Способ получения цементного клинкера на конвейерной машине Советский патент 1993 года по МПК C04B7/44 

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к производству цементного клинкера.

Целью изобретения является улучшение качества готовой продукции, снижение вредных газовых выбросов и топливоэнергетиче- ских затрат.

Поставленная цель достигается при использовании способа получения цементного клинкера на конвейерной машине, включающего сушку, зажигание шихты, ее спекание

и охлаждение; спекание шихты выполняют в две ступени, на первой ступени продолжительностью 0,20-0,30 общей продолжительности спекания через слой фильтруюттеплоноситель со скоростью фильтрации 0,3-0,5 м/с и температурой 250-400°С, на второй ступени скорость фильтрации теплоносителя повышают до 0,65-0,80 м/с, а температуру понижают до70-110°С.

В последнее гремя для производства дефицитного в стране цементного клинкера

заметное развитие приобретают конвейерные машины с обжиговыми, либо спекатель- ными тележками. Такие машины успешно освоены промышленностью и серийно выпускаются для производства железорудного агло- мерата и окатышей. Эти конвейерные машины достаточно экономичны и надежны в эксплуатации. Вместестем, производство цементного клинкера на конвейерных машинах характеризуется рядом особенностей и требует разра- ботки новых технологий и конструктивных элементов обжигового оборудования. Так, вследствие повышения уровня температурного потенциала, особенно в верхней части слоя, необходимо создание защитных мер, предотвращающих разрушение спекаемых частиц и самого спека при возникающих термических напряжениях на переходах от одной температурной зоны в другую. До настоящего времени так-е методы защиты верх- них элементов слоя от разрушения неизвестны. В предлагаемом решении экспериментально отработан метод спекания гранулированных шихт с системой защиты верхних элементов слоя от разрушения при возникающих в про- цессе передела термических напряжениях в спекаемом материале. Способ имеет следующие отличительные особенности.

Производство на конвейерных машинах цементного клинкера требует предваритель- ной грануляции отдельных составляющих шихты (известияков, глин и пр.). Предохранение полученных гранул шихты от разрушения требует прежде всего щадя щей сушки окатышей (при температурах, не превышающих температуру шока куска), затем защиты гранул при возникновении в них значительных термических напряжений.

Сушку окатышей по предлагаемому способу осуществляют перед зажигательным гор- ном. После горна а зоне спекания поверхность слоя попадает под воздействие холодного энергоносителя - по традиционному способу атмосферного воздуха, приводящего к возникновению значительных термических напряжений в куске и к разрушению как самого куска, так и спекаемого слоя. По предложенному решению величина возникающих термических напряжений понижена посредством организации двухступенчатого режи- ма спекания гранулированного материала. На первой ступени а качестве энергоносителя используют рециркуляционные газы с температурой 250-400°С. При использовании рециркуляционных газов с температу- рой, меньшей 250°С, во-первых, остается значительной величина термических напряжений в верхнем горизонте слоя, т.е. ухудшается качество готовой продукции, во-вторых, повышается расход топлива на

передел. При большей температуре теплоносителя на первой ступени спекания (более 400°С) понижается стойкость трактов и газодутьевых установок, падает коэффициент использования оборудования и возрастает расход топлива на передел.

Продолжительность первой ступени спекания должна составлять 0,20-0.30 общей продолжительности спекания. При меньшей продолжительности первой ступени спекания (менее 0,20 общей продолжительности спекания) сохраняются значительные термические напряжения в слое и ухудшается качество готовой продукции. При большей продолжительности первой ступени спекания (более 0,30 общей продолжительности спекания), во-первых, становится заметной нехватка энергоносителя с температурой 250-400°С, во-вторых, из-за пониженного содержания окислителя происходит недопек слоя и ухудшение качества готовой продукции.

Скорость фильтрации теплоносителя на первой ступени должна составлять 0,3-0,5 м/с. При меньшей скорости фильтрации газа через слой (менее 0,3 м/с) понижается вертикальная скорость спекания, снижается производительность машины и возрастает содержание СО в отходящих газах. При большей скорости фильтрации газа через слой (более 0,5 м/с) в пеке возрастают термические напряжения и ухудшается качество готовой продукции.

На второй ступени спекания используют также рециркуляционные газы, отбираемые из головных вакуумных камер конвейерной машины и имеющие температуру 70-1 10°С. Содержащаяся в этих газах окись углерода догорает в слое, что особенно эффективно в присутствии в рециркуляционных газах водяного пара. При меньшей температуре теплоносителя на второй ступени спекания (менее 70°С) становятся не- оправданными расходы энергии на транспортировку газа и возрастают теплоэнергетические затраты на передел. При большей температуре теплоносителя на второй ступени спекания (более 110°С) становится необходимым его дополнительный перегрев, что также увеличивает расход топлива на процесс.

Скорость фильтрации теплоносителя на второй ступени спекания должна составлять 0,65-0,80 м/с. При меньшей скорости фильтрации газа через слой (менее 0,65 м/с) осложнена доставка окислителя к углероду шихты и, из-за недопека, возможно ухудшение качества готовой продукции. При большей скорости фильтрации газа через слой (более 0,80 м/с), из-за возросшего аэродинамического сопротивления системы, увеличиваются топливоэнергетические затраты на передел.

Сущность изобретения заключается в способе производства цементного клинкера с пониженным перепадом температур на поверхности слоя шихты на выходе из зажигательного горна - входе в зону спекания.

Авторам не известны технические решения, которые содержат признаки, совпадающие с признаками, отличающие наше решение от прототипа, т.е. предлагаемое изобретение соответствует критерию существенные отличия.

П р и м е р 1. На средние значения режимных параметров.

Отдельные составляющие шихты (известняк, глина, уголь и пр.) гранулируют, загружают на конвейерную машину и последовательно подвергают сушке, зажиганию твердого топлива шихты, двухступенчатому спеканию и охлаждению. На первой ступени спекания продолжительностью 0,25 общей продолжительности спекания через слой гранулированной шихты фильтруют теплоноситель со скоростью фильтрации 0,40 м/с и температурой 300°С. На второй ступени спекания через слой сверху вниз просасывают теплоноситель со скоростью фильтрации 0,70 м/с и с температурой 90°С. После завершения спекания слой охлаждают и отправляют на последующую обработку.

При таких параметрах процесса удельная производительность конвейерной машины по клинкеру составила 0,40 т/м2 ч, удельный расход доменного газа 525 м3/т клинкера, расход твердого топлива 216 кг/т клинкера, выход годного - 0,54, содержание СО и МОх в отходящем газе 0,08 и 0,0004% соответственно.

На конвейерной машине с одноступенчатой зоной спекания производительность по клинкеру составляет 0,32 т/м ч, расходы доменного газа и твердого топлива 570 м /т и 230 кг/т соответственно, выход годного - 0,34, содержание СО и NOX в отходящем газе 0,6 и 0,02%.

Таким образом, предлагаемое решение превосходит известное по всем показателям.

П р и м е р 2. На граничные значения режимных параметров и на отклонения от них.

Приемы осуществления способа идентичны примеру 1.

Исключением являются параметры теплоносителя на первой и второй ступенях спекания. Их устанавливают в зависимости от вида спекаемой шихты.

На первой ступени спекания продолжительностью 0,20 общей продолжительности спекзния через слой фильтруют теплоноситель с температурой 250°С и скоростью филь- 5 трации 0,5 м/с. На второй ступени через слой фильтруют теплоноситель с температурой 70°С и скоростью фильтрации 0,8 м/с.

При таких параметрах процесса удельная производительность конвейерной ма0 шины по клинкеру составила 0,41 т/м -ч, удельный расход доменного газа 520 м /т клинкера, твердого топлива 220 кг/т клинкера, выход годного - 0,54, содержание СО и МОх в отходящем газе 0,09 и 0,0007% соот5 ветственно.

Понижение продолжительности спекания на первой ступени возможно только до величины 0,20 общей продолжительности спекания. Например, при продолжительно0 сти спекания 0,18 общей продолжительности спекания, из-за повышенных термических напряжений в верхней части слоя, выход годного понижается до 0,50.

Понижение температуры теплоносите5 ля на первой ступени спекания возможно только до величины 250°С. Уже при температуре теплоносителя 240°С, из-за снижения степени рекуперации тепла в процессе, расход твердого топлива на передел возра0 стает на 8-12 кг/т клинкера.

Повышение скорости фильтрации теплоносителя на первой ступени спекания возможно только до величины 0,50 м/с. Уже, при скорости фильтрации теплоносителя 0,55

5 м/с, из-за повышенных термических напряжений в верхней части слоя выход годного сокращается на 0,04.

Понижение температуры теплоносителя на второй ступени спекания возможно

0 только до величины 70°С. Так, при температуре теплоносителя 60°С, из-за неоправданно высоких энергетических затрат на транспортировку газа, ка 4-6% возрастают топливоэнергетические затраты на передел.

5 Повышение скорости фильтрации теплоносителя ка второй ступени спекания воз- можнотолько до величины 0,80м/с. Например, при скорости фильтрации теплоносителя 0,85 м/с, из-за повышенного аэродинамиче0 ского сопротивления сяоя, расход топлива на передел увеличивается на 4-6%, а электроэнергии на 7-9%.

Л р и м е р 3. На граничные значения режимных параметров и на отклонения от

5 них.

Приемы осуществления способа идентичны примеру 1. Изменению подлежат параметры теплоносителя на первой и второй ступенях спекания.

На первой ступени спекания продолжительностью 0,30 общей продолжительности спекания через слой фильтруют теплоноситель с температурой 400°С и скоростью фильтрации 0,3 м/с. На второй ступени через слой фильтруют теплоноситель с температурой 110°С и скоростью фильтрации 0,65 м/с,

При таких параметрах процесса удельная производительность конвейерной машины по клинкеру составила 0,40 т/м2 -ч, удельный расход доменного газа 520 м3/т клинкера, твердого топлива 215 кг/т клинкера, выход годного 0,55, содержание СО и NOX в отходящих газах 0,08 и 0,005% соответственно.

Повышение продолжительности спекания на первой ступени возможно только до величины 0,30 общей продолжительности спекания. Так, при продолжительности спе- сания 0,32, из-за недопека слоя, выход год- ного понижается с 0,55 до 0,51.

Повышение температуры теплоносителя на первой ступени спекания возможно только до величины 400°С. Уже при температуре теплоносителя 420°С, из-за снижения стойкости транспортирующего оборудования, понижается производительность машины на 0,03 т/м2 ч. и на 4-5% возрастает расход топлива на передел.

Понижение скорости фильтрации тепло- носителя на первой ступени спекания возможно только до величины 0,30 м/с. Например, при скорости фильтрации теплоносителя 0,25 м/с в отходящих газах появляется окись углерода в количестве 0,20-0,25%.

Повышение температуры теплоносителя на второй ступени спекания возможно только до величины 110° С. Уже, при температуре теплоносителя 120° Сиз-за необходимого дополнительного нагрева рециркуляционного газа, расход доменного газа возрастает с 520 до 550 м3/т клинкера.

Понижение скорости фильтрации теплоносителя на второй ступени спекания возможно только до величины 0,65 м/с. Так, при скорости фильтрации теплоносителя равной 0,60 мс, вследствие недопека, выход годного уменьшается на 7-8%.

Во всех перечисленных примерах продолжительность спекания на всех стадиях контролировали по скорости движения спе- кательиых тележек и регулировали изменением этой скорости,

Температуру теплоносителя контролировали стандартными термопарами и регулировали изменением расхода внешнего топлива на процесс.

Скорость фильтрации теплоносителя контролировали по нагрузке тягодутьевого оборудования и регулировали дроссельными задвижками этого оборудования.

Базовый объект, конвейерная машина для производства цементного клинкера с одноступенчатой зоной спекания, производительность по клинкеру составляет 0,32 т/м2 ч, расходы доменного газа и твердого топлива 570 м /т и 230 кг/т клинкера соответственно, выход годного 0,34, содержание СО и NOx в отходящем газе 0,60 и 0,02 соответственно.

Применение предлагаемого изобретения обеспечивает повышение производительности машины на 20-25%, снижение расхода топлива на передел на 8-11 %, увеличение выхода годного на 0,06 и снижение содержания вредных соединений типа СО и NOX до уровня 0,08 и 0,0004% соответственно. При таком улучшении показателей процесса себестоимость готовой продукции понижается на 0,55 руб/т клинкера.

Формулаизобретения

Способ получения цементного клинкера на конвейерной машине, включающий сушку, зажигание шихты, ее спекание и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества готовой продукции, снижения вредных газовых выбросов и топ- ливоэнергетических затрат, спекание шихты выполняют в две ступени, на первой ступени продолжительностью 0,20-0,30 общей про- долх ительности спекания через слой фильтруют теплоноситель со скоростью фильтрации 0,3-0,5 м/с и температурой 250-400°С, на второй ступени скорость фильтрации теплоносителя повышает до 0,65-0,80 м/с, атемпературу понижают до 70-110°С.

Относится к области производства строительных материалов. Улучшение качества готовой продукции и снижение вредных газовых выбросов и топливоэкергетических Затрат обеспечивается при использовании способа получения цементного клинкера на конвейерной машине, включающий сушку, зажигание шихты, ее спекание и охлаждение. По данному способу спекание шихты выполняют в две ступени, на первой ступени продолжительностью 0,20-0,30 общей продолжительности спекания через слой фильтруют теплоноситель со скоростью фильтрации 0,3-0,5 м/с и температурой 250-4000С, на второй ступени скорость фильтрации теплоносителя повышает, до 0,65-0,80 м/с, а температуру понижают до 70-110%. Например, отдельные составляющие шихты (известняк, глина, уголь и пр.) гранулируют, загружают на конвейерную машину и последовательно подвергают сушке, зажиганию твердого топлива шихты, двухступенчатому спеканию и охлаждению. На первой ступени спекания продолжительностью 0,25 общей продолжительности спекания слой гранулированной шихты фильтруюттеплоноситель со скоростью фильтрации 0,40 м/с и температурой 300°С. На второй ступени спекания через слой сверху вниз просасывают теплоноситель со скоростью фильтрации 0,70 м/с и с температурой 90°С. После завершения спекания слой охлаждают и отправляют на последующую обработку.-а .