1.1.7.2.2. Топливо
Использование топлива из ископаемых месторождений сильно зависит от цены и доступности. В производстве цемента в основном используются природный газ, каменный уголь, бурый уголь, горючие сланцы и мазут. В производстве клинкера имеются условия для использования горючих отходов, образующихся в других отраслях. Доля так называемых вторичных видов топлива в индустрии неуклонно растет. В 1997 году ее доля была уже около 25% (рисунок 1.17). В таблице 1.10 приведена доля вторичного топлива на энергетические потребности топлива отдельных стран. В зависимости от производственного процесса и второстепенных компонентов вторичного топлива используется множество материалов. В таблице 1.11 приведены примеры вторичных видов топлива, которые используются в производстве портландцементного клинкера.
Подготовка и гомогенность топлива имеет решающее значение для процесса сжигания. Равномерное пламя имеет очень важное значение для процесса сжигания топлива и обжига клинкера. Топливная форсунка расположена на горячей головке вращающейся печи, материал и газовый поток движутся по принципу противотока навстречу друг другу.
Рисунок 1.17 - Расходы на топливо в цементной промышленности Германии в 1997 году [93, 94]
Таблица 1.10 - Доля альтернативных видов топлива в энергетической потребности топлива в цементной промышленности [64]
Страна |
Ставка замещения, % |
Год |
Нидерланды |
72 |
1999 |
Швейцария |
34 |
1999 |
Бельгия |
30 |
1999 |
Германия |
30 |
2001 |
Австрия |
29 |
1999 |
Франция |
27 |
1999 |
Страны ЕС Всего |
12 |
1998 |
Великобритания |
6 |
1998 |
Польша |
1 |
1999 |
Ирландия |
0 |
1999 |
Таблица 1.11 - Примеры вторичных видов топлива для производства портландцементного клинкера [63, 64]
Твердые вторичные отходы |
Жидкие и регенерированные топлива |
Жидкое и газообразные топлива |
Бумажные отходы |
Отработанные масла и смолы |
Утилизированный газ |
Текстиль |
Нефтехимические отходы |
Пиролизный газ |
Отходы при чистке ковров и пластиковые отходы |
Остатки краски |
|
Отработанные автомобильные шины и резиновые отходы |
Растворители и химические отходы |
|
Отходы древесины |
Восковая суспензия |
|
Бытовые муниципальные отходы |
Асфальт и нефтешламы |
|
Шламы очистных сооружений |
|
|
Костная мука |
|
|
Клинкерные холодильники
Основным принципом охладителей всех типов является то, что охлаждающий воздух проходит через слой клинкера на решетке поперечного потока и нагретый воздух полностью или частично подают в печь для сжигания форсуночного топлива, подаваемого в печь. Важным является выбор режима охлаждения клинкера, так как от режима охлаждения зависит микроструктура и качество клинкера. За счет оптимизации процесса охлаждения клинкера создаются хорошие возможности улучшения производства клинкера с минимально возможными капитальными и эксплуатационными затратами [84,95].
Холодильник SF (Smidth-Fuller) поперечина.
В АО «Кокше Цемент» для охлаждения клинкера установлен холодильник SF (Smidth-Fuller) поперечина производительностью 5500 т/сут. Площадь колосниковой решётки составляет 139 м2 (рисунок 1.18).
Особенность конструкции холодильника состоит в том, что клинкер перемешается с помощью ригелей, движущихся над неподвижными колосниковыми решетками, а потоком управляют с помощью механических регуляторов, имеющихся в каждой решетке.
Колосниковые решетки в модулях холодильника также как и во впускных модулях вмонтированы в фундамент. Транспортировка клинкера осуществляется по поперечинам с поршневым компрессором, расположенным на 50 мм над линией колосниковых решеток. Каждый модуль холодильника имеет 12 поперечин, 6 неподвижных и 6 подвижных (рисунок 1.19). Подвижные поперечины соединены с двумя продольными профилями, которые приводятся в действие гидравлическим цилиндром, находящимся под колосниковой решеткой, одним для каждого модуля.
|
Рисунок 1.18 - SF холодильник с поперечиной |
|
Рисунок 1.19 - Неподвижные и подвижные поперечины |
Система приводов в модуле соединена с системами приводов в предыдущем и последующем модуле. Установки модулей «вправо», «по центру» и «влево» затем можно передвигать независимо друг от друга для оптимального распределения и транспортировки клинкера. Так как колосниковые решетки защищены неподвижным слоем клинкера, они, в отличие от других современных холодильников, не будут изнашиваться, и ухудшать распределение воздуха с большим количеством уплотняющего воздуха. Колосниковая решетка произведена с лабиринтным воздушным трактом для исключения выпадения клинкера. Поэтому транспортировочное оборудование под колосниковой решеткой отсутствует. Колосниковая решетка имеет низкое падение давления. Для обеспечения оптимального распределения воздуха каждая колосниковая решетка снабжена механическим регулятором расхода (МРР). МРР поддерживает постоянный поток воздуха через колосниковую решетку и слой клинкера независимо от высоты слоя клинкера, распределения размера частиц, температуры и т.д.: отдельный контроль за расходом для каждой колосниковой решетки. МРР позволяет использовать один вентилятор для относительно больших площадей и полностью исключает использование расположенных под решеткой труб и вентиляционных решеток, которые присутствуют в других современных холодильниках.
Модульный принцип холодильника SF позволяет производить заводскую сборку больших частей и быстрый монтаж холодильника на месте строительства.
На рисунке 1.20 приведен ригельный холодильник FLSmidth Cross-BarTM Cooler. При движении ригелей вперед-назад происходит продвижение охлаждаемого клинкера.
|
Рисунок 1.20 - Ригельный холодильник FLSmidth Cross-BarTM Cooler |
Хранение клинкера
Для того чтобы иметь достаточные резервы (запасы) для помола цемента, создаются нормированные запасы клинкера. Запас составляет примерно ежемесячную производительность печи. Для этого используются закрытые помещения (емкости), чтобы не было выбросов пыли и не происходило снижения качества клинкера вследствие погодных условий (дождь, снег).
Для хранения клинкера на современных цементных заводах устанавливают склады клинкера различной конструкции.
Международная группа AUMUND для хранения клинкера разработала склады следующих типов:
- круглые, без центральной опоры емкостью 3500…156000 т;
- цилиндрические силосы, емкостью 5000…60000 т;
- круглые, с центральной опорой емкостью 51000…190000 т;
- углубленные склады, емкостью 45000…201000 т;
(объемная масса клинкера γ=1500 кг/м3).
Круглые, без центральной опоры клинкерные склады изготавливают из железобетона, цилиндрической формы диаметром 40…80 м, высотой 10…25 м, верх конусообразный (рисунок 1.21).
|
Рисунок 1.21- Круглые, без центральной опоры клинкерные склады 2х75000 т |
В верхней части устанавливают транспортеры и пылеуловители. Выгрузка клинкера осуществляется по 2…4 каналам. Характеристики круглых складов приведены в таблице 1.12.
Таблица 1.12 - Характеристики круглых клинкерных складов
Размеры складов, м |
Емкость складов |
Коэф. выгрузки, % |
|
|||
D |
Н |
h |
тонн |
м3 |
||
40 |
15 20 |
14,1 14,1 |
34900 44300 |
23250 29500 |
80 84 |
|
45 |
15 20 25 |
15,8 15,8 15,8 |
45500 57400 69300 |
30300 38800 46200 |
76 80 84 |
|
50 |
15 20 25 |
18,7 18,7 18,7 |
57800 72500 87200 |
38500 48300 58200 |
81 84 87 |
|
55 |
15 20 25 |
20,5 20,5 20,5 |
71900 89700 108000 |
47900 59800 71700 |
79 82 85 |
|
60 |
15 20 25 |
22,1 22,1 22,1 |
88000 109000 130000 |
58700 72800 86900 |
81 84 87 |
|
65 |
15 20 25 |
25,0 25,0 25,0 |
106000 131000 156000 |
70700 87300 104000 |
83 86 89 |
|
