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

Н2О (вода)→Н2О (пар)

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.

Al2O3*2SiO2*2H2O→Al2O3+2SiO2+2H2O↑

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.

СаСО3→СаО+СО2↑

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

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

CaO+SiO2 +Al2O3+Fe2O3→C2S+C3A+C4AF

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

СаО+С2S→→→→С3S

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;

• Низкий пылеунос

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: