Machinewiremesh.ru

Стройка, мебель и декор
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Глухарев Н. Ф. Принцип Ле Шателье и обжиг клинкера. // Цемент и его применение. – 2012. – № 2. – С. 88 – 89

Глухарев Н.Ф. Принцип Ле Шателье и обжиг клинкера. // Цемент и его применение. – 2012. – № 2. – С. 88 – 89.

РЕФЕРАТ. Описан опыт интенсификации процессов во вращающихся печах с использованием устройства «ЭКОФОР», являющегося нейтрализатором свободных электрических зарядов. Во всех случаях на 4—9 % снижался удельный расход топлива на обжиг клинкера и стабилизировалась работа печи.

Ключевые слова: обжиг клинкера, вращающаяся печь, интенсификация процесса, электрический заряд.

Keywords: clinker burning, rotary kiln, process intensification, electric charge.

Опыт пo интенсификации процесса во вращающейся печи с использованием устройства «ЭКОФОР» [1 ] как нейтрализатора свободных электрических зарядов получен нами в производстве дробленого активированного угля. В 1994 году совместно с ОАО «Пикалевский глинозем» мы впервые испытали устройство на аналогичном оборудовании, но при обжиге цементного клинкера в 60-метровой вращающейся печи. Связь входа устройства со спекаемой массой осуществлялась по следующей электрической цепи: изолированный от земли, скользящий по обечайке печи контакт в центре зоны спекания; расклинивающие футеровку металлические пластины; в достаточной степени проводящая в горячем состоянии электрический ток обмазка печи; спекаемая масса. Испытания продолжались 2 сут и сопровождались улучшением гранулометрии клинкера, ростом активной составляющей тока электродвигателя печи, которая через полчаса после отключения устройства вернулась к исходному значению. Это обстоятельство, свидетельствовавшее о подъеме спекаемой массы, ставшей во время испытания менее вязкой, убедило нас в целесообразности продолжения исследований.

Поскольку устройство «ЭКОФОР» является нейтрализатором свободных электрических зарядов, происходящее при его подключении к печи обжига изменение вязкости спекаемого материала может быть обосновано именно этим обстоятельством – его электрической нейтрализацией. Появление свободных электрических зарядов в материале при этом соответствует принципу термодинамического подвижного равновесия Ле Шателье. Этот принцип предусматривает возникновение в системе, находившейся в состоянии равновесия и оказавшейся под каким-либо воздействием, процессов, ослабляющих это воздействие. Так, при обжиге имеет место электризация материала, которая ослабляет тепловое воздействие.

Известно, что ни одно изменение в природе не происходит без сопровождения его какими-либо электрическими явлениями. Для печи спекания это справедливо, поскольку:

  • материал электризуется из-за трения при пересыпании;
  • при нагревании этого материала в силу его неоднородности имеет место структурная объемная поляризация с накоплением пироэлектрических зарядов. А зона спекания, несмотря на то, что она значительно менее затратна в тепловом отношении по сравнению с зоной декарбонизации и особенно с зоной сушки, имеет наибольшую температуру;
  • электрические заряды, обусловленные внутренним трением и электрическим притяжением в двойном электрическом слое, сдерживают снижение вязкости расплава в зоне спекания.

Сам факт электризации материала при спекании не беспрецедентен. Так, известен способ [2] контроля качества спекания агломерационной шихты путем измерения электрических характеристик спекаемого материала. При этом измеряют возникающую в ходе процесса электродвижущую силу между корпусом агрегата спекания и спекаемым материалом. Спекание регулируют с целью устранить разницу между этим измеренным значением и эталонным показателем, гарантирующим необходимое качество продукта.

Для плавления кристаллического материала существенное значение имеет сопротивление сдвигу, которое при критическом подведении теплоты резко снижается. Можно считать, что составляющей сопротивления сдвигу является электростатическая, связанная с противодействием активированных электрических носителей. С ростом температуры происходит сначала рост этих зарядов, а затем их аннигиляция, вызванная интенсификацией теплового, колебательного движения частиц в материале, и неизбежно достигается оплавление. Устройство «ЭКОФОР» помогает электронейтрализации материала в зоне спекания, в том числе путем разрядки двойного электрического слоя, при этом сопротивление сдвигу со стороны свободных электрических зарядов уменьшается. Быстрее, чем в случае, когда устройство не используется, снижается вязкость расплава, что создает возможность для снижения удельного расхода топлива.

Реализовать это мы смогли на вращающейся печи производительностью 25 т/ч в Египте на заводе Tourah Cement в 1996 году. После включения устройства произошло чрезмерное уменьшение содержания свободного оксида кальция в клинкере и увеличение его массы 1 л (определяемой для образца оговариваемого фракционного состава). На рис. 1 представлены происходившие во времени изменения. Через 6.5 ч доля свободного оксида кальция снизилось с 1,5 до 0,75 %, а масса 1 л клинкера увеличилась с 1200 до 1400 г/л. По местным условиям это свидетельствовало о крепком обжиге клинкера, и оператор через 10 ч после включения устройства смог увеличить производительность печи на 5 т/ч.

В 1997 году нами проводились работы по интенсификации помола цемента на десяти заводах Китая. На одном из них, Suzhou Nanxin Cement, была предоставлена возможность испытать устройство «ЭКОФОР» на печи производительностью также 25 т/ч. После включения устройства содержание свободного оксида кальция с нормативного для завода уровня 1,2 % снизилось с одновременным увеличением массы 1 л клинкера от соответствующего уровня 1350 г/л. Машинист, возвращая в норму эти параметры, увеличивал подачу материала в печь, а в одной из смен безуспешно пытался одновременно снизить подачу топлива. На рис. 2 представлена динамика изменения производительности печи и удельного расхода топлива во время испытания. За 3 сут работы производительность печи была в среднем повышена на 4 т/ч (или на 16 %), снизился удельный расход угля на производство тонны клинкера. При этом содержание свободного оксида кальция и масса 1 л клинкера соответствовали норме.

Читайте так же:
Как правильно сделать раствор цемента с жидким стеклом

Имея положительные результаты на вращающихся печах малой производительности, в 1998 году мы обеспечили проведение испытания устройства на 170-метровой печи производительностью 68 т/ч ОАО «Пикалевский глинозем». В соответствии с договором испытание проводилось в течение месяца специалистами опытно-экспериментального цеха завода. Вначале их действия, обусловленные сомнением в эффективности устройства, привели к потере обмазки печи, но после ее восстановления была достигнута в среднем за месяц экономия газа 3,9 % при сохранении прежней производительности оборудования.

В 2002 году специалистами ОАО «Горнозаводскцемент» с помощью устройства «ЭКОФОР» была проведена работа по улучшению обмазки печи.

В 2003 году при внедрении наших устройств на цементных мельницах Бухтарминской цементной компании проведен эксперимент на 185-метровой печи обжига клинкера, сопровождавшийся ежечасным петрографическим анализом последнего. После включения устройства в течение 20 ч без изменения подачи топлива содержание свободного оксида кальция снизилось с 1,15 до 0,45 %. Петрографом была отмечена тенденция к укрупнению зерен алита, уменьшению доли белита и увеличению количества промежуточного вещества, не достигающих, однако, показателей крепкого обжига. Несколько увеличилась длительность одного оборота печи, что свидетельствовало об увеличении нагрузки на ее двигатель, связанном с подъемом в печи менее вязкого материала. Таким образом, имело место уже известное нам явление, только подтвержденное петрографическим анализом клинкера.

В 2006 году после предварительных испытаний на ОАО «Красносельскстройматериалы» его четыре вращающиеся печи обжига были оснащены устройствами «ЭКОФОР», модель ЭФ-01-04. По данным технологической службы объединения, на печах № 1 и 2 размерами ø 4×150 м производительностью 32 т/ч была достигнута экономия топлива 8-12 %, а на печах № 3 и 4 размерами ø 5×150 м производительностью 54 т/ч – от 4 до 6 %.

Во всех случаях кроме снижения удельного расхода топлива на производство тонны клинкера отмечалась стабилизация показателей работы печи, в том числе состояния ее обмазки.

При обжиге извести во вращающихся печах достигалась ее повышенная сортность, что было отмечено на ОАО «Красносельскстройматериалы» и внедрено на печи обжига извести в Литве на предприятии Naujasis Kalcitas.

Устройство «ЭКОФОР», потребляющее не более 90 ВА для собственного питания, не подводит к печи какой-либо дополнительной мощности, а уменьшает сопротивление материала прилагаемому к нему тепловому воздействию. То есть реакция материала на это воздействие, возникающая в соответствии с принципом Ле Шателье, уменьшается. Увеличивается эффективность теплового воздействия и как следствие снижается удельный расход топлива. Даже при минимально достижимой экономии газа 250 м 3 /ч устройство окупается за месяц эксплуатации.

Конечно, использование такого электронейтрализующего устройства может вызывать скептицизм специалистов. Ведь изменение удельного расхода топлива существенно влияет на работу зон сушки и декарбонизации печи [3]. Однако ни разу при испытаниях машинисты не переводили печь на «тихий ход». Может быть, это связано с резервом работы зон сушки и декарбонизации, который создает опытный машинист, работая в полуавтоматическом режиме на сложном инерционном агрегате. Возможно и самопроизвольное установление состояния «компромисса» между зонами печи в несколько новом режиме ее работы.

Технология требует лабораторного уточнения и имеет ограничение, так как на пути инициированного устройством стекания зарядов должны находиться металлические пластины, заложенные между огнеупорными кирпичами при их монтаже. Эти пластины без использования устройства «ЭКОФОР» не могут обеспечить полноценное стекание активированных электрических носителей на систему заземления. При высокой температуре пластины излучают электроны (происходит термоэлектронная эмиссия), сами при этом получают положительный потенциал, противодействующий стеканию зарядов с материала на землю. При современной футеровке, не предусматривающей металлических пластин, устройство не дает эффекта из-за разрыва электрической цепи связи со спекаемым материалом. Однако и в этом случае в перерыве между кампаниями такие пластины могут быть установлены ради экономии топлива или применена электропроводящая футеровка.

Снижение удельного расхода топлива на печи обжига в пределах 4-9 % по предложенной технологии имеет перспективу, тем более что от штрафов за недобор газа в нашей стране собираются отказаться, и энергосбережение станет более выгодным для производителей.

Способ автоматического управления процессом обжига клинкера во вращающейся печи

Изобретение относится к способам автоматического управления и процес сом обжига клинкера во вращающихся печах и может быть использовано в цементной промьшшенности.

Целью изобретения является повышние точности управления.

Способ поясняется на.примере, обжига клинкера во вращающейся печи с колосниковым холодильником по мокрому способу производства. Суть описываемого способа можно пояснить /следующим образом.

Для управления процессом обжига необходимо формирование оптимальной структуры факела. Короткий и удаленный от выходного обреза печи факел приводит к снижению стойкости футеровки, при этом в связи с тем, что зона спекания удалена от выходного обреза печи, происходит передержка в печи уже готового клинкера Это приводит к клинкерному пылению, снижению качестваклинкера и ухудшенш работы колосниковогохо.лодильника.

С другой стороны, формирование слишком длинного вялого факела приводит к обгоранию форсунки, выпадению на горячем конце печи огнеупорного кирпича и пороговых плит.

Важным фактором в управлении процессом обжига к.пинкера во вращающихся печах с колосниковым холодильником является поддержание оптимального значения энтальпии вторичного воздуха, подаваемого из холодильника в зону горения тогшива. В общем случае энтальпию всего вторичного воздуха, подаваемого в печь можно определить из соотношения

Читайте так же:
Заделка стены цементным раствором

,, ОБЩ ,, ИЭБ . вг ,, ВТ в в 6 tg Ьц ,

-соответственно массы воздуха острого общего дутья подаваемые

в холодильник на охлаждение клинкера , и избыточного , выбрасываемого из холодильника , кг/ч;

-температура вторичного воздуха. С;

С — теплоемкость вторичного воздуха, кДж/кг.

5 Величину энтальпии вторичного воздуха, подаваемого в печь, на 1 кг клинкера можно определить из соотношения

где GI, — производительность печи по клинкеру, т.е. количество клинкера, поступающего в холодильник, кг/ч.

15 Оптимальное значение энтальпии воздуха, подаваемого из холодильника в зону горения, определяется и максимальным значением КПД холодильника (0,57 — 0,85) и равно 9002CI 1050 кДж/кг. При этих значениях температуры формируется оптимальная структура факела, т.е. ег о форма , д.пина, теплонапряжение. Объясняется это тем, что при более низких

25 значениях энтальпии общая температура воздуха, подводимого в зону горения , снижается до 300-АОО С, смещается при этом в сторону холодного обреза печи и точка воспламенения.

JQ Горение Т(5плива происходит на коротком теплонапряженном и удаленном от горячего обреза печи участке. Более высокое значение энтальпии (вьЕле 1050 кДж/кг) на практике трудно осуществимо, при этом температура вторичного воздуха, подводимого в зону горения, поднимается до 500- 600 С, что близко к точке воспламенения топлива. Это означает, что воспламенение топлива происходит возле устья форсунки, что также недопустимо . Положение точки с максимальным теилонапряжением можно изменить и количеством избыточного воздуха, подводимого в зону горения. Объем избыточного воздуха в зоне горения можно регулировать запечными дымососами .

Установлено, что при обжлге клин- 0 кера точка с максимальным значением температуры корпуса печи должна находиться на расстоянии 6-10% длины печи от горячего ее обреза. Колебания температуры и объема воздуха, по- 5 даваемого в зону горения, изменения физико-химических параметров обжигае- Moi o сырья и других параметров требуют непрерывной корректировки

формы и структуры факела, а следовательно , и температуры.

Схема осуществления способа матического управления представлена на чертеже.

Способ включает подачу и сжигание топлива в печи 1 через форсунку 2, подачу горячего вторичного воздуха из колосникового холодильника 3, подачу холодного воздуха острго дутья от вентилятора 4 под неподвижные колосники 5 холодильника, подачу от вентилятора 6 холодного воздуха общего дутья под подвижные колосники 7 холодильника, регулирование шиберами 8 и 9 количества холодного воздуха, подаваемого в холодильник , регулирование шибером 10 дымососа 11 количества воздуха, выбрасываемого из холодильника как избыточного, регулирование избыточного воздуха в зоне горения шиби- ром 12 запечного дымососа 13, измерение температуры корпуса печи 1 с помоп;ью радиационного пирометра 14 смонтированного на передвижной тележке 15, измерение количества кислорода в отходящих газах датчиком 16, установленным в пьшеосадительной камере 17, измерение температуры вторичного воздуха датчиком 18, установленным в шахте холодильника 3 Автсжатическое управление процессом обжига клинкера в печи осуществляется с помощью двух контуров регулирования . Первый контур осуществляет непрерывное автоматическое регулирование положения точки с максимальным значением температуры корпуса печи с помощью радиационного пирометра 14, шибера 12, дымососа 13 и формирователя 19. Управляющим сигналом в этом контуре служит сигнал 20, которьй поступает от формирователя 19. В формирователе 19 осуществляется дифференцирование сигнала, поступающего от радиационного пирометра 14, и определение расстояния от точки с максимальной температурой до горячего обреза печи .

Регулирование положения точки с максимальной температурой осуществляется следующим образом. Управляющий сигнал, поступающий от радиационного пирометра.14, характеризующий значение температуры корпуса печи, поступает на формирователь 19.

В формирова1еле 19 определяется точка с максимал1 ным значением температуры с помощью блока дифференцирования и расстояние от этой точки до 5 выходного обреза печи, далее полученный сигнал 20 подается на устройство 21 сравнения, где сравнивается с сигналом, поступающим от задат- чика 22 положения шибера дымососа,

0 и сигналом, характеризующим содержание кислорода в отходящих газах. В этот контур включены также регулятор 23, исполнительный механизм 24 и устройство 25 сравнения. На уст5 ройство 25 сравнения подается сигнал от датчика 16, измеряющего содержание кислорода в отходящих газах, и сигнал от задатчика 26, характеризующий заданр е содержания кисло0 рода в отходящих газах.

Если точка с максимальным значением теь(пературы находится на рас- стояни, большем чем 10%, то система регулирования изменяет положение

5 шибера 12 дымососа 13, уменьшая при этом разрежение за обрезом холодной части печи. В результате точка с максимальным значением теплонапряжения смещается в сторону горячего обреза

0 печи, Если точка с максимальным значением температуры корпуса печи расположена ближе чем 6% длины печи, то система регулирования шибером 12 дымососа 13 увеличивает разрежение за обрезом печи.

Второй контур осуществляет непрерывное автоматическое регулирование величины энтальпии горячего (вторичного) воздуха, подаваемого

0 из холодильника в зону горения. Регулирование в этом контуре осуществляется следующим образом. В вычислительное устройство 27 подаются сигналы от исполнительных механизмов 28,

5 29 и 30, характеризующих соответственно положение шиберов 8, 9 и 10 вентиляторов 4, 6 и 11 острого, общего и аспирационного (избыточного) дутья. Эти сигналы характеризуют

0 соответственно объемные расходы возV

духа, V g , . g , . g

В устройство 27 подаются сигналы, характеризующие значения температур от термометра 31 сопротивления воз- духа окружающей среды, от датчика 32 температуры избыточного воздуха, и сигнал от формирователя 33, характеризующий количество клинкера, поступающего на колосниковую решетку. По значениям объемных расходов V ,

Читайте так же:
Как рассчитать раствор цемента

Vg, Vg , температур воздуха окружающей среды и избыточного воздуха определяются спответственно массы общего G , острого G и избыточного воздуха. В резульо

тате вычисления ЭЕ1тальпии вторичного воздуха из соотношений (1) и (2) вычислительное устройство 27 формирует управляющий сигнал, который подается на устройство 34 сравнения. На устройство 34 сравнения подается также сигнал с блока 35 задания рас- хода воздуха острого дутья. Результирующий управляющий сигнал подается на регулятор 36 и далее на исполнительный механизм 28, который изменяет положение шибера 8 вентилятора 4 острого дутья. При этом, если значение энтальпии вторичного воздуха превышает максимально допустимое значение 1050 кДж /кг, на устройство 34 сравнения поступает корректирую ций сигнал -на увеличение количества воздуха острого дутья: если же энтальпия вторичного воздуха ниже 900 кДж/кг, то на устройство 34 сравнения подается корректирующий сигнал на уменьшение расхода воздуха острого дутья, Схема автоматического регулирования предусматривает стабилизированную подачу воздуха общего дутья которая устанавливается задатчиком 37 регулятором 38 и исполнительным механизмом 29, и стабилизированный выбро избыточного воздуха вентилятором 1I с помощью задатчика 39, регулятора 40 исполнительного механизма 30 и ши- бера 10.

Оптимальным положением точки с максимальной температурой корпуса печи является положелие на расстоянии 6-10% длины печи от выход- него обреза, предпочтительно 9j,1%. Для достижения указанного положения энтальпию вторичного воздуха необходимо поддерживать в пределах 900- 1050 кДж/кг, а содержание кислорода Б отходящих газах — 0,8-2,0%. Поддержание указанных пределов осуществляется следующим образом.

Сигна,п от радиационного пирометра 14, характеризующий значение тем- пературы корпуса печи, поступает на формирователь 19, где определяется точка с максимальной температурой и расстояние от этой точки до выходного обреза печи. Полученный сигнал 20 подается на устройство 21 сравнения, куда поступают также сигналы от устройства 25 сравнения и задатчика 22 положения шибера дымососа .

Пример 1, Точка с максимальным значением температуры корпуса находится на расстоянии, большем чем 10% длины печи от выходного обреза , В зтом случае с устройства 21 сравнения на регулятор 23 и исполнительный механизм 24 подается корректирующий сигнал на изменение положения щибера 12 дымососа 13 для уменьшения разрежения за обрезом холодного конца печи. Одновременно в вычислительном устройстве 27 второго контура регулирования производится вычисление значения энтальпии вторичного воздуха, которое может либо находиться в оптимальных пределах,, либо, как в данном случае, быть ниже 900 кДж/кг, Устройство 27 формирует управляющий сигнал, который подается на устройство 34 сравнения . На устройство 34 сравнения подается также сигнал с блока 35 задания расхода воздуха острого дутья. С устройства 34 сравнения передается управляющий сигнал на регулятор 3 и исполнительный механизм 28, который изменением положения шибера 8 вентилятора 4 уменьщает количество холодного воздуха острого дутья.

П р и м е р 2. Точка с максимал,ным зг гачением температуры корпуса находится на расстоянии, меньшем чем 6% длины печи от вЕ)1ходного обреза . В этом случае с устройства 2t сравнения на регулятор 23 и исполни- тельньш механизм 24 подается корректирующий сигнал на изменение положения шибера 12 дымососа 13 для увеличения разрежения за обрезом холодного конца печи. Значение энтальпии вторичного воздуха5 вычисленное в устройстве 27, может либо находиться в оптимальных пределах, либо, как в данном случае, быть выше 1050 кДж/кг. Если значение энтальпии выше 1050 кДж/кг, то устройство 27 формирует сигнал, который передается на устройство 34 сравнения, куда поступает также сигнал с блока 35

задания расхода воздуха острого дутья. С устройства 34 сравнения передается управляющий сигнал на регулятор 36 и исполнительньй механизм 28, который изменением положения шибера 8 вентилятора 4 увеличивает количество холодного воздуха острого дутья.

Таким образом, поддержание положения точки с максимальным значением температуры корпуса на расстоянии 6-10% длины печи от выходного обреза осуществляется -обеспечением значения энтальпии вторичного воздуха в пределах 900-1050 кДж/кг и содержания кислорода в отходящих

газах в пределах 0,8-2,0%. В том случае, когда точка с максимальньм значением температуры корпуса распо- 5 лагается за пределами 6-10% длины от выходного обреза печи, изменение положения ее достигается либо изменением энтальпии вторичного воздуха, либо изменением количества кислорода

10 в отходящих газах, либо одновременным изменением значений указанных параметров.

Таким образом, обеспечивается повышение эффектив ости и качества

15 управления, что создает оптимальные условия для гранулируемости клинкера при снижении расхода топлива.

О ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ СВЧ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА

В статье рассмотрена актуальность внедрения СВЧ технологий в промышленное производство цементного клинкера. Кратко освещены клинкерообразующие реакции и влияние на их протекание сверхвысокочастотного (СВЧ) воздействия на сырьевую смесь.

Ключевые слова: экологизация, клинкерообразование, комбинированные сверхвысокочастотные (СВЧ) технологии.

Podlesnykh A.I.

Postgraduate student, Moscow Civil Engineering University

THE FEASIBILITY OF COMBINED MICROWAVE TECHNOLOGY FOR ECOLOGIZATION CEMENT CLINKER PRODUCTION

Abstract

The article discusses the relevance of the introduction of microwave technology in the industrial production of cement clinker. Clinker formation reactions are highlight briefly, and the impaction of the microwave (UHF) effects on the course of this reactions during feed mixture treatment.

Keywords: ecologization, clinker formation, combined ultrahigh-frequency (UHF) technology.

Читайте так же:
Гост правила сертификации цемента

Экологизация цементной промышленности направлена, прежде всего, на снижение природоемкости производственных процессов, за счет создания технологически более совершенного, высокоэффективного и чистого производства. Экологизация предполагает внедрение в промышленное производство инновационных технологий, позволяющих увеличивать объемы конечного продукта производства при меньших затратах энергии и первичных ресурсов, а также сокращение количества производственных отходов [1]. Таким образом, акцент делается как на повышение эффективности производства, так и на снижение его энергетической и ресурсной затратности.

В технологии производства портландцемента самым важным и энергозатратным процессом является обжиг сырьевой смеси, в ходе которого происходит ряд физических и физико-химических превращений и образуется клинкер. Сложный минералогический состав и микрокристаллическая структура клинкера коренным образом отличается от минералогического состава исходных сырьевых материалов, что обусловливает приобретение им совершенно иных, специфических свойств.

При производстве портландцементного клинкера смесь сырьевых материалов нагревают до 1450°С. В процессе обжига сырьевой шихты происходит химическое взаимодействие основного оксида СаО с кислотными оксидами. Вначале реакции взаимодействия происходят в твердой фазе, затем при повышении температуры обжига до 1450°С около 20–30% смеси переходит в жидкую фазу – расплав, и образование большей части клинкерных минералов происходит именно через жидкофазные реакции [2].

Кинетика процесса алитообразования зависит от реакционной способности СаО и свойств расплава, таких как степень вязкости и сила поверхностного натяжения. От вязкости зависят условия необходимые для полного обмена между растворяющимися и кристаллизующимися фазами, а от величины поверхностного натяжения механизм реакции происходящей на границе между кристаллами и расплавом.

Таким образом, большее значение при клинкерообразовании имеет температура обжига. При высоких температурах ускоряется синтез алита, за счет снижения вязкости жидкой фазы и увеличения ее количества, что оказывает решающее влияние на процессы клинкерообразования. В исследованиях различных авторов указывается, что при 1600°С реакции минералообразования в сырьевой смеси проходят за 5–10 мин, при 1700—1800°С – за несколько секунд, а в интервале 1900–2000°С – за доли секунд [3]. Однако значительное повышение температуры обжига во вращающихся печах невозможно из-за отсутствия огнеупоров требуемого качества для футеровки зоны спекания.

Применение комбинированных сверхвысокочастотных (СВЧ) технологий позволяет достичь необходимых температур и тем самым сократить время воздействия на сырье, а соответственно и потребление топлива. В процессе клинкерообразования жидкая фаза, образующаяся в материале непосредственно в зоне спекания, составляет порядка 25–45%. В отличие от обжига во вращающейся печи, где материал перекатывается и мелкие гранулы и зерна слипаются в более крупные, при комбинированном СВЧ воздействии такого эффекта не возникает благодаря специфике нагрева, а также постоянной продувке расплава газовыми потоками.

Конструкция всей системы разработана таким образом, что горящий плазменный шнур оказывается строго параллельным потоку выдуваемого газа, и это позволяет получить устойчивое и равномерное горение. При прокачке воздухом и подаче газа на выходе наблюдается продольный факел горящего газа внутри СВЧ-резонатора, температура в центральной зоне которого достигает 6000 о С.

Также немаловажным является протекание реакций в зоне охлаждения, где температура клинкера постепенно снижается с 1300 до 1100–1000 о С. В СВЧ установках конструкционное решение, обеспечивающее внутреннее завихрение рабочих газов и струи СВЧ плазмы, позволяет осуществлять быстрое и равномерное охлаждение конечного продукта направленными потоками воздуха.

Согласно существующей классификации, в зависимости от особенности приготовления сырьевых смесей, принято выделять четыре способа производства портландцемента: мокрый, сухой, полусухой и комбинированный. Каждый способ имеет свои достоинства и недостатки. Основным недостатком мокрого способа является то,
что более порядка 50% энергии расходуется на предварительную просушку сырья [2]. В связи с чем цементная промышленность во всем мире нацелена на полный переход на сухой способ, характеризующийся более низкими энергозатратами и более высокой производительностью. Однако, учитывая высокую естественную влажность исходных материалов смеси, гораздо более целесообразен переход на комбинированный способ производства, при котором более половины содержащейся в шламе воды удаляется за счет быстрого испарения при помощи СВЧ воздействия на материал, что позволяет снизить затраты на удаление воды почти в 10 раз, а объем инвестиций, по сравнению со строительством сухой линии в 5 – 8 раз.

Технологии СВЧ воздействия на сырьевую смесь имеет ряд отличительных свойств. Внутреннее устройство резонаторной камеры устроено таким образом, что в ней происходит направленное завихрение рабочих газов и струи СВЧ плазмы. Это позволяет существенно сократить размеры камеры и изготовить установку в очень компактном исполнении, что может быть очень востребовано на мини-цементных заводах и в условиях ограниченной производственной площади.

Внедрение в производство подобных сверхвысокочастотных (СВЧ) технологий поддерживающих комбинированный режим горения позволит не только гораздо быстрее достигать высоких температур, необходимых для образования клинкера, но и снизить количество вредных выбросов за счет сокращения времени требующегося для нагрева материала до нужной температуры и розжига печей, а так же получить экономию газа.

Помимо этого, характер воздействия на сырьевую смесь позволяет существенно увеличить скорость протекания реакции клинкерообразования за счет повышения количества расплава на начальной стадии силикатообразования и последующей кристаллизации части жидкой фазы за счет быстрого охлаждения расплава. Такое комбинированное воздействие на вещество приводит к его направленному изменению.

Читайте так же:
Керамзитовый гравий пролитый цементным молоком

Рабочим топливом, помимо традиционных могут являться также промышленные газы, бытовые и промышленные отходы, газовые выбросы предприятий и ТЭЦ, а также низкокалорийное топливо.

Выводы

Экологизация цементной промышленности призвана вывести промышленное производство на высокий эколого-экономический уровень. Применение верхвысокочастотных (СВЧ) технологий позволяет снизить затраты на удаление воды из сырьевой смеси почти в 10 раз, а объем инвестиций, по сравнению с переводом производства на сухой метод в 5 – 8 раз. Поэтому возможность применения рассматриваемых в данной статье СВЧ технологий, имеющих высокий КПД и позволяющих получить экономию газо-нефтепродуктов до 50%, приобретают особую актуальность при решении вопросов экологизации и увеличения объемов производства цементного клинкера.

Однако вопрос внедрения данных технологий в промышленных масштабах недостаточно разработан и нуждается в дальнейшем изучении.

Классен обжиг цементного клинкера

4 ноября, 2011 admin

Расход тепла на обжиг клинкера составляет значительную величину энергетических затрат при производстве цемента, поэ­тому нахождение эффективных путей снижения расхода топли­ва является важной технико-экономической задачей. Снижение удельного расхода тепла имеет большое значение еще и потому, что при этом дополнительно улучшаются другие показатели работы печи: увеличиваются производительность и стойкость футеровки, уменьшаются пылеунос и степень загрязнения ок­ружающей среды. […]

Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи Влияние Различных факторов на расход тепла При обжиге цементного клинкера отключены

Влитие параметров процесса обжига клинкера на скорость движения и структуру материального потока во вращающихся печах

4 ноября, 2011 admin

Эффективная работа вращающихся печей в значительной степени определяется интенсивностью теплообмена и, следова­тельно, зависит от характера движения материала в них [109—111, 248, 287—298]. Поэтому изучение закономерностей движения материала во вращающейся печи и влияния раз­личных управляющих факторов на структуру потока имеет важ­ное теоретическое и практическое значение. В результате проведенных исследований по изучению механизма движения материала во вращающихся […]

Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи Влитие параметров процесса обжига клинкера на скорость движения и структуру материального потока во вращающихся печах отключены

Газодинамика И практические основы горения топлива во вращающихся печах

4 ноября, 2011 admin
Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи Газодинамика И практические основы горения топлива во вращающихся печах отключены

Изучение Процесса клинкерного пыления с разработкой способа получения гранулированного клинкера

4 ноября, 2011 admin
Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи Изучение Процесса клинкерного пыления с разработкой способа получения гранулированного клинкера отключены

Повышение Активности клинкера рациональным сжиганием топлива

4 ноября, 2011 admin

Влияние режима обжига клинкера на его физико-механи­ческие свойства изучено в многочисленных работах [424—428, 45, 47, 51, 53, 483, 487—491, 67—74, 245, 437, 438]. При этом отмечалось, что прочностные свойства клинкера зависят от температуры, времени обжига и скорости охлаждения про­дукта. Обычно считалось, что резкий нагрев и охлаждение при­водят к выпуску высокомарочного цемента. В то же время […]

Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи Повышение Активности клинкера рациональным сжиганием топлива отключены

Кольцеобраэование В цементных вращающихся печах и способы предотвращения колец

4 ноября, 2011 admin
Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи Кольцеобраэование В цементных вращающихся печах и способы предотвращения колец отключены

Обжиг клинкера

4 ноября, 2011 admin

Классен В. К Интенсификация многих отраслей промышленности, в том числе и цементной, происходит в направлении увеличения еди­ничной мощности агрегатов с внедрением энергосберегающей Технологии. Основным и самым энергоемким переделом в про­изводстве цемента является обжиг клинкера, потребляющий до 80% общей энергии. На получение цемента в нашей стране расходуется до 25 млн. т условного топлива в год. Независимо […]

Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи Обжиг клинкера отключены

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ КЛИНКЕРООБРАЗОВАНИЯ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ В ПРИСУТСТВИИ ПРИРОДНЫХ ПРИМЕСЕЙ

4 ноября, 2011 admin
Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ КЛИНКЕРООБРАЗОВАНИЯ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ В ПРИСУТСТВИИ ПРИРОДНЫХ ПРИМЕСЕЙ отключены

Превращения В карбонатных системах

4 ноября, 2011 admin

Наиболее детально реакции взаимодействия карбоната кальция с щелочными карбонатами и сульфатами изучены в технологии производства стекла. В работах Г. Таммана, В. Ольсена [ I 14] показано, что в стекольных содовых шихтах до взаимодействия компонентов с кремнеземом (ниже 600°С) образуется двойной карбонат Na_>Ca(C03)2. Диаграммы состояния систем NaC03 — СаСО. ч, К2С03 — CaC03, Na2C03 — К2С03 […]

Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи Превращения В карбонатных системах отключены

Превращения В карбонат-силикатных системах

4 ноября, 2011 admin

Реакции в карбонат-силикатных системах в присутствии щелочных соединений достаточно подробно исследованы при высоком содержании Si02 в шихте при производстве стекла [120, 117]. Показана возможность образования низкоосновных силикатов кальция и щелочей при температурах ниже 1000°С, при этом важная роль отводится двойным карбонатам — R2Ca(C03)2. В технологии цемента также детально изучено взаимодействие между двумя основными компонентами сырье­вой […]

Опубликовано вОБЖИГ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Комментарии к записи Превращения В карбонат-силикатных системах отключены

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector