Клинкер пайда болу процесін реттеп жеделдету 8 страница
4.14 Клинкер өндірісіндегі қолданылатын отындар
4.14.1 Айналмалы пештегі «қысқа», «ұзын», «ұзақ» алаптар. Ауаның артықшылық коэффициенті. Пештегі жылуалмасу
Айналмалы пештердің өнімділігі мен жылудың меншікті шығыны пештің жұмыс тәртібіне, отын мен шикізаттың уақыт бойынша есептегендегі шығынына байланысты.
Пештің жентектелу (пісу) алабында жылулық кернеу өте жоғары. Бұл алапта газдан материалға жылу сәуле шашу арқылы беріледі, сондықтан бұл алапта газбен клинкер температураларының айырмашылығы жоғары болғаны дұрыс. Мәселен, жалынның температурасын 20...40 0С көтерсе, пештің өнімділігі 2,5...4 % артатыны есептелген (4.55–сурет).
| 4.55–сурет. Күйдірілетін материалға жылудың берілуі: 1-пештің қаңқасы; 2- футеровкасы; 3- пештің айналу бағыты; 4- газ жылуының сәуле шашу мен конвекция арқылы берілуі; 5- материал қабаты; 6-материалдардың қозғалу бағыты; 7-жылудың футеровкадан жылу өткізгіштік арқылы берілуі |
Жентектелу (пісу) алабына берілетін екінші ауа (вторичный воздух) қажетті мөлшерден тым көп болмаса (1,05...1,15), әрі ол қатты қызған болса, отын толық жанып, нәтижесінде алаудың температурасы жоғары болады. Екіншілік ауаның температурасы 100 оС көтерілсе жалынның температурасы 50...70 оС жоғарылайды.
|
|
|
Отын жанған кезде түзілетін жалынның формасы мен ұзындығы отынның ауамен араласу жылдамдығымен және оның қасиеттерімен анықталады. Отынның жануы, яғни жалынның ұзындығы мен пішімі шикізат қоспасының жентектелуіне және жалынның ұзындығы мен пішімін реттеуге жасалған жағдайларға байланысты. Жентектелу алабының ұзындығы шамамен отынның жану алабының ұзындығына сәйкес келеді. Осыны пайдаланып, материалдың жоғары температуралы алапта қанша уақыт болатынын анықтауға болады. Материалдардың түзілуі мен клинкердің кристалдану процесіне жалынның ұзындығы мен материалға қарай көлбеу бұрышын өзгерту арқылы әсер етуге болады.
«Ұзын», әрі «алыс» жану алабында клинкер күйдіру процесі біршама тұрақты өтеді. Себебі, бұл кезде жентектелу алабының жылулық кернеуі азайып, футеровкасының төзімділігі артады. Сонымен қатар пештен клинкер төмен температурамен шығады. Бірақ, мұндай жағдайда отын толық жанбай, материалдың температурасы төмендеп кетуі мүмкін. Ал отынның жану алабы «қысқа» болса, онда материал мен газдың температуралық айырмашылығы өте жоғары болып, жылу алмасу жақсы жүреді.
|
|
|
Бірақ отынның «қысқа» жану алабын техникалық тұрғыдан алғанда қиын. Көп отын жағылғанда пештің жылулық қуаты артады. Бірақ отынды шамадан тыс көп жағуға да болмайды, себебі жану алабының жылулық кернеуі жоғарылап, футеровканың температурасы оның отқа төзімділігі шегінен артып кетуі мүмкін. Сондай-ақ кететін түтінді газдың көлемі артып, жылдамдығы жоғарылайды, осының нәтижесінде онымен бірге кететін шаңның да мөлшері артады. Пештің п.ә.к. төмендейді.
Шикізат қоспасының шығыны мөлшерден артық болса да пештің өнімділігі төмендейді, себебі газ бен материалдың температуралық айырмашылығы азаяды, жентектелу алабы қысқарады. Сондықтан, бұндай жағдайда дұрыс клинкер алу үшін материалды пеште ұзағырақ ұстауға тура келеді.
Қорыта келгенде, пештің жақсы жұмыс істеп, өнімділігі жоғары болу үшін шикізаттың, отынның және ауаның шығынын үнемі реттеп отыру керек. Қазіргі кезде, цемент зауыттарында отынның қатты, сұйық және газ тәрізді түрлері қолданылады. Соңғы он жылдықта газдың үлесі төмендеп, қатты отынның үлесі жоғарылады. Себебі, табиғи газдың бағасы салыстырмалы түрде өте қымбат.
|
|
|
4.14. 2 Қатты, сүйық және газ тәрізді отындар. Олардың қасиеттері. Отын ретінде қалдықтарды пайдалану
Қатты отын. Цемент өндірісінде қолданылатын қатты отынның жылу бөлу қабілеті 21 МДж/кг аз емес, қалатын күлінің мөлшері 10...15 % көп емес, құрамындағы ұшқыш қосылыстары 10...30 % тең, ылғалдылығы 2 % көп болмауы керек. Қатты отынның тас көмір, антрацит, жанғыш тақта тастар, қоңыр көмір, кокс сияқты түрлері қолданылады. Қызған кезде қатты отын кокске (көміртегіне қаныққан қатты қалдық) және газ тәрізді ұшқыш қосылыстарға СО2, Н2О, СО, СН т.б. бөлінеді және ең бірінші осы газ тәрізді қосылыстар жанып кетеді. Сонымен қатты отынның жануын екі сатыға бөлуге болады: 1) ұшқыш қосылыстардың жануы; 2) қатты қалдық кокстың жануы. Ұшқыш заттар тез жанып кетеді, ал кокстың жануы көмірдің түріне, оның ұнтақтығына, ауамен араласу жылдамдығына байланысты. Көмір неғұрлым майда, ұнтақ болса, ол солғұрлым ауамен жақсы араласып тез жанады. Көмірдің пештегі жалпы жану уақыты 0,1...0,3 сек. Құрамында жоғары мөлшерде ұшқыр қосылыстары бар көмір форсункадан жақын жерде жанып, үзын жалын түзіледі, осыған орай жентектелу алабы да ұзын болады, бірақ оның жылулық кернеуі аз. Ал ұшқыш қосылыстары аз болса көмір жәйірек тұтанып, бірақ «қысқа» жалын түрде жақсы жанады. Жентектелу алабының жылулық кернеуі өте жоғары болады. Сол себепті жентектелу алабының қажетті температурасы мен ұзындығын қамтамасыз ету үшін зауыттарда үзын жалынды отын (газды) мен қысқа жалынды көмірді құрамындағы ұшқыш қосылыстары 10...30 % болатындай етіп араластырып, алынған қоспаны қатты отын ретінде пайдаланады.
|
|
|
Қатты отынды дайындау технологиясы. Қоймадан отын алдымен балғалы ұсақтағыштарға ұсақтауға жіберіліп, өлшемдері 8 ...10 мм түйіршіктер алынады. Бұдан кейін олар шарлы диірменде ұнтақталады және бір мезгілде кептіруі жүргізіледі. Көмір №008 електен өткізгенде өтпей қалатын қалдық 8...12 % аспау керек. Оның ұнтақтығын іріктегіштің (сепаратор) көмегімен реттеп отырады.
Көмірді ылғалдылығы 10...12 % көп болған жағдайда кептіргіш барабанда кептіреді. Сонғы он жылдықтарда көмірді ұнтақтауды және кептіруді жоғары жағында сепаратормен жабдықталған шетелдік білікті диірмендерінде жүргізеді.
Қатты отынды жаққан кезде ауаның шығын мөлшері α 1,1 тең. Отынды бір немесе екі каналды форсункалармен береді. Жаңа құрғақ тәсілді зауыттардың пештерінде құрылысы қүрделі отын шығынын үнемдейтін форсункалар орналастырылады.
Қатты отынды едені бетондалған қоймаларда сақтайды. Өздігінен жанып кетпеу үшін көмірдің қабат қалыңдығын 2 м асырмайды және оның екі айға ғана жететіндей қоры сақталады.
Сұйық отын. Сұйық отын ретінде маркалары 40 және 100 мазут қолданылады. Оның меншікті жану жылуы 40...45 МДж/кг тең. Мазуттың құрамына парафиндер, олифиндер, нафтендер және хош иісті қосылыстар кіреді. Мазуттың құрамындағы көміртегінің мөлшері 85...90 %, сутегінің мөлшері 5...10 %, оттегінің мөлшері 3...4 % болады. Жанғанда қалатын күлі 0,2 % аспайды. Құрамындағы күкірттің мөлшеріне қарай мазут аз күкіртті (күкірттің мөлшері 0,5%), күкіртті (2 %) жоғары күкіртті 3,5 % дейін деп бөлінуі мүмкін.
Цемент өнеркәсібінде қолданылатын мазут 10...25 0С қатая бастайды. Оның тұтқырлығын азайту үшін 70...100 0С дейін қыздырады, ары қарай қыздырғаннан мазуттың тұтқырлығы өзгермейді. Сол кезде, Энглер вискозиметрі бойынша шартты тұтқырлық 1...2 оВУ болу керек. Шартты тұтқырлықты сумен салыстырады. Жоғары парафинді мазутты 110...120 оС қыздырады. Мазут пешке арнайы форсунка арқылы 2...2,5 МПа қысыммен майда тамшыларға шашыратып беріледі. Мазуттың жану жылдамдығы мен жалынның жарықтығы қатты отынға қарағанда аздау. Сондықтан күйдіруге кететін жылудың шығыны 7...10 % жоғары.
Зауыттарда мазутты сыйымдылығы 1000...5000 м3 металл ыдыстарда (резервуар) сақтайды. Мазут металл ыдыстардан күйдіру цехындағы сақтау ыдыстарына жіберіледі, сол жерде қыздырылып, ары қарай пешке түседі. Қазақстанда мазутпен жұмыс істейтін цемент зауыттары жоқ.
Қыздырылған мазуттың қоры пештің 4 сағаттық жұмысын қамтамасыз ететіндей мөлшерде болу керек.
Газ тәрізді отын. Цемент өндірісінде газ тәрізді отын ретінде табиғи газды, оның жер асты газданған көмір мен қоспасын, кокс газын қолданады. Табиғи газдың меншікті жану жылуы 32,5...37,5 МДж/ м3 тең. Табиғи газ көбіне метаннан (80...98 %), этаннан және бутаннан тұрады. Газ жалынының тампературасы көмір жалынының температурасынан 70...150 0С төмен. Сондықтан екінші реттегі ауаның температурасын мүмкіншілігінше жоғарылатып, отынның жануына қажетті ауаның артық мөлшерін болдырмауға тырысады. Табиғи газды пайдаланған кездегі жылудың шығыны мазутты пайдаланған кездегіден 6...9 % артық. Дегенімен, газ барлық отындардың ішіндегі тиімдісі болып табылады, себебі ол сақтайтын қойманы және процеске дайындауды керек етпейді, әрі газбен бірге клинкердің құрамына бөгде қосылыстар (күл) түспейді.
Зауытқа газ магистраль құбырлары арқылы беріледі. Бұнда ол 0,6 МПа қысыммен келеді. Зауыттың газ тарататын бөлімінде газдың қысымы 0,25...0,30 МПа дейін түсіріліп, пештерге беріледі.
Отын ретінде қалдықтарды пайдалану. Шетелде цемент өндіруде отынның басқа балама (бейтрадициялық) түрлерін және қалдықтарды пайдалануы кең тараған. Автомобильдің өңдеуден өткен майларын, ескі резиналы шиналарды, тұрмыстық және баска отқа жанатын қалдықтарды пайдаланады.
Европалық Одақта цемент пештерінде отын ретінде пайдаланатын қалдықтар 14 топқа бөлінген: ағаш, қағаз, картон, текстиль, пластмассалар, ескі шиналар, резина, өндіріс шламдары, көмірдің, мұнай, мал шаруашылығының қалдықтары, қатты қалдықтар, еріткіштер т.б. Ресейдің, Белоруссияның цемент зауыттарында зерттелу өткізіліп мұнайдың коксымен, торфтың брикеттерімен отынның 60...80 % ауыстыруға мүмкіндігі анықталды. Мұнай коксының жылу бөлінгіштігі 7800...8230 ккал/кг құрайды. Бірнеше зауыттарда ескі шиналарды арнайы жабдықтағыштар арқылы бүтіндей жағады. Ескі шиналардан алынатың жылу жалпы жылудың 10...12 % аспауы керек.
2004 жылы Европада 6,1 млн. тонна әр түрлі отынның қалдықтары отын ретінде цемент пештерінде пайдаланған. Оның 1 млн. тоннадан астамы қауіпті қалдықтар. Европа Одағында 2007 жылы қолданыстағы отынның 17 % қалдықтармен ауыстырылған, нәтижесінде 4 млн. тонна көмір ұнемделген. 2007 жылы кейбір зауыттарда отынның 80 % қалдықтарға ауыстырылған. Бұл қалдықтарды айналмалы пештерде және декарбонизаторда да жағады. Жағудың оңтайлы технологиялары, тәсілдері және қондырғылары зерттеп табылған.
4.14. 3 Қатты отынды жағуға дайындау
Қатты отынды жағуға дайындау оны ұсақтау және кептіруден құралады. Заманауи қондырғыларда бұл екі процесс білікті немесе шарлы диірменде жүргізіледі. Ол үшін үш принципиалды бөлек технологиялар қолданады:
- Пешпен қосылған жүйе, бұл схемада барлық кептіргіш агент пешке көмір ұнтағын тасымалдаушы ретінде біріншілік ауа (первичный воздух) болып жіберіледі;
- Бөлектенген схема, мұнда пештен бөлек орналасқан жеке кептіргіш – ұнтақтағыш жүйе пайдаланады (4.56–сурет);
- Көмір ұнтағын жылдам жұмыс істейтін диірменнен пешке тікелей үрлеп беру жүйесі.
Барлық жүйелерде ұнтақ көмірдің жарылысы (взрыв) болмас үшін диірменнен шыққан кездегі температурасы 70 0С төмен болу керек, жүдеу көмірлерде 80 0С болады.
Пешпен қосылған жүйенің ерекшеліктері келесі:
- кептіргіш агент ретінде колосникті мұздатқыштың артық ауасы немесе арнайы оттықта дайындалған газдар пайдаланылады;
- газдар диірменнен кейін циклонда тазаланып, желдеткішпен айналмалы пешке біріншілік ауа (первичный воздух) ретінде жіберіледі. Қосымша сүзгіштердің қажеті жоқ, отынның шаңы атмосфераға кетпейді, яғни қоршаған ортаға зияны жоқ;
- пешке 30 % дейін салқын біріншілік ауаны беру нәтижесінде жалынның (факел) температурасы төмендейді, отын шығыны жоғарылайды, жалын тиімсіз болады.
Пештен бөлектенген схема осы кемшіліктерді жою үшін дайындалған. Қазіргі уақытта 7 % біріншілік ауамен жұмыс істейтін жанарғылар (горелка) пайда болған. Сондықтан бұл схема өзекті болып тұр. Бөлектенген схеманың кемшілігі, қосымша қондырғыларды: электрсүзгіш, желдеткіш, бункер, тасымалдағыш, құбыр қажет ететіндігі (олар 4.56–суретте көк түспен көрсетілген). Бұл қосымша қаржылық шығындарға және электрэнергияның артық шығынына алып келеді. Бірақ бұл схемадағы отын шығынының төменділігі және тағы басқа артықшылықтары оның кемшіліктерімен салыстырғанда жоғары. Сол үшін бұл схема кеңінен таралған.
|
| 4.56–сурет. Қатты отынды дайындаудың пештен бөлінген жүйесі |
Тікелей үрлейтін схемада жұмыс істейтін қондырғылар саны аз. Бұл схема әсіресе көмірдің ылғалдылығы төмен болса тиімді. Схема қарапайым жинақталған, қондырғылар саны аз, қаржылық шығындар төмен, электрэнергия аз жұмсалады. Кемшіліктері бірінші схемадағыдай. Бірақ, қосымша қондырғылар, газ жүретін құбырлар аз болғандықтан жүйенің кедергісі төмен, сондықтан кептіргіш агенттің, біріншілік ауаның мөлшері төмен болады.
4.14.4 Жалын кеңістігінде отын жағуды оңтайландыру
Клинкер күйдіретін айналмалы пеште отын жағуын оңтайландыру өте күрделі. Жану процесін реттеп, клинкердің гранулометриялық құрамын, жентектелу алабындағы футеровкадағы жақпаның (обмазка) қалыңдығын реттеп, футеровканың төзімділігін және пештің өнімділігін жоғарылатуға, отын шығынын төмендетуге болады. Ол үшін жалынның ұзындығы бойынша жылуалмасуды жақсартып, футеровканың жергілікті қызып кетуін болдырмау керек.
Жалын кеңістігіндегі жылуалмасуды оңтайландыру үшін сәуле шашу арқылы жүретін жылуалмасу теңдеуін пайдалану керек. Пештің бұл алабында сәуле шашу арқылы жылудың 97 % беріледі:
Qл = 5,67 · εм [εф ( 
)4 – αф ( 
)4 (4.35)
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 411; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!