Способ обжига цементного клинкера

 

1. СПОСОБ ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА во враи4аю1дейся лечи с запечными теплообменниками путем распыления-: на слой частично декарбочизировaнной сырьевой смеси, непосредственно перед ее поступлением в печь, топЛИВ1ЮЙ Д бавки, о т л и ч a ю щ и йс я тем, что, с цепью снижения расхода тепле -на обжиг и пылевыноса из печи, a также увеличения производительности , топливную добавку распЙляют на сырьевую смесь в количестве 1-5% от ее веса с последующим дополнительным распыление) на участке загрузочного лотка связующей добавки в количестве 0,1-1 ,0% от веса сырьевой смеси, 2. Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что в качестве связующей добавки используют технические лигносульфонаты или упаренную мелассную барду, или легкоплавкую глину, или адипинаты натрия, или жидкое стекло.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН з® с 04 S 7/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

П И ОтНРЫТИЙ (21) 3253564/29-33 (2, .) 04.03.81 (46) 30.08.83. Бюл. М 32 (72) И.А. Фридман, В.И. Шубин, В.В. Бачурин, Ф.Ф. Нихельман, P.À. Херасков, Г.К. Барбашов,, И.И. Ганин и Л.Е. Мазур (71) Всесоюзный государственный научно-исследовательский институт цементной промышленности (53) 666 ° 94(088.8) (56) 1. Патент ФРГ N 2554989, кл. С 04 В 7/40, .опублик. 1968.

2. Патент ФРГ. h» 2545933, кл. F 27 В 7/32, опублик. 1977. .

3. Авторское свидетельство СССР

К 777004, кл. С 04 В 7/44, опублик. 1979 (54)(57) 1. СПОСОБ ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО

КЛИНКЕРА во вращающейся печи с запеч-ными теплообменниками путем распыле, SU„„1038310 А ния на слой частично декарбочизированной сырьевой смеси, непосредственно.перед ее поступлением в печь, топ" лив юй дзбавки, о т л и ч а ю щ и й-." с.я тек, что, с целью снижения расхода тепла на обжиг и пылевыноса из печи, а также увеличения производительности, топливную добавку распЯляют на сырьевую смесь в количестве

1-54 от ее веса с последующим дополнительным распылением на участке загрузочного лотка связующей добавки в количестве 0,1-1,0t от веса сырьевой. смеси.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве связу- д ющей добавки используют технические Е лигносульФонаты или упаренную мелас- фф сную барду или легкоплавкую глину или адипинаты натрия, или жидкое стекло.

Ф й:

Ф 10383

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преиму» щественно к технологии производства цементного клинкера.

Известен способ обжига цементного .клинкера, предусматривающий грануляцию сырьевой смеси в барабанном грануляторе, после выхода ее из запечного теплообменника, с последующим обжигом гранул на спекательной решетке 10 или во взвешенном состоянии, причем в качестве связующей добавки используются топливные отходы или низкокалорийное топливо (1 1.

Известен также способ термообработ-1 ки цементной .сырьевой смеси в печном агрегате с запечными теплообменника-, ми с добавлением к сырьевой муке тонко распыленного твердого или жидкого топлива, которое распаляется на поверхность обжигаемого материала непосредственно перед его поступлением в 23

Вследствие адгезионных свойств жидкого топлива и высокой скорости движения материала на данном участке создаются условия для образования агломератов топливо-сырьевой материал, которые поступают далее в подготовительную зону собственно печи, где происходит выгорание топливной составляющей. Непосредственный контакт частиц cHpbBBoH смеси и топлива значительно интенсифицирует теплопоглощение материала, что приводит к повышению степени термохимической под З5 готовки сырья к обжигу.

Известен способ обжига цементного клинкера путем распыления на слой частично декарбонизированной сырьевой муки перед ее подачей в печь 30- 4О

503-ного водного раствора технических лигыосульфонатов в количестве от

0,2 до 1,0/ от веса сырьевой муки или смеси технических лигносульфонатов и аминов в соотношении от 50:1 до 4>

100:1 (3). !

При этом вследствие агломерации частиц сырьевой смеси интенсифицируются процессы тепло- и массообмена в подготовительной зоне печного барабана, а также снижается степень циркуляции пыли и пылевынос из печи.

Недостатком известного способа термообработки цементной сырьевой муки путем распыления твердого или жидко- 55

ro топлива на поверхности обжигаемого материала перед его поступлением во вращающуюся печь является то, что

2 выгорание топливной составляющей иэ агломератов топливо-сырьевой материал в условиях загрузочного конца вращающейся печи протекает 10-15 сек, после чего гранулы разрушаются и в подготовительной зоне вращающейся печи термообработке подвергается мелко" дисперсная сырьевая мука. 8 этом случае циркуляция пыли и пылеунос не снижаются, а теплообмен в этой зоне протекает не интенсивно, вследствие малой порозности слоя материала и неравномерности его прогрева. Кроме того, при обжиге цементного клинкера путем распыления на слой частично декарбонизированной сырьевой муки 3050 -ного водного раствора технических лигносульфонатов содержание дополнительного количества тепла, которое I выделяется при их выгорании, недостаточно для достижения полной диссоциации карбонатного компонента, так как частично расходуется на испарение введенной воды. Это, в известной мере, лимитирует повышение производительности печного агрегата, а также вызывает увеличенный расход технологического топлива, Известный способ лишен указанных недостатков.

Цель изобретения - снижение расхода тепла,на обжиг и пылевыноса из печи, а также увеличение производительности печного агрегата.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обжига цементного клинкера во вращающейся печи с запечными теплообменниками путем распыления на слой частично декарбонизированной сырьевой муки, непосредственно перед ее поступлением в печь, топливной добавки, по леднюю распыляют на сырьевую смесь в количестве 1-53 от веса сырьевой смеси с последующим дополнительным распылением на участке ,загрузочного лотка связующей добавки, в количестве 0,1"14 от веса сырьевой смеси.

Причем в качестве связующей добавки используют технические лигносульфонаты или упаренную мелассную барду, или легкоплавкую глину, или адипинаты натрия, или жидкое стекло.

Ввод топливной добавки в количестве 1-57. от веса сырьевой смеси обусловлен тем, что в этом интервале значений достигаются оптимальные технологические показатели работы вращающейся печи.

При вводе 1-5 от веса сырьевой смеси, как видно из табл. 1, достигается повышенная производительность и пониженный удельный расход тепла на обжиг. При этом температура отходящих газов и пылевынос относительно невелики.

Выход за значения 1-54 от веса сырьевой смеси сильно сказывается на отрицательных факторах (пылевынос, температура отходящих газов ) и слабо — на положительных (удельный расход тепла, производительность ). Поэтому вводить больше или меньше количества указанных значений не целесо- 1 образно.

Оптимальное количество вводимой связующей добавки (0,1-1,03 от веса сырьевой смеси ) обусловлено тем, как видно из табл. 2, что за верхним пределом (свыше 13 )количество пылевых фракций в газовом потоке практически не уменьшается, степень декарбонизации возрастает незначительно, но при этом значительно ухудшаются условия грануляции, ввиду образования крупных комьев сырьевой смеси.

Ввод связующей добавки в количест" ве менее 0,14 от веса сырьевой смеси не дает ощутимого эффекта снижения пылевыноса и повышения степени декарбонизации.

Использование технических лигносульфонатов, или упаренной мелассной барды, или легкоплавких глин, или адипинатов натрия, или жидкого стекла обусловлено, несмотря на различие их физических свойств и химического а состава, примерно одинаковым их дей . ствием в качестве связующей добавки для сырьевой смеси.

В табл. 3 представлены результаты полупромышленного опробования эффективности действия различных добавоксвязок, 1038310

Способ осуществляют следующим образом.

Жидкая топливная добавка через форсунку известной конструкции распы ляется в количестве 1-53 от веса сырьевой смеси на слой движущегося матеИз табл. 3 следует, что при вводе оптимального количества добавоксвязок, эффективность их действия практически одинакова. риала непосредственно перед его поступлением в печь.

В результате тесного перемешивания сырьевой смеси с топливом и адгезионных свойств жидкого топлива образуются нестабильные агрегаты топливо-сырьевой материал, еде до того, как за счет поступления воздуха создадутся условия для горения. На участке загрузочного лотка вращающейся печи через другу форсунку на слой обQ разовавшихся агрегатов дополнительно распыляется связующая добавка. Частички связующей добавки благодаря

-высоким адгезионным свойствам обво" лакивают полученные агрегаты, а также способствуют образованию новых.

Далее агрегированная сырьевая смесь поступает в подготовительную зону печного барабана, где под воздействием высоких температур образуется прочный структурный каркас связую= щей добавки, в результате чего сырь" евая смесь может длительное время сохраняться в этой зоне в гранулированном виде. По мере перемещения гранул по длине печи происходит выгорание топливной составляющей. Непосредственный контакт выгораемого топлива и частиц сырьевои смеси позволяет значительно интенсифицировать про30 цессы теплопереноса, что обеспечивает практически полную диссоциацию сырьевой смеси до поступления ее в зону спекания. Более высокая степень термической подготовки материала в подго" товительнай зоне приводит к сокращению удельного расхода тепла на обжиг во вращающейся печи и при этом появляется возможность обжечь большее количество материала.

Таким образом, предлагаемый спо40. соб обжига цементного клинкера позво-ляет по сравнению с известными спосо" бами значительно повысить производительность печи и уменьшить удельный расход тепла на обжиг клинкера, с од4> новременным снижением циркуляции пыли и пылевыноса, что подтверждается результатами полупромышленных испытаний, представленными в табл. 4.

В табл. 5 представлены данные в процентах повышения эффективности работы полупромышленной установки при использовании известного способа в сравнении с предлагаемыми способами обжига в печи с циклонными теплообменниками.

Способ обжига цементного клинкера может быть осуществлен следующим образом.

Удельный расход тепла на обжиг, ккал/кг

Содержание топливной добавки в сырьевой сме си, вес.Й

Производительность полупромышленной установки, кг/ч кл

Содержание пыли в газовом потоке на холодном обрезе печи, г/нм З

Температура отходящих газов, С

0,1

1060

165

380

700

165.

015

1060

380

730

0,8

810

380

1020

1 7.0

385

1000

1000

170

980

3,0

175

1050

390

1100

910

180

5 0

395

890

6,0

410

220

11.00

880

430

7,0

1150

5 10383

Топливная добавка, например мазут, в количестве 33 от веса сырве,вой смеси через форсунку известной койструкции распыляетсяна слой движущегося материала, нагретого до 5

700оС, на участке выхода сырья из запечного теплообменника. При этом благодаря адгеэионным свойствам капельки мазута, попадая на сырьевую смесь, склеивают частицы в нестабиль 1О ,ные агломераты мазут-сырьевой материал. На участке загрузочного лотка в поток образовавшихся агломератов дополнительно распыляется через другую форсунку связующая добавка, на- 15 пример жидкое стекло, в количестве

0,54 от веса сырья.

Благодаря высоким адгезионным свойствам капельки жидкого стекла обволакивают полученные агломераты, а также способствуют образованию новых.

Под действием высоких температур (1000 гранулц упрочняются за счет образования прочного структурного каркаса жидкого стекла. Таким абра- 25 зом, полученные агломераты могут сохранятся в подготовительной зоне

10-1I5 мин, что обеспечивает их продвижение по длине печи на расстоянии 20-30 м.

Получение гранулированного сырь евого материала в подготовительной зоне обеспечивает улучшенный тепло" и массообмен между газовым потоком ! и материалом, вследствие повышения пороэности слоя материала. Кроме того, в этом случае значительно снижается циркуляция и вынос пыли. Под воздействием высоких температур в этой зоне происходит выгорание топливной составляющей гранулы, причем вследствие повышенного содержания

СО в газовом потоке происходит за-. медленное выгорание топливной составляющей. Это обеспечивает интенсивную теплопередачу сырьевой смеси в тече.ние длительного времени (10- 15 мин ).

В. этом случае происходит практически полная декарбонизация карбонатного компонента до зоны спекания ° Улучшенная тепловая подготовка сырьевой смеси позволяет снизить удельный расход тепла на обжиг, поэтому появляется воэможность обжечь большее количество материала.

Предлагаемый способ снижает пылевынос на 40-70>, удельный расход тепла на обжин на 60-90 ккал/кг кл, а увеличение производительности на

17-224 дает годовой экономический эффект для одной вращающейся печи

4 х 60 м, оборудованный циклонными теплообменниками, порядка 80-100 тыс. руб., а для типового завода, производительностью 1 млн. т клинкера s год - около 400 тыс. руб.

Таблица 1

1038310

Табл.и ца 2 ее«в еее еЕеееееееееее

Примечание

Количество пылевых фракций менее

1э0 мм э вес.Ф

Степень денарбониэации на входе в печь, 3 еее ееееееВвеее

0 02

0,05 ва

0,08

0,10

0,30

13

0,60

0 90

1,00

1,10

Отмечается по25,6

26,0 . явление комьев

1,20

1.ь3"

27,0

Е ееееее

Таблица 3 е е е е е е е е е е ев еее ее е ее е е е вв е е

Количество пылевых фрак ций, вес.Ф

Вид свяйующей добавки

Содержание связующей добавки, вес А ееее ееееевв

0,1

1,0

14,8

8,0

12,2

25,4

15,4

9,2

11 5

24,8

0,1

1,0

15.1

9ю1

0,1

1,0

11,4

24,6

12,0

24 9

15>2

9,0

0,11,0

12 5

25,8

15,5

10 9

0,1

1,0

° »

Содернание связующей добавки в сырьевой смеси, вес.Ф

Технические лигносульфонаты

Упаренная мелассная барда

Легкоплавкие глины

Адипинаты натрия

Жидкое стекло ееЕееееее

Степеньдекарбо" ниэации яа входе в печь, Ф

1038310

10 Таблица 4

« е4юМ»

Производительность

Удельный расход теп" ла на обжиг ккал/кг кл полупромышленной установки, кг- кл/

/ч

В полупромышленной печи с циклонными теплообменниками

930

180

1100

Путем распыления топлианой добавки в количестве 3 вес.3.

98ф

175

1050

Путем распыления связующей добавки в количестве 0,5 вес.Ф

1060

950

920

Путем распыления топливной добавки в количестве 3 вес.Ф с последующим распылением связующей добавки в количестве 0,5 вес.3

1400

Таблица 5

Способ обжига

Путем распыления связующей добавки в количестве

0,5 вес.б

3,6 48,8 2,2

Путем распыления топливной добавки в количестве

3 вес.3

57,5 50,1

14,8

10,8 2,8

ВНИИПИ Заказ 6136/24 Тираж 622. Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Снижение удельного расхпда теп ла на обжиг, ф

Снижение со держания пыли в газово потоке на выходе из печи,Ф

Повыше" ние про35 изводи- тельности печной уста- 40 новки, Ф

Содержание пыли в газовом потоке на холодном обрезе печи, г/нм

Путем распыления топливной добавки в количестве 3 вес.Ф с последующим дополнительным распылением связующей добавки в количестве

0,5 вес.3