Энерго- и ресурсосбережение при обжиге цементного клинкера на основе комплексной интенсификации технологических процессов

• Автор: Борисов, Иван Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 364 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.
1. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И УСТАНОВОК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
1.1. Исследование адгезионнокогезионных взаимодействий в системе материалцепь при высушивании шлама
1.2. Определение скорости газового потока в цепной завесе промышленной вращающейся печи
1.3. Методика расчета коэффициентов для оценки скорости и газопроницаемости цепной завесы
1.4. Определение при высоких температурах взаимодействия в системах огнеупорклинкер и обмазкаклинкер
1.5. Изучение жидкофазного спекания клинкера путем физического моделирования процесса при низких температурах.

1.6. Технологические испытания и оптимизация режима работы вращающейся печи.

1.7. Выводы

2. МАССООБМЕН И ГАЗОДИНАМИКА В ЦЕПНЫХ ЗАВЕСАХ

2.1. Влияние способа навески и характеристики цепной завесы на процессы тепломассообмена
2.2. Изучение процессов тепломассообмена на модельной установке
2.2.1. Влияние карбонатного компонента на изменение при высушивании адгезионнокогезионных свойств сырьевого шлама.
2.2.2. Влияние ПАВ, лигнина и доменного шлака на изменение при высушивании адгезионнокогезионных свойств сырьевого шлама.
2.2.3. Взаимосвязь длины зоны пылеобразования, определенной на модельной установке, и пылеуноса из промышленной печи
2.2.4. Выводы.
2.3. Исследование процесса движения материала в теплообменных устройствах с использованием радиоактивных изотопов
2.4. Разработка методологии проектирования комплекса теплообменных устройств для вращающейся печи.
2.4.1. Влияние конструктивных параметров цепных завес на интенсивность газодинамических процессов.
2.4.2. Влияние состояния материала на перераспределение и скорость газового потока в сечении печи
2.4.3. Расчеты объемного и поверхностного коэффициентов плотности цепной завесы
2.4.4. Введение коэффициентов, характеризующих газопроницаемость цепной завесы
2.4.5. Методология проектирования комплекса теплообменных устройств для промышленной вращающейся печи.
2.4.6. Выводы
2.5. Выводы.
3. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ В ПРОЦЕССЕ ТЕРМООБРАБОТКИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Использование металлургических шлаков при синтезе низкоосновного клинкера
3.1.1. Способы повышения активности низкоосновных цементов .
3.1.2. Исследование химического и минералогического состава металлургического шлака
3.1.3. Фазовые превращения в шлаках при нагревании
3.1.4. Расчет химикоминералогического состава низкоосновных клинкеров из шлакосодержащих смесей
3.1.5. Расчет количества жидкой фазы в низкоосновных клинкерах
3.1.6. Влияние железистого шлака на процессы минералообразования при синтезе низкоосновного клинкера
3.1.7. Влияние маложелезистого шлака на процессы минералообразования при синтезе низкоосновного клинкера
3.1.8. Определение оптимальной температуры синтеза низкоосновных клинкеров
3.1.9. Анализ синтезированных низкоосновных клинкеров и смешанных цементов на их основе
3.1 Выводы
3.2. Эффективность применения отходов углеобогащения и железосодержащих медеплавильных шлаков при обжиге клинкера
3.2.1. Использование топливосодержащих отходов в качестве компонента цементной сырьевой смеси
3.2.2. Теоретическое обоснование возможности использования углеотходов в качестве сырьевого компонента
3.2.3. Характеристика углеотходов Коркинского углеразреза
3.2.4. Использование железосодержащих шлаков цветной металлургии в качестве сырьевого компонента
3.2.5. Влияние углеотходов и медеплавильных шлаков на процессы клинкерообразования и прочность цементов.
3.2.6. Выводы.
4. ПРОЦЕССЫ АГЛОМЕРАЦИИ МАТЕРИАЛА И ОБРАЗОВАНИЯ ОБМАЗКИ И КОЛЕЦ ВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ.
4.1. Физикохимические взаимодействия в присутствии жидкой фазы
4.2. Процесс образования обмазки во вращающейся печи
4.3. Кольцеобразование во вращающихся печах
4.3.1. Состав наростов и колец в промышленных вращающихся
4.3.2. Состав многослойной обмазки перед зоной спекания.
4.4. Высокотемпературное исследование адгезионных процессов на границе огнеупорклинкер и обмазкаклинкер
4.4.1. Определение силы сцепления на границе клинкерогнеупор .
4.4.2. Влияние пиритных огарков и шамотного боя на адгезию клинкера к огнеупору
4.4.3. Влияние температуры предварительного обжига на силу сцепления на границе клинкерогнеупор.
4.5. Исследование температурных условий службы огнеупорной футеровки.
4.5.1. Влияние интенсивности нагрева на распределение температуры в огнеупоре.
4.5.2. Разработка состава термокомпенсатора для футеровки вращающихся печей.
4.6. Моделирование на низкотемпературной установке высокотемпературных процессов агломерации материала и образования обмазки
4.7. Влияние режима работы колосникового холодильника печи на агломерацию и образование обмазки.
4.8. Выводы
5. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ПЕЧИ НА АГЛОМЕРАЦИЮ МАТЕРИАЛА И ОБРАЗОВАНИЕ ОБМАЗКИ
5.1. Модернизация колосниковых холодильников.
5.2. Контроль состояния обмазки по изменению температуры корпуса печи в зоне спекания
5.3. Совершенствование вихревой газовой горелки
5.4. Условия образования обмазки при смене вида топлива
5.5. Особенности модернизации угольного отделения
5.6. Выводы
6. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОИЗВОДСТВО
6.1. Разработка с учетом физических свойств сырья и внедрение комплексов теплообменных устройств для вращающихся печей различных заводов
6.1.1. Анализ работы существующих комплексов теплообменных устройств вращающихся печей.
6.1.2. Разработка комплекса теплообменных устройств для печи размером 5x5 м Сухоложского завода
6.1.3. Разработка комплекса теплообменных устройств для печи размером 5х 5 м Мальцовского завода
6.1.4. Разработка и внедрение комплекса теплообменных устройств
для печи Искитимского завода
6.1.5. Разработка и внедрение комплекса теплообменных устройств
для печи Углегорского завода
6.1.6. Выводы.
6.2. Промышленные технологические испытания режима работы
вращающихся печей при вводе техногенных материалов в сырьевую шихту
6.2.1. Использование доменного шлака для синтеза
низкоосновного клинкера
6.2.2. Эффективность использования углеотходов на
ОАО Уралцемент.
6.2.3. Использование медеплавильных шлаков в качестве железосодержащего компонента на ОАО Уралцемент.
6.2.4. Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Однако в том случае, когда цепи, навешенные обратным винтом, приподняты над футеровкой, происходит скатывание материала вдоль натянутых цепей к загрузочному концу печи, что ухудшает транспортирующую способность завесы. Однако, Ю. И. Дешко рекомендует для обеспечения нормального транспортирования материала осуществлять навеску гирлянд по прямому винту в направлении движения материала. При навеске гирлянд по обратному винту на нескольких заводах страны происходит перелив шлама в пыльную камеру. Следует обратить внимание, что, рассматривая особенности работы цепных завес различных конструкций, авторы нередко используют определения хорошая, нормальная транспортирующая способность, которые являются достаточно субъективными. Научное обоснование необходимой скорости движения материала на отдельных участках цепной завесы и соответствующей транспортирующей способности до настоящего времени отсутствует. Значительным преимуществом завес со свободно висящими концами цепей являются простота эксплуатации, меньшая трудоемкость и более быстрые, примерно в 2 раза, монтаж, ремонт и навеска цепей, чем при гирляндной завесе. При обрыве свободно висящих концов они беспрепятственно выходят из завесы с материалом, тогда как при обрыве одного из концов гирлянды образуются большие клубки, которые при вращении печи разбивают футеровку их приходится вырезать автогеном при ремонте завесы. При недостаточной прочности цепей на разрыв лучше навешивать их свободно висящими концами . С другой стороны, считается, что при гирляндной завесе в меньшей степени истираются футеровка и гранулы лучше, ровнее и стабильнее гранулометрический состав материала, выходящего из завесы гранулированному материалу тепло передается интенсивнее, чем пылевидному меньше образуется пыли и выносится ее из печи. Однако, по данным испытаний Балаклейской печи 5x5 м с навеской из свободно висящих концов цепей при влажности шлама , температуре и влажности материала, выходящего и цепей, 8С и 0,8, содержание в этом материале пыли фракции 1 мм составляло только 9,4. Следовательно, при этой системе навески цепей не обязательно происходит сильное измельчение гранул. Ходоров Е. И. считает , что гирляндная завеса лучше транспортирует материал на участке вязкопластичного шлама. Однако исследования Южгипроцеиента широкая практика применения завес из свободно висящих концов цепей на Николаевском, Белгородском, Амвросиевском, Балаклейском, Кричевском заводах показала, что какихлибо отрицательных явлений при продвижении материала даже при высоких значениях поверхностного объемного коэффициентов плотности не наблюдается. Свободно висящие концы цепей способствуют разрушению шламовых колец в случае их образования, цепи очищаются лучше от налипающего шлама, тогда как, в печи размером 5x5 м Новоросцемкомбината наблюдалось кольцеобразован ие и налипание шлама на гирлянды цепей трехзаходной завесы. Таким образом, нельзя сделать однозначный вывод об исключительном преимуществе одной из двух систем навески цепей. Главным для интенсификации процесса обжига клинкера, повидимому, является ие столько система навески, сколько создание такой поверхности цепей, которая обеспечивает полную сушку и нагревание материала при повышении питания печи шламом и низкую температуру отходящих газов. На цементных заводах и в научноисследовательских институтах пока нет единой точки зрения о рациональной системе навески цепей. Следовательно, для дальнейшего усовершенствования цепных завес должны быть использованы преимущества обеих систем навески цепей и создана рациональная комбинированная завеса, на отдельных участках которой должны навешиваться цепи как со свободно висящими концами, так и гирляндами. Зарубежный опыт работы цепных завес представляет большой интерес , . Здесь применяется как гирляндная система навески цепей, в частности рекомендуемая фирмой Смидт, гак и навеска свободно висящими концами, рекомендуемая фирмой ФивЛилль. По статистике преобладает первый вид навески. В печи 5,,,3x5 м в Обурге Бельгия со свободно висящими концами цепей влажность шлама , производительность тч удельный вес цепей равен 2,9 тт влаги.