Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Механическое оборудование предприятий по производству вяжущих строи

..pdf
Скачиваний:
50
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
18.2 Mб
Скачать

сей, состояния теплообменников и других факторов и по достигну­ тому уровню па разных заводах различны. Значения коэффици­ ента /Ст. и- зависят от уровня эксплуатации печей, состояния техни­ ческой и технологической дисциплины на предприятии, своевремен­ ности и качества ремонтов и др.

Проектную мощность цеха обжига с наиболее распространенными печами рассчитывают с учетом значений q и Кт. и печей, прини­ маемых по табл. 42.

§ 71. Обеспечение надежности работы оборудования

Непрерывный технологический процесс обжига клинкера во вращающихся печах и непредусматриваемый запас их мощности при проектировании технологических линий предъявляют высокие требования к надежности функционирования], печных агрегатов.

Анализ происходящих поломок и аварий печных агрегатов пока­ зывает их преимущественную связь с отказами технологической си­ стемы на предыдущих обжигу переделах, приводящих, как правило к нестабильному и некачественному питанию печей сырьевыми смесями. Это вызывает снижение производительности печей, вы­ нужденные длительные простои для восстановления футеровки, уст­ ранение завалов мелким клинкером подрешеточного пространства колосниковых охладителей и др.

Вместе с тем получение качественного клинкера тесно связано

стехнологической надежностью обжига шлама или сырьевой муки

впечном агрегате, закладываемой при его проектировании, а также от квалификации машиниста вращающейся печи.

Основными параметрами, контролируемыми в процессе обжига сырьевых смесей, являются температура материала, газового потока, разрежение или давление в ответственных зонах вращающейся печи, циклонного теплообменника, охладителя, а также системы пыле­ улавливания. Для этого предусматривают установку термопар, манометров и других средств контроля, показания которых выносят на пульт управления. Кроме того, на отдельных участках печи пре­ дусматривают лючки отбора проб обжигаемого материала для лабо­ раторного анализа качества его подготовки. Это позволяет машинисту

полностью контролировать технологический процесс обжига и опе­ ративно вмешиваться при отклонении режима от заданных парамет­ ров путем изменения подачи в печь топлива, сырьевой смеси, пер­ вичного и вторичного (от холодильника) воздуха, числа оборотов печи. При любом нарушении режима работы печного агрегата дол­ жна срабатывать предупреждающая световая или звуковая сигнали­ зация, а при возникновении опасной ситуации должна отключаться подача в печь технологического топлива.

Техническую надежность печного агрегата обеспечивают установ­ кой весовых дозаторов питания печей сырьевой мукой и резервного транспортера клинкера после охладителя, введением постоянного контроля за нагревом корпуса печи в зоне спекания и автоматиче­ ского его обдува холодным воздухом при нагреве сверх допустимого.

Г л а в а

16

ПЕЧНЫЕ АГРЕГАТЫ

§ 72. Классификация агрегатов

Печной

агрегат представляет собой комплекс машин,

механизмов и устройств, осуществляющих термохимический про­ цесс обжига сырьевых материалов, охлаждение готового продуктаклинкера, обеспыливание отходящих дымовых газов и аспирацион­ ного воздуха, а также контроль и управление процессами.

Печные агрегаты разделяют

по различным

признакам:

по способу производства — на

печи мокрого,

сухого и полусу­

хого способов, а также с шахтными печами;

с

рекуператорными

по типу охладителей клинкера — на печи

(планетарными), колосниковыми,

барабанными

и

другими охлади­

телями; в зависимости от размеров вращающейся печи на длинные (80—

230 м) и короткие (до 80 м) печи.

Вращающуюся печь в зависимости от характера процессов, про­ текающих в обжигаемом материале, условно можно разделить на шесть зон: сушки, подогрева, декарбонизации (кальцинирования) экзотермических реакций, спекания и охлаждения.

При мокром способе производства все эти зоны расположены непосредственно во вращающейся печи, причем более половины длины всей печи (50—60 %) приходится на подготовительные зоны (сушки и подогрева). При сухом способе процессы сушки, подогрева, а также частично декарбонизации, происходят в запечных теплообменниках, а остальные более высокотемпературные процессы — непосредственно

Т а б л и ц а 43.

Удельные показатели печных агрегатов мокрого

 

и сухого способов

 

 

 

 

 

 

 

Расход

 

Производи­

Металло­

Расход

 

на

тельность,

емкость,

электро­

Печь

теплоты

1

кг клин­

1 т

метал­

энергии на

обжиг 1

кг

1

кера на

ла

на 1 т

1 т клин­

 

клинкера,

м* футе­

клинкера

кера,

 

кДж/кг

 

ровки в 1 ч

в сутки

кВт* ч/т

 

 

Мокрый способ

 

 

4,5Х 170 м

 

6700

23,2

1,81

40,7

5Х 185 м

 

6700

27,5

1,78

30,7

7X230 м

 

6700

26,5

2,1

43,8

 

 

Сухой способ

 

 

4X60 м, с конвейерным каль-

4000

51,5

1,07

30

цинатором

циклонным

3600

66,3

1,27

45

7/6,4X95 м, с

теплообменником

3470

121,3

0,8

50

4,5X80 м, с циклонным теп­

лообменником

и декарбо-

 

 

 

 

низатором

 

 

 

 

 

1

в короткой вращающейся печи. В шахтных печах эти зоны не раз* граничивают, так как процессы обжига происходят без движения материала.

Печные агрегаты являются самым энергоемким оборудованием технологических линий производства цемента, на долю которых приходится около 80 % затрат тепловой и электрической энергии. Поэтому этот вид цементного оборудования подвергают постоянному совершенствованию, направленному на снижение этих затрат. При эксплуатации действующих линий ведут работы по снижению влаж­ ности шлама, использованию теплоты корпуса печи и отходящих газов и др.

Сравнительные показатели печных агрегатов различных способов производства приведены в табл. 43.

§73. Печные агрегаты мокрого способа

Внастоящее время цементная промышленность страны насчи­ тывает более 350 печных агрегатов мокрого способа, на которых про­ изводится большая часть выпуска клинкера. Преимущественное рас­ пространение получили печные агрегаты с вращающимися печами следующих размеров: 3,6x150 м, 4x150 м, 4,5x170 м и 5x185 м.

Техническая характеристика наиболее мощных отечественных печных агрегатов мокрого способа приведена в табл. 44.

Т а б л и ц а

44. Техническая характеристика печных агрегатов мокрого способа

с вращающимися печами различных размеров

 

 

 

 

Показатель

4 X 150 м

4,5X170 м

5 X 185 м

7 X 230 м

Производительность, т клинкера в сут­

850

1200

1800

3000

ки (при влажности шлама 36 %)

 

 

 

5485

Установленная мощность электродви­

1100

2030

2300

гателей, кВт

 

 

 

 

 

 

В том числе для:

 

 

250X2

250X2

630X2

печи

 

 

 

160X2

охладителя

клинкера

460

530

800

1725

дымососов

 

 

320

500X2

500X2

1250X2

Удельный

расход

теплоты на обжиг

6680

6700

6700

6700

1 кг клинкера,

кДж/кг

 

40,7

30,7

43,8

Удельный

расход

электроэнергии на

31,4

1 т клинкера,

кВт-ч/т

 

2176

3215

6311

Масса, т

 

 

 

1622

В том числе:

 

 

1435

1947

2950

5776

печи

 

 

 

охладителя

клинкера

187

229

265

535

Удельная металлоемкость, т металла

1,9

1,8

1,8

2,1

на 1 т клинкера

в сутки

 

 

 

 

7 Л ск утоп Ю. А. и др.

Рис. 83. Схема печного агрегата мокрого способа'с печью 5Х 185 м

Печной агрегат мокрого способа (рис. 83) состоит из вращаю­ щейся печи 8, охладителя 13 клинкера, узла питания печи шламом, установки 14 возврата в печь уловленной пыли, пылевой камеры 3, обеспыливающих устройств (электрофильтров) 2 и 10 и клинкер­ ного конвейера.

Готовый шлам из сырьевого цеха подают в бачок 4} откуда после дозирования питателем шлам стекает по сливной трубе в загрузочную часть вращающейся печи. Во вращающейся печи сырьевой материал, перемещаясь в результате наклона и вращения печи к ее разгрузоч­ ному концу и подвергаясь воздействию раскаленных газов, которые образуются при сгорании топлива, последовательно проходит термо­ химические процессы (сушку, подогрев, кальцинирование и др.), образуя при этом готовый продукт — цементный клинкер.

Клинкер температурой 1200—1300 °С разгружается в колоснико­ вый охладитель 13 с переталкивающими колосниками, где продува­ емый воздухом, подаваемым вентиляторами 12 через слой перемеща­ ющегося по колосниковой решетке клинкера, охлаждается до тем­ пературы 90—100 °С. В разгрузочной части колосникового охлади­ теля клинкер ссыпается вниз на клинкерный конвейер и транспорти­ руется на склад.

Воздух, проходя через слой раскаленного клинкера, охлаждает его и при этом нагревается сам. Его используют в качестве вторич­ ного воздуха для сжигания в печи технологического топлива. Избы­ точный воздух удаляют из охладителя через отверстие, расположен­ ное в выходной, более холодной его части. Пройдя очистку

вскруббере 9 и электрофильтре 10, он выбрасывается дымососом И

ватмосферу.

В качестве технологического топлива используют мазут, газ или уголь. Для сжигания топлива печь оснащают соответственно мазутной, газовой или пылеугольной форсунками (горелками).

194

Рис. 84. Схема загрузочного устрой­ ства для возврата пыли в печь

В случае применения мазут­

ной или

пылеугольной

фор­

сунки

через нее

в печь от

специального

высоконапор­

ного

вентилятора

подают

первичный

воздух,

необхо­

димый для

лучшего

распы­

ления

топлива

в

зоне

горе­

ния печи.

Количество

пер­

вичного

воздуха,

составляет

около 20 % общего расхода

воздуха,

необходимого

для

горения

топлива

в

 

печи,

а остальное подается из ох­

ладителя. При

газообразном

топливе

весь воздух для го­

рения поступает в печь из

охладителя

клинкера.

 

Запечный дымосос

1 преодолевает сопротивление всего газового

тракта, обеспечивает скорость движения газов в печи, необходимую для экономичного и устойчивого ведения процесса обжига. Отходя­ щие из печи газы, пройдя пылевую камеру, попадают в электро­ фильтр 2 и после очистки направляются запечным дымососом в дымо­ вую трубу.

В мощных печных агрегатах средний вынос пыли из печи со­ ставляет 8—10 % количества обжигаемого в них сырьевого мате­ риала. Поэтому использование уловленной пыли имеет большое значение. Обычно пыль, если ее химический состав не снижает каче­ ство клинкера, возвращают обратно в печь. Разработано несколько способов ее возврата: подача по отдельной трубе под поступающий в печь шлам, вдувание по специальным трубопроводам в горячий конец печи (в зону спекания), вдувание под слой материала за цепной завесой в зоне подогрева. Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки, поэтому выбор способа осущест­ вляется конкретно для каждого завода с учетом его особенностей.

Принцип работы установки для возврата пыли в печь заклю­ чается в следующем.

Пыль, собранную из электрофильтра 2 и пылеЕой камеры 5, транспортируют шнековым конвейером 17 в бункер 16, откуда пневмовинтовым насосом 15 подают в расходный бункер 7 Оба бункера снабжены аспирационными установками, состоящими из рукавного фильтра 6 и вентилятора 5. Уловленную в рукавных фильтрах пыль возвращают в бункеры. Из бункера 7 пыль шнековым питателем подают в устройство 14 для ее загрузки в печь.

Нижняя часть корпуса загрузочного устройства является бун­ кером, в котором собирается пыль (рис. 84). Внутри корпуса вра-

щаются ковши 2, жестко соединенные с экранной обечайкой З н с обе­ чайкой корпуса / печи. Загрузочным концом ковш зачерпывает пыль нз нижней части 4 корпуса. При повороте печи на 45° пыль попадает под слой материала, в результате чего пыль в момент разгрузки не соприкасается с отходящими газами и не уносится их потоком.

§74. Печные агрегаты сухого способа

сциклонными теплообменниками

Первый печной агрегат сухого способа, оборудованный запечным теплообменником циклонного типа был пущен в эксплу­ атацию фирмой «Гумбольдт» (ФРГ) в 1951 г. Новизна этого тепло­ обменного устройства, нашедшего широкое применение в цементной промышленности большинства стран мира, основана на принципе

подогрева и частичной декарбонизации

сырьевой муки не в слое,

а во взвешенном состоянии благодаря

интенсивному теплообмену

в циклонах и газоходах между горячими газами и сырьевой мукой. В СССР первыми циклонными теплообменниками были оснащены в 60-х гг. печные агрегаты сухого способа с печами 4 х 60 м и 5 X

X 75 м. В 1975—1978 гг. на Новоспасском, Новокарагандинском и Навонйском цементных заводах были пущены в эксплуатацию мощные линии сухого способа с печными агрегатами 7/6,4 х 95 м,

оснащенными циклонными теплообменниками, производительностью 3000 т клинкера в сутки.

В настоящее время в отечественной цементной промышленности находятся в эксплуатации более 20 печных агрегатов с циклонными теплообменниками. Техническая характеристика мощных печных агрегатов приведена в табл. 45.

Печной агрегат (рис. 85) состоит из вращающейся печи 5, двухветьевого четырехступенчатого циклонного теплообменника 4, охла­ дителя / / клинкера с тягодутьевым 7, 8, 9, 10 и обеспыливающим 6 оборудованием, узла 17 питания печного агрегата, установок 19 для охлаждения и увлажнения отходящих печных газов, запечных дымососов 20, электрофильтров 2 и концевых дымососов 1 печи, а также вспомогательного оборудования, системы автоматического контроля н управления технологическим процессом.

Принцип работы агрегата заключается в следующем. Из расход­ ных снлосов сырьевого отделения мука подается в узел 17 питания печного агрегата, который обеспечивает автоматическое дозирование

нподачу пневмоподъемннкгмн, 14 заданного количества сырьевой укн в газоходы обеих ветвей циклонного теплообменника между Ш

нIV ступенями. Материал движется по циклонному теплообменнику сверху вниз, последовательно проходя газоходы н циклоны всех его ступеней навстречу восходящему потоку горячих отходящих газов

вращающейся печн. Сырьевая мука, находящаяся во взвешенном состоянии, под действием горячих газов подогревается и частично декарбоннэнруется.

Из обеих ветвей циклонного теплообменника материал попадает во вращающуюся печь 5, где происходит его окончательная тепловая

196

Т а б л и ц а 45. Техническая характеристика печных агрегатов сухого способа с циклонными теплообменниками

 

 

 

см!1-*446 с

сЖ -7з

 

 

 

7/6,4X95 ы

 

 

 

 

Температура материала, °С:

 

 

на выходе из циклонного теплообменника

700-800

700-800

(на входе в печь)

 

 

на выходе из печи (на входе в охладитель

1 260-1 300

1 260-1 300

клинкера)

 

 

на выходе нз охладителя клинкера

60 -80

60 -80

Температура

газов, °С

 

 

перед I

ступенью теплообменника

1 050-1 150

1 050-1 150

на выходе из циклонного теплообменника

300-350

300-350

Степень декарбонизации сырьевой муки на вхо­

0,2—0,3

0,2 -0,3

де в печь

 

 

 

Удельный расход теплоты на обжиг 1 кг клин­

3 600

3 600

кера, кД ж /кг

 

 

Удельный расход электроэнергии на 1 т клин­

45

45

кера, кВт-ч/т

66 667

 

Тепловая мощность печного агрегата, кВт

125 000

Масса

основного технологического оборудова­

1 750

3 800

ния

(без футеровки), т

 

 

Удельная металлоемкость, т металла на I т клин­

1,09

1,27

кера в сутки

 

 

обработка, в результате чего образуется цементный клинкер. Из печи клинкер температурой 1260— 1300 °С направляется в охладитель 11 клинкера колосникового типа, где происходит его охлаждение воздухом. Из охладителя клинкер выходит температурой 60—80 °С,

иего транспортируют на склад.

Вкачестве топлива во вращающейся печи используют мазут, уголь или газ. Отходящие из печного агрегата газы температурой 300—350 °С дымососами 20 направляют в агрегат для помола и сушки сырья, после чего их подают в электрофильтр 2 и очищенные сбра­ сывают в атмосферу. В случае остановки агрегата для помола и сушки сырья при работающем печном агрегате поток отходящих

газов проходит через установки 19 для охлаждения и увлажнения, и после электрофильтра 2 и их сбрасывают в атмосферу. В печном агрегате предусмотрена подача горячего воздуха от охладителя клинкера для сушки добавок.

Эффективная эксплуатация печного агрегата, в первую очередь, зависит от качества сырьевой муки: стабильности ее химического и минералогического состава, однородности гранулометрического состава, степени гомогенизации. Нарушение этих показателей ведет к нестабильности химико-термических процессов как в теплообмен­ нике, так и во вращающейся печи, образованию настылей (наростов сырьевого материала в виде бугров на стенках теплообменников, газоходов, вращающихся печен) и приваров, что резко уменьшает живое сечение циклонов н газоходов.

о

ОС

J

Рис. 85. Схема печного агрегата сухого способа с печью 7/6,4X95 м с двухветьевым

четырехступенчатым

циклонным

теплообмен­

ником:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ — концевой

дымосос:

2 — электрофильтр

печн; 3

— вентилятор;

4 —

двухветьевой

четырехступенчатый

циклонный

теплообменник;

5

вращающаяся

печь;

6

— электрофильтр

охладителя;

7 — дымосос

охладителя; 8 — вентилятор

общего дутья; 9

— вентилятор

первой

 

ка­

меры;

10 — вентилятор

острого дутья;

11

— колосниковый

охладитель

клинкера; 12

— рукавный фильтр;

13 — расходный бункер посто­

янного

у р о в н я : N

п н е в м о п о д ъ е м н н к ;

 

1 5 — дозатор; 1 6

— элеватор;

17 — узел

питания

печного агрегата;

18

— воздуходувка;

19

установка для

охлаждения и увлажнения

отходящих печных газов; 20 — дымосос печн;

21

— вентилятор

 

 

 

 

 

 

Рис. 86. Схема циклонного теплообмен­

ника

с системой

байпасирования:

 

 

/ — циклонный

теплообменник;

2 — вращаю­

щаяся

печь; 3

— трубопровод отвода

байпас­

ных газов; 4 — циклоны-пылесадитслн

 

 

Другим

важным фактором яв­

ляется

эффективность

смешения

в теплообменнике материала с га­

зовым потоком. При недостаточном

смешении

частицы

материала

не

подхватываются

 

потоком

газа,

а

проваливаются

в

расположен­

ные

ниже

циклоны

 

или

печь.

Это

приводит

к

неоднородности

степени

декарбонизации

муки

в

теплообменнике.

Для устране­

ния

этого

явления

подбираются

более эффективные

рассекатели

струй

материала

 

(конические,

сферические

и

др.),

которые

ус­

танавливают

перед течками.

 

 

 

Надежность

работы

циклонов также во многом зависит от их

герметизации. При подсосе в циклоны 3 % газов из расположенных ниже газоходов КПД циклонов снижается на 30—40 %, а при под­ сосе 8—15 % — падает до нуля. Герметичность циклонов обеспечи­ вается надежным соединением узлов, а также эффективными кон­ струкциями затворов-мигалок.

На эффективность работы печного агрегата отрицательно влияет наличие в сырьевой смеси щелочей. При тепловой обработке сырья в печи они возгоняются и при высокой температуре вступают в. реак­ цию с С02 и 0 2, образуя различные соли, которые конденсируются и образуют настыли в каналах между циклонами и печью или в ниж­ ней части циклонов. Для снижения содержания щелочей в сырьевой муке применяют ряд технологических приемов и конструктивных решений. Наиболее эффективным решением является отвод из си­ стемы части печных газов с наибольшим содержанием щелочей. Этот процесс называют байпасированием, а отводимый газ — бай­ пасом. Байпасирование вызывает дополнительный расход теплоты и электроэнергии. Так, расход теплоты на получение 1 кг клинкера повышается на 6—23 кДж на каждый процент отводимого газа, расход электроэнергии на получение 1 т клинкера — на 2 кВт-ч независимо от объема байпаса. Как правило, отводится 3—10 % объема печных газов.

В настоящее время разработаны различные байпасные системы, различающиеся в основном вариантами обеспыливания байпасных газов. На рис. 86 приведена схема циклонного теплообменника, оснащенного байпасной системой. В этом теплообменнике байпасный газ охлаждается и подается в обеспыливающие циклоны 4, а очи­ щенный газ смешивается с основным газовым потоком. Осажденную