Раздел X Расчет и конструирование оборудования для производства цемента Оборудование для обжига и охлаждения клинкера.

Печные агрегаты мокрого и сухого способов производства

Печной агрегат является основным технологическим оборудо­ванием цементного завода. Агрегат мокрого способа производства (рис. 36) представляет собой вращающуюся печь 4, к которой с холодного конца при­мыкают пылеосадительная камера 8, шламовый питатель 3, электрофильтры 2, главный дымосос 1, оборудование для возврата пыли в печь 9, а с горяче­го конца — разгрузочная головка 5, устройство для ввода и сжигания топлива 6, охладитель клинкера 7. Агрегат оборудован устройствами циркуляцион­ной жидкой смазки узлов печи. Комплекс контрольно-измерительных и регу­лирующих приборов и устройств позволяет управлять всеми процессами с пульта машиниста.

Сварной металлический корпус вращающейся печи футерован изнутри огнеупорным кирпичом. На корпусе закреплены бандажи, которыми печь опирается на роликоопоры.

Печь приводится во вращение приводом. Благодаря вращению и на­клону (уклон составляет 3...4 %) обжигаемый материал продвигается от холодного к горячему концу печи и подвергается тепловому воздейст­вию дымовых газов, просасываемых дымососом навстречу движущемуся ма­териалу.

В пылеосадительной камере крупные частицы пыли из потока дымовых газов, выходящих из печи, осаждаются вследствие резкого увеличения диаметра поперечного сечения и, следовательно, уменьшения скорости газов. Дымовые газы выбрасываются в атмосферу после окончательной очистки в электро­фильтрах. Уловленная пыль из бункеров пылеулавливающих устройств вин­товыми конвейерами подается в пневмонасосы, которые возвращают ее в печь. Уплотнения на концах вращающейся печи, входящих в пылеосадительную ка­меру и разгрузочную головку, препятствуют подсосам в печь наружного воздуха.

Устройство для сжигания топлива вводится в печь через разгрузочную го­ловку, к нижней части которой примыкает шахта охладителя клинкера.

Печные агрегаты обычно комплектуются колосниковыми охладителями типа «Волга».

При мокром способе производства материал подается в печь в виде шлама влажностью 36...42 %. В печи различают технологические зоны — сушки, по­догрева, декарбонизации, экзотермических реакций, спекания, предваритель­ного охлаждения.

В зоне сушки для увеличения поверхности теплообмена между материалом и отходящими газами установлена цепная завеса, длина которой достигает 30...50 м. Цепная завеса служит накопителем шлама и хорошим пылеуловителем.

В зоне подогрева могут устанавливаться внутрипечные теплообменники различных конструкций (цепные, лопастные, ячейковые). Зоны сушки и подогрева составляют около 60 % длины печи.

Температура материала в зоне спе­кания поднимается до 1500 °С, а тем­пература газов — до 1750 °С.

Рис. 36.

В результате физико-химических процессов, происходящих с материа­лом в печи, образуется клинкер, ко­торый разгружается в охладитель, имея температуру до 1300 °С. В охла­дителе клинкер охлаждается до тем­пературы 70...90 °С.

Печной агрегат сухого способа производства (рис. 37) состоит из вра­щающейся печи 6, системы теплооб­менников 4, загрузочной головки 5, увлажнителя 3, электрофильтров 2, дымососов 1, разгрузочной головки 7, устройства для сжигания топлива 8, охладителя клинкера 9. Агрегат осна­щен станцией циркуляционной смаз­ки узлов печи, а также комплек­сом контрольно-измерительных и регулирующих устройств управления.

В отличие от мокрого способа про­изводства, при сухом способе мате­риал в виде сухой сырьевой муки перед подачей в печь предварительно подогревается в циклонных теплооб­менниках потоком горячих газов, вы­ходящих из печи.

При сухом способе вращающиеся печи выполняются короткими и тем­пература отходящих из печи газов не превышает 1100 °С. Сырьевая мука подается после дозировки транспор­тирующими устройствами в выходной газоход циклона ступени III и благо­даря высокой скорости потока дымо­вых газов в газоходах (12...20 м/с) вносится в циклоны ступени IV. Здесь сырьевая смесь улавливается и по теч­кам поступает в выходной газоход циклона ступени II, откуда затем вно­сится в циклон ступени III. Между горячими газами и сырьевой смесью происходит интенсивный теплообмен, который таким же образом осуществ­ляется и в циклонах ступеней II, I. Из циклона ступени I материал пода­ется в печь. Пройдя четыре ступени циклонов, сырье нагревается до 700...800 °С и частично декарбонизируется. Окончательная декарбониза­ция и процессы клинкерообразования осуществляются в печи.

Рис. 37.

Температура дымовых газов на вы­ходе батареи циклонов ступени IV не превышает 300 °С. Коэффициент очистки этих циклонов составляет примерно 0,85.

Перед электрофильтрами, производящими окончательную очистку дымовых газов, обычно монтируется увлажнительная установка, снижающая темпера­туру газов до 200...250 °С. Для преодоления больших сопротивлений в газовом тракте печного агрегата необходимы дымососы, создающие высокое разре­жение (5...6 кПа). Часто используется система двух дымососов — перед элек­трофильтрами и за ними.

В современных технологических линиях тепло отходящих из циклонных теплообменников газов используется для сушки сырья в помольных отделе­ниях.

Печные агрегаты сухого способа производства имеют более высокие технико-экономические показатели по сравнению с агрегатами мокрого способа. На отжиг сырья в них затрачи­вается значительно меньшее количество тепла.

В развитии печных агре­гатов сухого способа произ­водства цемента наблюдается тенденция к сочетанию запеч­ных циклонных теплообмен­ников с выносными реакторами-декарбонизаторами. Они устанавливаются непосред­ственно за печью, являясь дополнительной ступенью теплообменника. На рис. 38 приведена

схема печного аг­регата с реактором- Рис. 38.

декарбоннзатором одной из

распро­страненных систем SF. Здесь за печью установлен реактор-декарбонизатор 1, пред­ставляющий собой вихревую камеру с дополнительным устройством сжигания топлива 2. Для сжигания топлива в реактор подается нагретый до 600 °С воздух из охладителя клинкера по воздуховоду 3.

Сырье из циклона ступени II поступает в реактор, подвергается тепловой обработке, вносится в циклон ступени I и затем поступает в печь. В реакторе-декарбонизаторе сжигается до 50...60 % общего количества топлива, в связи с чем в нем осуществляется почти полная декарбонизация сырья (примерно 95 %).

В связи со значительным уменьшением тепловой нагрузки на печь представляется возможным уменьшить ее диаметр, следовательно, снизить металлоемкость, повысить стойкость футеровки, упростить обслуживание.

Так, в печном агрегате производительностью 3000 т клинкера в сутки печь 6,4 × 95 м заменяется печью 4,5 × 80 м.

Проектирование и расчет вращающихся печей, а также колосникового охладителя клинкера

Проработать по книге: “Курсовое проектирование: Механическое оборудование предприятий вяжущих материалов и изделий из них”, Харьков, Издательство при Харьковском государственном Университете издательского объединения “Вища школа”, 1986 г. стр. 17 – 62.

Вопросы для самопроверки и контроля

1. Как устроена вращающаяся печь?

2. Какие факторы влияют на выбор основных параметров вращающейся печи (мощность, производительность)?

3. Как устроен колосниковый охладитель клинкера?

4. Какие факторы влияют на выбор основных параметров колосникового охладителя клинкера?