Интенсификация процесса обжига цементного клинкера путем повышения эффективности работы холодильника

• Автор: Новоселов, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Состояние вопроса, обоснование цели и задач исследований

1.1. Факельное сжигание топлива во вращающихся печах

1.2. Влияние режима охлаждения на качество клинкера

1.3. Причины образования клинкерного пыления

1.4. Теплопроводность и методы ее определения

1.5. Повышение эффективности работы колосникового холодильника

1.6. Выводы из литературного обзора

1.7. Цель и задачи исследования

2. Методы исследований и характеристика исходных материалов
2.1. Исследование технологических процессов
2.2. Исследование теплофизических свойств
2.3. Физико-механические и физико-химические методы
2.4. Характеристика используемых материалов
2.5. Выводы
3. Влияние режимных параметров работы холодильника на ^ тепловую работу печи
3.1. Влияние теплового КПД колосникового холодильника на горение топлива и структуру факела
3.2. Влияние КПД холодильника на положение зоны спекания
3.3. Влияние КПД холодильника на расход топлива
3.4. Выводы
4. Влияние режима работы холодильника на процессы ^ минералообразования и качество клинкера
4.1. Влияние теплового КПД холодильника на активность клинкера
4.1.1. Зависимость активности клинкера от его состава и режима охлаждения
4.1.2. Влияние теплового КПД холодильника и положения зоны спекания на микроструктуру и активность клинкера

4.2. Влияние параметров работы печи и холодильника на процесс образования клинкерных гранул
4.2.1. Влияние режима работы печи на активность и минералогический состав различных фракций клинкера
4.2.2. К механизму образования клинкерной пыли
4.2.3. Влияние клинкерного пыления на режим работы колосникового холодильника
4.2.4. Особенности процессов минералообразования при ^ нарушении грануляции клинкера в печи
4.3. Выводы
5. Интенсификация тепловой работы колосникового холодильника
5.1. Определение коэффициента теплопроводности клинкерных гранул
5.2. Определение необходимого времени охлаждения от 1000 до
100°С в центре клинкерных гранул
5.3. Определение скорости и характера движения клинкерных
гранул
5.4. Расчет аэродинамического сопротивления слоя клинкерных ^ ^ гранул
5.5. Интенсификация работы колосникового холодильника
5.6. Выводы
Основные выводы и результаты работы
Список использованной литературы
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Цементная промышленность является энергозатратной отраслью. При этом большая часть затрат связана с расходом топлива на обжиг клинкера. В России большинство цементных заводов работает по мокрому способу производства с повышенным теплопотреблением, поэтому для снижения расхода топлива необходимо оптимизировать процесс обжига, который в значительной степени связан с работой холодильника. Эффективность работы колосникового холодильника оказывает влияние на процессы горения топлива, физико-химические превращения в материале, особенно в высокотемпературной части вращающейся печи, и на качество получаемого продукта. С учетом этого становится понятной важность мероприятий, направленных на повышение эффективности работы холодильника в технологическом процессе обжига путем максимального использования теплоты, содержащейся в выходящем из печи клинкере, что приведет к существенной экономии топлива.
Актуальность. Оптимизация процесса обжига цементного клинкера, критерием которой является технико-экономическая эффективность, сводится к решению ряда технологических задач: повышению производительности печи, стойкости футеровки, качества клинкера и снижению удельных энергозатрат, пылеуноса, выбросов парниковых газов и вредных веществ в окружающую среду. На все эти параметры значительное влияние оказывает работа холодильника, которая непосредственно определяет интенсивность горения топлива, излучающую способность факела, положение и протяженность технологических зон, особенно спекания, длительность и скорость охлаждения клинкера. Особо следует подчеркнуть влияние параметров работы холодильника на расход топлива при обжиге клинкера, обоснованное теплотехнической зависимостью Эйгена-Классена, которая проявляется в том, что при снижении теплопотерь в холодильнике, экономия топлива в целом по печи будет в несколько раз больше величины, полученной в холодильнике. Эти аргументы подчеркивают важность процесса охлаждения клинкера и рекуперации тепла в колосниковом холодильнике. Доказательством сказанного яв-

2.2. Исследование теплофизических свойств
Определения коэффициента теплопроводности
Эффективность работы клинкерного холодильника зависит от условий теплообмена между потоком воздуха и слоем клинкерных гранул.
Для определения зависимости коэффициента теплопроводности клинкерных гранул от температуры и пористости, использовался метод, основанный на решении нестационарной обратной задачи теплопроводности. Принцип метода заключается в экспериментальном определении изменения температуры в двух точках гранулы при ее охлаждении и моделировании температурного поля гранулы с использованием этих данных.
На основе полученных данных изменения температуры производится расчет теплового потока, который равен изменению теплосодержания гранулы за определенный промежуток времени [156]. Затем рассчитывается коэффициент теплопроводности гранул размером от 17 до 70 мм и пористостью от 17 до 40%.
Методика эксперимента состояла в следующем. Клинкерная гранула помещалась в муфельную печь и нагревалась до температуры в центре 1000°С, затем охлаждалась естественной конвекцией или принудительно обдувом воздуха со скоростью около 2 м/с, близкой к скорости движения воздуха в колосниковом холодильнике. Температура при охлаждении гранулы
о-с с/о о о о б о 6 а о|
юоо-с
ЬОбОООООО'
Муфельная';

гранул _ „
через каждые 30 секунд в двух точках:
в центре и на расстоянии половины радиуса, а температура поверхности гранулы - с помощью радиационного пирометра (рис. 2.2).