Способ получения цементного клинкера на конвейерной машине

 

Относится к области производства строительных материалов. Улучшение качества готовой продукции и снижение вредных газовых выбросов и топливоэкергетических Затрат обеспечивается при использовании способа получения цементного клинкера на конвейерной машине, включающий сушку, зажигание шихты, ее спекание и охлаждение . По данному способу спекание шихты выполняют в две ступени, на первой ступени продолжительностью 0,20-0,30 общей продолжительности спекания через слой фильтруют теплоноситель со скоростью фильтрации 0,3-0,5 м/с и температурой 250-4000С, на второй ступени скорость фильтрации теплоносителя повышает, до 0,65-0,80 м/с, а температуру понижают до 70-110%. Например, отдельные составляющие шихты (известняк, глина, уголь и пр.) гранулируют, загружают на конвейерную машину и последовательно подвергают сушке, зажиганию твердого топлива шихты, двухступенчатому спеканию и охлаждению. На первой ступени спекания продолжительностью 0,25 общей продолжительности спекания слой гранулированной шихты фильтруюттеплоноситель со скоростью фильтрации 0,40 м/с и температурой 300°С. На второй ступени спекания через слой сверху вниз просасывают теплоноситель со скоростью фильтрации 0,70 м/с и с температурой 90°С. После завершения спекания слой охлаждают и отправляют на последующую обработку .-а .

СОЮЗ ".ОВЕ- ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s С 04 В 7/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4937495/33 (22) 20,05.91 (46) 07.05.93. Бюл. ¹ 17 (71) Научно-производственное внедренческое предприятие иТорэкси и Уральский научно-исследовательский институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых (72) Г.M.Ìàéàåëü, M,С.Баранов, Ю,Ф.Лизин, Ат В.Малыгин, Б.А.Боковиков, Е.В.Проколов, В.А.Тверитин и Р.Ф, Кузнецов (56) Патент Франции

¹ 2231632, кл. С 04 В 7/44, 1975.

Патент Великобритании № 994588, кл, С 04 В 7/44, 1962. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО

КЛИНКЕРА НА КОНВЕЙЕРНОЙ МАБИНЕ (57) Относится к области производства строительных материалов, Улучшение качества готовой продукции и снижение вредных газовых выбросов и топливоэнергетических затрат обеспечивается при использовании способа получения цементного клинкера на конвейерной машине, включающий сушку, зажигание шихты, ее спекание и охлаждеИзобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к производству цементного клинкера.

Целью изобретения является улучшение качества готовой продукции, снижение вредных газовых выбросов и топливознергетических затрат.

Поставленная цель достигается при использовании способа получения цементного клинкера на конвейерной машине, включающего сушку, зажигание шихты, ее спекание

„„SU „„1813755 А1 ние. По данному способу спекание шихты выполняют в две ступени, на первой ступени продолжительностью 0,20 — 0,30 общей продолжительности спекания через слой фильтруют теплоноситель со скоростью фильтрации 0,3-0,5 м/с и температурой

250 — 400 С, нэ второй ступени скорость фильтрации теплоносителя повышает, до

0,65 — 0,80 м/с, а температуру понижают до

70 — 110ь. Например, отдельные составляющие шихты (известняк, глина, уголь и пр.) гранулируют, загружают HB конвейерную машину и последовательно подвергают сушке, зажиганию твердого топлива шихты, двухступенчатому спеканию и охлаждению, На первой ступени спекания продолжительностью 0,25 общей продолжительности спекания слой гранулировэнной шихты фильтруют теплоносител ь со скоростью фил ьтрации 0,40 м/с и температурой 300 С, На второй ступени спекания через слой сверху вниз просасывают теплоноситель со скоро-. стью фильтрации 0,70 м/с и с температурой

90 С, После завершения спекания слой охлаждают и отправляют на последующую обработку. и охлаждение; спекание шихты выполняют в две ступени, на первой ступени продолжи- (JI тел ьностью 0,20-0,30 общей продолжительности (JI спекания черезслой фильтруют теплоноситель со сксрастью фильтрации 0,3-0,5 м/с и температурой 250-4000С, на второй ступени скорость филь",рации теплоносителя повышают до 0,65 — 0,80 и/с, а температуру понижают до 70 — 110 С.

В последнее время для производства дефицитного в стране цементного клинкера

1813755 заметное развитие приобретают конвейерные машины с обжиговыми, либо спекательными тележками. Такие машины успешно освоены промышленностью и серийно выпу скаются для производства железорудного агломерата и окатышей, Эти конвейерные машины достаточно экономичны и надежны в эксплуатации. Вместе стем, производство цементного клинкера на конвейерных машинах характеризуется рядом особенностей и требует разработки новых технологий и конструктивных элементов обжигового оборудования. Так, вследствие повышения уровня температурного потенциала, особенно в верхней части слоя, необходимо создание защитных мер, предотвращающих разрушение спекаемых частиц и самого спека при возникающих термических напряжениях на переходах от одной температурной зоны в другую. До настоящего времени так" е методы защиты верхних элементов слоя от разрушения неизвестны.

В предлагаемом решении экспериментально отработан метод спекания гранулированных шихт с системой защиты верхних элементов слоя от разрушения при возникающих в процессе передела термических напряжениях в спекаемом материале. Способ имеет следующие отличительные особенности.

Производство на конвейерных машинах цементного клинкера требует предварительной грануляции отдельных составляющих шихты (известня ков, глин и и р.). Предохранение полученных гранул шихты от разрушения требует прежде всего щадящей сушки окатышей (при температурах, не превышающих температуру "шока" куска), затем защиты гранул при возникновении в них значительных термических напряжений.

Сушку окатышей по предлагаемому способу осуществляют перед зажигательным горном, После горна в зоне спекания поверхность слоя попадае под воздействие холодного энергоносителя — по традиционному способу атмосферного воздуха, приводящего к возникновению значительных термических напряжений в куске и к разрушению как самого куска, так и спекаемого слоя. По предложенному решению величина возникающих термических напряжений понижена посредством организации двухступенчатого режима спекания гранулированного материала.

На первой ступени в качестве энергоносителя используют рециркуляционные газы с температурой 250-400 С. При использовании рециркуляционных газов с температурой, меньшей 250 С, во-первых, остается значительной величина термических напряжений в верхнем горизонте слоя, т.е. ухудшается качество готовой продукции, во-вторых, повышается расход топлива на передел. При большей температуре теплоносителя на первой ступени спекания (более 400 С) понижается стойкость трактов и гаэодутьевых установок, падает коэффициент использования оборудования и возрастает расход топлива на передел.

Продолжительность первой ступени спекания должна составлять 0,20 — 0.30 общей продолжительности спекания, При меньшей продолжительности первой ступени спекания (менее 0,20 общей продолжительности спекания) сохраняются значительные термические напряжения в слое и ухудшается качество готовой продукции. При большей продолжительности первой ступени спекания (более 0,30 общей продолжительности спекания), во-первых, становится заметной нехватка энергоносителя с температурой

250 †4 С, во-вторых, из-за пониженного

20 содержания окислителя происходит недопек слоя и ухудшение качества готовой продукции.

Скорость фильтрации теплоносителя на первой ступени должна составлять 0,3 — 0,5 м/с. При меньшей скорости фильтрации газа через слой (менее 0,3 м/с) понижается вертикальная скорость спекания, снижается производительность машины и возрастает содержание СО в отходящих газах. При

30 большей скорости фильтрации газа через слой (более 0,5 м/е) в пеке возрастают термические напряжения и ухудшается качество готовой продукции.

На второй ступени спекания использу35 ют также рециркуляционные газы, отбираемые из головных вакуумных камер конвейерной машины и имеющие температуру 70-110 С. Содержащаяся в этих газах окись углерода догорает в слое, что особенно эф40 фективно в присутствии в рециркуляционных газах водяного пара. При меньшей температуре теплоносителя на второй ступени спекания (менее 70 С) становятся неоправданными расходы энергии .на

45 транспортировку газа и возрастают теплоэнергетические затраты на передел. При большей температуре теплоносителя на второй ступени спекания (более 110 С) становится необходимым его дополнительный

50 перегрев, что также увеличивает расход топлива на процесс.

Скорость фильтрации теплоносителя на второй ступени спекания должна составлять 0.65-0,80 м/с. При меньшей скорости фильтрации газа через слой (менее 0,65 м/с) осложнена доставка окислителя к углероду шихты и, из-за недопека, возможно ухудшение качества готовой продукции. При большей скорости фильтрации газа через слой (более 0,80 м/с), из-за возросшего аэроди1813755 намического сопротивления системы, увеличиваются топливоэнергетические затраты на передел.

Сущность изобретения заключается в способе производства цементного клинкера с пониженным перепадом температур на поверхности слоя шихты на выходе из зажигательного горна — входе в зону спекания, Авторам не известны технические решения, которые содержат признаки, совпадающие с признаками, отличающие наше решение от прототипа, т.е. предлагаемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Пример 1. На средние значения режимных параметров.

Отдельные составляющие шихты (известнякк, глина, уголь и и р.) гранулируют, загружают на конвейерную машину и последовательно подвергают сушке, зажиганию твердого Tollлива шихты, двухступенчатому спеканию и охлаждению. На первой ступени спекания продолжительностью 0,25 общей продолжительности спекания через слой гранулированной шихты фильтруют теплоноситель со скоростью фильтрации 0,40 м/с и температурой 300 С, На второй ступени спекания через слой сверху вниз просасывают теплоноситель со скоростью фильтрации 0,70 м/с и с температурой 90 С. После завершения спекания слой охлаждают и отправляют нэ последующую обработку.

При таких параметрах процесса удельная производительность конвейерной машины по клинкеру составила 0,40 т/м ч, удельный расход доменного газа 525 м /т клинкера, расход твердого топлива 216 кг/т . клинкера; выход годного — 0,54, содержание

СО и NO» в отходящем газе 0,08 и 0,0004ф, соответственно, На конвейерной машине с одноступенчатой зоной спекания производительность по клинкеру составляет 0,32 т/м ч, расходы доменного газа и твердого топлива 570 м /т и 230 кг/т соответственно, выход годного—

0,34, содержание СО и NO» a отходящем газе О 6 и О 027,.

Таким образом, предлагаемое решение превосходит известное по всем показателям.

Пример 2. Ка граничные значения режимных параметров и на отклонения от них.

Приемы осуществления способа идентичны примеру 1.

Исключением являются параметры теплоносителя на первой и второй ступенях спекания. Их устанавливают в зависимости от вида спекаемой шихты, 5

На первой ступени спекэния продолжительностью 0,20 общей продолжительности спекания через слой фильтруют теплоноситель с температурой 250 С и скоростью фильтрации 0,5 м/с. На второй ступени через слой фильтруют теплоноситель с температурой

70 С и скоростью фильтрации 0,8 м/с.

При таких параметрах процесса удельная производительность конвейерной машины по клинкеру составила 0,41 т/м ч, 2 удельный расход доменного газа 520 м /т э клинкера, твердого топлива 220 кг/-, клинкера, выход годного — 0,54, содержание CO u

NO» в отходящем газе 0,09 и 0,0007ф, соответственно, Понижение продолжительности спекания нэ первой ступени возможно только до величины 0,20 общей продолжительности спекания, Например, при продолжительности спекания 0,18 общей продолжительности спекания, из-эа повышенных термических напряжений в верхней части слоя, выход годного понижается до 0.50.

Понижение температуры теплоносителя на первой ступени спекания возможно только до величины 250 С. Уже при температуре теплоносителя 240 С, из-за снижения степени рекуперации тепла в процессе, расход твердого топлива на передел возрастает на 8 — 12 кг/т клинкера.

Повышение скорости фильтрации теплоносителя на первой ступени спекания возможно только до величины 0.50 м/с. Уже, при скорости фильтрации теплоносителя 0,55 м/с, иэ-за повышенных термических напряжений в верхней части слоя выход годного сокращается на 0,04.

Понижение температуры теплоносителя на второй ступени спекания возможно только до величины 70 С. Так, при температуре теплоносителя 60 С, иэ-за неоправданно высоких энергетических затрат на транспортировку газа, на 4 — 6 возрастают топливоэнергетические затраты на передел.

Повышение скорости фильтрации теплоносителя на второй ступени спекания возможнотолько до величины 0,80 м/с. Например, при скорости фильтрации теплоносителя

0,85м/с, из-за повышенного аэродинамического сопротивления слоя, расход топлива на передел увеличивается на 4 — 6,ф, а электроэнергии на 7-9 .

Пример 3, На граничные значения режимных параметров и на отклонения от них.

Приемы осуществления способа идентичны примеру 1. Изменению r,oäëeæàò параметры теплоносителя нэ первой и второй ступенях спекания.

1813755

Составитель Б.Каган

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н,Кешеля

Редактор

Заказ 1811 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. 1(жгород. ул,Гагарина, 101

На первой ступени спекания продолжительностью 0,30 общей продолжительности спекания через слой фильтруют теплоноситель с температурой 400 С и скоростью фильтрации 0,3 м/с, На второй ступени через 5 слой фильтруют теплоносител ь с тЕмпературой 110 С и скоростью фильтрации 0,65 м/с, При таких параметрах процесса удельная производительность конвейерной машины по клинкеру составила 0,40 т/м ч, 10 г. удельный расход доменного газа 520 м /т з клинкера, твердого топлива 215 кг/т клинкера, выход годного 0,55, содержание СО и

NOx в отходящих газах 0,08 и 0,005% соответственно. 15

Повышение продолжительности спекания на первой ступени возможно только до величины 0,30 общей продолжительности спекания, Так, при продолжительности спехания 0,32, из-за недопека слоя, выход год- 20 ного понижается с 0,55 до 0,51.

Повышение температуры теплоносителя на первой ступени спекания возможно только до величины 400 С. Уже при температуре теплоносителя 420 С, из-за снижения 25 стойкости транспортирующего оборудования, понижается прЬизводительность машины на 0,03 т/м ч. и на 4-5% возрастает расход топлива на передел, Понижение скорости фильтрации тепло- 30 . носителя на первой ступени спекания возможно только до величины 0,30 м/с, Например, при скорости фильтрации теплоносителя 0,25 м/с в отходящих газах появляется окись углерода в количестве 0,20-0,25%, 35

Повышение температуры теплоносителя на второй ступени спекания возможно только до величины 110 С. Уже, при температуре теплоносителя 120 С, из-за необходимого дополнительного нагрева рециркуляционного 40 газа, расход доменного газа возрастает с

520 до 550 м /т клинкера.

Понижение скорости фильтрации теплоносителя на второй ступени спекания возможно только до величины 0,65 м/с. Так, 45 при скорости фильтрации теплоносителя равной 0,60 мс, вследствие недопека, выход годного уменьшается на 7-8%.

Во всех. перечисленных примерах продолжительность спекания на всех стадиях контролировали по скорости движения спекательных тележек и регулировали изменением этой скорости, Температуру теплоносителя контролировали стандартными термопарами и регулировали изменением расхода внешнего топлива на процесс.

Скорость фильтрации теплоносителя контролировали Ilo нагрузке тягодутьевого оборудования и регулировали дроссельными задвижками этого оборудования, Базовый обьект, конвейерная машина для производства цементного клинкера с одноступенчатой зоной спекания, производительность по клинкеру составляет 0,32 т/м ч, расхоуы доменного газа и твердого

2, топлива 570 м /т и 230 кг/т клинкера соответственно, выход годного 0,34, содержание СО и NOx в отходящем газе 0,60 и 0,02 соответственно.

Применение предлагаемого изобретения обеспечивает повышение производительности машины на 20 — 25%, снижение расхода топлива на передел на 8 — 11%, увеличение выхода годного на 0,06 и снижение содержания вредных соединений типа СО и

ЫОх до уровня 0,08 и 0,0004% соответственно. При таком улучшении показателей процесса себестоимость готовой продукции понижается на 0,55 руб/т клинкера, Формула изобретения

Способ получения цементного клинкера на конвейерной машине, включающий суш- . ку, зажигание шихты, ее спекание и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества готовой продукции, снижения вредных газовых выбросов и топливоэнергетических затрат, спекание шихты выполняют в две ступени, на первой ступени продолжительностью 0,20-0,30 общей продолжительности спекания через слой фил ьтруют теплоноситель со скоростью фильтрации

0,3 — 0,5 м/с и температурой 250-400 С, на второй ступени скорость фильтрации теплоносителя повышает до 0,65 — 0,80 м/с, а температуру понижают до 70 — 110 С.