Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками имеют размеры 5х75 и 7х95 метров с суточной производительностью 1600 и 3000 тонн. Готовятся к выпуску печи производительностью 5000 т\сут. Эти печи характеризуются расходом топлива 3250 – 3500 кДж на 1 кг. клинкера.
Мощные печи оснащают двумя ветвями четырёх ступенчатых теплообменников.
Вынос наиболее теплоёмкого процесса декарбонизации из вращающейся печи в специальный реактор с подачей сюда большей части топлива даёт высокий техническиё эффект. Так, по производственным данным, если печи с циклонными теплообменниками дают в сутки около 1.5 т клинкера с
1 м\куб объёма печи, то у печей, работающих с декарбонизатором, удельная производительность увеличивается в двое и более при практически одинаковом расходе топлива (3200 – 3300 кДж\кг клинкера).
Как уже указывалось сырьевую муку при сухом способе производства можно обжигать во вращающихся печах, работающих в сочетании с конвейерными кольцинаторами, а так же в шахтных печах. В том и в другом случаях муку до поступления на обжиг гранулируют и получают гранулы размером от 5 – 10 до 20 – 30 мм. В настоящее время для этой цели используют тарельчатые грануляторы вместо ранее распространённых барабанных.
Тарельчатый гранулятор имеет имеет наклонно установленный вращающийся диск с Бортами. Подаваемую на диск муку опрыскивают каплями воды, и из увлажнённой до 12 – 15% муки образуются шарики. В дальнейшем при вращении диска шарики окатываются, и на них налипают новые порции материала и получаются крупные гранулы. Постепенно накапливаясь в нижней части тарелки, они пересыпаются затем через её борт и поступают в бункер над конвейерным кальцинатором. Они представляют собой бесконечную колосниковую решётку, составленную из отдельных колосников и движущуюся со скоростью 30 – 50 м/ч. Колосниковая решётка заключена в плотный кожух. Сырьевые гранулы подаются из бункера на конвейер слоем 15 – 20 см. Через этот слой просасываются газы, поступающие в кальцинатор с температурой 1000 – 1100*С из короткой вращающейся печи. Просасывание газов может осуществляется как при однократном, так и двукратном прохождении через материал. Применяется другой метод. Для этого кальцинатор вертикальной стенкой разделяют на две камеры. Газы из печи сначала поступают в верхнее отделение камеры, далее под действием тяги вентилятора просасываются сверху вниз через слой гранул и из нижней части камер направляются через циклоны в другую камеру. Здесь они вновь пронизывают слой материала и удаляются из кальцинатора дымососом с температурой 100 – 150*С. Материал вначале подсушивается. Далее дегидратируется и частично декарбонизируется, и поступает на обжиг в печь с температурой около 800*С. Гранулы, провалившиеся через отверстие в решётке, попадают на конвейер и с помощью элеватора направляются в печь. Сюда же по винтовому конвейеру движется пыли из циклонов .Вращающиеся печи в сочетании с описанными кальцинаторами характеризуются различной суточной производительностью до 1000 – 3000 т. Рассчитанная на выпуск 1800 т/сут, состоит из печи размером 5 х 85м. И кальцинатора с площадью решётки 200 м кв. Расход тепла в печах с кальцинаторами составляет примерно 3150 -3550 кДж/кг клинкера. ИЗ вращающейся печи клинкер направляют в холодильник и далее на склад и помол.
Вращающиеся печи с кальцинаторами, часто работающие с пониженными коэффициентами использование по времени (не более 0.8 – 0.85) и плохо поддающиеся автоматизации, реконструируются и переводятся на работу с теплообменниками, что способствует значительному сокращению удельных расходов труда, топлива и электроэнергии и повышению производительности печей.
Обжиг в шахтных печах. Шахтные печи рассчитаны на производительность до 150 – 250т. клинкера в сутки. Они работают на короткопламенных видах топлива. Эти печи характеризуются пониженным расходом тепла – 3750 – 4600 кДж/кг клинкера. Вместе с тем по качеству получаемого клинкера эти печи уступают вращающимся.
Процесс обжига клинкера в современных печах полностью автоматизирован. Высота шахты обычно находится в пределах 8 – 10 м. А диаметр её
2.5 – 2.8 м. Печь конструкции Гипроцемента имеет высоту 8м. И внутренний диаметр 2.85 м. Мощность её до 250 т. клинкера в сутки. Пи расходе тепла 4200 кДж/кг. В печи обжигается сырьевая мука, смешанная с топливной крупкой и подвергнутая грануляции. Сырьевая мука и топливная крупка из отдельных бункеров, размещённых над шахтой, с помощью ленточных весовых дозаторов направляются в строго установленном количестве в смесительные шнек, а далее в тарельчатый гранулятор. Отсюда гранулы вращающейся воронкой загружаются в печь, где распределяются ровным слоем. Топливо сгорает за счёт воздуха, подаваемого под разгрузочную решётку внизу печи под давлением 25 – 30 кПа. Часть воздуха поступает непосредственно в зону горения. Предусмотрена также введение некоторого количества воздуха, обогащённого кислородом, в зону интенсивного горения топлива.
Готовый клинкер разгружается с помощью рещётки, которая может вращаться с разной скоростью, в зависимости от протекания прцесов обжига.
Чтобы предотвратить выбивание воздуха из печи, при выгрузке продукта устанавливают двух или трёхшлюзовый затвор. Верхнюю часть печи футеруют огнеупором, а в низу устанавливают чугунные кольца, лучше выдерживающие абразивное действие клинкера.
При обжиге материала в шахтных печах сырьевые гранулы в начале подвергаются сушке отходящими дымовыми газами. Затем по мере перемещения их вниз в зону более высоких температур и нагревания до 400 – 500*С в них проходит дегидратация глинистых минералов. В это время начинается горение топлива, находящегося в гранулах. Это резко повышает температуру материала, что сопровождается декарбонизацией известняка и выделением СО2.
Углекислый газ способен взаимодействовать с углеродом. Образование окиси углерода в массе материала сопровождается возникновением среды которая может вызвать восстановление окиси железа до Fe2O4 или FeO, ухудшающих качество клинкера и облегчающих спекание материала в крупные куски и его привары к стенкам печи. Чтобы предотвратить такие нежелательные явления следует часть воздуха необходимого для горения топлива, вводить в зону спекания материала. Всё это осложняет управление процессами обжига и клинкерообразование в шахтных печах и приводит иногда к снижению качества продукта.
Образовавшийся клинкер в нижней части печи интенсивно охлаждается. Затем его выгружают и направляют, как обычно, на склад и помол.
Иногда клинкер готовят обжигом сырьевых гранул, полеченных из смеси муки измельчённым топливом на спекательных рещётках, подомным агломерационным машинам. Однако этот способ в силу ряда недостатков получил ограниченное применение.
Разрабатываются также новые способы обжига сырьевых смесей, в частности в «кипящем» слое. Сущность этого способа заключается в том, что через слой мелкозернистой или гранулированной сырьевой смеси просасываются снизу вверх горячие газы со скоростью 1,5 – 3 м/с, при которой гранулы находятся в непрерывном возвратно-поступательном движении («кипящем» состоянии).
Ряд исследований показал, что в этих условиях обжиг гранул размером в
2 – 5 мм. Заканчивается в течение 30 – 40 мин, причём получается цемент высоких марок.
Использованная литература:
Минеральные вяжущие вещества.
(А. В. Волженский.) 1986г.
Минеральные вяжущие вещества.
(Ю.С. Буров. А. В. Волженский.
В.С. Колокольников. )