КДж

3190 кДж.

Продолжительность обжига определяется также размером кусков обжигаемого продукта. Для увеличения производительности известеобжигающих печей и снижения пережога поверхностных слоёв кусков желательно в допустимых пределах уменьшения их размеров. При обжиге кусков различной крупности режим процесса определяют исходя из времени, необходимого для обжига кусков средних размеров.

Основное различие в технологиях производства комой негашеной извести – в способе обжига.

1-4 Выбор и описание технологической схемы производства

Вращающиеся печи для обжига извести позволяют получать мягкообожженную известь высокого качества из известняка и мягких карбонатных пород (мела, туфа, ракушечника) в виде мелких кусков. Вращающиеся печи допускают возможность полной механизации и автоматизации процесса обжига. Наконец, в них можно применять все виды топлива - пылевидное твердое, жидкое и газообразное.

Расход условного топлива во вращающихся печах значителен и достигает 25 - 30% массы извести, или 6700 - 8400 кДж на 1 кг. Недостатки вращающихся печей - большой расход металла на 1 т мощности, повышенные капиталовложения и значительный расход электроэнергии.

Для обжига извести применяют вращающиеся печи длиной 30 - 100 м, диаметром 2 - 4 м, с углом наклона 3 - 4˚ и частотой вращения 0,5 - 1,2 об/мин. Удельная суточная производительность их достигает 500 - 700 кг/м³ в расчете на полный объем обжигательного барабана. С увеличением длинны печей производительность их возрастает, а расход топлива снижается.

Для уменьшении расхода топлива на обжиг извести во вращающихся печах и для утилизации теплоты газов, выходящих из печей с температурой 750 - 800˚С, при меняют разные способы. В частности, за печами ставят

нагреватели, в которые направляют предназначенный для обжига кусковой материал. Отсюда с температурой 500 - 800˚С он поступает во вращающуюся печь, а из нее в холодильник. При таком способе работы печи расход теплоты на обжиг снижается до 4бОО - 5030 кДж/кг извести.

Применяют самые разные представляющие собой сочетание шахтной печи диаметром до 6 - 8 м с вращающейся печью диаметром около 2,5 м. При этом мелкокусковой фракционированный известняк обжигается на 80% в шахте с применением кокса и окончательно - во вращающейся печи. Суточная производительность подобной установки достигает 400 - 500 т при затрате теплоты около 4200 кДж/кг.

В последние годы ведется интенсивная разработка способов и установок, предназначенных преимуществен но для получения извести из мелкокусковых и даже пылевидных материалов. Такие способы позволяют не только использовать мелочь, но и резко интенсифицировать процесс обжига и увеличить удельную производительность установок.

Обжиг известняка в кипящем слое по технико-экономическим показателям характеризуется высоким съемом и повышенным расходом топлива - 4600 - 5480 кДж на 1 кг извести. Обжиг материала в условиях кипящего слоя высотой до 1-1.2 м длится 10-15 мин. Работа этих печей легко поддаётся полной автоматизации.

Применение в известковой промышленности установых для обжига карбонатных пород в кипящем слое позволяет рационально использовать большие количества мелких фракций сырья , образующихся обычно на карьерах, а также на заводах, оборудованных шахтными печами и даже вращающимися печами. Недостатком этих установок является повышенный расход топлива и электроэнергии.

Обжиг измельченного известняка во взвешенном состоянии в опытном порядке осуществляют в циклонных топках. В них тонкоизмельченные частички карбонатного сырья увлекаются потоком раскаленных газов и обжигаются. Осаждается обожженная известь из газового потока в пылеосадительных устройствах.

Выбор типа печи для обжига извести определяется производительностью завода, физико-механическими свойствами и химическим составом известняка, видом топлива и требуемым качеством извести.

Наибольшее распространение получили шахтные печи, представляющие собой полый цилиндр, имеющий наружный стальной кожух толщиной около 1 см и внутреннюю огнеупорную кладку, вертикально установленный на фундаменте. Эти печи характеризуются непрерывностью действия, пониженным расходом топлива и электроэнергии, а так же простотой в эксплуатации. Строительство их требует относительно небольших капиталовложений.

В зависимости от вида применяющегося топлива и способа его сжигания различают шахтные печи, работающие на короткопламенном твёрдом топливе, вводимом обычно в печь вместе с обжигаемым материалом; т.к. известняк и кустовое топливо при этом загружают в шахту перемежающимися слоями, то иногда такой способ обжига называют пересыпным, а сами печи – пересыпными; на любом твердом топливе , газифицируемом или сжигаемом в выносных потоках, размещаемых непосредственно у печи; на жидком топливе; на газовом топливе, натуральном или искусственном.

По характеру процессов , протекающих в шахтной печи, различают три зоны по высоте : подогрева, обжига и охлаждения. В зоне подогрева, к которой относят верхнюю часть печи с температурой пространства не выше 850˚С , материал подсушивается и подогревается поднимающимися раскалёнными дымовыми газами. Здесь выгорают также органические примеси. Поднимающиеся газы, в свою очередь , благодаря теплообмену между ними и загруженным материалом охлаждаются и далее отводятся вверх печи.

Зона обжига размещается в средней части печи, где температура обжигаемого материала изменяется от 850˚С до 1200˚С и затем 900˚С; здесь известняк разлагается , из него удаляется углекислый газ.

Зона охлаждения – нижняя часть печи. В этой зоне известь охлаждается от 900˚С до 50-100˚С поступающим снизу воздухом , который далее поднимается в зону обжига.

Движение воздуха и газов в шахтных печах обеспечивается работой вентилятор, нагнетающих в печь воздух и отсасывающих из неё дымовые газы. Противоточное движение обжигаемого материала и горячих газов в шахтной печи позволяет хорошо использовать теплоту отходящих газов на прогрев сырья , а теплоту обожённого материала – на подогрев воздуха, идущего в зону обжига. Поэтому для шахтных печей характерен низкий расход топлива. Расход условного топлива в этих печах примерно 13-16% массы обожённой извести , или 3800-4700 кДж на 1 кг.

Недостатки шахтных печей: известь загрязняется золой и остатками не сгоревшего топлива . Возможно так же образование значительного количества пережога в следствие соприкосновения раскалённых кусков антрацита или кокса с обжигаемым материалом. Это особенно заметно при нарушении теплового режима и чрезмерным форсированием печей за счёт высоких температур обжига.

Выбор типа печи для обжига извести определяется производительностью завода, физико-механическими свойствами химическим составом известняка , видом топлива и требуемым качеством извести.

Исходя из выше написанного выбираем шахтную печь.

Рис. 1 Технологическая схема производства комовой негашеной

извести в шахтных печах.

 

Добыча сырья

↓

Доставка сырья

↓

Складирование

↓

Транспортирование

↓

Дробление

↓

Транспортирование

↓

Фракционирование

↓

Транспортирование

↓

Загрузка шахтной печи

↓

Обжиг сырья

↓

Транспортирование

↓

Склад комой извести

↓

Отгрузка на гашение

1-5. Системный анализ технологического процесса.

Химико – технологическая схема состоит из трёх стадий:

3

2

1

 

Рис. 2 Химико – технологическая схема

1- стадия подготовки сырья к химическим превращениям; 2- химические превращения; 3- получение и доводка целевых продуктов.

Если рассматривать процесс обжига в шахтной печи , то можно хорошо различить три стадии.

Процесс диссоциации углекислого кальция (основной части сырья ) – обратимая реакция. Её направление зависит от температуры и парциального давления углекислого газа в среде с диссоциирующимся карбонатом кальция.

Так как СаО и СаСО₃ не является твёрдыми веществами и их концентрации в единице объёма постоянны , константа диссоциации К_дис=Р_СО2. Следовательно , динамическое равновесие в рассматриваемой системе устанавливается при определённом и постоянном для каждой данной температуры давления Р_СО2 и не зависит ни от количества оксида кальция , ни от количества карбоната кальция , находящихся в системе. Это равновесие давления называют давлением диссоциации или упругостью диссоциации.

Диссоциация углекислого кальция возможна только лишь при условии , если давление диссоциации будет больше чем парциальное давление СО₂ в окружающей среде При обычной температуре разложение СаСО₃ невозможно, поскольку давление диссоциации ничтожно. Установлено, что лишь при 600˚С в среде , лишённой СО₂ (в вакууме), начинает диссоциация углекислого кальция , причём она протекает очень медленно. При дальнейшем повышении температуры диссоциация СаСО₃ ускоряется.

При 880˚С давление (упругость диссоциации) достигает 0.1 МПа при этой температуре (её иногда называют тем-рой разложения) давление двуокиси углерода при диссоциации превосходит атмосферное давление, поэтому разложение карбоната кальция в открытом сосуде протекает интенсивно. Это явление можно сравнить с интенсивным выделением пара из кипящей жидкости.

При тем-ре больше 900˚С повышение её на каждые 100˚С ускоряет декарбонизацию известняка примерно в 30 раз. Практически в печах декарбонизация начинается при тем-ре , на поверхности кусков , 850˚С при содержании СО в отходящих газах около 40-45%.

Скорость декарбонизации известняка при обжиге зависит также от размеров обжигаемых кусков и их физ. свойств.

Разложение СаСО₃ происходит не сразу во всей массе куска, а начинается с его поверхности и постепенно проникает к внутренним его частям. Скорость движения с зоны диссоциации внутрь куска увеличивается с повышением тем-ры обжига. В частности при 800˚С скорость перемещения зоны диссоциации составляют примерно