книги / Обжиг в кипящем слое в производстве строительных материалов
..pdfдельных камер |
и г.п . О собое значение |
приобрел |
|||
разработанный |
на этой печи способ сжигания |
газа |
|||
в кипящем слое . Проверка различных |
|
конструкций |
|||
показала, |
что |
наиболее эффективными являются |
го |
||
рело чные |
устройства прямоточного |
диффузионного |
типа ( "труба в трубе5) , обеспечивающие смешивание газа и воздуха в нижней части слоя, который явля
ется фильтрующим. В результате этого в псевдо ожиженной части слоя происходит равномерное го
рение газообразного топлива.
Технологическая схем а производства сводится к
следующему [ 6 4 ] . Дробленый» известняк, проселнчый на виброгрохотах с размером отверстий 3 и
10 мм, загруж ается шнековым питателем в |
верх |
нюю камеру подогрева, откуда с помощью |
наруж |
ных перетоков поступает последовательно в |
две |
нижние камеры печи кипящего слоя. Из зоны обжи
га известь выгружают через гидрозатвор и |
вибро- |
конвейером подают в смесительный барабан |
агло |
машины. |
|
Температуры слоев по камерам (сверху |
вниз) |
распре0еляются в следующем порядке: 6 0 0 , |
8 0 0 |
и 9 5 0 С. Отходящие из печи газы |
очищают от пы |
|||||||||
ли, представляющей собой см есь извести и |
изве |
|||||||||
стняка, в скруббере и выбрасывают в атмосферу. |
||||||||||
Описанная система выгрузки и подачи |
извести |
|||||||||
потребителям не может быть использована на |
и з |
|||||||||
вестковых |
заводах промышленности |
строительных1* |
||||||||
Рис. |
3 0 . |
Общий вид трехзонной печи кипящего |
||||||||
слоя |
для |
обжига |
известняка |
Макеевского |
ме |
|
||||
|
|
|
таллургического завода |
|
|
|||||
1 - |
газовый коллектор; |
2 - |
воздушный кол |
|||||||
лектор; |
3 |
- труба для |
подвода |
воздуха; |
4 |
- |
||||
розжиговая горелка; 5 - лаз; 6 - клапан; 7 |
- |
|||||||||
переточное устройство; |
8 - |
арка подины; |
9 |
- |
||||||
подовый |
кирпич; |
10 - |
свод |
печи; 11 - люк-лаз; |
||||||
|
|
|
12 - |
выгрузочный |
гидрозатвор |
|
м атериалов, для которых |
необходимо |
предуем о трЗтК] |
|
охлаждение готового продукта и утилизацию |
льщи, |
||
уносимой отходящими газам и . |
|
|
|
Основные технико-экономические |
показатели- |
||
работы трехзонной печи |
кипящего слоя |
приведе |
|
ны ниже. |
|
|
|
Производительность, т извести в сутки |
2QJD |
||
Р а зм ер частиц известняка, м м . . . . . |
3 -1 ;0 |
||
Тем пература обж ига, |
С ............................. 9 5 Gw |
Удельны й расход топлива т^ т /. т из |
|
id e m |
|
|
|
||
вести ................................. ........................ ... |
0 ,2 3 |
||
Удельный расход электроэнергии, |
|
|
|
кВт ♦ ч/т |
|
3 0 |
|
Активность извести, |
% ........................ |
8 |
6 - 9 5 |
Время гашения |
|
до |
1 гмеа |
Экспериментальные |
работы, проведенные в про |
цессе освоения печи кипящего слоя, показали, «ис©
путем изменения температуры и продолж ительность
пребывания материала в с л о е можно |
влиять |
до |
||||||
технологические |
свойства извести, в |
|
частности |
|||||
увеличить |
время |
ее |
гашения до 7 - 8 |
мин и |
б о л ^ |
|||
Особый |
интерес |
м етод обж ига в кипящем |
|
|||||
приобретает для |
термической обработки |
|
|
|||||
зиальных карбонатных пород и долом итов. |
|
|
||||||
В |
течение ряда |
л е т по действующим |
сткозэф* |
|||||
там не допускалась* для производства |
|
автокл^уятых |
||||||
материалов |
известь |
с содержанием Mg© б о лее |
f |
|||||
Это ограничение обусловлен о тем , что |
при |
|
о и ж г ь |
|||||
м агнезиальны х и доломитизированных |
|
известж ке$г |
||||||
во вращающихся и шахтных печах в |
|
резуз&&зтд |
||||||
значительной продолж ительности обж ига ( O T - '^ V ^ ^ |
||||||||
1 0 ч) |
,и больш ого различия м еж ду |
|
т е м п е р а т у р у |
|||||
газовой среды в печах и теоретической^ |
|
|
||||||
ратурой диссоциации |
М о С03 (4 0 0 - 6 0 0 |
С ) |
а |
го то |
вом продукте обр азуется минерал периклаз. В свя
зи с присущей этом у м инералу зам едленной |
гидре1*' |
тацией, сопровож даемой увеличением объем а, |
ФрБ- |
менение такой извести вызывает образование |
|
тре |
|||||||||||
щин в изделиях и даже полное их |
разрушение |
в |
|||||||||||
процессе |
автоклавной |
обработки. |
|
|
|
|
|
||||||
Невозможность использования |
магнезиального |
||||||||||||
сырья в значительной степени лимитирует |
развитие |
||||||||||||
производства |
извести |
для автоклавных |
|
материа-* |
|||||||||
лов, так как по данным геологических |
|
разведок |
|||||||||||
эти разновидности карбонатных пород |
составляют |
||||||||||||
около 50% всех разведанных месторождений |
|
в |
|||||||||||
С С С Р . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как показали работы ВНИИСТРОМ А, одним |
из |
||||||||||||
наиболее |
эффективных способов |
получения |
магне |
||||||||||
зиальной извести в активной форме является |
крат |
||||||||||||
ковременный обжиг, |
при котором |
температура |
о б |
||||||||||
жигаемого материала должна быть возможно |
ближе |
||||||||||||
к теоретической |
температуре диссоциации |
|
угле |
||||||||||
кислого |
магния |
|
[3 1 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Исследования |
и экспериментальные |
работы |
|
во |
|||||||||
ВНИ И СТРО М Е |
позволили установить, что |
|
одним |
||||||||||
из тепловых агрегатов, обеспечивающих такой |
|
ре |
|||||||||||
жим обжига, являются печи с кипящим слоем |
|
[2 8 , |
|||||||||||
2 9 , 3 0 , 3 1 , 3 2 ] . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В табл. |
13 |
приведены некоторые свойства |
|
кар |
|||||||||
бонатных пород, подвергнутых обжигу в |
кипящем |
||||||||||||
слое. Эти породы исследовали в лабораторных |
|
и по |
|||||||||||
лупромышленных условиях: на холодной модели |
и |
||||||||||||
при температурах обжига - |
в печи |
кипящего |
слоя |
||||||||||
с электрическим |
обогревом. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Полупромышленные испытания были |
проведены |
||||||||||||
на опытной печи ВНИИСТРОМ А |
пои двух способах |
||||||||||||
подвода |
тепла - |
|
сжиганием |
керосина в |
|
выносной |
|||||||
топке и |
газа |
- |
в слое. Разм ер |
зерен |
известняка, |
||||||||
обж игаемого |
в |
лабораторных условиях, |
|
составил |
|||||||||
0 ,6 - 1 ,2 5 |
мм, в |
полупромышленных |
1 *2 -1 5 |
|
мм. |
||||||||
Температура |
обжига |
известняка |
в |
|
лабораторных |
||||||||
условиях |
варьировалась от |
8 0 0 |
до |
1 0 0 0 |
С, |
|
про |
||||||
долж ительность обжига от |
3 до |
9 |
мин. Одним |
из |
|||||||||
критериев для оценки качества извести |
являлась |
||||||||||||
величина |
остаточных |
потерь при прокаливании. |
|
м атериалов, |
для которых необходимо |
предусм отреть |
|||||
охлаж дение готов ого продукта и утилизацию |
пыл;*.,, |
||||||
уносимой отходящими газам и . |
|
|
|
|
|
||
Основные |
технико-экономические |
показатели- |
|||||
работы трехэонной печи кипящего слоя |
приведе |
||||||
ны ниже. |
|
|
|
|
|
|
|
П роизводительность, |
т извести в |
сутки |
|
20,0 |
|||
Р а зм ер частиц известняка, |
м м . . . . . |
|
3 - 1 0 |
||||
Тем пература обж ига, |
С ......................... |
. |
9 5 0 - |
||||
|
|
|
|
|
|
100D |
|
Удельны й расход топлива т |
|
и з |
|
|
|
||
|
|
у*т /• т |
|
|
|
||
вести ................................. ... |
|
|
0 ,2 3 |
|
|||
Удельный |
расход электроэнергии, |
|
|
|
|
||
кВт • ч/т |
• • » • • . » « . |
|
|
|
3 0 |
|
|
Активность извести, % . . . . . . |
. |
|
8 6 - 9 5 |
||||
Время га ш ен и я ...................... |
|
|
|
до 1 |
мни |
||
Экспериментальные работы, |
проведенные в |
про |
|||||
цессе освоения печи кипящего |
слоя , |
показали* |
что |
путем изменения температуры и продолжительнфст!;
пребывания материала в сло е можно |
влиять |
|
на |
||||
технологические свойства извести, в |
|
частности |
|||||
увеличить время ее гашения до 7 - 8 |
мин и более. |
||||||
|
Особый интерес |
м етод обж ига в кипящем |
|
|
|||
приобретает для термической обработки |
|
|
|||||
зиальных карбонатных пород и долом итов. |
|
|
|||||
|
В |
течение ряда |
л е т по действующим |
|
|
||
там не допускалась’ для производства |
|
автокл^у^тш- |
|||||
материалов известь |
с содержанием MgQ более |
|
|
||||
Это |
ограничение обусловлен о тем , что |
при |
ойасп^э |
||||
м агнезиальны х и доломитизированных |
|
и з в е с т н о ;* |
|||||
во вращающихся и шахтных печах в |
|
р езульта те |
|||||
значительной продолж ительности обж ига (о т |
1 |
до |
|||||
1 0 |
ч) # больш ого различия меж ду |
|
температурой |
||||
газовой среды в печах и теоретической^ |
темпе-* |
||||||
рагурой диссоциации |
И о С03 ( 4 0 0 - 6 0 0 |
С ) в |
|
гото |
|||
вом продукте образуется минерал периклаз, В |
свя |
||||||
зи |
с |
присущей этом у м инералу зам едленной |
гидра |
||||
тацией, сопровож даемой увеличением |
объем а, |
|
йрк- |
менение такой извести вызывает образование |
тре |
|
щин в изделиях и даже полное их |
разрушение |
в |
процессе автоклавной обработки. |
|
|
Невозможность использования |
м агнезиального |
сырья в значительной степени лимитирует развитие
производства |
извести |
для автоклавных |
|
материа |
|||||||||
лов, так как по данным геологических |
|
разведок |
|||||||||||
эти разновидности карбонатных пород |
составляю т |
||||||||||||
около 50% всех разведанных месторождений |
|
в |
|||||||||||
С С С Р . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как показали работы ВНИИСТРОМ А, одним |
из |
||||||||||||
наиболее |
эффективных способов |
получения |
магне |
||||||||||
зиальной извести в активной форме является |
крат |
||||||||||||
ковременный обжиг, |
при котором температура |
об |
|||||||||||
жигаемого материала должна быть возможно |
ближе |
||||||||||||
к теоретической |
температуре диссоциации |
|
угле |
||||||||||
кислого |
магния |
|
[3 1 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Исследования |
и экспериментальные |
работы |
|
во |
|||||||||
ВН И ИСТРОМ Е |
позволили установить, что |
|
одним |
||||||||||
из тепловых агрегатов, обеспечивающих такой |
|
ре |
|||||||||||
жим обжига, являются печи с кипящим слоем |
|
[2 8 , |
|||||||||||
2 9 , 3 0 , 3 1 , 3 2 ] . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В табл. |
1 3 |
приведены некоторые свойства |
|
кар |
|||||||||
бонатных пород, подвергнутых обжигу в |
кипящем |
||||||||||||
слое. Эти |
породы исследовали в лабораторных и по |
||||||||||||
лупромышленных условиях; на холодной модели |
и |
||||||||||||
при температурах обжига - |
в печи |
кипящего |
слоя |
||||||||||
с электрическим |
обогревом. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Полупромышленные испытания были |
проведены |
||||||||||||
на опытной печи ВНИИСТРОМ А |
пои двух способах |
||||||||||||
подвода |
тепла - |
|
сжиганием керосина в |
|
выносной |
||||||||
топке и |
газа |
- |
в слое. Разм ер |
зерен |
известняка, |
||||||||
обж игаем ого |
в |
лабораторных условиях, |
|
составил |
|||||||||
0 ,6 - 1 ,2 5 |
мм, в |
полупромышленных |
l t 2 -1 5 |
|
мм. |
||||||||
Тем пература обжига иавестняка в |
|
лабораторных |
|||||||||||
условиях |
варьировалась о т |
8 0 0 |
до |
1 0 0 0 |
С, |
|
про |
||||||
долж ительность обжига от |
3 до |
9 |
мин. Одним |
из |
|||||||||
критериев для оценки качества извести |
являлась |
||||||||||||
величина |
остаточных |
потерь при прокаливании. |
|
Т |
а б л |
и ц а |
1 3 ♦ Некоторые свойства |
|||
|
|
|
|
кий состав. %________ |
||
Порода |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
5 Ю г А 1, о 5 |
|
с & о |
Mg-0 |
|
Д олом ит: |
|
1 ,i 4 |
|
|
|
|
щелковский |
|
0 ,3 2 |
0 ,4 8 |
3 0 ,5 |
21,2 |
|
мелеховский |
|
0 ,5 8 |
0 ,0 8 |
0 ,2 6 |
1 4 ,1 5 |
1 8 ,8 |
жигулевский |
0,88 |
0 ,2 8 |
0,12 |
2 3 ,3 |
20,01 |
|
Д олом итизи - |
|
|
|
|
|
|
рованный |
|
|
|
|
|
|
известняк |
|
2Д 2 |
|
|
|
|
подольский |
|
0,11 |
0 ,4 9 |
4 5 ,4 5 |
8 ,2 3 |
|
Известняк |
|
|
|
|
|
|
веневский |
|
0 ,5 4 |
0 ,0 8 |
0 ,2 7 |
5 5 ,5 6 |
0 ,4 5 |
Было установлено, что при обж иге в сех |
пород |
|||||
при 9 5 0 - 1 0 0 0 С |
и продолжительности |
обжига |
||||
9 мин потери |
при |
прокаливании извести не |
превы |
шали 2 - 4 % , причем при более низких тем пературах обжига степ ень диссоциации тем выше, чем б о л ь -
исследованных карбонатных пород |
|
|
||
|
П.П.П. |
Структура по- Т емпература |
||
|
разложения,__ С |
|||
5 0 5 |
|
роды |
|
|
|
карбона |
карбо |
||
|
|
та |
каль |
ната |
|
|
ция |
_магни^ |
|
0 ,0 4 |
4 6 ,6 |
Мелкокристалли - |
9 3 0 |
7 8 5 |
|
|
ческая (размер |
|
|
|
|
доломитных |
|
|
|
|
ромбоэдров |
|
|
0 ,0 3 |
|
2 - 5 мк) |
|
|
4 6 ,5 |
Среднекристалли- |
9 3 0 |
8 1 5 |
|
|
|
ческая (4 0 - |
|
|
0 ,1 4 |
4 6 ,2 4 |
5 0 мк) |
|
|
Крупнокристалли- |
9 3 0 |
8 2 5 |
||
|
|
ческая ( 6 0 - |
|
|
|
|
1 5 0 м к )_______ ___________ |
||
0 ,0 5 |
4 3 ,2 2 |
Мелкозернистый |
9 3 0 |
8 4 5 |
|
|
кальцит с раз |
|
|
|
|
личной степенью» |
|
|
|
..................дзддщ ти заш га., |
|
|
|
|
4 3 ,3 6 |
Т онкокристалли - |
9 4 0 |
- |
|
|
ческий карбонат |
|
|
|
|
кальция |
|
|
ше в известняке карбоната магния и чем |
тоньше |
|||
его кристаллическая структура. Эти |
результаты |
|||
следует |
учитывать |
при разработке параметров о б |
||
жига различных видов магнезиальных |
карбонатных |
|||
сырьевых материалов. |
|
|
Технические |
показатели, |
полученные при |
полу |
||||||||
промышленных испытаниях, |
приведены |
ниже* |
|
||||||||
П роизводительность печи по сырцу, |
|
|
|
||||||||
кг/ч |
« |
» • • • • • • • • • |
» • • » • • • |
|
2 5 0 - 4 1 0 |
||||||
Удельная |
производительность |
|
|
|
|
||||||
кг/ч |
с |
t |
м |
: |
|
|
|
|
|
|
|
при |
подводе |
тепла |
с. горячими |
|
|
|
|
||||
г а з а м и .................................... |
|
|
|
|
... . . . . |
|
5 0 0 |
|
|||
при сжигании |
га за |
в слое |
|
|
1000 |
|
|||||
Средняя температура обжига, С . . |
|
9 2 0 - 9 7 0 |
|||||||||
Расход жидкого топлива, кг/ч * . . |
|
3 8 |
|
||||||||
Расход га за , м / ч |
|
. . |
|
4 8 - 6 1 |
|||||||
Расход |
возцуха |
при |
частиц 6 ,9 - |
|
|
|
|||||
8 ,3 мм, м / |
ч |
...................... . |
|
. . . . |
6 4 0 - 1 0 5 0 |
||||||
Рабочая скорость газов, м/с . . . . |
|
0 ,9 - 1 ,4 9 |
|||||||||
Числа |
псевдоож иж ения.......................... |
|
|
|
1 ,5 - 2 ,1 |
|
|||||
Средняя продолжительность пребы |
|
|
1 ,6- 6,5 |
||||||||
вания материала в сло е, |
мин . , . . |
|
|||||||||
Микроскопическое исследование полученной |
об |
||||||||||
жигом в кипящем сло е |
извести погазало, |
что |
при |
||||||||
9 0 0 - 9 5 0 |
С |
диссоциация известняка |
полностью за |
||||||||
канчивается, |
структура окиси |
магния |
|
преимущест |
|||||||
венно псевдокрисгаллическая |
(разм ер |
кристаллов в |
|||||||||
основном |
м енее |
0 ,5 м к ) со |
склонностью |
к |
агре |
||||||
гации субмикроскопических |
зерен* Форма |
кристал |
|||||||||
лов сферолитовая со значительным |
|
количеством |
|||||||||
точечных |
дефектов |
и дислокаций* Изучение процес |
|||||||||
са гидратации доломитовой |
извести |
|
различными |
||||||||
способами |
позволило сделать |
вывод что MgO в |
ней |
||||||||
находится |
в активной форме. Т а к , количество |
не |
|||||||||
прореагировавшей |
MgO после |
5 мин гашения |
со |
ставляет 1 ,5 % при исходном содержании 3 7 % . Срав нение доломитовой извести, полученной скоростны м
(6 ,5 мин) и длительном |
(3 ч) |
обж игом, |
показало, |
||
что |
решающее |
влияние на способность |
доломито |
||
вой |
и звести к |
гидратации |
им еет |
именно |
время об |
жига.
Проведенные исследования позволили |
сделать |
|
вывод о пригодности способа кипящего слоя |
для |
|
обжига магнезиальных карбонатных пород, |
который |
|
обеспечивает получение доломитовой и |
магнези |
|
альной извести в активной форме и позволяет |
ис |
|
пользовать ее в производстве автоклавных |
|
мате |
риалов. Это подтвердилось при использовании |
м аг |
|
незиальной извести для изготовления |
силикат |
ного кирпича, тяжелого и ячеистого силикатных бе тонов, свойства которых полностью соответствовали требованиям действующих нормативных документов.
На основе проведенных ВНИИСТРОМОМ работ в переработанном ГОСТ 917 9 - 7 0 допускается при
менение в автоклавных изделиях магнезиальной |
и |
|
доломитовой извести с содержанием M g O |
более |
|
5% при условии выдерживания образцами |
испы |
|
тания на равномерность изменения объема. |
|
|
Для внедрения в производство магнезиальной |
и |
доломитовой извести обжигом в кипящем слое было
намечено строительство цеха в комплексном |
пред |
||||||||
приятии по производству щебня, извести и |
извест |
||||||||
няковой муки в Горьковской области. Схема |
произ |
||||||||
водства показана на |
рис. 3 1 . Проект этого |
|
цеха |
||||||
выполнен |
Ленгипростромом на основании |
|
Техни |
||||||
ческого задания ВНИИСТРОМ А, Мощность |
|
цеха |
|||||||
2 1 5 тыс. т/год. В качестве |
сырья приняты |
доло- |
|||||||
митизированные известняки Гремячевского |
место |
||||||||
рождения следующего химического состава в |
%: |
||||||||
СаО - |
3 7 ,2 ; |
MgO - |
|
1 4 ,7 ; |
А1г03- 0 ,2 7 ; |
Fe20 3- |
|||
0 ,4 3 ; |
SO 3 - |
0 ,1 9 ; |
нерастворимый остаток |
|
- |
||||
2,11; |
п.п.п. - |
4 5 ,1 . |
|
|
|
|
|
|
|
Обжигу в кипящем слое подлежат фракции: |
5 - |
||||||||
1 0 мм - |
60% ; 3 - 5 |
мм - 32% } менее 3 |
мм - |
8%; |
|||||
влажность |
известняка |
7%. |
|
|
|
|
|||
Печь четырехкамерная, две верхние камеры слу |
|||||||||
жат для нагрева, третья - для обжига, |
|
четвер |
|||||||
ная - |
для |
охлаждения. |
Распределение |
температур |
|||||
по камерам (сверху |
вниз) в |
С: 1 - 2 6 0 ; |
П |
- |
1 Расходный бункер |
|
|
|
|
, |
t |
| |
|
|
|
|
Г Пит ат ель |
||
[ |
Отходящие |
, |
^ |
т |
г_ |
|
газы |
|
. —Гl -ая капера подогреба |
||||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
I наружный переток |
||
|
Циклон |
|
I |
ц -ая камера подогреба |
||
|
|
|
||||
|
б и кке р Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наружный перетри |
||
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
I Капера обжига |
— |
||
|
Природный |
|
|
|
|
|
|
г а з |
|
|
|
|
|
|
IВоздух |
К |
[ Футеродонный переток |
|||
\ Воздух |
I-------------- Ч |
Капера охлаждений "1- _______ I |
Р и с, |
3 |
1 . Схема производства магнезиальной |
и |
до |
|||
ломитовой извести обж игом в печах кипящего |
|
слоя |
|||||
5 6 7 ; |
Ш - |
9 5 0 ; 1 У |
- 2 6 0 . Подины камер |
ароч |
|||
ные, |
выполнены из |
шамотных брусьев |
специальной |
||||
конфигурации с одним отверстием в центре. |
П ер е- |
||||||
точные |
устройства |
клапанного типа позволяю т |
ре |
||||
гулировать |
вы соту |
слоев в зонах. Намеченная |
|
сте |
|||
пень обжига магнезиальной извести - |
98% , |
|
|
||||
Получение цементного клинкера обж игом в печах |
с кипящим слоем было предметом исследования ря
да институтов (Гипроцемент, |
НИИЦемент и |
д р .). |
|||
Основными трудностями при осущ ествлении |
этого |
||||
эндотермического |
процесса является |
высокая |
тем |
||
пература |
обжига |
1 4 0 0 - 1 4 5 0 |
С и |
образование |
|
больш ого |
количества жидкой фазы - |
не м енее |
20% |
||
[ 2 7 ] , Отдельные |
исследования |
были |
проведены по |