Cтраница 3
В механизированных ( автоматических) шахтных печах измельченное топливо распределяется среди массы обжигаемого материала и при сгорании соприкасается с ним, а также с углекислотой, выделяющейся при разложении известняка. Во вращающихся печах топливо сгорает отдельно от сырьевой смеси, причем процесс горения происходит независимо от реакций, протекающих в сырьевой смеси. При обжиге в шахтных печах необходимо учитывать взаимную связь между процессами горения топлива, соприкасающегося с обжигаемой смесью, и процессами клинкерообразования, происходящими в этой же смеси. [31]
Представленная выше диаграмма получена в лабораторных условиях на чистых окислах при их нагревании до полного связывания всех компонентов и достижения равновесия системы с последующим быстрым охлаждением ( закалкой) в воде или ртути. В практике обжига портландцементных сырьевых смесей в шахтных и вращающихся печах скорость и полнота связывания компонентов и скорость охлаждения отличаются от условий, принятых в лабораторных опытах. Кроме того, в промышленных клинкерах наряду с рассмотренными выше окислами присутствуют в небольших количествах другие соединения ( MgO, CaSO4, TiO2, P2O5, R2O), которые также влияют на процесс клинкерообразования. Поэтому состав клинкерных минералов отличается от теоретического и количество их в клинкерах в большинстве случаев не соответствует равновесному состоянию. [32]
Сырьевую смесь для получения быстротвердеющего и высокопрочного портландцементов нужно быстро обжигать и быстро охлаждать. Быстрый обжиг достигается в длинных вращающихся печах при работе на короткой зоне спекания, приближенной к головке печи. Обжиг клинкера следует вести во вращающихся печах при несколько повышенной температуре и по возможности на беззольном топливе ( газе или мазуте), стремясь к сильному и равномерному обжигу. В сырьевую смесь целесообразно вводить ускорители процесса клинкерообразования, например плавиковый шпат, и быстро охлаждать клинкер, выходящий из зоны спекания. При быстром охлаждении от температуры 1523 - 1573 К отдельные фазы клинкера, представляющие собой твердые пересыщенные растворы, не успевают превратиться в более стабильные формы, обладая вследствие этого большей активностью. [33]
На производительность печи оказывает влияние целый ряд факторов. Во-первых, те, которые приводят к изменению удельного расхода тепла на обжиг клинкера - состав и структура сырья, его влажность и реакционная способность, условия обжига и др. Во-вторых, производительность печи повышается, если увеличивается поверхность соприкосновения газов с материалом, возрастает скорость движения газового потока, сжигание топлива производится с минимальным избытком воздуха. Скорость клинкерообразования зависит от степени теплообмена между дымовыми газами и обжигаемой сырьевой смесью. Поэтому все мероприятия, способствующие увеличению полезно используемого тепла сгорания топлива, ускоряют процесс клинкерообразования. К ним относятся установка ранее упомянутых внутрипечных и запечных тешюобменных устройств, снижение влажности шлама за счет обезвоживания в концентраторах или путем введения разжижителей шлама. Спекание клинкера ускоряется при включении в сырьевую смесь минерализаторов, что сопровождается снижением температуры спекания, повышением производительности печи и сокращением расхода топлива. [34]
Процесс работы шахтных печей отличается от вращающихся. Спекание отдельных кусков материала происходит неодновременно по всей их глубине. В шахтной печи нет четкого разграничения отдельных зон, все они отчетливо наблюдаются в каждой отдельной грануле по ее сечению. Спекание массы начинается уже на расстоянии около 1 м от верхнего обреза печи. Особенностями процесса клинкерообразования и свойств клинкера шахтных печей являются высокая пористость спекающихся гранул, наличие в их составе золы сгоревшего топлива, слабовосстановительная среда в отдельных участках массы и очень медленное охлаждение клинкера. Общее время пребывания материала в шахтной печи составляет 5 - 8 ч, а средняя скорость обжига 0 33 - 0 5 мм / с. При средней высоте зоны спекания 0 2 - 0 5 м время пребывания в ней материала не превышает 10 - 25 мин. [35]
Производство цемента допускает применение низкокалорийного топлива и кислых отходов в связи с наличием большого объема зоны горения топлива и непосредственного контакта продуктов сгорания топлива и обжигаемого материала, имеющего щелочную среду. Поэтому цементная промышленность может быть потребителем кислого гудрона и практически всех других углеводородных отходов нефтепереработки и нефтехимии. Кислые гудроны с содержанием серной кислоты не более 3 - 5 % целесообразно смешивать с применяемым мазутом и затем подвергать сжиганию. Поскольку такие кислые гудроны при хранении могут образовывать твердые конгломераты, кислые гудроны с содержанием серной кислоты до 40 - 50 % масс, нейтрализуют цементным шламом на цементном заводе, если он расположен близко от НПЗ, или на НПЗ - при удаленном расположении его от цементного завода. Нейтрализованные кислые гудроны могут быть использованы в качестве интенсификаторов процесса клинкерообразования в производстве цемента. [36]
Опытный образец такой печи, предложенный НИИцементом, представляет собой цилиндрическую шахту переменного диаметра. Сырье в виде гранул поступает сверху, а топливо и воздух - снизу шахты. Материал последовательно проходит несколько расширенных и суженных зон шахты. В сечениях наименьшего диаметра при движении газового потока образуется кипящий слой с интенсивным перемешиванием материала. Интенсивный теплообмен между газами и материалом в зонах кипения позволяет ускорить процессы клинкерообразования и улучшает теплотехнические показатели работы печной установки. [37]