Пути совершенствования производства строительной извести из известняка

Как было указано выше, основным направлением производства извести из плотного карбонатного сырья в настоящее время является переход на двухшахтные печи.

Однако следует отметить, что этому техническому решению предшествовали и другие, которые были направлены на интенсификацию технологического процесса.

Одним из них является технология производства строительной извести в печных агрегатах, состоящих из короткой (до 50 м) вращающейся печи с запечным теплообменным устройством, в качестве которого были предложены конвейерный кальцинатор типа «Lepol», шахтный теплообменник и котел-утилизатор. Наибольшее распространение получил подогреватель карбонатного сырья (известнякового щебня и гранулированного мела) с колосниковой конвейерной решеткой (рис. 2.9). Колосниковая решетка 1, состоящая из шарнирно сочлененных литых элементов из жаропрочного чугуна с продольными щелями для прохода газов, размещена в стальном теплоизолированном изнутри кожухе 15. Указанные чугунные элементы вместе с осями образуют полотно решетки шириной около 3-3,9 м и длиной 12-25 м. Верхняя (горизонтальная) ветвь решетки цепными звеньями опирается на поддерживающие ролики 2.

Рис. 2.9. Подогреватель сырья с конвейерной решеткой:

1 - колосниковая решетка; 2 - ролик; 3 - колосник; 4 - конвейер;

5, 17 - валы; 6 - патрубок; 7 - загрузочная воронка; 8 - ось;

9, 14 - отсеки; 10 - труба-смеситель; 11 - перегородка; 12 - труба;

13 - шибер; 15 - кожух; 16 - печь

Полотно решетки сверху покрыто слоем известнякового щебня размером 10-20 мм или гранул мела толщиной 150-400 мм. Перегородка 11 делит камеру над решеткой и между верхней и нижней ее ветвями на две зоны: холодную 9 и горячую 14. С помощью шибера 13, установленного над полотном решетки, производится регулировка зазора между перегородкой и слоем материала. Под решеткой размещен цепной конвейер 4 для удаления просыпи материала из подогревателя.

Розжиговая труба 12, смонтированная в отсеке 14, отводит дымовые газы, выходящие из печи 16, минуя конвейерную решетку во время розжига печи. В холодном отсеке 9 подогревателя установлена труба-смеситель 10, соединенная с атмосферой клапаном, который предназначен для подсоса холодного воздуха в отсек при работе на гранулированном меле. Труба-смеситель 10 и труба 12 соединены газоходом для перепуска газов из горячего отсека в холодный.

Работа данного запечного устройства осуществляется следующим образом. Щебень известняка через загрузочную воронку 7 поступает на движущуюся с помощью приводного 17 и натяжного 5 валов решетку 1 равномерно по ее ширине. В отсеке 9 через слой материала просасываются газы, охлажденные в трубе-смесителе 10 до температуры 800-900°С (при обжиге мела температура 500-600°С). Отдав часть теплоты материалу, газы охлаждаются до 250-300°С и через патрубок 6 отводятся из подогревателя на очистку от пыли. В отсеке 9 материал подогревается до 350-400°С и поступает в отсек 14, где через слой материала просасываются выходящие из печи 16 газы с температурой 900-1000°С, подогревая материал до 800-900°С. Подогретое и частично декарбонизированное сырье срезается с полотна решетки ножами в печь.

Опыт эксплуатации таких печных агрегатов выявил более низкий расход топлива (260-280 кг на тонну извести), но вскрыл ряд существенных недостатков.

При обжиге известнякового щебня наблюдаются частые поломки чугунных литых элементов конвейерной решетки из-за их хрупкости. Подогрев меловых гранул в таком запечном теплообменном устройстве приводил к их растрескиванию вследствие быстрого испарения находившейся в них влаге. В результате образовывалось большое количество пылеватой фракции, что вызывало, в свою очередь, повышенный пылеунос просыпи и в целом ухудшало санитарно-гигиенические условия на производстве. Поэтому на белорусских предприятиях - Климовичском и Гродненском КСМ они были демонтированы.

Другим направлением совершенствования процесса обжига известняка явилось применение для этих целей печей кипящего слоя (рис. 2.10). Сущность этого метода состоит в прохождении через слой известнякового (доломитового) щебня, находящегося на беспровальной решетке круглого или прямоугольного сечения, снизу вверх горячих дымовых газов, приводящих к «кипению» обжигаемого щебня фракции 3-12 или 12-25 мм.

Псевдоожижение щебня увеличивает поверхность теплообмена по сравнению с неподвижным слоем.

Печь кипящего слоя состоит из шахты 2, циклона 14 для промежуточной очистки газов, газогорелочного устройства 16 и холодильника 1.

Рис. 2.10. Печь кипящего слоя

производительностью 300 т/сут:

1 - холодильник; 2 - шахта; 3, 7, 8 - камеры;

5, 12, 17, 20 - переточные устройства; 6 - люк;

9 - загрузочный патрубок; 10 – патрубок для отвода

газов; 11, 13, 15 - решетки, 14 - циклон, 16 – газогорелочное

устройство; 18, 19 - конвейеры

Шахта выполнена из листовой стали и огнеупорной кладки. Зазор между ними заполнен каолиновыми матами. По высоте шахта разделена керамическими газораспределительными решетками 11 и 13 на три камеры: верхняя 8 служит для подсушки щебня (зона I), камера 7 - для подогрева (зона II), нижняя камера 3 - для зоны обжига. Решетка 15 зоны обжига выполнена из жаростойкой стали и представляет собой перфорированный лист толщиной 16-20 мм. Сплошная перегородка 4 выполнена из огнеупорного кирпича. Камеры 8, 7 и 3 сообщаются между собой переточными устройствами 5 и 12.

Печной агрегат работает следующим образом. Щебень через патрубок 9 подается непрерывно в верхнюю камеру 8 печи, где псевдоожижается восходящим потоком дымовых газов с температурой 600-650°С. Подогретый известняк по переточному устройству 12 направляется в камеру 7, где поддерживается температура 700-750°С (II зона). В этой зоне известняк начинает декарбонизироваться, после чего он по переточному устройству 5 поступает в камеру 3 (зону обжига), где температура по материалу находится на уровне 900-950°С, что обеспечивает завершение процесса разложения СаСО₃.

Обожженный щебень по переточному устройству 17 направляется в холодильник кипящего слоя 1, куда поступает холодный воздух. В холодильнике воздух нагревается за счет физической теплоты извести, после чего поступает в газогорелочное устройство 16.

Охлажденная известь по переточному устройству 20 попадает на пластинчатый конвейер 19. Выходящий из зоны обжига запыленный газовый поток подвергается очистке в циклоне 14, после чего через газораспределительную решетку 13 поступает в камеру 7. Уловленная в циклоне пыль винтовым конвейером 18 периодически подается на конвейер 19.

Отходящие дымовые газы из печи КС по патрубку 10 направляются в пылеулавливающую установку, состоящую из циклонов и водяного скруббера.

И хотя эти печи обладают рядом существенных достоинств (более низкая температура обжига, высокая реакционная способность извести) из-за больших затрат на приготовление требуемой фракции щебня, сложности конструкции они не получили широкого распространения в промышленности (табл. 2.4).

Таблица 2.4