А 1- загрузочная воронка, 2 - корпус, 3 - молотки. 4 - диски, 5 -колосниковая решетка, 6 - вал

1.2.2 Мельница цементная O 3.2*15.0 м.

Таблица 1.2 - Техническая характеристика мельницы цементной

Наименование показателей	Единицы измерения	Значения
Изготовитель		г. Тольятти «Волгоцеммаш»
Производительность	т/ч	45
Частота вращения	об/мин	18.08
Электродвигатель		СДМЗ-22-41-60УХПЧ
Мощность	КВт	2000
Число оборотов	об/мин	1000
Напряжение	В	6000
Редуктор тип		А2400
Размер камер	м	1 камера - 6
Коэффициент загрузки		1 камера -0.27-0.29 2 камера-0.29-0.31
Ассортимент загрузки		1 камера - шары +50-100 2 камера - цильпебс
Бронефутеровка		1 камера - конусно -каблучковая 2 камера - гребенчатая
Межкамерная перегородка		Двойная секторная
Выходная решетка		Секторная

Цементная мельница предназначена для помола клинкера с добавками в замкнутом цикле. Мельница и привод должны устанавливаться в отдельных закрытых помещениях. Температура в помещениях, где устанавливается вращающаяся часть мельницы и привод, должна быть не ниже 50С.

Температура в помещениях, где устанавливаются маслостанции, должна быть не ниже 150С.

Мельница представляет собой пустотелый сварной цилиндрический барабан, защищенный внутри от износа бронефутеровкой. Барабан разделен на две камеры двойной перегородкой. К фланцам барабана на болтах крепятся две торцевые крышки (загрузочная и разгрузочная), выполненные заодно с пустотелыми цапфами, которыми мельница опирается на самоустанавливающиеся подшипники скольжения. Подшипники скольжения имеют вкладыши с баббитовой заливкой и каналы для прохода охлаждающей жидкости. Смазываются подшипники жидкой циркуляционной смазкой. Подача масла на цапфу осуществляется поливом сверху. Кроме того, в период пуска и остановки мельницы осуществляется гидроподпор цапф. В этом случае масло под высоким давлением подастся снизу под цапфы, через карманы, выполненные во вкладыше подшипника. После выхода мельницы на рабочий режим, гидроподпор отключается.

К разгрузочной крышке мельницы крепятся разгрузочный патрубок и сито. Мельница приводится в движение синхронным электродвигателем главного привода через втулочно-пальцевую муфту, одноступенчатый редуктор главного привода и промвал.

Также в конструкции мельницы предусмотрен сепаратор для разделения продукта помола по фракциям. Мельница совместно с сепаратором работает в замкнутом цикле.



Рисунок 1.3 - Кинематическая схема привода и мельницы цементной O3,2 *15 м 1 - течка загрузочная, 2 - входная цапфа, 3 - корпус мельницы, 4, 5 - люки мельницы, 6 - выходная цапфа, 7 - разгрузочный бункер, 8 - редуктор вспомпривода, 9 - главный привод, 10 - главный электродвигатель

1.2.3 Печь вращающаяся O 4.0*60 м

Таблица 1.3 - Техническая характеристика печи вращающейся 4.0*60 м

Наименование показателей	Единицы измерения	Значения
Изготовитель		г.Тольятти «Волгацеммаш»
Производительность	т/час	35
Число оборотов	об/мин	1,1
Редуктор		ЦТ 2550
Электродвигатель		АК-Ю4-6
мощность	КВт	200
напряжение	В	380
Угол наклона печи к горизонту	%	3,5

Вращающаяся печь предназначена для обжига сырьевого материала и получения клинкера.

Вращающаяся печь представляет собой сварной металлический барабан из обечаек с внутренним диаметром 4 м и обшей длиной 60 м. Обечайки подразделяются на рядовые н подбандажные. Толщина стального листа рядовых обечаек 30 мм, а подоандажных - 50 мм. Внутри корпус футеруется огнеупорным кирпичом для предотвращения прогара корпуса и уменьшения потери тепла.

Корпус опирается на опорные ролики посредством бандажей. Бандажи представляют собой стальные кольца прямоугольного сечения.

Барабан установлен в трех парных роликоопорах с наклоном по отношению к горизонту 3,5%. Ролики установлены на железобетонных опорах печи попарно с каждой стороны. Ролики жестко насажены на ось и вращаются в подшипниках качения. Для предотвращения сползания печи на опоре у холодного конца печи установлен гидроупор с конечным выключателем.

Печь вращается приводным механизмом, расположенным у второй опоры. Механизм состоит из венцовой шестерни, подвенцовой шестерни. Двух редукторов и двух электродвигателей. Печь имеет главный и вспомогательный приводы. Посредством вспомогательного привода печь при ремонтных работах можно вращать со скоростью 4 об/час.

Для уменьшения подсоса воздуха устанавливаются уплотнения. У холодного конца печи - торцевое уплотнение, у горячего конца печи - лабиринтное уплотнение

За печью находится четырехступенчатый циклонный теплообменник Циклоны сварены из листовой стали толщиной 12-16 мм, футерованные внутри огнеупорами и расположены по вертикали. Первые три ступени снизу 4.8 м. Высота циклонов 7-8 м. Циклоны соединены между собой газоходами, также футерованы. Газоходы изготовлены из листовой стали толщиной 5-6 мм. К разгрузочным конусам циклонов присоединены трубы (течки) для спуска обжигаемого материала во входной газоход ниже расположенного циклопа. В течках расположены затворы, мигалки.

Также печь оснащена шнековым питателем для подачи материала, форсункой для подачи топлива в печь, колосниковым холодильником «Волга 35С» для охлаждения клинкера, пылеулавливающими устройствами, дымососом и приборами КИПиА.

При сухом способе производства цемента зоны подсушивания, подогрева и частичной декарбонизации вынесены в циклонный теплообменник. При сухом способе производства зона подсушивания практически отсутствует.

В зоне подогрева материал подвергается воздействию более горячих газов и нагревается примерно до 5000С.

В зоне кальцинирования (декарбонизации) происходит процесс разложения углекислого кальция при температуре 900-12000С.

6500МgСОз > МgО + СО2^

7500 СaСО > СаО + СО2^

8500 А12ОЗ + 2SiO2 > А12О3*2SiO2

В экзотермической зоне взаимодействие между основными и кислотными окислами протекает с большей скоростью, вследствие более высокой температуры, причем реакции являются экзотермическими.

10500 СаО +Fe2О3 > СаО Fe2О3

СаО + Аl2О3 > СаО А12О3

11500 СаО А12О3 + 2СаО > 3СаО А12О3

12500 2СаО + SiO2 > 2СаО SiO2

Далее материал поступает в зону спекания, где осуществляется спекание, т.е. частичное плавление материала, которое начинается при 13500, продолжается при дальнейшем подъеме температуры до 14500С и последующем охлаждении до 13500.

13500 2СаО SiO2 + СаО > 3СаО SiO2

Образовавшийся в зоне спекания клинкер поступает в зону охлаждения, пройдя которую, он выходит из печи примерно с температурой 800-10000С и направляется в холодильник.



Рисунок 1.3 - Кинематическая схема печи вращающейся O 4,0*60,0 м 1 - машинный зал, 2 - уплотнение горячего конца печи, 3 - бандаж, 4 -шестерня венцовая. 5 - футеровка, 6- форсунка, 7 - ролик опорный, 8 - шестерня подвенцовая, 9 - привод, 10 - электродвигатель, 11 - корпус, 12 - уплотнение холодного конца печи, 13 - лоток загрузочный, 14 - пыльная камера

1.2.4 Холодильник колосниковый «Волга 35С»

Таблица 1.4 Техническая характеристика холодильника колосникового «Волга 35С»

Наименование показателей	Единицы измерения	Значения
Изготовитель		Г. Тольятти
Производительность	т/час	35
Длина и ширина	м	16,6 * 2,52
Мощность электродвигателей	КВт	550
Количество подаваемого воздуха: острого дутья общего дутья	м /час	12500 140000
Толщина слоя на решетке	мм	150-350
Вес металлических частей	т	162,0

Колосниковый холодильник предназначен для охлаждения клинкера с 1200-12500С до 50-800С.

Клинкер, выходящий из печи поступает в шахту холодильника, где установлены колосники острого дутья, к которым подводится воздух от вентилятора высокого давления. Мощные струи воздуха охлаждают клинкер до 8000С и способствуют равномерному распределению по ширине решетки. Далее клинкер поступает на горизонтальную решетку (колосники общего дутья), через которую вентилятором подается воздух среднего давления.

Решетка имеет живое сечение 9,5-10% и представляет собой набор подвижных колосников чередующихся с неподвижными. Неподвижные колосники закреплены на неподвижных балках, а подвижные - на подвижных балках. Подвижные колосники совершают возвратно-поступательное движение. Крутая передняя и отлогая задняя плоскости колосников обеспечивают не только продвижение клинкера, но и его интенсивное перемешивание.

Рисунок 1.5 - Кинематическая схема холодильника колосникового «Волга35С» 1 - печь вращающаяся, 2 - шахта холодильника, 3 - колосники острого дутья, 4 - камера, 5 - набор подвижных колосников, 6 - подвижные балки, 7- неподвижные колосники, 8 - транспортер просыпи, 9 - труба для выхода менее нагретого воздуха, 10 - клинкерный транспортер

Проходя сквозь слой клинкера, воздух нагревается до 500-6000С и поступает обратно в печь, таким образом, сокращается расход топлива. Менее нагретый воздух поступает в очистное устройство, в трубу и далее в атмосферу. При движении клинкера по колосниковой решетке мелкие его части просыпаются через щели в колосниках в подколосниковую камеру и из неё удаляются скребковым транспортером с литыми износоустойчивыми звеньями цепи.

В разгрузочном конце холодильник имеет неподвижный грохот и встроенную дробилку для предварительного измельчения клинкера.

1.3 Схема компоновки оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.6 Схема компоновки оборудования 1 - карьер; 2 - дробилка щековая; 3 - ленточный транспортер; 4 - дробилка молотковая; 5 - циклоны; 6 - ленточный транспортер; 7 - объединенный склад; 8 - бункер; 9 - мельница трубная O3х8 м; 10 - элеватор; 11,12 - смесительные силоса; 13 - сырьевые силоса; 14 - цементные силоса; 15 - труба; 16 - электрофильтр; 17 - бункер; 18 - циклонный теплообменник; 19 - печь вращающаяся O4х60 м; 20 - вентилятор острого дутья; 21 - вентилятор общего дутья; 22 - холодильник колосниковый; 23 - транспортер клинкерный; 24 - циклон; 25 - склад объединенный; 26 - бункер; 27 - мельница O3,2х15 м; 28 - элеватор; 29, 30, 32, 34 - фильтр рукавный; 31, 35 - цементные силоса; 33 - циклон; 36 - бункер; 37 - грохот инерционный; 38 - транспортер ленточный; 39 - камера сушильная; 40 - камера пылеосадительная; 41 - электрофильтр; 42, 43 - шнек; 44 - транспортер ленточный; 45 - циклон; 46 - транспортер ленточный; 47 - дробилка молотковая; 48 - транспортер ленточный; 49 - приемное устройство; 50 - склад гипса

2. Специальная часть

цемент технологический оборудование

2.1 Анализ конструкции и принципа действия вращающейся печи

Главным звеном в цепи агрегатов технологических линий является печной агрегат, от эксплуатации которого и его надежности зависят технико-экономические показатели всего цементного завода.

В состав печного агрегата входят вращающаяся печь, внутрипечной или запечный теплообменник, охладитель клинкера, дозаторы и устройства подачи сырьевых материалов, топливосжигающие устройства, тягодутьевое оборудование, аппараты для очистки и выброса в атмосферу газов и воздуха, выходящих из печи и охладителя клинкера, а также различное вспомогательное оборудование.

В цементном машиностроении определилась тенденция сокращения длины вращающихся печей путем выноса подготовительных операций из печи в запечный теплообменник.

В агрегате сухого способа производства (рис. 1.4) запроектированы затворы и шибера, которые устанавливают в различных местах: поступления отработанных газов из агрегата помола и сушки сырья (шаровой мельницы), подачи запечных газов в агрегат для помола и сушки сырья, подачи сырьевой муки в циклонный теплообменник, подачи топлива в реактор-декарбонизатор, подачи топлива в печь и в месте отвода избыточного воздуха из охладителя клинкера. Вращающаяся печь сухого способа производства состоит из сварного корпуса (рис. 1.5), бандажей, роликоопор, зубчатого венца, привода, гидравлического упоров, загрузочного и разгрузочного узлов (концов) горелочных устройств, устройств для контроля температуры корпуса и его охлаждения воздухом, уплотнительных устройств мест контакта вращающегося корпуса печи с неподвижными загрузочными и разгрузочными узлами.



Рисунок 2.1 Вращающаяся печь 4х60 м 1 - уплотнение горячего конца; 2 - бандаж; 3 - обечайка; 4 - шестерня венцовая; 5 - уплотнение холодного конца; 6 - привод; 7 - шестерня подвенцовая; 8 -люк ремонтный; 9 - ролик опорный; 10 - разгрузочная головка.

Во вращающихся коротких печах сухого способа производства предварительная тепловая обработка сырьевой муки происходит вне печи - в запечных циклонных теплообменниках, которые могут быть оснащены также и реактором-декарбонизатором. Последние завершающие термохимические операции - декарбонизация и клинокерообразование происходят в печи.

В качестве внутренних теплообменных устройств во вращающихся печах применяют металлические цепные завесы, а также ячейковые теплообменники различных конструкций. В печах мокрого способа производства для обезвоживания шлама влажностью 35--45 % применяют цепные завесы, обладающие развитой поверхностью, способствующие не только испарению влаги, но также транспортированию материала и предотвращению образования шламовых колец внутри корпуса печи. Цепные завесы применяют и в печи сухого способа производства для интенсификации теплообмена между горячими печными газами и сырьевой мукой.

Цепные завесы обычно устанавливают в загрузочной части печи, где температура газов не превышает 1070 К. В начале загрузочной части печи, где поступающий в печь шлам текучий, он налипает на поверхность теплообменных устройств и непосредственно соприкасается с горячими газами. По мере сушки шлам постепенно теряет способность налипать на элементы теплообменных устройств, которые в этом случае выполняют функции регенераторов, воспринимая тепло от газов и передавая его материалу. В районе расположения теплообменных устройств продвижение материала вдоль корпуса печи замедляется, вследствие чего повышается заполнение печи материалом, а также увеличивается поверхность теплообмена. В то же время улучшается перемешивание материала, в результате чего выравнивается его температура по объему и по сечению печи, увеличиваются разности и перепад температур между газами и обжигаемым материалом, материалом и поверхностью теплообменников, что также способствует интенсификации теплообмена.

Цепная завеса положительно влияет не только на теплообмен материала с горячими газами, но и на образование пыли и ее улавливание, так как в той зоне, где цепи покрыты слоем влажного шлама, на них оседает большая часть пыли, содержащаяся в газовом потоке. Таким образом, цепная завеса является одновременно и пылеулавливателем.

Цепные завесы вращающихся печей обычно бывают двух типов: со свободно висящими концами (рис. 1.21, а) и гирляндной завесой (рис. 1.21, б).

Цепные завесы собирают из цепей с овальными звеньями из прутка толщиной 22 и 25 мм. Материал цепей, подвешиваемых в горячей зоне с температурой газового потока 770--1070 К, -- жаропрочная сталь 12Х18Н10Т, а в «холодной» зоне с температурой ниже 770 К -- углеродистая сталь. Цепи в завесах со свободно висящими концами длиной 0,6--0,7 внутреннего диаметра печи подвешиваются в шахматном порядке за один конец.

Гирляндные цепные завесы подвешиваются к корпусу печи за оба конца с провисанием в средней части.

В некоторых случаях во вращающихся печах мокрого способа производства в наиболее горячей зоне внутреннего теплообменника (взамен цепной завесы) частично или полностью устанавливают ячейковые теплообменники, включая и керамические.

Рисунок 2.2 Цепные завесы вращающихся печей: I -- конструкция части цепной завесы: 1 -- рядовое звено; 2 -- концевое звено; II -- узел крепления цепей к корпусу печи: 1 -- кронштейн; 2, 3 -- болт с гайкой; 4 -- корпус печи; 5 -- концевое звено цепи; 6 -- футеровка.

Ячейковые теплообменники пока не нашли повсеместного применения, и наиболее универсальным и эффективным внутренним теплообменником остается цепная завеса.

По характеру процессов, протекающих во вращающихся печах их разделяют на зоны подогрева, кальцинирования, экзотермических реакций, спекания и охлаждения.

В печах сухого способа производства, оборудованных циклонными теплообменниками и реакторами-декарбонизаторами, происходящие термохимические процессы идентичны процессам, происходящим в печах мокрого способа. Следует учитывать, что влажность поступающей в печь сырьевой муки не превышает 1,5%, благодаря чему в печных агрегатах сухого способа отсутствует зона сушки (испарения), а процессы подогрева и частично декарбонизации проходят в циклонном теплообменнике и реакторе-декарбонизаторе.

Во время подогрева температура материала повышается до 500-600°С, начинаются реакции; изменяется химический состав и физические свойства сырьевой смеси, разлагаются органические вещества и выделяется химически связанная вода (происходит дегидратация глины) при 450°С.

В зоне кальцинирования температура обжигаемого материала поднимается до 900--1200°С. Здесь углекислый кальций и магний декарбонизируются. При этом выделяется большое количество свободной извести, находящейся в тонкодисперсном состоянии. Свободная известь, взаимодействуя с кремнеземом и полуторными окислами, образует клинкерные минералы. Эта реакция протекает в твердом состоянии медленно и сопровождается превращением порошкообразной массы в крупные гранулы.

В зоне экзотермических реакций, где температура материала достигает 1300°С начинает образовываться большая часть двухкальциевого силиката, а также алюминатов и алюмоферритов. Количество свободной извести в сырьевом материале быстро уменьшается. В этой зоне завершаются все реакции в твердом состоянии.

Рисунок 2.3 Температурный график печи сухого способа производства 1 -- температура газового потока; 2 -- температура материала; LМ, LС - текущие значения длины печи; LМ,* LС* - полная длина печи.

В зоне спекания температура материала повышается до 1400-- 1450°С, материал частично плавится с образованием жидкой фазы, взаимодействующей с продуктами реакций в твердом состоянии, т. е. начинается процесс спекания.

Взаимодействуя в расплаве с СаО, двухкальциевый силикат образует основной клинкерный минерал -- трехкальциевый силикат, выделяющийся из жидкой фазы в кристаллическом виде. При понижении температуры до 1300°С жидкая фаза застывает и процесс спекания заканчивается.

В зоне охлаждения при снижении температуры до 1100--1000°С часть жидкой фазы переходит в стекловидное состояние, а остальная часть -- в кристаллическое.

Процесс охлаждения клинкера заканчивается в холодильнике, температура на выходе из которого в зависимости от конструкции холодильника колеблется в пределах 60--450°С.

Подсосы воздуха в любом узле печного агрегата отрицательно влияют на его работу: приводят к повышению расхода топлива, увеличению нагрузок на дымососы и соответственно расходу электроэнергии, ухудшают условия управления аэродинамическим и теплотехническим процессом, а при неблагоприятных условиях снижают производительность печи.

Особенно значительный ущерб приносят подсосы холодного воздуха в горячем конце печи: уменьшается рекуперация теплоты из холодильника с горячим воздухом, снижаются температура вторичного воздуха, температура горения топлива и производительность печи. При подсосах в горячей головке на каждые 10% подсосанного воздуха (по отношению к общему количеству воздуха, необходимого для горения топлива) снижается температура воздуха на 20--25°С и температура горения топлива (факела) на 15-20°С.

Подсосы в холодном конце перед обеспыливающими устройствами приносят различный вред в зависимости от способа производства и типа печного агрегата. Неуправляемые подсосы необходимо во всех случаях устранять самым тщательным образом, особенно в горячей головке печи, где хорошо должны быть подогнаны и уплотнены все люки. Смотровые окна следует открывать только во время наблюдений.

Размещено на Allbest.ru

...