Клинкер пайда болу процесін реттеп жеделдету 1 страница
Айналмалы пештің жұмыс істеу режимі оның өнімділігіне, клинкер мен цементтің сапасына әсер етеді.
Жентектелу алабының орналасуы клинкердің түйіршектік құрамына және құрылымына зор әсер етеді (4.18-сүрет).
| Т,оС
1400
1200
1000
1400
1200
1000
1400
1200
1000 | 
| 4.18–сурет. Алаудың ұзындығына байланысты жентектелу алабының орналасуының схемасы: 1- қысқа және жақын жентектелу алабы; 2- жақын және созылған жентектелу алабы; 3-орташа алап |
| Пештің ұзындығы, м |
Қысқа және жақын жентектелу алабында күйдірілген материал тез агломерацияланып жақсы тығыздылмаған агломераттар пайда болуына алып келеді. Созылған және ұзақ жентектелу алабында клинкердің түйіршектері ірі және тығыз болады. Материал жоғары температуралы алапта ұзақ болса клинкер пайда болу реакциялары толық аяқталады. Реакциялар жылдам аяқталып қалған болса, ол метастабильді фазалардың ыдырауына алып келуі мүмкін. Ол кезде клинкердің құрылымы нашарлап цементтің сапасы төмендейді.
Материал жоғары температуралы алаптан тез өтсе (қысқа алап) клинкердің құрылымы майда кристалды болады, бұл алап созылған болса – алит кристалдары үлкен өлшемге дейін жетуі мүмкін. Осы себептен ұзын пештерде (Ø 5х185 м) материал ұзақ уақыт күйдіріліп клинкер ірі кристалды болады.
|
|
|
Әр түрлі технологиялық жағдайларда (мысалы клинкердің жеткіліксіз жентектелуі) пешті қысқа уақытқа тоқтауға немесе баяу айналдыруға тура келеді. Бұл кезде алит кристалдарының өсу процесі және клинкер бөлшектерінің пайда болуы бүзылады. Осы себептен дефектілі кристалдар, клинкерлі шаң пайда болады, материал пеште толқынды қозғалады.
Клинкердің куйдіру процесін комплексті жеделдету. Клинкер күйдіру процесін жеделдету үшін шикізат қоспасын дайындауды жетілдеру қажет, каталитикалық қоспаларды пайдалану, пештегі жылуалмасуды үдету, пештің айналу жылдамдығын жоғарылату т.б.
Пештің айналу жылдамдығын 0,9...1,1 айн/мин 1,5...2 айн/мин жоғарылатқанда оның өнімділігі өседі. Бұл кезде пештегі материалдың қабаты жұқарады, ол жақсы араласады, сол үшін жылуалмасу жылдам жүреді. Клинкерді жылдам күйдіргенде минерализаторлардың (CaF2, Na2SiF6) әсері жоғарылайды.
Айналмалы пеште СаСО3–тің ыдырауы ұзақ және жылудың көп шығынымен жүреді. Сол үшін пешті декорбонизациядан өткен материалмен қоректендірсе оның өнімділігі жоғарылайды. СаСО3 басқа пеште куйдіріп одан кейін негізгі пешке беру процесті күрделі етеді. Пештің ішінде екінші факел жасап СаСО3–ті күйдіру де қиын. Ең өнай жолы шикізат ретінде түйіршіктелген шлактарды пайдалану. Оның құрамында СаСО3 жоқ, СаО түрлі минералдарға байланысқан.
|
|
|
Пештін өнімділігін жоғарылатудың тағы бір жолы – ол шикізат қоспаны механикалық активациялау (белсендірету). Механикалық активация дірілді диірменде 1...60 мин өңдеу жолымен жасалады. Бұл кезде СаО кристалдары деформацияланып, дефектілі болып клинкер пайда болу реакциялар жеделдетіледі.
4.9.8 Айналмалы пештің жылу балансы және өнімділігі
Бір килограмм клинкер түзілу үшін теориялық есептеулер бойынша 1800 кДж жылу жеткілікті, ал іс жүзінде одан 3...4 есе көп жылу жұмсалады. Бұл әр түрлі себептермен жылудың сыртқа жоғалуына байланысты. Төмендегі 4.6-кестеде құрғақ, сулы әдіспен және жартылай құрғақ әдіспен жұмыс істейтін пештердің жылу балансы келтірілген.
|
|
|
Жылудың меншікті шығыны тұрақты сан емес, ол шикізат қоспасының реакцияға қабілеттілігіне, күйдіру режиміне, айналмалы пештің өлшемдеріне және т.б. жағдайларға қарай өзгеріп отырады.
4.6-кесте. Пештердің жылу балансы (кДж/кг клинкер)
| Көрсеткіштер | Сулы әдіс | Жартылай құрғақ әдіс | Құрғақ әдіс |
| 1. Теориялық жылу | 1800 | 1800 | 1800 |
| 2. Ылғалдың (судың) буға айналуы | 2100 | 500 | 10 |
| 3.Салқындату кезінде жоғалатын жылу | 200 | 250 | 300 |
| 4.Конвекция мен сәуле тарату кезінде жоғалатын жылу | 500 | 430 | 430 |
| 5.Түтінмен бірге жоғалатын жылу | 400 | 220 | 660 |
| 6.Жылудың жалпы шығыны | 5000 | 3200 | 3200 |
| 7.Пеш қондырғысының термиялық п.ж.к | 0,36 | 0,56 | 0,56 |
| 8.Шикізатты кептіруге керекті жылудың шығыны | - | 300-500 | - |
| 9.Күйдіру мен кептіруге жұмсалатын жалпы шығыны | 5000 | 3500-3700 | 3200 |
Пештің өнімділігі. Пештің өнімділігін мынадай формула бойынша анықтауға болады:
Q = Fk∆t/q кг/сағ (4.26)
мұнда,F - пештің жылу алмасатын ауданы, м2, бұған футеровканың, шынжырдың немесе басқа да қойылған жылу алмастырғыш жабдықтардың жұмыс істейтін аудандары кіреді;
|
|
|
К – орташа жылу беру коэффициенті, әдетті 125...138 кДж/м2∙ч∙К;
t - газ бен күйдіріліп жатқан материал температурасының орташа айырымы, 0С;
q - күйдіруге кеткен жылудың меншікті шығыны, кДж/кг.
Пештің өнімділігін Е.Н. Ходоров ұсынған формуламен де есептеуге болады.
(4.27)
Мұнда: Д - пештің диаметрі, м;
L - пештің ұзындығы, м;
W- лайдың ылғалдығы, %;
K - пештің конструкциясына байланысты коэффициент (орташа ұзындығы жеңіл шынжыр аспалармен жабдықталған пештер үшін К = 350, ұзын L/Д = 20...55, әрі күшті шынжыр аспалармен жабдықталған пештер үшін К = 1150).
Пештің өнімділігі шикізат қоспасының құрамы мен құрылымына, ылғалдылығына, реакцияға бейімділігіне, күйдіру режиміне, пештің өлшеміне, конструкциясына, т.б. факторларға тәуелді.
Сулы әдістің қуатты пештерінің өнімділігі 72...125 т/сағ, құрғақ әдістің пештерінің өнімділігі 125...500 т/сағ тең. Бүгінгі таңда Қытайда, Жапонияда, кейбір Батыс Европа елдерінде тәулігіне 7000...10000 тонна клинкер өндіретін айналмалы пештер жобаланып салынған. Ол пештердін бір сағаттық өнімділігі 400...500 тоннаға жетеді.
Пеш жұмысының тиімділігі оның меншікті өнімділігімен анықталады. Пештің меншікті өнімділігі дегеніміз бұл футеровканың 1 м2 бетінен 1 сағаттың ішінде алынатын клинкердің мөлшері, кг-мен өлшенеді. Оның мәні 15-тен 52 кг/м2∙сағ аралығында жатады. Сулы әдіс пештерінің меншікті өнімділігі құрғақ әдіс пештерінің меншікті өнімділігінен 2...2,5 есе аз.
Айналмалы пештің басқа күрделі көрсеткіштеріне жылулық қуаты және отын жану алабының жылулық кернеуі жатады. Пештің жылулық қуаты Q ол отын жанғанда бір белгілі мерзімде бөлінетін жылудың мөлшерін көрсетеді:
Q0=1000 σ q , кДж/сағ (4.28)
Мұнда σ – пештің өнімділігі, т/сағ;
q – клинкер күйдіруге жұмсалатын жылудың үлестік шығыны, кДж/кг.
Отын жану алабының жылулық кернеуі Qг кДж/(м3·сағ) деген ол пештің 1м3 көлемінде бір сағатта бөлінетін жылу мөлшері.
Qг= 5,351 Q0 / (Дг2 · lг) (4.29)
Мұнда Дг – жану алабының ішкі диаметрі, м;
lг – отын жану алабының ұзындығы, м.
Айналмалы пештің жану алабының кернеуі 1257000 кДж/(м3·сағ) шамасында, ал жылулық кернеу 419 млн. кДж/сағ артық.
4.9.9 Сулы әдістің айналмалы пешінің алаптары бойынша жылулық процестер
Сулы әдістің айналмалы пешінде 1 кг клинкер алу үшін жылу шығыны 5400...6700 кДж/кг құрайды. Жылудың ең көп шығыны 1-ші және 3-ші алапта болады: 2700 және 2180 кДж/кг. Маңызды деп есептелетін 5-ші алапта жылу шығыны 1-ші алапқа салыстырғанда 10 есе аз – 270 кДж/кг клинкерге (4.19-сурет).
|
| 4.19–сурет. Технологиялық алаптар бойынша жылу шығыны (В.К.Классен бойынша) |
Бүл жерде жылу тек алаптың алдынғы бөлігінде (ұзындығының 2/3) материал 1300 ден 1450 0С дейін қыздырылғанда жұмсалады. Бесінші алаптың қалған бөлігінде клинкер 1450 0С-тан 1300 0С-қа дейін салқындайды да практика жүзінде қабылдаған жылуды қайтарады. Сол үшін В.Н. Юнгтың айтуы бойынша бесінші жентектелу алабындағы физико-химиялық процестерге жүмсалатын жылудың жиынтық шығыны нөлге тең.
Бүл алиттің эндотермиялық пайда болу реакциясының СаО+С2S=C3S төмен мөлшерде жылу жұтуымен (бәрі жоғы 1,5 кДж/кг) дәлелделеді. Ол деген толық жылу қажеттіліктің 6400 кДж/кг-дан бәрі-жоғы 0,02 % құрайды.
4.9.10 Сулы тәсілді пештің материалдық және жылу балансы
Сулы тәсілмен 1 т клинкер алу үшін 6 тоннаға дейін әр түрлі материалдарды өңдеу қажет, қоршаған ортаға 1 тонна СО2 тасталады, отынды жағу үшін 2 т астам ауа жұмсалады (4.20-сурет).
| Шлам≈2,5 т (шикізат≈1,5т+су≈1т) | Жану өнімдері≈2,5т | Отын≈0,2т | Артық ауа≈0,7т |
|
| |||
| Ауа≈3т Клинкер 1т | |||
| 4.20-сурет. 1т клинкер алу үшін материалдан шығыны және газдардың бөлінуі (В.К.Классен бойынша) | |||
Клинкер күйдіруге жүмсалатын жылу шығыны. Айналмалы пеште клинкер алудың физико-химиялық процестері толық жүру ішін оптималды температуралық режимді сақтау керек. Отынды жаққан кезде белгілі жылу бөлінеді. Бір кг немесе 1т клинкер алу үшін отынның үлестік шығынын анықтау үшін жылу баланстың әр-бір статьясына (бөлігіне) жұмсалатын жылуды есептеу керек (4.7-кесте).
4.7–кесте. Сулы тәсілдің айналмалы пешінің жылу балансы, кДж/кг клинкерге (В.К.Классен бойынша)
4.7-кесте. Сулы тәсілді пешінің жылу балансы, кДж/кг клинкерге
| Жылу шығыны | Есептеу теңдеуі | Шамалы мәндер | |||||
| 1. Клинкер пайда болуына | qтк = qдег + qдек – qэр | 100+2000 - 400=1700 | |||||
| 2. Суды кептіруге | q w - r пар • mw | 2450 • 1,02 = 2500 | |||||
| 3. Түтінді газдармен | qог = V ог • Сог • t ог | 3,7•1,35 • 200=1000 | |||||
| 4. Қоршаған ортаға | qос = αто • f п • Δ t п-в | 0,04 • 150 • 100 = 600 | |||||
| 5. Клинкерді салқындатқанда: - клинкермен - артық ауамен | qкл = mкл • Скл • tкл qвиз = Vвиз• cвиз • tвиз | 1 •1 •100 = 100 0,5 • 1,3 • 150 = 100 | |||||
| Барлығы | qрасх = qтк + qw + qог + qос + qкл + qвиз | 1700+2500+1000+600+100+ +100= 6000 | |||||
| Жылу келу материал және ауамен | qприх | 140 | |||||
| Барлығы отын жанғандағы жылуы | qтг = qрасх — qприх | 6000 -140 = 5860 | |||||
1. Клинкер пайда болудың эффекті ТЭК ≈ 1700 кДж/кг клинкерге. ТЭК (qтк) деген теория бойынша клинкер пайда болу процесінде шикізат материалдардың компоненттерінің химиялық реакцияларына (өзгеруіне) жұмсалатын жылу шығыны: сазды минералдардың дегидратациялануы (сусыздануы) (qдег) және СаСО3-тің декарбонизациялануы (qдек); клинкерлік минералдардың синтезінің экзотермиялық реакциялары (qэр). ТЭК шикізатпен клинкердің алғашқы және соңғы минералогиялық құрамына байланысты. Бұл жерде жылу шығынын төмендету үшін шикізат ретінде өндірістің қалдықтарын пайдалану қажет, мысалы құрамында СаСО3 жоқ түйіршіктелген домналы немесе фосфорлы шлак. Олардың құрамындағы СаО карбонат түрінде емес, сол үшін декарбонизация процесіне жұмсалатын жылу мөлшері төмендейді – qдек. Шикізатпен клинкердің алғашқы және соңғы құрамы бірдей болса бүл статьямен отын шығынын төмендету мүмкін емес.
2. Суды кептіруге жұмсалатын жылу шығыны qw≈2500 кДж/кг. Оны шикізат лайының (шламның) ылғалдылығын W төмендетіп азайтуға болады. Ол үшін шикізат қоспасын ұнтақтағанда арнайы суйылтқыш қоспаларды қосу керек. Беттік әрекеттесетін заттар (ПАВ) шламның ылғалдылығын төмендетіп аққыштығын бүрынғы қалпында сақтайды.
3. Қалдық түтінді газдармен жоғалатын жылу (qог≈1000 кДж/кг) мөлшері түтінді газдың температурасына tог, оның санына Vог және жылусыйымдылығына Сог байланысты.
Ауаға кететін түтінді газдардың температурасы пештің ішіндегі жылуалмасуға, шынжырлы аспалардың жағдайына байланысты. Түтінді газдардың мөлшері кептірілген ылғалға, карбонатты СО2-ге, сазбалшықтың гидратты суына, отын жанғанда бөлінетін өнімдерге тәуелді.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 233; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!