1, Оптимизация работы цементных вращающихся печей, основной критерий отимизации. Связь между производительностью, стойкостью футеровки, качеством клинкера, пылеуносом из печи и удельным расходом топлива
 Скачать 39.66 Mb.
|
|
1, Оптимизация работы цементных вращающихся печей, основной критерий отимизации. Связь между производительностью, стойкостью футеровки, качеством клинкера, пылеуносом из печи и удельным расходом топлива. Основные расходные статьи теплового баланса печи, способы расчета и значения. Пути экономии топлива при обжиге цементного клинкера. Роль потерь тепла в горячей части печи с учетом работ Эйгена. Вывод уравнения Эйгена. Коэффициент теплопотерь, его изменение по длине печи и зависимость от вида топлива и избытка воздуха. Физическая сущность уравнения Эйгена. Пути снижения тепла в горячей части печи. 2. Клинкерные холодильники. Схема и параметры работы, распределение воздуха по колосниковому холодильнику, роль острого и общего дутья, межкамерных перегородок. Рациональные размеры и частота колебания решеток, высота слоя клинкера в горячей и холодной камерах. Аэродинамическое сопротивление слоя клинкера и его зависимость от гранулометрии клинкера и температуры воздуха. Повышение эффективности работы рекуператорных (планетарных) холодильников. Тепловой баланс и КПД холодильника. Модернизация конструкции и оптимизация работы холодильников. 3. Футеровка вращающейся печи, назначение футеровки. Оптимальный вид огнеупора для отдельных технологических зон. Способы укладки и крепления кирпича. Особенности футеровки цепных завес, переходных участков между зонами, порогов печей. Формирование защитной обмазки и ее влияние на длительность службы огнеупора в зоне спекания. Влияние состава сырья (по основным, дополнительным оксидам, модульным характеристикам) и режима сжигания топлива на стойкость футеровки. Пути повышения стойкости футеровки. 4. Теплообменные устройства во вращающихся печах мокрого способа производства. Способы навески цепей, преимущества и недостатки различных видов навесок. Масса, поверхность, коэффициент плотности цепных завес и изменение этих параметров по отдельным участкам. Подбор рациональных теплообменных устройств в зависимости от изменения физических свойств шлама при его сушке на участках текучего, вязкого шлама и сыпучего материала. Определение зоны пылеобразования и пылеулавливания. Вид теплообмена, оптимальная скорость и заполнение материалом различных участков цепной завесы. Керамические теплообменники. 5. Теоретические и практические основы сжигания различных видов топлива во вращающейся печи. Способы оптимизации теплообмена, роль температуры горения, степени черноты факела и материала. Рациональное сжигание топлива, влияние отдельных факторов: вида, состава и параметров подготовки форсуночного топлива, скорости вылета топлива и количества первичного воздуха, коэффициента избытка и температуры вторичного воздуха, положения форсунки и условия подачи пыли в факельное пространство. 6. Клинкерное пыление во вращающихся печах и его влияние на эксплуатационные параметры печи. Причины клинкерного пыления: роль состава сырья по основным и дополнительным оксидам, фазового состава клинкера, свойств и количества жидкой фазы, режима обжига и условий горения топлива. Связь между активностью, фракционным составом клинкера и положением зоны спекания в печи. Механизм клинкерного пыления, роль возгоняемых соединений на прочность спёков. Способы предотвращения клинкерного пыления. 7. Влияние свойств сырья и режима обжига на качество клинкера. Оптимальная тонкость помола сырья, какой минерал может содержаться в крупной фракции, а какой нет и почему? Влияние примесей и закисного железа в сырье на активность отдельных минералов и клинкера. Особенности сжигания серсодержащего топлива для получения высококачественного клинкера, условия образования силикосульфата кальция и его влияние на качество клинкера. 8. Кольца во вращающихся печах и настыли в теплообменниках. Виды колец в различных зонах, их размеры и влияние на технологический режим работы агрегата и качество клинкера. Химический и фазовый состав отдельных колец. Причины, механизм образования, способы предотвращения и устранения колец и настылей. 9. Использование техногенных материалов в качестве сырьевого компонента для производства цементного клинкера. Применение топливных зол, белитового шлама, кислых, основных, металлургических и высокоосновных сталеплавильных шлаков. Основной критерий, определяющий степень снижения удельного расхода тепла при их применении, дать разъяснения различного влияния. Способы использования техногенных продуктов при мокром и сухом способах производства. Двухклинкерные цементы: получение с использованием шлака и свойства. 10. Использование печных пылей в производстве цемента и других отраслях промышленности. Способы возврата пыли в различные зоны печи, преимущества и недостатки отдельных способов по их влиянию на пылеунос, стабильность работы печи, тепломассообмен, удельный расход тепла, горение топлива и качество клинкера. Обжиг пыли в отдельной печи, особенности подготовки смеси и параметров работы вращающейся печи. Возможность использования пыли для производства смешанных цементов, шлакощелочных вяжущих, тампонажных цементов, для дорожного строительства. 1. Оптимизация работы цементных вращающихся печей, основной критерий оптимизации. Задачи оптимизации: Увеличение: 1. производительности печи – Gкл, (т/ч); 2. качества клинкера – Акл (МПа); 3. гранулометрии клинкера – КП, (%); 4. стойкости футеровки - Nфут, (сут); Снижение: 5. удельного расхода топлива – ХТ, (кут/т) или qуд, (кДж/кг); 6. пылеуноса из печи – ПУ (%). Производительность печи определяется размером печи, а размер печи определяет тепловую мощность печи (это количество теплоты (энергии), которое можно реализовать в данном агрегате в единицу времени), т.е. увеличить производительность печи можно уменьшением удельного расхода топлива. Гранулометрия клинкера. Зачастую возникает на печах ситуация, когда клинкер гранулируется частично и большая доля его выходит в виде мелкой фракции, менее I мм, т.е. клинкерная пыль. При клинкерном пылении увеличивается удельный расход топлива и при увеличенном расходе топлива увеличивается клинкерное пыление. Стойкость футеровки. Выражается сроком службы огнеупоров в самой напряженной зоне (спекания). Критерий оптимизации (основной показатель, который определяет большинство решаемых задач) должен соответствовать 2-м условиям: 1. Д.б. связан со всеми остальными 2. Не д.б. экстремума Зависимости: Тепловая мощность печи: 1) Qп=Vг·(Qнр/τ)=14000·(33,5/3600)=130 МВт 2) Qп=Vп·43=3000·43=130000 кВт=130 МВт Производительность: Gкл=Qп /qуд Стойкость футеровки: Nфут=f(Qфут, кВт/м2)=1/qуд; Качество клинкера: Акл - ? КП=f(qуд)< >qуд=f(КП); Расход топлива: ХТ=К·qуд; Пылеунос: ПУ=k·ω4газа Vгазасумма=Vгазас + Vгазам; Vгазас=1,5 м3; Vгазам=2,0 м3; ПУ=К·q2уд. Приведенные данные однозначно свидетельствуют, что все показатели печи зависят от удельного расхода топлива, а именно при уменьшении удельного расхода топлива пропорционально увел. производительность печи, повышается стойкость футеровки, предотвращается клинкерное пыление. С пылевыносом из печи и уменьшается объем отходящих газов и выброс СО2 в атмосферу в результате чего улучшается экология окружающей среды. Расходные статьи теплового баланса  Общий расход тепла составляет6000 кДж/кг.кл. Расходные статьи: - ТЭК: QТЭК=Qэнд-Qэкз; Qэнд=Qдек+Qдег+Qж.ф.; Qэкз=Qэкзкл; или ТЭК=ΣQрасх-ΣQприход; - Затраты на испарение влаги из сырья: Qисп=2500·Gwводы - Потери тепла с отходящими из печи газами:  - Потери тепла с выносимой из печи пылью: Qп=Qпобщ·Спобщ·tпобщ; - Потери тепла в окружающую среду:Qо.с.=(S·α·(tп-tо.с.))/Вкл; Если рассмотреть расходные статьи теплового баланса печи. То видно, что в холодной ее части из общих 6000 кДж/кг.кл расходуется около 3600(60%) из них 2500 на испарение воды, 1000 с отходящими газами и 100 через корпус, который связан с теплопотерями через корпус. В горячей части печи потери, исключая ТЭК составляют около 700 кДж/кг.кл, которые связаны с теплопотерями через корпус и с клинкером(200), отсюда казалось бы очевидный вывод, что в первую очередь надо снизить затраты тепла в холодной части печи и особенно на испарение воды. Однако практика показывает, что такой подход не всегда оправдан, так например данные по ФРГ свидетельствует, что эта зависимость не всегда соблюдается.
Роль потерь тепла в горячей части печи с учетом работ Эйгена Эйген разбил печь на две тепловые системы и написал ур-я теплового баланса для гор.  Где: qг – потери с газовым потоком; qм – приход с материалом; qтk – ТЭК; t – t-ра газа на границе системы; ∆Х – уд. расход топлива. х+qм=qтk +qг+qчк+qкл х-qг=qтk –qм+qгтсчк+qкл q=(Lпг/Qpн )·х·с·t х-(Lпг/Qpн )·х·с·t= qтk –qм+qгтсчк+qкл х(1- Lпг/Qpн с·t)= qтk –qм+qгтсчк+qкл х=(qтk –qм+qгтсчк+qкл)/ (1- Lпг/Qpн с·t)
Х=mqoc+ mqпот ∆Х=m∆qгтспот (Lпг/Qpн)∙ С=0,0005  m=1/(1- 0,0005t) коэффициент теплопотерь Физическая сущность уравнений Эйгена  закон Стефана-Больцмана, но для печи предложил Блохх 5,67 - излучение абсолютно черного тела; Ем - степень черноты материала не превышает 1; Еф - степень черноты газа; Тф – t-ра факела; аг - поглощающая способность газа; Тм – t-ра м-ла по абсолютной шкале. Если на 5 % уменьшить температуру газа, то теплообмен уменьшается на 20 % и следовательно Q снизится. tф=(х+ qв- Qл)/Vп.гСп.г Пример:  1)  m=∆Х/∆qгтспот=1000/1000=1 2)  m=∆Х/∆qгтспот=6000/1000=6 3)  m=∆Х/∆qгтспот=12000/1000=12 Коэффициент m зависит не только от t-ры, но и от соотношения Lnг/QнР (от состава, вида топлива и количества избытка воздуха). Чем больше будет это отношение, тем больше будет коэффициент теплопотерь. Наибольшее это отношение имеет газообразное топливо затем мазут и уголь. Влияние α. При переходе от газа у углю теоретическая температура горения увеличивается. Это положение имеет важное практическое значение при управлении печью, так например, чтобы разогреть клинкер в зоне спекания при несколько пониженной температуре необходимо на газе затратить 40-60 минут ,а на угле 10-15 минут. => чем выше α, тем ↑ объем продуктов горения и следовательно > будет m. При α=1.1 мах m для газа равен 12, для мазута 8,для сухого угля. ЗНАЧЕНИЕ ПОДСОСОВ ХОЛОДНОГО ВОЗДУХА В ГОРЯЧЕЙ ЧАСТЕ ПЕЧИ   ;  ; 
 Δtвв = 120 оС; Δtф = 1800 – 1710 = 90 оС (5%) ΔQл = 120 – 101 = 19 кВт/м2 ≈ 16% В связи с тем что м/у вращающейся печью и головкой холодильника имеется некоторый зазор через который подсасывается воздух. Учитывая, что температура холодного воздуха достаточно низкая и имеет пониженную вязкость, особенно при увеличении разряжения в горячей головке печи. это приводит к понижению температуры вторичного воздуха и факела и следовательно к значительному уменьшению Q (теплообмена). Если t-ра понизится на 5%(900),то теплообмен ухудшится на 16%,а это значит . что надо либо увеличивать расход топлива, либо снизить производительность печи на 16%. Увеличить теплообмен в горячей части печи можно двумя способами 1. Осуществляется тщательное уплотнение 2. Уменьшить разряжение влияние которого указано в таблице. 2. Клинкерные холодильники. Назначение: 1 Рекуперация теплоты клинкера – экономия топлива 2 Резкое охлаждение клинкера – повышение качества 3 Полное низко-температурное охлаждение клинкера, которое в последующем обеспечивает эффективную работу цементной мельницы Имеет 3 типа холодил: 1) Колосниковые; 2) Рекуператорные; 3) Барабанные Современные колосники имеют достаточно сложную конструкцию хотя выполняют простой процесс. Это связанно с тем что от клинкера к воздуху тепло может передаваться только конвекцией, т.к. степень черноты воздуха согласно уравнению Бугера: ε = 1 – е-KSP (где: К = f (CO2,H2O, тв. частиц); S –толщина газового слоя; Р – давление в системе, если в атм. то Р=1) Qл=К·ε·Т4 – уравнение Стефана–Больцмана. Т.о. чтобы осуществить теплообмен, им необходима сложная конструкция. Скорость вращения печи сухого способа в 1.8 раз< , чем барабанного холодильника. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||