Глава 4. Автоматизация процессов обжига цементного клинкера
Лекция № 14
Глава 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА
Краткие сведения о технологии обжига
План
1 Описание тепловых агрегатов
2 Описание технологического процесса
1 Описание тепловых агрегатов
Основным агрегатом любого цементного завода является цементообжигательная печь. По принципу работы печи делятся на вращающиеся, с циклонными теплообменниками, с кальцинаторной решеткой и др.
Вращающиеся печи. Наиболее распространены в мировой практике. Этому способствовали такие их преимущества, как максимальная производительность, возможность применения разного вида топлива и сырья, простота обслуживания.
Печь представляет собой цилиндр диаметром от 2,5 до 7 м, длиной от 40 до 230 м, отфутерованный изнутри огнеупорными материалами. Частота вращения печи составляет 1—1,5 об/мин. Печь имеет наклон к горизонту до 5°. Сырье в виде шлама (при мокром способе производства) или сырьевой муки (при сухом способе) поступает в верхний конец печи и проходит ее по всей длине за 2—4 ч в зависимости от длины, диаметра и наклона печи.
Процесс теплooбмeнa во вращающихся печах построен по принципу противотока: направление движения горячих газов, образующихся при сжигании топлива и отсасываемых дымососом, установленным за печью, противоположно движению материала.
Последовательно пройдя все этапы тепловой обработки в печи, материал превращается в полуфабрикат (клинкер) и попадает в холодильник, где охлаждается встречным потоком воздуха, а затем транспортером подается непосредственно на клинкерный склад.
Печи с циклонными теплообменниками. Это те же вращающиеся печи, только оборудованные запечными теплообменниками. Длина печи не более 75 м, диаметр до 5 м. Наибольшее распространение в настоящее время получил циклонный теплообменник. Его преимущества: максимально развитая поверхность теплообмена взвешенной в газовом потоке сырьевой муки, высокая скорость нагревания, надежность работы. Теплообменник состоит обычно из четырех отдельных циклонов, установленных последовательно друг над другом и соединенных между собой патрубками для пересыпания сырьевой муки. Последняя загружается в самый верхний циклон и движется вниз, переходя из одного циклона в другой и нагреваясь движущимися ей навстречу отходящими газами из печи.
Общая высота четырехступенчатого циклонного теплообменника до 70 м. Дымовые газы отсасываются дымососом, устанавливаемым за циклонами. Самый нижний циклон соединен трубопроводом с загрузочным концом вращающейся печи.
Печи с кальцинаторной решеткой (печь «Леполь»). Состоят из вращающегося барабана длиной до 60 м и конвейерного кальцинатора, который представляет собой бесконечную колосниковую решетку длиной 12—15 м и шириной 3—4 м, движущуюся со скоростью до 50 м/ч. На решетке находится слой предварительно гранулированного материала высотой до 250 мм.
Через слой материала и отверстия в колосниках проходят газы с температурой 1000—1100 °С. Существуют две схемы работы конвейерных кальцинаторов — с одно- и двукратным просасыванием газов. Вторая схема более экономична. В этом случае кальцинатор делится на две камеры: сушильную и горячую. В горячей камере газы проходят слой материала сверху вниз, в сушильной — наоборот. Гранулы, нагретые до 900— 1000 оС, попадают через течку в печь.
Колосниковые холодильники. Служат для охлаждения клинкера, выходящего из печи с температурой 1000—1100 °С. Каждый обжиговый агрегат оснащается холодильником. В настоящее время встречаются три типа холодильников: колосниковые, рекуператорные и барабанные. Высокопроизводительные печи (мощностью свыше 30 т/ч) имеют, как правило, колосниковые переталкивающие холодильники с интенсивным охлаждением клинкера за счет прососа холодного воздуха.
Клинкер из печи через соединительную шахту, связывающую печь и холодильник, попадает сначала на неподвижную решетку, так называемую решетку «острого» дутья, а потом на подвижную решетку, продуваемую общим воздухом. Клинкер располагается равномерно по всей ширине решетки и перемещается к разгрузочному концу холодильника благодаря возвратно-поступательному движению колосников. Подрешеточное пространство холодильника обычно делится на две части воздухонепроницаемой перегородкой. Основная часть охлаждающего воздуха поступает в первую зону (горячую камеру). Здесь он нагревается за счет отбираемого у клинкера тепла и подается в печь в качестве вторичного воздуха, утилизирующего тепло печи. Избыток воздуха, предварительно обеспыленный, стравливается аспирационным дымососом. Колосниковые холодильники позволяют эффективно охлаждать клинкер до 70—50°С.