Вы здесь

Энергосберегающая технология производства извести из рыхлого мела

Версия для печати

Потребность строительного комплекса страны, заводов по производству строительных материалов автоклавного твердения, сельского хозяйства, химической промышленности, населения в извести (не принимая в расчет потребностей металлургии и некоторых других отраслей, выпускающих ее самостоятельно) с учетом перспективы оценивается сегодня в 1 млн т в год. Не исключается и возможность экспорта, что повлечет за собой дальнейшее улучшение качества продукта и снижение затрат.

Для производства извести в Беларуси существуют большие запасы мела, характеризующегося достаточно высоким содержанием СаСО3, но имеющего высокую карьерную влажность и весьма низкую прочность. К сожалению, камнеподобным сухим карбонатным сырьем, которое можно было бы обжигать на кальциевую известь в высокоэкономичных шахтных печах, республика не располагает.

Действующая технология производства извести предопределена рыхлостью и влажностью сырья. Обжиг его производится во вращающихся печах так называемым “мокрым” способом, который имеет два весьма существенных недостатка:

– высокий удельный расход топлива на единицу продукции;

– качество выпускаемой извести, имеющей малую, не превышающую 75 % активность, низкое.

В то же время по химическому составу сырье хорошее. Содержание в нем карбоната кальция дает возможность получить известь первого сорта активностью 90 % и более. Однако изза несовершенства технологии ведущие известковые заводы страны в Волковыске и Гродно выпускают более 90 % извести третьего сорта.

На сегодняшний день в стране затрачивается 280–320 кг условного топлива на производство 1 т извести 2–3-го сорта. Это в два раза больше, чем при обжиге сухого прочного кускового известняка в современных шахтных печах. Для отечественного сырья с влажностью от 25 до 30 % технически достижимый удельный расход условного топлива составляет 180–200 кг на 1 т извести второго сорта. Как видно, в реальности энергозатраты в 1,5–2,0 раза выше.

В чем же причина? Дело в том, что в принятом у нас “мокром” способе к влажному природному сырью в процессе производства добавляют воду, которую затем нужно испарять, затрачивая дополнительное топливо. При выпуске 1 т извести во вращающейся печи из мелового шлама влажностью 44% приходится испарять до 1,3 т воды: 600 кг природной влаги сырья и 700 кг добавленной при роспуске мела в меловой шлам. Только на это дополнительно уходит 30% топлива.

Кроме того, высокий удельный расход тепла при обжиге минерального сырья во вращающейся печи вызван тем, что обжигаемый материал занимает лишь 10 % объема и сечения печи, что не способствует интенсивному теплообмену изза плохого контакта греющего газа с материалом. В результате расход топлива возрастает, а уровень декарбонизации сырья низкий.

К тому же для вращающихся печей из-за отсутствия тепловой изоляции характерен высокий (18–20 %) выход тепла в окружающую среду – в 2–3 раза больший по сравнению с печами других конструкций. Во вращающихся печах происходит также дополнительное измельчение материала, это вызывает повышенный пылевынос из печи и снижает экономичность. Что касается производства порошковой извести, то после обжига мела во вращающихся печах полученную комовую известь размалывают в энергоемких шаровых мельницах, в которых до 40 % энергии уходит на внутреннее трение и нагрев размалываемого материала.

Таким образом, существующая технология, которой более 40 лет, и ее техническое обеспечение устарели по двум основным критериям – качеству выпускаемой продукции и удельному расходу энергоносителей. Это и явилось толчком к созданию новой, свободной от этих недостатков технологии производства извести.

Направления исследовательской работы

Научно­исследовательский институт строительных материалов (НИИСМ) в сотрудничестве с другими исследовательскими и проектными организациями и предприятиями разработал энергосберегающую технологию производства комовой и молотой извести из белорусского карбонатного сырья – низкопрочного и влажного мела.

Исследования проводились в двух направлениях, результатами которых стали:

1. Разработка технологии “сухого” способа производства комовой извести вместо “мокрого” на имеющихся вращающихся печах 3,6х110 м (в целях повышения их экономичности).

2. Разработка принципиально новой высокоэкономичной скоростной технологии производства высококачественной порошковой извести активностью 90 % и более.

“Сухой” способ производства извести на вращающихся печах

В Беларуси имеется девять вращающихся печей для обжига извести “мокрым” способом из мелового карбонатного сырья:

– 5 печей 3,6х110 м, ОАО “Красносельскстройматериалы”;

– 2 печи 3,6х92–100 м, ОАО “Гродненский КСМ”;

– 1 печь 3,6х1210 м, ОАО “Любанский КСМ” (на консервации);

– 1 печь 3,2х80 м, ОАО “Забудова”.

В процессе работы над энергосберегающей технологией нами проработаны и просчитаны все возможные варианты перевода действующих вращающихся печей с “мокрого” способа на “сухой”, при котором исходное природное сырье недоувлажняется до жидкотекущего состояния и соответственно не требует дополнительных энергозатрат для испарения добавленной воды.

Проработаны различные варианты перевода печей на “сухой” способ путем:

1) удлинения печей до 150 м с начинкой их необходимыми встроенными теплообменными устройствами;

2) строительства за печами дополнительных наружных теплообменных устройств;

3) превращения длинных печей в двухбарабанные с разным числом оборотов и начинкой их “холодной” части встроенными теплообменными устройствами;

4) достройки к действующим печам шахтных сушилок­дробилок;

5) начинки печей высокоэффективными встроенными теплообменными устройствами.

В процессе работы над энергосберегающими технологиями рассчитаны тепловые балансы всех возможных вариантов перевода печей на “сухой” способ, сделан анализ с учетом положительных и отрицательных сторон каждого из предложенных вариантов. Проанализированы также показатели работы коротких печей с кальцинаторными решетками и работы печей 4х150 м на Славянском мелоизвестковом заводе, изучены литературные данные о мировой практике.

В результате мы пришли к выводу, что наиболее оптимальным вариантом является перевод печей 3,6х110 м на “сухой” способ путем обустройства их высокоэффективными встроенными теплообменниками.

В настоящее время по “сухой” технологии работает вращающаяся печь 3,6х110 м на Белорусском цементном заводе в г. Климовичи. Экономия топлива составляет 15 %, завод устойчиво производит известь с более высокой активностью і80 % по сравнению с заводами, работающими по “мокрому” способу.

В дальнейшем, если в республике будут строиться новые вращающиеся печи для производства извести, с учетом проведенных исследований они должны работать только по “сухому” способу.

Энергосберегающая скоростная технология производства высококачественной порошковой извести

Строительство и успешное освоение “сухого” способа производства цемента из рыхлого и влажного мела и мергеля на Белорусском цементном заводе в Костюковичах навело на мысль, что пора и выпуск извести поставить на принципиально новую основу. Сырье Белорусского цементного завода аналогично сырью известковых заводов Республики Беларусь.

Идея состоит в том, чтобы от медленных, вялых процессов тепломассообмена при производстве извести во вращающихся печах и энергоемкого помола в шаровых мельницах перейти к скоростным процессам тепломассообмена при сушке и обжиге на известь тонкомолотого карбонатного сырья во взвешенном состоянии (в газовой суспензии).

Для ее реализации использован как собственный опыт, приобретенный на Белорусском цементном заводе, так и мировая практика: цементные заводы “Хэлм” (Польша), “Себряки” (Россия) и др.

Была тщательно изучена кинетика тепломассообмена в теплообменных устройствах первой технологической линии Белорусского цементного завода: дисперсность материала на всех стадиях процесса, скорости газовых потоков, температурный и газодинамический режимы и т.п.

Концепция принципиально новой технологии состоит в следующем.

1. Для производства извести используется сырье (мел) природной (карьерной) влажности. В отличие от применяемой ныне технологии воду к сырью дополнительно не добавляют. Сырье заготавливают в сухое время года в открытый или закрытый мелозапасник с целью снижения его влажности и усреднения химсостава.

2. Усредненное сырье проходит сушку, выделение камней и тонкий помол в сушилке­дробилке F.L.Smidth, работающей на отходящих газах от скорост­ного обжигового агрегата. Тонкомолотый сухой мел выделяется из газового потока в циклоне­осадителе, гомогенизируется в силосе сырьевой муки и подается в скоростной обжиговый агрегат, где обжигается на высокоактивную тонкопорошковую известь. Таким образом, высушивается и обжигается на известь не карбонатное сырье с размером кусков 20–40 мм, а тонкий порошок, диаметр частиц которого составляет доли миллиметра. Это ускоряет процессы сушки и обжига на 2–3 порядка, т.е. в 100–1000 раз.

Отходящие газы из сушильнообжигового агрегата после циклона­осадителя дымососом направляются в рукавный фильтр для окончательной очистки.

3. Скоростной обжиговый агрегат имеет ступень нагрева сырьевой муки в циклонном теплообменнике, реактор­декарбонизатор, циклоносадитель извести и многоступенчатый циклонный холодильник. В реакторе при температуре 950 °С за счет вводимого в него топлива происходит скоростной обжиг нагретой сырьевой муки в горячем воздухе из холодильника – происходит диссоциация СаСО3 на СаО и СО2.

4. Полученная в реакторедекарбонизаторе известь оседает в циклоне первой ступени (циклоне­осадителе) и попадает в холодильник циклонного типа, где охлаждается до 40 °С.

5. Колоссально развитая поверхность тонкомолотого сырья кроме скоротечности тепломассообмена снижает до минимума перепад температуры между газовой фазой и материалом, что исключает пережог извести и потребность футеровки реактора огнеупорами особо высокой огнеупорности. Температура в реакторе не выше 950 °С, имеет место беспламенное горение топлива. Реактор может работать на пылевидном твердом топливе. Производится известь “мягкого”обжига.

6. Вследствие скоростного характера процессов тепломассообмена и химических реакций, малой инерционности достигаются точная регулировка температурного и гидравлического режимов, получение извести высокого качества и возможность полной автоматизации технологии и ее компьютеризации.

Степень декарбонизации сырья обеспечивается на уровне 99,0 % и более вместо 85–90 % при обжиге извести во вращающихся печах.

7. Технология становится полностью химической, все тепловые и химические процессы проходят в герметичных установках. Тем самым достигаются высокий уровень защиты окружающей среды и хорошие условия для обслуживающего персонала.

Производство полностью безотходное.

8. Минимальное количество испаряемой влаги, низкая температура отходящих газов, низкие потери тепла в окружающую среду благодаря герметичности и хорошей теплоизоляции неподвижных реакторов и теплообменников позволяют получить минимальный расход топлива на единицу продукции: 180–190 кг условного топлива на 1 т.

При использовании для сушки мела отходящего от газотурбоэлектрогенератора тепла удельный расход топлива снижается до 140–145 кг на 1 т.

9. В связи с тем что осуществляется помол исходного тонкодисперсного от природы сырья, а не обожженной комовой извести, как по традиционной технологии, исчезает необходимость применения энергоемких шаровых мельниц, в которых 40 % энергии затрачивается на внутреннее трение материала в процессе помола.

Это снижает расход электроэнергии.

10. Готовый продукт представляет собой тонкомолотую высокореакционноспособную известь, применение которой позволит упростить технологию на силикатных заводах, так как отпадает необходимость помола.

За счет снижения издержек производства и повышения качества увеличивается возможность поставки извести на экспорт.

Что сделано для внедрения новой энергосберегающей технологии производства извести?

По состоянию на 01.01.2007 г. разработан регламент и основные технические решения перевода с “мокрого” на “сухой” способ известкового завода ОАО “Красносельскстройматериалы”.

Основные показатели технологической линии (установки):

На первых порах планируется строительство технологической линии порошковой извести мощностью 120 тыс. т в год на основе сушильнообжигового агрегата производительностью 15 т в час. В дальнейшем целесообразно продолжить перевод известкового завода на новую технологию путем введения технологических линий большей единичной мощности, например 200–400 тыс. т в год, а также создать аналогичное производство в восточной части страны, например на Белорусском цементном заводе или в другом месте.

По мере внедрения новой технологии можно и должно уйти от применения металлоемких и энергозатратных вращающихся печей, заменив их современными установками скоростного обжига.

Строительство и освоение первой установки скоростного обжига извести откроет также перспективу использования доломита, запасы которого в Беларуси очень большие, для производства различных вяжущих материалов – магнезиальной извести, каустического доломита, цемента. Кроме того, вполне реализуема возможность поставки комплектного оборудования для производства порошковой извести в другие страны, поскольку в мире аналогов предлагаемой установке по выпуску кальциевой извести пока нет.

Закономерен вопрос: каков может быть риск при внедрении новой технологии? На наш взгляд, он минимален. Кинетика процесса применительно к извести отработана и проверена в производственных условиях Белорусского цементного завода. Кстати, именно здесь впервые в мире освоен выпуск высококачественного цемента “сухим” способом из влажного, рыхлого и липкого белорусского мела. Ведь по канонам того времени, если влажность сырья превышала 16 %, полагалось использовать “мокрый” способ. Много лет назад мы приняли решение идти собственным путем и не ошиблись. Вслед за осуществленным технологическим прорывом в Костюковичах последовала фирма “Смит”, построившая в Польше цементный завод “Хэлм” (влажность сырья 22–25 %), на котором мы лишний раз убедились в правильности избранного пути, и другие.

Сегодня можно с уверенностью утверждать, что в ближайшей перспективе альтернативы “сухому” способу производства цемента в стране нет. Это уже осознали почти все. Теперь настала очередь извести. Не исключено, что в процессе освоения новой скоростной технологии ее производства “сухим” способом что­то, может, и придется доработать. Поэтому первую технологическую линию следует назвать опытнопромышленной, поскольку таковой она и станет.



comments powered by HyperComments
Читайте также
23.07.2003 / просмотров: 6 096
Геннадий Штейнман XVIII съезд Белорусского союза архитекторов завершил свою работу. Еще долго мы будем обсуждать его решения, осмысляя свои и чужие...
02.09.2003 / просмотров: 8 812
Центр Хабитат является органом, осуществляющим информационно-аналитическое обеспечение работ Минстройархитектуры по устойчивому развитию населенных...
02.09.2003 / просмотров: 17 556
Беларусь всегда была на передовых позициях в вопросах ценообразования в строительстве в бывшем СССР. Однако еще в конце 1980-х годов, когда страна...