Материальный и тепловой балансы печной системы сухого способа
Материальный баланс, свидетельствует, что для производства 1 тонны клинкера расходуются около 1,6 т сырья, 0,1 т топлива и 2,5 т воздуха. При этом выбрасываются в атмосферу до 2 т отходящих газов и 1,4 т нагретого воздуха.
Тепловой баланс печной системы сухого способа приведены ниже (табл.).
Таблица
Тепловой баланс печи сухом способе в кДж/кг клинкера
Расход тепла | Уравнения для расчета | Ориентировочные значения | ||||
1. На клинкерообразования | qтк = qдег + qдек - qэр | 100 + 2000 – 400 = 1700 | ||||
2. На испарение воды | qw = rпар · mw | 2450 · 0,016 ≈ 40 | ||||
3. С отходящими газами | qог = Vог · cог · tог | 1,4 · 1,35 · 310 ≈ 600 | ||||
4. В окружающую среду | qос = αто · fп · Δtп-в | 0,03 · 90 · 100 ≈ 270 | ||||
5. При охлаждении клинкера: - с клинкером | qкл = mкл · cкл · tкл | 1 · 1 · 100 = 100 | ||||
- с избыточным воздухом | qвиз = Vвиз · cвиз · tвиз | 0,92 · 1,3 · 250 ≈ 300 | ||||
Итого | qрасх = qтк + qw + qог + qос + qкл + qвиз | 1700+40+600+270+100+300 ≈ 3040 | ||||
Приход тепла с материалом и воздухом | qприх | |||||
Итого теплота сгорания топлива | qтг = qрасх – qприх | 3040 – 110 = 2930 | ||||
Естественно, что теплота клинкерообразования не зависит от способа производства, поэтому эта величина совпадает с данными мокрого производства клинкера. Остальные расходные статьи отличаются значительно. В целом тепловой баланс свидетельствует, что в современных печных системах сухого способа с 5-ю ступенчатым циклонным теплообменником и декарбонизатором на обжиг 1 кг требуется около 3040 кДж. С учетом поступления тепла в систему с материалом и воздухом, которое может составлять около 110 кДж/кг, тогда расход тепла от сгорания топлива будет 2930 кДж/кг или 700 ккал/кг, что соответствует 100 кг условного топлива на тонну клинкера.
Процессы в печных системах сухого способа
Физико-химические процессы обжига клинкера по отдельным зонам качественно идентичны процессам в печах мокрого способа.
Позонный расход тепла отличается только по 1-ой зоне вследствие низкой влажности сырья. Кроме того, несколько ниже возврат тепла из холодильника из-за пониженного расхода топлива и, следовательно, воздуха на горение.
Комбинированный способ производства включает следующие переделы: помол шлама, обезвоживание шлама с применением пресс-фильтра и обжиг клинкера (рис.30).
Рис. 30. Совмещенная система измельчения и сушки сырья и обжига клинкера |
Такая схема может быть использована для сушки и измельчения мягких сырьевых компонентов с повышенной природной влажностью, например, мела, мергеля и других, а также для сушки шлама. Для этого применяется специальная молотковая сушилка-дробилка (мельница[1]*) с выносом готового продукта
газовым потоком по восходящему газоходу. В зависимости от влажности поступающего материала устанавливается ограниченное число ступеней циклонного теплообменника с тем, чтобы тепла отходящих газов хватило для сушки материала. При исходной влажности материала 20% требуется 3 ступени теплообменника и в случае использовании тепла избыточного воздуха расход тепла на обжиг клинкера составит около 3750 кДж/кг, 860 ккал/кг, 123 кут/т.
Если же сушке подвергается шлам с влажностью 32%, то необходимы 2 ступени и расход тепла составит 4750 кДж/кг, 1130 ккал/кг, 162 кут/т клинкера.