Способ термообработки цементной сырьевой смеси и установка для его осуществления

 

Способ термообработки цементной сырьевой смеси и установка для его осуществления относятся к промышленности строительных материалов, в частности к обжигу цементного клинкера по мокрому способу. Способ термообработки цементной сырьевой смеси включает сушку в распылительной сушилке, декарбонизацию в слое, обжиг цементного клинкера во вращающейся печи и охлаждение в холодильнике. Осуществление сушки происходит при равномерном ориентированном распределении капель шлама, а декарбонизация смеси - в псевдоожиженном слое в высокотемпературной зоне факела короткопламенных керамических горелок. Для сушки и декарбонизации используют горячий воздух от корпуса печи в зоне спекания и из второй камеры холодильника. Установка термообработки цементных сырьевых смесей содержит распылительную сушилку, декарбонизатор, вращающуюся печь, холодильник, газоход горячего воздуха, устройство отбора тепла от корпуса печи в зоне спекания и из второй камеры холодильника, короткопламенные керамические горелки, а распылительная сушилка выполнена с капельным шлампитателем с вращающимися дугообразными лопастями и решеткой с коническими отверстиями. При реализации изобретения обеспечивается снижение расхода топлива, повышение производительности установки и качества цемента. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к обжигу цементного клинкера по мокрому способу.

Известен комбинированный способ производства цемента, заключающийся в приготовлении сырьевой смеси по мокрому способу производства с последующим обезвоживанием в вакуум- или пресс-фильтрах с дальнейшей сушкой полученных кеков в сушилке-дробилке и обжиге во вращающейся печи (И.Ф.Пономарев и др. Технология производства цемента сухим и полусухим способами. - Киев: Будивельник, 1988).

Недостатки: низкая производительность, усложняется технологический процесс, высокий пылеунос.

Известна установка получения цемента, включающая пресс-фильтр, сушилку-дробилку, гранулятор, конвейерный декарбонизатор, вращающуюся печь, холодильник (Строительные материалы. Справочник. - М.: Стройиздат, 1989).

Недостатки: низкая производительность обезвоживающей установки, повышенный расход электроэнергии, высокий пылеунос, быстрый износ металла в кальцинаторе.

Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому изобретению является способ обжига цементного клинкера (авторское свидетельство СССР N 1 585 302, заявка 04.04.88, N 4426530/23-35, опублик. 15.08.90. Бюллетень N 30 МПК C 04 B 7/44).

Способ заключается в сушке сырьевого шлама в распылительной сушилке при температуре 500^oC, декарбонизации смеси в сблокированном с ней шахтном декарбонизаторе при температуре 900^oC, снабженном горелкой для сжигания топлива и обжига клинкера во вращающейся печи при температуре 1000 - 1450^oC.

Недостатки: способ распыления сырьевого шлама не обеспечивает формирования капли оптимальных размеров и равномерное ореинтированное распределение сырьевого шлама в сушилке. Это приводит к замазыванию стенок и газоходов установки и высокому пылеуносу. Предлагаемые системы усложняют технологический процесс. Снижают производительность.

Наиболее близкий по своей сущности к предлагаемому изобретению является установка обжига цементного клинкера (авторское свидетельство СССР N 1 585 302, заявка 04.04.88 N 4426530/23-35, опублик. 15.08.90. Бюллетень N 30 МПК C 04 B 7/44).

Установка включает распылительную сушилку с тарельчатым распылителем, шахтный декарбонизатор, снабженный горелкой для сжигания топлива, и вращающуюся печь.

Недостатки: установка для распыления шлама из-за абразивности материала быстро выходит из строя. Шахтные установки для декарбонизации сырьевой смеси имеют низкую производительность.

Задача изобретения - снижение расхода топлива, повышение производительности печи и качества цемента.

Поставленная задача достигается тем, что сушку осуществляют при равномерном ориентированном распределении капель шлама, декарбонизацию смеси - в псевдоожиженном слое в высокотемпературной зоне факела горелок, используя горячий воздух от корпуса зоны спекания печи и второй камеры холодильника. Поставленная задача достигается тем, что установка дополнительно содержит короткопламенные керамические горелки, а распылительная сушилка выполнена с капельным шлампитателем.

Для скоростного процесса сушки сырьевого шлама во взвешенном состоянии предлагается шлампитатель с формированием ориентированно распределяемых капель шлама. В установку подаются горячий воздух второй камеры холодильника и тепло от корпуса печи зоны спекания. Последующая декарбонизация высушенной сырьевой смеси происходит в псевдоожиженном слое с использованием короткопламенных горелок.

На фиг. 1 представлена установка для осуществления предлагаемого способа термообработки: 1 - капельный шлампитатель; 2 - сушилка; 3 - декарбонизатор на основе короткопламенных керамических горелок; 4 - пыльная камера; 5 - вращающаяся печь 4 х 90 м производительностью 55 т/ч; 6 - устройство для отбора горячего воздуха от корпуса печи у зоны спекания; 7 - колосниковый холодильник; 8 - газоход для подачи горячего воздуха из второй камеры холодильника и от корпуса печи зоны спекания в сушилку и декарбонизатор.

На фиг. 2 представлен капельный шлампитатель: 9 - корпус питателя; 10 - слив избытка шлама; 11 - дугообразные лопасти; 12 - вал; 13 - решетка с коническими отверстиями.

Шлам поступает в капельный шлампитатель, оборудованный вращающимися дугообразными лопастями 11, которые создают давление на шлам. Шлам, проходя через конические отверстия решетки 13, формируется в виде капель диаметром 6 - 12 мм, которые ориентированно поступают в распылительную сушилку 2. Сушка сырьевого шлама протекает во взвешенном состоянии в режиме противотока и ее интенсивность достигается за счет высокой удельной поверхности ориентированно распределенных капель материала. Температура в распылительной сушилке составляет 850^oC. Высушенные гранулы сырьевой смеси до остаточной влажности 3 - 6% поступают в декарбонизатор 3, где за счет короткопламенных керамических горелок осуществляется декарбонизация в псевдоожиженном слое, температура факела составляет 1300 - 1400^oC. При этом в гранулах сырьевой смеси, находящейся непосредственно в высокотемпературной зоне факела, интенсивно протекает процесс декарбонизации. С целью поддержания оптимальных режимов сушки и декарбонизации сырьевых смесей, а также уменьшения потерь тепла в окружающую среду, производится отбор горячего воздуха (500^oC) от корпуса печи у зоны спекания 6 и из второй камеры колосникового холодильника 7, по газоходу 8 в сушилку и декарбонизатор. Из декарбонизатора материал поступает во вращающуюся печь 4 х 90 м для последующего обжига при температуре 1450^oC. Полученный цементный клинкер охлаждается в колосниковом холодильнике.

Пример 1.

Сырьевой шлам на основе Новороссийского высоко- и низкоосновных мергелей (KH = 0,92; n = 2,0; p = 1,6) с влажностью 38% подвергался сушке во взвешенном состоянии в распылительной сушилке при температуре газового потока 750^oC в течение 8 сек. Конечная влажность материала составила 3%. Высушенный материал направляется в декарбонизатор для декарбонизации в псевдоожиженном слое при температуре 1350^oC. Время термообработки 20 мин. Разложение карбонатного сырьевого компонента составило 85%. Обжиг материала осуществлялся во вращающейся печи при температуре 1450^oC. Цементный клинкер охлаждался в колосниковом холодильнике. Полученный цемент имел предел прочности на сжатие 51,6 МПа.

Пример 2.

Сырьевой шлам на основе Белгородского мела и глины (KH = 0,92; n = 2,0; p = 1,6) с влажностью 40% подвергался сушке во взвешенном состоянии в распылительной сушилке при температуре газового потока 800^oC в течение 6 сек. Конечная влажность материала составила 4%. Высушенный материал направлялся в декарбонизатор для декарбонизации в псевдоожиженном слое при температуре 1400^oC. Время термообработки 18 мин. Разложение карбонатного сырьевого компонента составило 90%. Обжиг материала осуществлялся во вращающейся печи при температуре 1450^oC. Цементный клинкер охлаждался в колосниковом холодильнике. Полученный цемент имел предел прочности на сжатие 50,7 МПа.

Пример 3.

Сырьевой шлам на основе известняка и глины Щуровского цементного завода (KH = 0,92; n = 2,0; p = 1,6) с влажностью 43% подвергался сушке во взвешенном состоянии с распылительной сушилке при температуре газового потока 850^oC в течение 9 сек. Конечная влажность материала составила 5%. Высушенный материал направлялся в декарбонизатор для декарбонизации в псевдоожиженном слое при температуре 1380^oC. Время термообработки 21 мин. Разложение карбонатного сырьевого компонента составило 88%. Обжиг материала осуществлялся во вращающейся печи при температуре 1450^oC. Цементный клинкер охлаждался в колосниковом холодильнике. Полученный цемент имел предел прочности на сжатие 50,9 МПа.

Формула изобретения

1. Способ термообработки цементной сырьевой смеси, включающий сушку сырьевого шлама в распылительной сушилке, декарбонизацию полученной смеси и обжиг во вращающейся печи, отличающийся тем, что после обжига полученный цементный клинкер охлаждают в колосниковом холодильнике, сушку шлама осуществляют при равномерном ориентированном распределении капель шлама, а декарбонизацию смеси - в псевдоожиженном слое в высокотемпературной зоне факела короткопламенных керамических горелок, причем для сушки и декарбонизации используют горячий воздух от корпуса печи в зоне спекания и из второй камеры холодильника.

2. Установка для термообработки цементных сырьевых смесей, содержащая распылительную сушилку с капельным шлампитателем, декарбонизатор и вращающуюся печь, отличающаяся тем, что она снабжена колосниковым холодильником, устройством для отбора горячего воздуха от корпуса печи в зоне спекания, газоходом для подачи горячего воздуха от корпуса печи в зоне спекания и из второй камеры холодильника в сушилку и декарбонизатор, а шлампитатель выполнен с вращающимися дугообразными лопастями и решеткой с коническими отверстиями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2