Цех обжига цемента

          Необходимое количество машин  и технологического оборудования определяется  по формуле :

                                     n = п_ч^п/(п_п^.к_и) ,                         (3.29)

где n - количество машин, подлежащих установке; п_ч^п - требуемая часовая производительность по данному технологическому переделу; п_п - паспортная или расчетная часовая производительность машин выбранной марки; к_и - коэффициент использования оборудования по времени. Для вращающихся печей и вентиляторов он составляет 0,8 - 0,9; для дозаторов - 0,5 - 0,6.

          Производительность машин должна  определяться с использованием формул, диаграмм, приведенных в технической литературе. При отсутствии методики для расчета допускается определение производительности оборудования по паспортным данным. Производительность принятого к установке оборудования должна быть равной или большей по сравнению с потребной производительностью. Определив количество машин, приступают к компоновке технологической линии. 

                               3.5.1.  Выбор печей и холодильников 

          В настоящее время во всех  странах, включая Россию, клинкер стремятся получать по сухому способу, при котором затраты топлива на его обжиг на 30 - 40% меньше, чем по мокрому.

          Вращающиеся печи сухого способа производства различаются по размерам и виду запечных теплообменных устройств, в качестве которых применяют циклонные, шахтные и шахтно - циклонные, питание которых осуществляется сырьевой мукой. Размер печей, работающих по сухому способу, равен 4 х 60; 5 х 75; 4,5х80 м с производительностью 840 , 1600 , 3000 т/сут [2,4,5,15,16].

          Вращающиеся печи, размерами 4х60 и 3,6х40 м с конвейерными кальцинаторами  применяют для сухого или комбинированного  способа производства при использовании  сырьевой смеси в виде гранул  [4]. Для снижения влажности шлама (обезвоживания) с 36 - 45% до влажности 18 - 20% применяют барабанные и дисковые фильтры - пресса  производительностью до 65 т/ч сухого материала [ 2, 3, 4, 5 ].

          Короткие вращающиеся печи могут  работать как самостоятельные  агрегаты без кальцинаторов, циклонных  теплообменников или концентра-торов шлама, однако, при этом имеют производительность на 40 - 50% ниже, а удельный расход тепла на 25 - 30% выше, чем у печей с теплообмен-никами.

          При мокром способе производства применяют длинные вращающиеся печи размерами: 4х150 ; 4,5х170 ; 5х185 ; 7х230 м ; производительностью 850 - 3000 т/сут.   [ 2, 4, 5, 6, 17].

          По конструкции и принципу  действия холодильники вращающихся печей делятся на барабанные, рекуператорные и колосниковые. Барабанные холодильники применяют при печах малой мощности. Вновь установленные  печи мокрого и сухого способов производства снабжаются колосниковыми холодильниками, которые обеспечивают более интенсивный теплообмен между воздухом и клинкером, более высокую скорость и степень охлаждения клинкера. Производительность колосниковых холодильников марки СМЦ колеблется в пределах 35 - 150 т/ч, холодильников марки ²Волга² - 25 - 125 т/час [ 2, 5]. Новые конструкции колосниковых холодиль-ников изготавливают производительностью до 1000 т/сут. Как правило, тип и производительность холодильника определяются типом печи и поступают на завод в комплекте [ 6, 7, 15, 16 ]. 

                                         3.5.2.  Дозаторы  и питатели

         

          Качество клинкера, стабильность  и производительность вращающихся печей во многом зависят от равномерности  питания печей шламом, сырьевой мукой или гранулами. Для подачи шлама в печь используют автоматические  питатели шлама (АРПШ) и ковшовые питатели марок СМ и СМЦ производительностью 25 - 100 м³/ч [ 4, 5 ].

          Подбор питателей производится  с учетом потребности технологи-ческой  линии в шламе и паспортной  производительности.

          Подача в печь сырьевой муки  может осуществляться ленточными  весовыми дозаторами или шнековыми  питателями. Шнековые питатели используются также при комбинированном способе производства. 
 
 

            3.5.3.  Дымососы  к печам и вентиляторы  для холодильников

   

          Подбор дымососов осуществляется  по общему объему отходящих  газов на обрезе печи, складывающихся из объема продуктов горения топлива, объема физической и химической влаги, объема углекислого газа (см. пункт 4.3).  Характеристики дымососов представлены в книгах   [ 4,  6, 15, 16].

          Подбор вентиляторов для охлаждения  клинкера осуществляется дифференцированно, (вентилятор острого и общего дутья с учетом     потреб-ного удельного расхода воздуха на охлаждение (см. пункт 4.2).

          Характеристики вентиляторов описаны  в литературных источниках [2, 4, 5, 6, 15, 16 ]. 

                                        3.5.4.  Пылеуловители 

          Для обеспыливания выбрасываемых  в атмосферу отходящих газов  и аспирационного воздуха применяют  следующие пылеулавливающие установки:  циклоны (единичные и батарейные), рукавные фильтры, электрофильтры, центробежные скрубберы [2, 4, 5] . Выбор схем и конструк-ций пылеуловителей обусловлен температурой и влагосодержанием газа, концентрацией, крупностью и плотностью пыли. Запыленность газов перед поступлением в пылеуловители приведена в таблице 3.1.

          Нормируемая начальная запыленность газов перед электрофильтром должна быть не более 20 г/м³. Степень очистки электрофильтров 98 - 99%. Циклонные пылеуловители (батарейные циклоны) могут работать при начальной запыленности газов до 400 г/м³; степень очистки в них 80 - 90%. Центробежные скрубберы работают удовлетворительно при начальной запыленности газов до 2 г/м³ . Степень очистки газов - 85 - 90%. Рукавные фильтры устанавливают на последней ступени пылеулавливания при начальной запыленности газов до 15 г/м³ и температуре до 120⁰С , степень очистки - до 99% [ 2, 4, 5, 6 ].  

                                 4.  ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ  РАСЧЕТЫ 

                            4.1.  Расчет расхода топлива на обжиг 

          Расчет производится с учетом  характеристики топлива и типа печи:

 а)  удельный расход топлива приближенно, (кг/кг клинкера - для угля; м³/кг клинкера (для газа) [ 13, 17 ], рассчитывается по формуле: 

                                           G^Т = q / Q_н^р  ,                                       (4.1) 

где q - удельный расход тепла, кДж/кг. Например, q для печей 4,5х170 м мокрого способа производства составляет 6075 ; для печей 5х185 м - 5866 - 6913 кДж/кг клинкера. С увеличением влажности шлама расход тепла больше. Для печей сухого способа ( с кальцинаторами и циклонными теплообменниками ) - 3771 кДж/кг клинкера.

        Q_н^р - низшая  теплота сгорания топлива (теплотворная способность), кДж/кг.

          Теплота сгорания составляет: для  природного газа 33500 - 36000 , мазута - 39000 - 41000 , антрацита 30000 - 34000 , каменных углей - 23000 - 28000 , бурых углей - 10000 - 16000 , сланцев - 5900 - 10000 кДж/кг [ 18, 19 ].

          Пересчет натурального топлива  на условное производится путем  умножения на коэффициент пересчета:  для природного газа - 0,85, для мазута - 0,75, для каменного угля - 1,17 - 1,23.

 б)  фактический расход топлива в  час (сутки, год) рассчитывается  с учетом фактического выпуска  клинкера на предприятии (нм³/ч - для газа; кг/ч - для угля, мазута):   

              V_ф^т = G^{т .} 1000 П_кл  ,                                                       (4.2) 

где П_кл - выход клинкера в ч (сутки, год), т. 

4.2. Расход воздуха  и продуктов горения 

          Расход воздуха и продуктов горения может быть рассчитан по формулам, приведенным в таблице 4.1. 

                                                                                                  Таблица 4.1 

 

      Примечание. Q_н^р - низшая теплота сгорания топлива , кДж/кг (кДж/м³).

          Для полного сгорания топлива  требуется несколько большее  количество воздуха, чем необходимо  теоретически. Практически необходимое  количество воздуха (V_в^п) для сжигания топлива определяется по формуле:

                            V_пг^п = a^.V_в^т   ,                                                       (4.3) 

где  a - коэффициент избытка воздуха, для газообразного топлива a=1,05 - 1,3 ; для жидкого a = 1,05 - 1,25 ; для твердого  a = 1,0 - 1,5 .

          Практический объем продуктов горения ( V_пг^п ) определяется по формуле:

                               V_пг^п = a V_пг^т .                                                       (4.4)

         

      Зная  расход твердого топлива ( угля ), рассчитывается оборудование для его приготовления и подачи в печь.

          По удельной величине расхода  воздуха и продуктов горения  топлива определяется их фактический  расход на предприятии, по этим  величинам подбираются вентиляторы  и дымососы.

          Удельный расход воздуха на  охлаждение клинкера можно принять по паспортным данным выбранного типа холодильника и подобрать вентиляторы острого и общего дутья.

          Подробный теплотехнический расчет  обжигового и вспомогательного  оборудования можно выполнить,  руководствуясь положениями, представленными в литературе [ 6, 19, 20, 21, 22 ].

         

                      4.3.  Расчет отходящих  из печи газов 

          Этот расчет необходимо выполнить  с целью получения исходных  данных для подбора пылеосадительных  устройств и дымососов.