Воронов Г.В., Старцев, В.А. Огнеупорные материалы и изделия в промышленных печах и объектах вспомогательного назначения

Подождите немного. Документ загружается.

Сортировку по крупности в перерабатывающей промышленности вы-

полняют грохочением, затем материал направляют в отдельный отвал или на

дальнейшее просеивание.

При этом используют вибрационные грохоты. Для материалов, состоя-

щих из частиц малого размера, уменьшение выброса пыли достигают при ис-

пользовании закрытых грохотов.

Производство легких минералов, цементного клинкера, извести, стекла,

плавленых и обожженных огнеупоров требует термической обработки сырья.

Термическая обработка производится в печах различного типа, конструкция ко-

торых определена технологической задачей. Широко распространенным тепло-

вым агрегатом при обработке сырья служит вращающаяся печь. В качестве то-

плива вращающихся печей используют мазут или природный газ. В зависимо-

сти от вида используемого топлива и состава минерального сырья могут иметь

место разнообразные выбросы фтористых соединений, SO

, NO

, CO.

Таблица 9.2

Источники выбросов и мероприятия по их подавлению

Источники выбросов

Мероприятия

Бурение

Взрывные работы

Погрузка

Транспортировка (выбросы

частиц при движении транс-

порта по дорогам)

Дробление

Грохочение

Транспортировка на кон-

вейере (узлы погрузки)

Хранение в отвалах

Разбрызгивание жидкости (воды или воды со смачи-

вающими веществами); захват и вытяжка выбросов на

улавливающие устройства

Не подавляются

Смачивание водой

Смачивание водой; обработка поверхностно-активными

веществами; стабилизация поверхности земли, дорож-

ные покрытия дорог, контроль за движением транс-

порта

Системы влажного подавления мыли, захват и вытяжка

выбросов на улавливающие устройства

Системы влажного подавления пыли, захват и вытяжка

выбросов на улавливающие устройства

Системы влажного подавления пыли,

(

захват и вытяжка

Вращающаяся печь, используемая для обжига шлама, представляет со-

бой стальной цилиндр, немного наклоненный, с огнеупорной футеровкой. Сы-

рье подается в верхний торец печи через загрузочный бункер. Топливо сжигают в

нижнем торце печи. Поток горячих газов от сгорания топлива проходит через

вращающуюся печь в противотоке с загружаемым сырьем.

Вращающиеся печи имеют различные размеры (до 7,6 м диаметром и

210 м длиной). При вращении печи сырье движется вниз к нижнему торцу, по-

степенно нагреваясь. Природные материалы (известняк, кремнезем, глина)

при такой обработке превращаются в новые смеси, такие как кальциевые сили-

каты и алюминаты.

В табл. 9.3 приведены данные по выбросам вредных веществ из обжиго-

вых печей и агрегатов при проведении подготовительных операций измельче-

ния и сушки. Твердые взвеси (аэрозоли) составляют основную массу вредных

веществ. Распределение по размерам частиц аэрозолей обжиговых печей, при-

ведено ниже. Около 40% выбрасываемых частиц имеет размер менее 10 мкм.

Таблица 9.3

Выбросы при производстве цемента

в обжиговых печах без системы очистки

Вредные вещества (ВВ) Удельное количество ВВ при различных спосо-

Сухой мокрый

Аэрозоли 111 104

Диоксид серы*

миналное сырье

газовое топливо

мазут (сернистый)

4,5

Несущественны

4,5

Несущественны

1,9

Оксиды азота 1,2 1,2

*1 - Выброс диоксида серы представляет сумму от выделения клинке-

ром и сгорания топлива. Это величина включает количество SO

Размер частиц, мкм 60 50 40 30 20 10 5 1

Распределение частиц из

обжиговой печи размером

меньше указанного, % 93 90 84 74 58 38 23 3

Подавление выбросов аэрозолей из обжиговой печи осложнено боль-

шим объемом загрязненных горячих дымовых газов. Для улавливания обычно

используют тканевые фильтры или электрофильтры, предваряемые циклонами.

Требуются специальные устройства для уменьшения выбросов и регенера-

ции теплоты в условиях высоких температур и содержания влаги в отхо-

дящих газах от обжиговой печи, а также наличия в этих газах тяжелых час-

тиц. В зависимости от спецификации производимого цемента и щелочности

собранной пыли часть этой пыли может быть возвращена в печь.

Эффективная работа системы уменьшения вредных выбросов в отхо-

дящих газах возможна до температуры 315°С, которая создается распылением

воды, разбавлением воздухом, применением котлов-утилизаторов или их ком-

бинаций.

Выбросы загрязняющих веществ из клинкерных холодильников

могут быть эффективно уменьшены при применении тканевых фильтров или

электрофильтров.

Производство кирпича и керамики. Производство кирпича и керамиче-

ских изделий включает: добычу, дробление, просеивание и составление ших-

ты из исходных материалов, формование, резку или фасонирование, сушку и

обжиг конечного продукта. Исходными материалами для производства

кирпича и керамических изделий служат существующие в природе материалы,

которые, как правило, добываются открытым способом. Однако некоторые ви-

ды мелкодисперсных глин добываются с глубины. Эти глины представляют со-

бой гидрооксиды алюмосиликатов с примесями, такими как полевой

шпат, песок, известняк и угольсодержащие материалы. Во влажном состоя-

нии глина образует пластическую массу, в сухом состоянии становится тяже-

лой и хрупкой.

Кирпич - это основной продукт керамической промышленности , произ-

водящей также керамические трубы, черепицу и другие изделия.

Кирпич и керамические изделия производят способами сухого прес-

сования и мягкого шлама. В некоторых случаях в глину добавляется шлак,

кокс, опилки или песок для получения специфических свойств конечного про-

дукта.

Перед обжигом глиняные формы полностью высушивают за счет ис-

пользования теплоты от печей спекания. Для обжига продуктов из глины ис-

пользуют печи различных типов, чаще всего туннельные. Печи работают

обычно на газе или мазуте. Обжиг в печи вызывает существенные изменения в

глине: испарение свободной воды, дегидратацию, окисление, спекание и охла-

ждение. Полное время обжига для 23-см кирпича составляет 50-100ч. Печи

этого типа работают непрерывно. В периодической печи изготовляют порции

продукта, причем каждый раз печь загружается, разогревается, охлаждается и

выгружается. Горячие дымовые газы циркулируют вокруг продукта из глины

через серию каналов, затем отводятся и выбрасываются в атмосферу.

Выбросы частиц мелкодисперсной сухой глины и ее примесей при

погрузо-разгрузочных работах и производственных операциях являются ос-

новными источниками загрязнения при производстве керамических изделий.

Газообразные выбросы из печей возникают от сгорания топлива, разложения и

испарения примесей, находящихся в глине. Эти выбросы изменяются в зави-

симости от вида топлива, природы примесей и рабочих температур.

Согласно статистическим оценкам объемы выбросов от операций суш-

ки и дробления колеблются от 30 до 40 кг на 1т конечного продукта.

Объемы выбросов в отсутствие подавления из туннельных печей при-

ведены в табл. 9.4. Наибольших объемов достигают выбросы от печей, ра-

ботающих на угле.

Выбросы конкретного завода могут отличаться от приведенных сред-

них величин. Это зависит от эффективности сгорания топлива, от конструкции

печи и содержания фторидов в глине. Выбросы аэрозолей и углеводородов мо-

гут быть выше приведенных в табл.9.4 в случае, если опилки или другие горю-

чие материалы смешаны с глиной. Подавление выбросов на большинстве за-

водов по производству кирпича и керамических изделий мокрым способом

осуществляется за счет оборудования, улавливающего взвеси. В случае сухого

способа производства керамических изделий для уменьшения вредных выбро-

сов применяют системы водяных разбрызгивателей, а также закрытые конвейе-

ры и грохоты.

Выбросы от обжиговых печей необходимо подвергать очистке от

аэрозолей или фтористых соединений. Применением мокрых скрубберов.

Таблица 9 3

Средние величины выбросов ВВ из туннельных печей

в отсутствие подавления, кг/т продукта

Выбросы

Тип топлива

Выбросы

Тип топлива

Газ Мазут Уголь Газ

Мазут Уголь

Аэрозоли 0,018 0,27 0,45А* СО 0,018 - 0,86

- 1,8S** 3,3S** НС 0,009 0,045 0,27

NOx 0,07 0,5 0,4 Фториды 0,45 0,45 0,45

• *А - процент золы в угле

Обеспыливание отходящих газов в огнеупорных цехах

Запыленные газы выделяются в огнеупорных цехах при обжиге сырья и

изделий, а также при сушке исходных материалов. Наибольшее количество пыли

образуется при обжиге огнеупорного сырья – шамота, доломита, магнезита, из-

вести. Обжиг ведут в основном во вращающихся и шахтных печах. Некоторые

данные по процессам обжига материалов в печах разного типа приведены в

табл.9.5.

При обжиге изделий количество вредных выбросов зависит от химиче-

ского состава топлива (наличие серы) и несовершенства организации процесса

горения (наличие оксида углерода). По статистическим данным, количество ок-

сида углерода в дымовых газах не превышает 5 кг/т готового продукта. Кон-

центрация оксидов азота за высокотемпературными туннельными печами на-

ходится в пределах 120 мг/м

. Пыль в продуктах сгорания отсутствует. Огне-

упорные материалы сушат обычно в сушильных барабанах. Унос пыли при

сушке глины зависит от конечной влажности и характеризуется

при нормальном режиме сушки следующими данными:

Конечная влажность, % 3-4 8-10 14 I8

Унос пыли, % от количества

загружаемой глины 7,5 3,5-4.0 2 0,3

При сушке магнезита и хромитовой руды унос пыли не превышает

1% массы материала, загружаемого в барабан.

Для очистки газов в огнеупорном производстве чаще применяют ци-

клоны различных типов и сухие электрофильтры. Ввиду того, что пыли огне-

упорных материалов присуши вяжущие свойства, не рекомендуется применять

мокрые способы очистки газов. Тканевые фильтры в производстве огнеупоров

также не применяют из-за высокой абразивности пыли, особенно шамота и до-

ломита.

Несмотря на сравнительно крупную пыль, циклоны и батарейные ци-

клоны, установленные за вращающимися обжиговыми печами, работают с низ-

кой эффективностью, не превышающей 70-75%. Основными причинами не-

удовлетворительной работы батарейных циклонов являются большие присосы

воздуха, возникающие из-за быстрого износа выхлопных труб и образования

отложений в направляющих аппаратах. Одиночные циклоны также не обес-

печивают санитарной нормы вследствие ухудшения эффективности с увели-

чением размеров и малой плотности пыли огнеупорных материалов.

На предприятиях огнеупорной промышленности за обжиговыми печами

установлены электрофильтры устаревших конструкций типа АП, ПГД, ГПК,

ДГПН, Ц, а также типа ПГДС (УГ). Последние характеризуются наибольшей

степенью очистки, однако вследствие высокой начальной запыленности газа и

они не очищают газ до санитарной нормы.

Работа электрофильтров в производстве огнеупоров осложняется высо-

ким удельным сопротивлением пыли, что обусловливает потерю части рабоче-

го напряжения на слое и возникновение режима обратной короны.

Таблица 9.5

Основные характеристики процессов обжига огнеупорного сырья

при температуре продуктов сгорания 600-800°С

Характеристики Глина (на

шамот)

Доломит Магнезит Известь

Вра-

щаю-

щиеся

печи

Шах

тные

печи

Вра-

щаю

щиеся

печи

Шахт-

ные

печи

Вра-

щаю-

щиеся

печи

Шахт-

ные

печи

Вра-

щаю-

щиеся

печи

Шах

тные

печи

Расход условного

топлива, кг/т

110-

140

90 435-

450

350 450-

500

450-

500

250 600-

800

Выход продуктов

сгорания, м

/т 10

2,0-

2,5

1,2 4,8-

5,0

3,5 7 (16) 7 (16) 3 3,3-

3,5

Влагосодержание

продуктов сгора-

ния, г/м

73 73 63 63 60 60 70 70

Удельный выход,

кг/т:

Пыли

Сернистого газа

Оксидов азота

35-

200

0,9-

7,5

0,72

35-

200

0,9-

7,5

0,72

170-

400

3,7-

4,2

170-400

3,7-4,2

(160-

200)

4,5-6,0

(160-

200)

4,5-6,0

42,3-

84,6

2,1-2,4

42,3-

84,6

2,1-

2,4

Концентрация в

газах, г/м3:

Пыли

Сернистого ангид-

рида

Оксидов азота

15-85

0,4-

3,5

0,3

<60

0,4-

3,5

0,3

40-70

0,7-

0,24

40-70

0,7-0,24

8,0

0,7-1,0

(0,1)

10,0

(10-12)

0,7-1,0

(0,1)

12,1-

24,2

0,6-0,7

12,1-

24,2

0,6-

0,7

Содержание час-

тиц пыли, %, раз-

мером, мкм:

<0,5

5-10

10-20

20-40

40-60

60-80

>80

6,0

7,0

12,0

20,0

15,0

20,0

6,0

7,0

12,0

20,0

15,0

20,0

13,5

18,5

29,0

19,0

20,0

5,0

18,0

42,0

19,0

8,0

19,0

30,0

28,0

10,0

6,0

7,0

13,0

27,0

17,0

10,0

33,0

21,0

Среднемедианный

диаметр dm, мкм

40 40 32 32 22 46 57 57

Таблица 9.5 продолжение

Удельное электро-

сопротивление пы-

ли при 200 °С, Ом

см (10

)

2 1 4 4 - - 5 5

Плотность пыли,

г/см

2,1 2,1 2,5-

2,8

2,5-2,8 3,4 - 2,7-2,9 2,7-

2,9

Насыпная плот-

ность пыли, г/см

0,7-

1,0

0,7-

1,1

0,9 0,9 1,05 - 0,9-1,1 0,9-

1,1

Угол естественно-

го откоса, град

32-44 32-

- - 31 - 35-43 35-

Примечание:

1. Пропуски цифр в таблице объясняются отсутствием надежных данных

в литературе

2. При использовании в качестве топлива сернистых мазутов количество

сернистого газа в продуктах сгорания увеличивается до 20-22 кг/т гото-

вого продукта.

Оптимальными условиями работы электрофильтров за обжиговыми пе-

чами при сжигании природного газа являются: скорость газа в активной зоне

0,6-0,8 м/с, температура газа 110-120°С и влажность 70-80 г/м

Снижение удельного электрического сопротивления пыли достигается

кондиционированием дымовых газов. Наиболее простым и дешевым способом,

не требующим сложного аппаратурного оформления (дозирующих устройств,

приборов контроля), считают кондиционирование водяным паром, при котором

повышаются влажность газа, электропроводность пыли, электрическая проч-

ность разрядного промежутка и уменьшается вязкость газа. В качестве конди-

ционирующих присадок применяют также

серный ангидрид, аммиак, хлори-

стый натрий, углекислый калий и др.

Во вращающихся печах при обжиге доломита, извести и глины на шамот

предусматривают двухступенчатую систему очистки (рис.9.2.а) с предвари-

тельной очисткой в группе циклонов и тонкой очисткой в электрофильтре типа

ЭГА с применением кондиционирования дымовых газов.

В шахтных печах при обжиге

доломита и глины на шамот вследствие

пониженной начальной запыленности удовлетворительные результаты дает од-

ноступенчатая очистка в электрофильтре типа ЭГА (рис.9.2.б), а при обжиге из-

вести можно ограничиться только группой циклонов (рис.9.2.в).

Рис. 4.2. Схемы газоочисток, применяемых в производстве огнеупоров:

А – обжиг доломита, магнезита и глины на шамот во вращающихся трубчатых

печах;

Б – обжиг доломита на шамот в шахтных печах;

В – обжиг извести в шахтных печах.

1-печь, 2-группа циклонов, 3-электрофильтр, 4-дымосос, 5-дымовая труба.

2 3

1 4

Герман Викторович Воронов

Виталий Антонович Старцев

ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧАХ

И ОБЪЕКТАХ ВСПОМАГАТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Редактор издательства - …….

Компьютерный набор – А.В.Чехутская

____________________________________________________________________

_________

Подписано в печать Формат……..

Бумага писчая Печать офсетная

Усл.печ.л….. Уч. – изд.л……. цена «С»

Заказ

….. Тираж…….