Способ производства цементного клинкера и установка для его производства

 

Изобретение относится у способам и установкам производства строительных материалов, в частности к способам и устройствам производства цементного клинкера. Сущность изобретения: способ производства цементного клинкера заключается в сушке сырьевых материалов, приготовлении и формировании сырьевой массы, обжиге на зеркале расплавленного чугуна и охлаждении клинкера. В послеобжиговой шахте устанавливают давление равное атмосферному. Кроме того, при пуске установки проводят тепловую обработку сырьевых материалов воздухом, протягиваемым через печь над слоем расплавленного чугуна. Данный способ реализуется на установке для производства цементного клинкера, содержащей систему приготовления, формования сырьевой массы, сушильный барабан, индукционную канальную печь для обжига с жидкометаллическим носителем, послеобжиговую шахту, соединенную воздуховодом с сушильным барабаном и холодильником. Установка снабжена шиберами, один из которых установлен в послеобжиговой щахте в месте соединения ее с воздуховодом, а другой - на выходе из холодильника. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам и установкам производства строительных материалов, в частности к способам и устройствам производства цементного клинкера.

Известны способ и установка для производства цементного клинкера, содержащая систему предварительной сушки сырьевого материала, соединенную с устройством нагрева и обжига, соединенные, в свою очередь, с холодильником [1] .

Наиболее близким техническим решением является известный способ производства цементного клинкера и установка для реализации данного способа, заключающегося в сушке сырьевых материалов, приготовлении и формировании сырьевой массы, обжиге на зеркале расплавленного чугуна и охлаждении клинкера. Установка содержит систему приготовления, формирования сырьевой массы и предварительной сушки сырьевого материала, индукционную печь для обжига с жидкометаллическим теплоносителем, послеобжиговую шахту, соединенную с холодильником [ 2 ] .

Недостатком известных устройств является значительные топливоэнергетические затраты на производство и предварительную термообработку сырьевой массы, довольно высокую себестоимость продукции и низкие экологические показатели.

Цель изобретения - снижение топливоэнергетических затрат, снижение себестоимости продукции и улучшение экологичес- ких показателей, а также снижение топливоэнергетических затрат на предварительную термообработку.

Поставленная цель достигается тем, что в способе производства цементного клинкера, заключающегося в сушке сырьевых материалов, приготовлении и формировании сырьевой массы, обжиге на зеркале расплавленного чугуна и охлаждении клинкера, в послеобжиговой шахте устанавливают давление, равное атмосферному.

Кроме того, при пуске установки проводят тепловую обработку сырьевых материалов воздухом, протягиваемым через печь над слоем расплавленного чугуна. При этом в установке для производства цементного клинкера, содержащей систему приготовления, формирования сырьевой массы и сушильный барабан, индукционную канальную печь для обжига с жидкометаллическим теплоносителем, послеобжиговую шахту, соединенную воздуховодом с холодильником, установка снабжена шиберами, один из которых установлен в послеобжиговой шахте в месте соединения ее с воздуховодом, а другой - на выходе из холодильника.

На чертеже представлена установка для производства цементного клинкера, реализующая предложенный способ.

Установка для производства цементного клинкера содержит индукционную канальную печь 1, холодильник 2, сушильный барабан 3, послеобжиговую шахту 4, камеру подсушки 5, дымососы 6 и 7, устройство для формирования ленты сырьевого материала 8, шиберы 9 и 10. При этом послеобжиговая шахта 4 соединена с сушильным барабаном 3 воздуховодом 11, а шибер 9 установлен в месте соединения послеобжиговой шахты 2 с воздуховодом 11.

Реализация способа осуществляется следующим образом.

Лента сырьевого материала, сформированная устройством 8, проходит через камеру подсушки 5, где нагревается до температуры 100^оС, просушивается и направляется на зеркало расплавленного чугуна в индукционную канальную печь 1. В печи материал обжигается и готовый клинкер через послеобжиговую шахту 4 поступает в холодильник 2 и затем на склад и помол. Образующийся в индукционной печи СО₂ отсасывается дымососом 6 через камеру подсушки 5 и затем направляется на утилизацию или в атмосферу. При этом при открытом шибере 10 холодный воздух просасывается через холодильник, нагревается до температуры 800-1000^оС, охлаждая клинкер до 100^оС, затем направляется в сушильный барабан 3, где высушивает сырьевые материалы до 1% влажности и далее через фильтры выбрасывается в атмосферу. В рабочем режиме шибер 9 устанавливается таким образом, чтобы в послеобжиговой шахте 4 давление было равно атмосферному. В начальном режиме работы установки, когда возникает потребность в сушке сырьевых материалов без привлечения для сжигания натурального топлива, шибер 10 закрывается, шибер 9 полностью открывается, включается только дымосос 7 (дымосос 6 выключен) и воздух просасывается через индукционную канальную печь 1 над слоем расплавленного чугуна, нагревается и, проходя через воздуховод 11 в сушильный барабан 3, сушит сырьевые материалы и выбрасывается в атмосферу. После подготовки достаточного количества сырья установка переключается в описанный выше рабочий режим. Шибер 10 открывается, включается дымосос 6, а шибер 9 переводится в положение, обеспечивающее давление в послеобжиговой шахте 4 равное атмосферному.

П р и м е р. Рассмотрим технологическую линию со следующими техническими характеристиками.

Производитель- ность по клинкеру 2 т/ч Производительность по сушке: шлака или глины влажностью 20% 4,5 т/ч сырьевой смеси влажностью 10% 6,6 т/ч Источник тепла для сушки - клин- кер с температурой 1350^оС Охлаждающий агент и теплоно- ситель - воздух в количестве 1,4 нм³/кг клинкера
Температура воз- духа в атмосфере 0^оС
Температура
на входе в сушиль- ный баpабан 1000^оС
Температура
на выходе из су- шильного барабана 100^оС
В качестве силикатсодержащих сырьевых материалов используется гранулированный шлак влажностью 20% или кусковая глина влажностью 20% . Карбонатный компонент представлен кусковым дробленым известняком влажностью 7% .

Расход сырьевых материалов 1,6 кг на 1 кг клинкера. Производительность сушильного барабана: при сушке шлака - 3,0 т/ч, при сушке известняка - 10 т/ч.

Работа технологической линии в установившемся режиме. Горячий клинкер с температурой 1350^оС поступает из индукционной канальной печи через шахту в эффективный холодильник (например, инергит-холодильник). Здесь клинкер охлаждается атмосферным воздухом с расходом 1,4 м³/кг клинкера. Нагретый воздух с температурой около 1000^оС поступает в противоточный сушильный барабан. При сушке материал (шлак, глина, или известняк) высушивается и нагревается до 85^оС, а воздух охлаждается до 100^оС. Теплом клинкера одной установки удается высушить материал, необходимый для производства с 10-15% запасом. Пpоизводительность сушильного барабана лимитируется количеством подаваемого в него тепла. При соответствующем конструктивном решении может быть подсоединено до 6 индукционных канальных печей и тогда производительность сушильного барабана может достигнуть 11 т сухой муки в час. В этом режиме СО₂дымососом 6 через камеру подсушки отводится на утилизацию, а шибер 9 обеспечивает давление в шахте, равное атмосферному.

Пусковой режим осуществляется как описано выше.

Рассмотрим основные потоки тепла и материалов для описанного примера реализации.

Расход газов
при охлаждении 1 т/ч клинкеpа 1400 нм³/ч
Расход газов
на входе в су-
шильный бара-
бан с учетом под- сосов 2000 нм³/ч
Количество тепла,
снимаемого с го- рячего клинкера 328 ккал/кг
клинкера
Потери с корпуса холодильника и сушильного барабана определяются из условия, что температура корпуса их равна 200 и 100^оС соответственно. Тогда коэффициенты теплоотдачи α₁₀₀= 3,5+ 0,062х100= 9,7 ккал/м^2оС ч; α₂₀₀= 3,5+0,062х200= 15,7 ккал/м^2оС ч;
Потери тепла определяются
Q₁₀₀= 9,7х3,14х1,5х7х100= 50000 ккал/ч
Q₂₀₀= 15,7х3,14х1,5х4х200= 67000 ккал/ч
Потери тепла с отходящими газами составят:
Q₁ т/час= 1400х0,311х100= 43500 ккал/ч
Q₂ т/час= 87000 ккал/ч
Расход тепла на испарение воды при влажности W= 20%
Q= 150000 ккал/кг сухого вещества.

Производительность при сушке сырья влажностью W= 20%
Q_кл= 1 т/ч Q = = 1.1 т/ч
Q_кл= 2 т/ч
Q = = 3 т/ч
Q_кл= 3 т/ч
Q = = 4.5 т/ч
Из приведенных расчетов видно, что с увеличением производительности по клинкеру, удельная производительность сушильного барабана увеличивается.

При сушке смеси с влажностью 10% производительность сушильного барабана составит 2,4 т/ч и 6,6 т/ч, 11 т/ч при производительности по клинкеру 1,2 и 3 т/ч соответственно. Расход газов при этом составит 2000 нм³/ч, 4000 нм³/ч, 6000 нм³/ч соответственно.

Таким образом при реализации вышеизложенного способа и установки происходит значительное снижение топливоэнергетических затрат как на основное производство цементного клинкера, так и на предварительную термообработку сырьевого материала, снижение себестоимости продукции и улучшение экологических показателей за счет использования индукционной канальной печи с жидкометаллическим теплоносителем, исключающим использование источников тепла с сжиганием топлива. (56) Авторское свидетельство СССР N 672168, кл. С 04 В 7/36, 1977.

Авторское свидетельство СССР N 1084257, кл. С 04 В 7/36, 1982.

Формула изобретения

1. Способ производства цементного клинкера, включающий приготовление смеси путем смешения сырьевых компонентов, формирование смеси в непрерывную ленту, сушку, обжиг на поверхности расплава чугуна, и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью снижения топливоэнергетических затрат, стабилизации структуры клинкерных минералов, снижения себестоимости продукции, улучшения экологических показателей и повышения активности клинкера, обожженную смесь перед охлаждением выдерживают в шахте стабилизации структуры клинкерных минералов, где устанавливают давление, равное атмосферному.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сушку сырьевых материалов при пуске установки осуществляют воздухом, который просасывают через печь над слоем расплавленного чугуна.

3. Установка для производства цементного клинкера, включая последовательно расположенные пост приготовления сырьевой смеси с сушильным барабаном, пост формирования бесконечной ленты с сушильным устройством, индукционную печь с жидкометаллическим теплоносителем и клинкерный холодильник, отличающаяся тем, что, с целью снижения топливоэнергетических затрат, стабилизации структуры клинкерных минералов, снижения себестоимости продукции, улучшения экологических показателей и повышения активности клинкера, она снабжена установленной после печи шахтой для стабилизации структуры клинкерных минералов, при этом шахта соединена воздуховодами с холодильником и сушильным барабаном, причем на воздуховоде между холодильником и шахтой и на выходе холодильника установлены шиберы для регулирования давления в шахте.

РИСУНКИ

Рисунок 1