Обжиг цементного клинкера

1 дымовая труба;2 - дымосос; 3 – электрофильтр; 4 – система пылевозврата в печь; 5- шламовая труба, 6 – пылеуловительная камера; 7 - цепная завеса; 8 - корпус печи; 9- головка печи; 10 - форсунка; 11 - колосниковый холодильник; 12- колосниковая решетка; 13-холодная камера; 14- вентилятор острого дутья; 15- вентилятор общего дутья; 16- дробилка; 17- клинкер. транспортер; 18-осадительный циклон; 19- аспирационный вентилятор избыточного воздуха. ИАВ – избыточный аспирационный воздух.

Печь работает по принципу противотока, имеет уклон 3 - 4 %, вращается со скоростью 1,5-1 об/мин. За счет вращения м-ал проходит печь за счет поступления нового м-ла происходит теплообмен. t_oг =200°С. Установлены цепные теплообменные устройства, на выходе из цеп. завесы t_мат=90-200°С. t газа на входе в цеп. завесу 800-1000°С, t факела до 1800°С, t_обж = 1450°С. Расход топлива 215 кут/т кл (6500 кДж), t клинкера из холодильника 100°С, на входе 1000 - 1100 °С. Расход воздуха на охлаждение 2,5 м³/кг клинкера, вторичного воздуха чуть меньше 2 м³, t=500 °C, избыточный воздух после очистки выбрасывается в атмосферу с t= 150 °С.

Размер печи (Q, т/ч): 3,6х150 м (25); 4х150 м (35); 4,5х170 м (50); 5х185 м (72); 7х250 м (125); 7х269 м (190).

В горячем конце осуществляется сжигание топлива. Для этого необходим вторичный воздух. Топливо сжигается с избытком воздуха, чтобы осуществить полное горение и не допускать недожог. Рациональный избыток воздуха ~10% (α=1,1 – коэф-т избытка воздуха), тогда О₂ в отходящих газах ~2%.

Вторичный воздух нагревается в колосниковом холодильнике, за счет отбора тепла от горячего клинкера. При мокром способе t_в.в ниже 500°С через слой клинкер пробивается холодный воздух который осуществляет три функции: 1) возвращает тепло горячего клинкера в печь (таким образом возвращается тепло в печь); 2) охлаждает клинкер для того чтобы дальше оптимизировать процесс помола м-ла и повысить производительность мельницы; 3) обеспечить резкое охлаждение клинкера вследствие чего повышается качество клинкера

В связи с тем что на охлаждение клинкера надо чуть больше воздуха чем на сжигание топлива в нем, то часть избыточного воздуха сбрасывается в атмосферу. Для того чтобы увеличить производительность цементной мельницы осущ. дробление клинкера. Для интенсификации теплообмена в печи, в холодной части устанавливают цепные завесы, которые отбирают тепло от газового потока и передают его материалу (шламу). Вся система работает под разряжением, которое осуществляется дымососом, поэтому количество вторичного воздуха, которое подается в печь определяется работой дымососа 2, который расположен от головки печи на расстоянии 200-250 м.

Материальный баланс печи

На 1 т кл-ра выделяется 4 т газа. На получение 1 т кл-ра надо 5 т различных материалов.

Физико-химические процессы в печи

1. Зона сушки (испарения): Н₂О_(вода)→Н₂О_(пар)

2. Зона подогрева

_500°C

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O→Al₂O₃+2SiO₂+2H₂O↑

^{аморфный}

3. Зона декарбонизации: СаСО₃→СаО+СО₂↑ (800-1000°С)

4. Зона экзотермических реакции

5. Зона спекания:

6. Зона охлаждения

Указанные процессы протекают по данным зонам, только при использовании относительно чистого сырья. В связи с тем, что в природе, особенно в последнее время, используется сырье и техногенные материалы (отходы производств) со значительным содержанием примесей, поэтому физико-химические процессы в отдельных зонах, особенно в третьей, значительно отличаются. В присутствии щелочей образуется низкотемпературный расплав, который интенсифицирует реакции.

Системы: КCl-K₂SO₄, t=680°C; K₂CO₃-CaCO₃, t=752°C; K₂SO₄-Na₂SO₄-CaCO₃, t=820°C.