Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Клинкер по сухому способу во вращающихся печах с циклонными теплообменниками, а в новейших системах в сочетании с реакторами (декарбонизаторами) получают по технологической схеме (при использовании известняка и глины), изображенной на  27.

Добывают известняк и глину с учетом их свойств теми же приемами, какие используются при мокром способе производства. Последующая их переработка (дробление, измельчение, смешение компонентов) определяется спецификой сухого способа производства. Добытый известняк вначале подвергают двухстадийному, а иногда одностадийному дроблению до кусков размером 1—3 см. Для этой цели на новых предприятиях часто используют передвижные механизмы, например молотковые дробилки соответствующей производительности. Полученную щебенку направляют на усредиительиый склад, где с помощью комплекса машин осуществляется первичная гомогенизация сырья. Добытую глину вначале также подвергают дроблению при одновременной сушке с последующей подачей полученного материала на усредиительиый склад для гомогенизации. С этих складов известняк и глину направляют через автоматические дозаторы в требуемом соотношении по массе в шаровые мельницы, где осуществляются сушка и тонкий помол •сырья. Для сушки в мельницы направляют дымовые газы, образующиеся во вращающихся печах при сжигании топлива. Шаровые мельницы часто работают в замкнутом цикле с сепараторами (проходными или центробежными). Из мельниц мука в виде пылегазовой смеси направляется в осадительные циклоны, а затем в горизонтальные электрофильтры, в которых выделяется твердая фаза. Иногда для оптимизации работы оборудования в линии устанавливаются охладители газов, в которые в необходимом количестве пульверизируется вода. При этом температура газов, поступающих в электрофильтры, должна держаться на уровне 120—140 °С. В этих условиях остаточное содержание пыли в газах, выбрасываемых в атмосферу, доводится до санитарных норм (75—90 мг/м3).

На крупных предприятиях с производительностью одной технологической линии 3000 т клинкера в сутки устанавливают две шаровые мельницы размером 4,2X10 м, дающие 120—130 т/ч муки с остатком 10—12 % на сите № 008.

В настоящее время все шире начинают применять каскадные мельницы без мелющих тел типа «Аэрофол», сырьевые материалы в которых измельчаются под действием падающих кусков самого материала. Эти мельницы применяют для измельчения сырья с влажностью до 20%, а по ряду данных и с большей влажностью. Выпускают их в разных странах в виде барабанов диаметром 5—9 и длиной до 1—2,4 м. Сырье загружают кусками размером до 30—50 см. В мельницу подают горячие газы, которые сушат материал до влажности 0,5— 1 %. Эти же газы выносят измельченный продукт, который затем выделяется из потока в проходных сепараторах и циклонах, причем более крупные частицы возвращаются на домол. Иногда после такой мельницы устанавливают обыкновенную шаровую для домола материала. Расход электроэнергии на помол материалов в бесшаровых мельницах уменьшается по сравнению с расходами на помол в трубных мельницах примерно на 25%- Производительность таких мельниц 250—300 т/ч и более.

Сырьевая мука, получаемая в результате помола в мельницах того или иного типа, направляется на гомогенизацию и корректирование в специальные железобетонные силосы вместимостью до 500—2000 м3 (в зависимости от масштабов производства и однородности сырья). Чем неоднороднее сырье, тем меньше обычно вместимость отдельных силосов. Муку в них перемешивают сжатым воздухом,    вводимым через керамические пористые плитки, укладываемые на днище силосов. Иногда вместо керамических применяют специальные металлические плитки или даже перфорированные трубы, покрытые тканью. Воздушные струи, проникающие в муку, аэрируют ее, что сопровождается уменьшением насыпной плотности. Одновременно материал приобретает большую текучесть.

После гомогенизации проверяют состав сырьевой муки по содержанию оксида кальция (титр муки). Если оно соответствует требуемому, то смесь направляют на обжиг. Если же выявляется отклонение, то муку из двух силосов направляют в третий в таком соотношении, чтобы получить смесь требуемого состава. После заполнения общего силоса материалы в нем тщательно перемешивают до полной однородности.

При использовании способа непрерывной гомогенизации мука непрерывно подается на верх большого силоса, заполненного уже аэрированной и гомогенизированной смесью. Одновременно у днища силоса непрерывно отбирается готовый материал. Вместимость силоса принимается равной 8—10-кратной часовой производительности мельниц. Высота силосов в 1,5—2 раза больше их диаметра.

Для перемешивания применяют обычно воздух, очищенный от масла и паров воды, под давлением до 0,15— 0,2 МПа. Через 1 м2 пористых плиток подается в 1 мин около 2 м3 воздуха. Затраты электроэнергии на гомогенизацию составляют 0,4—0,6 кВт-ч на 1 т муки; общий расход энергии на всю установку (подача материала в. силосы, его выгрузка и перемешивание) 2,2—2,5 кВтХ Хч/т. В месте выхода готовой муки из силосов устанавливают пробоотборники, автоматически отбирающие пробы массой 10—15 г/т материала. Силосы снабжают также устройствами для обеспыливания отработанного воздуха и удаления воздуха из готовой муки.

В тех случаях, когда муку обжигают во вращающихся печах, снабженных циклонными теплообменниками, сухую смесь из силосов с помощью пневмонасосов того или иного типа направляют в приемный бункер 8 печной установки ( 28). Отсюда элеватором 7 материал подают на ленточный конвейер-дозатор 6, передающий его в газоход батарейного циклона 4. Здесь он подхватывается отходящими газами из циклона 5 и поступает в циклон 4. Далее таким же образом он проходит газоходы и циклоны 5, 3, 9 и поступает в печь 10. Во время перемещения по газоходам и циклонам сырьевая мука постепенно нагревается и поступает в циклон 9 с температурой 800—850 °С частично (на 30—40%) декарбонизированной. Нагревается мука в газовом потоке циклонных теплообменников очень интенсивно. Циклоны 3 и 9 изнутри футеруют огнеупорами. Газы через систему циклонов движутся под действием дымососа 1. Отработанные газы с температурой 200—300 °С очищаются от пыли в циклоне 2 и в электрофильтрах или же сначала используются для сушки муки.

Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками имеют размеры 5X75 и 7X95 м, их суточная производительность 1600 и 3000 т. Расход топлива 3250— 3500 кДж на 1 кг клинкера. Мощные печи оснащают двумя ветвями четырехступенчатых теплообменников.

В материале, обжигаемом в рассматриваемых печах, идут те же процессы, что и при обжиге смеси в виде шлама. Полученный клинкер после охлаждения в холодильниках того или иного типа направляют на склад, а затем перерабатывают в цемент.

В последнее десятилетие печные агрегаты с циклонными теплообменниками получили дальнейшее существенное развитие [3]. Был предложен обжиг сырьевой муки по схеме циклонный теплообменник — декарбони-затор— вращающаяся печь. Известно, что около 60% общего количества теплоты, необходимой для получения клинкера, расходуется на декарбонизацию сырьевой муки. В соответствии с этим в новых конструкциях печных агрегатов материал после теплообменников в потоке газов с температурой 800—850 °С поступает з зону, где температура повышается до 1000—1050 °С благодаря сжиганию здесь дополнительного количества топлива. В этой зоне, называемой реактором, в среде раскаленных газов при вихреобразном движении пылевидные частички в течение 70—80 с подвергаются почти полной декарбонизации (85—90%). Отсюда материал с температурой 900—950 °С поступает во вращающуюся печь, где завершаются процессы клинкерообразования и последующего охлаждения продукта. Важно отметить, что почти полная декарбонизация материала и высокая его температура при поступлении в печь дают возможность устанавливать ее с уклоном 3,5—4° и в два-три раза увеличивать частоту ее вращения.

Вынос наиболее теплоемкого процесса декарбонизации из вращающейся печи в специальный реактор с подачей сюда большей части топлива дает высокий технический эффект. Так, по производственным данным, если печи с циклонными теплообменниками дают в сутки около 1,5 т клинкера с 1 м3 объема печи, то у печей, работающих с декарбоыизатором, удельная производительность увеличивается вдвое и более при практически одинаковом расходе топлива (3200—3300 кДж/кг клинкера).

В настоящее время печные агрегаты, работающие по схеме циклонные теплообменники — реакторы — печь, получили значительное применение в Японии. Здесь созданы, в частности, различные типы реакторов-декарбонизаторов, включенных в технологические линии производительностью до 3000—5000 т и более клинкера в сутки. В других странах известны обжиговые агрегаты системы «Дополь», в которых последняя ступень теплооб* менников имеет вид шахты, выполняющей роль декар-бонизатора.

На  29 представлена схема обжига клинкера с использованием теплообменников и декарбонизаторов, применяемая на некоторых заводах в Японии. Сырьевая мука, пройдя циклоны, поступает   в декарбонизатор, куда также подается топливо и вторичный воздух из холодильника 7 по газоходу 4. Во вращающуюся печь 5 материал поступает с температурой около 1000 °С, почти полностью декарбонизированный и подготовленный к завершающим реакциям образования клинкера.

Как уже указывалось, сырьевую муку при сухом способе производства можно обжигать во вращающихся печах, работающих в сочетании с конвейерными кальцина-торами (печи «Леполь»), а также в шахтных. В том и в другом случаях муку до поступления на обжиг гранулируют и получают гранулы размером от 5—10 до 20— 30 мм. В настоящее время для этой цели используют тарельчатые грануляторы вместо ранее распространенных барабанных.

Вращающиеся печи в сочетании с кальцинаторами (печи «Леполь») характеризуются суточной производительностью 1000—3000 т. Установка, рассчитанная на выпуск 1800 т/сут, состоит из печи размером 5X85 м и кальцинатора с площадью решетки 200 м2. Расход теплоты в печах с кальцина торами примерно 3150— 3550 кДж/кг клинкера. Из вращающейся печи клинкер направляется в холодильник и далее на склад и помол.

Вращающиеся печи с кальцинаторами, часто работающие с пониженными коэффициентами использования по времени (не более 0,8—0,85) и плохо поддающиеся автоматизации, в последние годы реконструируются и переводятся на работу с теплообменниками, что способствует значительному сокращению удельных расходов труда, топлива и электроэнергии и повышению производительности печей.