Бетон.ру

Затраты на топливо в цементной промышленности очень высоки. Они составляют до 40 % себестоимости клинкера. В цементной промышленности используют газооб­разное, жидкое и твердое топливо. В качестве газооб­разного топлива применяют природный газ, смесь при­родного газа с газом подземной газификации, а также коксовый газ - продукт коксования каменных углей. Наибольшее распространение получили природные топ­ливные газы, требования к которым регламентированы ГОСТ 5542-78. В зависимости от месторождения со­держание метана в природных газах составляет 80-99%, теплота сгорания 32-39 МДж/м³, плотность 0,72-0,85 кг/м³.

Газ поступает на цементное предприятие от газо­распределительной станции под давлением около 0,6 МПа, на газораспределительном пункте (ГРП) его давление снижается до 0,25-0,3 МПа. От газораспределительного пункта газ по специальным трубопроводам транспортируют к местам его потребления. Газовое пламя имеет меньшую светимость, что об­условливает повышение расхода теплоты, тем не менее это наиболее дешевый и удобный вид топлива. Газ не требует устройств для хранения, не дает отходов при сгорании, не загрязняет атмосферу. Применение газа упрощает автоматизацию процесса сжигания топлива и технологию производства клинкера. Постоянство хими­ческого состава и теплоты сгорания газа обеспечивает равномерность режима обжига и стабильность работы печи. При этом повышается стойкость футеровки, воз­растает коэффициент использования печей и, следова­тельно, увеличивается выпуск продукции.

Газообразное топливо не требует специальной подготовки перед его сжиганием, что сокращает капитальные затра­ты. Для сжигания газа преимущественно применяют одноканальные нерегулируемые и регулируемые фор­сунки. Нерегулируемые одноканальные форсунки имеют диаметр 40-70 мм. Газ подается под давлением 0,04-0,1 МПа и выходит из форсунки со скоростью 200-300 м/с. Двухканальные форсунки, работающие под давлением газа перед форсункой 0,02-0,05 МПа с пер­вичным дутьем, состоят из двух коаксиальных труб. По центральной трубе газ поступает со скоростью 40-60 м/с, а по кольцевому каналу-первичный воздух со скоростью 40-60 м/с. В качестве жидкого топлива в цементной промыш­ленности применяют мазут - смесь углеводородов, ис­паряющихся и разлагающихся при повышении темпера­туры. При этом образуются пары простых углеводоро­дов, оксид углерода, водород, сажа. Их горение и обес­печивает формирование в печи факела.

Марки мазута (40, 100, 200) устанавливают по его вязкости. Качество жидкого топлива нормировано ГОСТ. Зольность мазута должна быть не более 0,15-0,2%, содержание воды 1-2%, теплота сгорания 40,1-40,6 МДж/кг. Мазут доставляют на предприятие по мазутопроводам в нефтеналивных баржах или по железной дороге в цистернах, где его хранят в металлических емкостях 1000, 3000 и 5000 м³. Запас мазута должен обеспечи­вать потребность предприятия в течение месяца. Из ре­зервуаров мазут подают в расходные металлические баки, в которых его подогревают до 60-90 °С. Запас подогретого мазута должен обеспечивать 4-часовую работу печей. Подогретый мазут подают в форсунку печи. Форсунки применяют главным образом механиче­ского распыления с игольчатым распылителем, снабжен­ным винтовыми каналами, обеспечивающими закручи­вание выходящей из форсунки струи. В работающей форсунке игловидный клапан, позволяющий распылять мазут под высоким давлением (2-3,5 МПа), располо­жен вдоль оси трубы, по которой подается первичный воздух.

Расход первичного воздуха на распыление не­велик - около 3 % всего необходимого для горения его количества. Первичный воздух дает возможность также зажигать и стабилизировать факел, придает ему желае­мую форму. Скорость сгорания мазута и излучение ма­зутного факела несколько ниже, чем твердого топлива, поэтому при работе на мазуте расход теплоты на обжиг больше примерно на 10%. Сократить расход мазута можно понижением вязкости за счет его подогрева, уве­личением давления распыления и уменьшением разме­ров каналов форсунки.

В качестве твердого топлива в цементной промыш­ленности применяют каменный уголь, полуантрацит, го­рючие сланцы, бурые угли, коксовую мелочь. Жела­тельно использование твердого топлива с теплотой сго­рания не ниже 20 МДж/кг, зольностью не выше 10-12% с содержанием летучих 10-30%. Выбор твердого топлива определяется типом печного агрегата. Для шахтных печей необходимы кокс и антрацит наиболее употребительных марок AM, AC, АРШ, АШ с содержа­нием летучих до 7% и золы до 9-16%. Для обжига во вращающихся печах применяют преимущественно каменные угли, а также бурые угли, горючие сланцы, коксовую мелочь. Различают: каменные угли-длиннопламенные (Д), тощие (Т), газовые (Г), паровично-жирные (ПЖ) и др., бурые угли-мелкие (БМ), сред­ние (БС), крупные (БК) и рядовые (БР) с размерами зерен соответственно 13-25; 25-50; 50-100 и до 100 мм.

Возможность применения твердого топлива в цементной промышленности регламентируется соответ­ствующими ГОСТами на угли конкретных месторожде­ний или регионов. При сжигании во вращающейся печи в виде пыли угли с повышенным содержанием летучих веществ (га­зовые) воспламеняются на близком расстоянии от фор­сунки и дают длинный факел. Тощие угли воспламеня­ются поздно, а горят быстро, образуя короткий факел. Подбор смеси газовых и тощих углей позволяет регули­ровать длину и форму факела в печи. Твердое топливо должно храниться на складе с бе­тонированным полом, снабженным стоками для воды. Укладывают уголь в штабеля высотой до 2 м. Высота штабеля зависит от склонности угля к самовозгоранию, которая тем выше, чем больше в угле содержание вла­ги и летучих веществ. Уголь разных сортов укладывают в отдельные штабеля.

Крупнокусковой уголь дробят в быстроходных мо­лотковых дробилках до размеров кусков 5-10 мм. Ис­пользование угля как форсуночного топлива возможно в сухом и тонкоизмельченном виде. Необходимая тон­кость помола определяется зольностью угля и содержа­нием летучих веществ: остаток на сите № 008 должен быть для газовых углей порядка 16%, для тощих 10-12%. Чем грубее размолот уголь, тем больше вре­мя, необходимое для сгорания угольной пыли, и выше расход топлива. Использование твердого топлива тре­бует организации на предприятии специального углеподготовительного отделения для помола и сушки угля. Сушку и измельчение угля, как правило, производят одновременно в шаровых мельницах диаметром 2-4 м, длиной 3,9-8 м, производительностью 5-50 т/ч, рабо­тающих по замкнутому циклу. Уголь из бун­кера питателем направляется в мельницу; туда же поступают топочные газы с температурой 800-1000 °С и холодный воздух; необходимый для снижения темпера­туры газов до 400°С.

Измельченный уголь выносится в воздушно-проходной сепаратор, где выделяется крупная фракция, возвращаемая на домол. Готовый продукт-угольная пыль-отделяется от дымовых газов в цикло­не, откуда через промежуточный бункер и питатель по­дается форсункой в печь. Очищенные в циклоне горя­чие газы также вдуваются в печь. Вся установка рабо­тает под разрежением. Уголь нельзя пересушивать. Влажность размолотого угля должна составлять 1-1,5%. Полностью высушен­ный уголь воспламеняется трудно. Это связано с тем, что углерод не вступает во взаимодействие непосредст­венно с атмосферным кислородом. Его сжигание до СО и СО₂ идет по цепному механизму, при котором угле­род сначала реагирует с наиболее активным радикалом ОН, а потом с кислородом. Поэтому для воспламенения угля необходимо присутствие небольшого количества водяного пара. Твердое топливо может готовиться к сжиганию по схеме центрального пылеприготовления для всего заво­да и по индивидуальной схеме для каждой печи.

На большинстве предприятий используется индивидуальная схема с промежуточным бункером для создания запаса порошка угля перед подачей в печь. При однородном составе угля и постоянной его размолоспособности воз­можна централизованная углеподготовка без промежу­точного бункера. При сжигании твердого топлива применяют одноканальные и реже двухканальные горелки. Перемешива­ние пылеугольного топлива с воздухом в первом случае происходит в канале форсунки. Качество перемешива­ния зависит от конструкции форсунки и скорости (40-70 м/с) вылета топливно-воздушной смеси. В двухканальных форсунках, представляющих собой две ци­линдрические трубы, вставленные одна в другую, по центральному каналу в печь вдувается топливно-воздушная смесь с первичным воздухом, а по периферий­ному каналу-вторичный воздух.