Курсовая работа: Производство минеральных вяжущих материалов

кальцинирующая решетка

Обжиг во

вращающаяся печи(7) ----------------------------------

Холодильник(8)

Клинкерный(9)

склад

Дозирование

Помол клинкера с гипсом в мельнице(10)

Складирование цемента(11)

Упаковка(12) Отправка цемента в вагонах,

автомашинах(13) и т.п.

Отправка цемента в мешках

Рисунок 4.1 – Технологическая схема производства портландцемента по сухому способу

Обжиг сырьевой смеси – самый важный технологический процесс. Температура обжига 1450 ^о С. Для обжига применяем вращающиеся печи сухого способа производства. В последнем случае в печи подают сухую сырьевую муку. В цик­лонных теплообменниках сырьевая смесь подогревается и частич­но декарбонизируется, а в короткой вращающейся печи завер­шается процесс разложения известняка и осуществляется процесс спекания. Если из компонентов сырьевой смеси при небольшом увлажнении (12—14 %) можно получить прочные гранулы, то сухую сырьевую муку предварительно увлажняют и гранулиру­ют, а затем подают в клинкерообжигательный агрегат, состоя­щий из конвейерного кальцинатора (решетки) и короткой вра­щающейся печи.

Применение встроенных в печи ячейковых и других типов теп­лообменников улучшает теплоотдачу от газов к сырьевой муке, уменьшает расход тепла примерно на 15—20 % и повышает про­изводительность печи на 10 %. За рубежом и в СССР применяют ячейковые теплообменники полочного типа, состоящие из ряда сопрягаемых в центре сечения печи кронштейнов, делящих это сечение в зоне подогрева на шесть продольных ячеек длиной 20-25 м. Винтолопастной теплообменник, состоящий из нескольких крыльчаток с радиально расположенными лопастями и установленный в зоне подогрева, сильно завихряет газы и пересыпам шихту, улучшая их контакт с сырьевой смесью. Изготовляют теплообменники из специальных жаропрочных сталей, содержащих хром, никель и другие компоненты. Большим недостатком устройств является повышенный (до 20—25 %) унос сырья с от­ходящими газами. Расход тепла на обжиг в современных печах сухого способа со встроенными теплообменниками значительно выше, чем в пе­чах с конвейерными кальцинаторами (около 3,3 Мдж/кг клинкера или 800 ккал/кг клинкера) и в печах с циклонными теплообмен­никами (3,2—3,3 Мдж/кг клинкера или 760—790 ккал/кг клинке­ра). Этот и другие недостатки (высокая температура отходящих газов, затрудняющая их обеспыливание, низкая удельная произ­водительность, потребность в дефицитных жаропрочных сталях для теплообменников) сильно ограничивают применение этих печей.

Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками харак­теризуются простотой конструкции и эксплуатации. Они надежны в работе (коэффициент использования 0,92—0,96) и обеспечива­ют низкий расход тепла на обжиг клинкера. Весьма важно также 10, что в них используется негранулированная сухая (влажность 0,5—1 %) сырьевая мука. Это существенно упрощает процесс под­готовки шихты и снижает затраты тепла на обжиг. Нагрев пылевидной сырьевой смеси во взвешенном состоянии с высокоразвитой удельной поверхностью протекает чрезвычайно быстро (при­мерно 20 сек вместо 2—3 ч в обычных печах). Циклонные теплообменники (рис. 4.2) имеют четыре ступени циклонов, сваренных из листовой стали толщиной 12—16 мм, футерованных внутри огнеупорами и расположенных по вертикали. Мерные три ступени снизу диаметром по 4,5—4,8 м; 4-я ступень состоит из двух циклонов диаметром 2,5—2,8 м. Высота этих циклонов меньше, чем циклонов-пылеуловителей. Циклоны соединены между собой футерованными газоходами. Нижний циклон соединен с откатной головкой—загрузочной камерой холодного (верхнего) конца печи. К разгрузочным конусам циклонов присоединены трубы (течки) для спуска обжигаемого материала во входной газоход ниже расположенного циклона. В течках установлены затворы-мигалки. Газоходы изготовлены из листовой стали толщиной 5—6 мм. Сырьевая мука из бункера 18 (рис. 4.2)

Через питающий шнек 17 с помощью элеватора 16 через питаю­щие шнеки 12 и 14 и ячейковый питатель 15 подается в газоход 9, где подхватывается газами, имеющими температуру 400 °С, и вы­носится в циклоны 8 (4-я ступень). По пути сырьевая мука на­гревается газами и осаждается в циклонах 8 4-й ступени, а охлажденные до 300—350 °С газы по газоходу 10 поступают в обеспыливающие циклоны 11 и далее дымососом выбрасываются в дымовую трубу. Осажденная в этих циклонах пыль стекает в сырьевой бункер 18. Из циклонов 4-й ступени мука, нагретая до 250—350 °С, стекает в газоход 13, где также увлекается газами в циклон 6 3-й ступени, из которого попадает таким же образом сначала в циклон 5 2-й ступени, а затем в циклон 3 1-й ступени и в печь 1.

Рис. 4.2 Схема установки циклонных теплообменников вра­щающейся печи.

1— печь; 2, 4, 9, 10 и 13 — газоходы; 3 — циклон 1-й ступени; 5 — циклон 2-й ступени; 6 — циклон 3-й ступени; 7 — рассекатели; 8 — циклоны 4-й ступени; 11 — обеспыливающие циклоны; 12 14 и 17 — питающие шнеки; 15 — ячейковый питатель; 15 —элеватор; 18 — бункер; 19—дымовая труба.

Откатная загрузочная головка-камера (рис. 4.3) вращающейся печи, являющаяся соединительным узлом между вращающейся печью и циклонами, сварена из стального листа и футерована шамотом. Открытой цилиндрической частью она входит внутрь загрузочного конца печи, оборудованного уплотнением, состоящим из шайбы 1, прикрепленной к торцу печи, и стального кольца 2, свободно надетого на камеру. Нагретая сырьевая смесь из циклонных теплообменников вводится в печь по встроенной в камеру наклонной водоохлаждаемой трубе 3. Вода поступает в рубашку трубы по патрубку 4 и выходит по патрубку 5. В задней стенке камеры имеются смотровое отверстие 6 и лаз 7, закрытые плотными крышками. В боковых стенках имеются отверстия для выхода отходящих газов печи в циклоны. Камера смонтирована на скатах, могущих перемещаться при ремонте печи по рельсам после отсоединения от газоходов, водопровода и сырьевой течки.

Следует отметить оригинальный противоточно-поточный ха­рактер движения муки и газов в данной установке. Газы движут­ся снизу вверх, переходя из циклона в циклон, а сырьевая мука — навстречу им сверху вниз; в то же время в каждом отдельно взя­том газоходе и циклоне газ и сырьевая мука движутся в одном направлении. Сырьевая мука нагревается в циклонах примерно до 700 °С, а газы охлаждаются с 850—900 до 300—350 °С.[7]

Рис. 4.3 Откатная загрузочная головка-камера вращающейся печи

Во время обжига происходят физические и физико-химические превращения сырьевой муки, образуется новый материал – клинкер. Охлаждение клинкера начинается в последней зоне – зоне охлаждения до температуры 1100 – 1000 ^о С. Дальнейшее резкое охлаждение клинкера протекает в специальных холодильниках (8), откуда он поступает на клинкерный склад (9). Гипсовый камень со склада направляем в молотковую дробилку (3). В клинкер добавляем шлак (после первичного дробления с сушкой). Клинкер со склада совместно с 3 - 5 % природного гипса направляем на измельчение в трубную мельницу (10). Измельченный портландцемент поступает в цементные силосы (11), представляющие собой железобетонные резервуары цилиндрической формы, где цемент хранится до отправки потребителю. Выгруженный из силосов портландцемент упаковывают в 4-5 – слойные бумажные мешки из крепкой, не пропускающей влаги бумаги. Упаковка в мешки производится в упаковочной машине (12), автоматически насыпающей одновременно несколько мешков.

Нетарированный цемент транспортируют навалом в специальных саморазгружающихся железнодорожных вагонах-цементовозах (13) и в автоцементовозах.

Упакованный в мешки цемент (по 50 кг) хранят на складе цемента (14) до отправки потребителю.

4.3 Расчет режима работы цеха