Совмещение сушки сырья с помолом

Характерной особенностью совмещения процесса сушки с по­молом является одновременное протекание (обычно в помоль­ном агрегате) двух различных процессов. Часто вспомогатель­ное оборудование помольного цикла используется также и для организации сушки с целью повышения ее эффективности. Рас­ход тепла при этом остается примерно таким же, как в сушиль­ных барабанах.

Необходимо подчеркнуть, что сушка производится во время измельчения, что улучшает теплообмен. В противоположность этому при сушке в сушильных барабанах в кусках породы иног­да остается капиллярная влага.

Количество тепла, подаваемое в мельницу, может быть сни­жено благодаря выделению дополнительного тепла при помоле (см. разд. 10.6).

Во многих странах при совмещении сушки сырья с помолом широко используют тепло отходящих газов вращающихся печей или клинкерных холодильников. Температура отходящих газов относительно невелика. При повышенной влажности требуется ■большее количество отходящих газов или применение высоко­температурных газов.

Использование отходящих газов требует применения мель­ниц с большими поперечными сечениями и увеличенным диамет­ром цапфовых подшипников, что особенно важно для гравита­ционных мельниц и мельниц «Доппельротатор» фирмы «Полизи — ус». В последних в помольной камере предусмотрена зона под­сушки с подъемными планками («лифтерами»).

Поперечные сечения роликовых мельниц Лёше, Пфейфера и Раймонда, а также двойных роликовых мельниц «Полизиус» до­
статочны для пропуска таких газов. Кроме того, включенные в цикл помола молотковые дробилки, ударно-отражательные мельницы и в большинстве случаев сепараторы также использу­ют для сушки обрабатываемого материала.

При расчете количества отходящих газов из сушильно-по — мольной установки следует учитывать:

1) количество водяного пара, образующегося из влаги мате­риала;

2) расход тепла на испарение; по практическим данным — 1250 ккал/кг воды;

3) количество горячих газов, соответствующее требуемому расходу тепла.

Водяной пар из влаги сырья и горячие газы образуют сум­марный объем газов, выделяющихся при сушке сырья, совмещен­ной с помолом. К этому следует добавить примерно 15% на под­сос наружного воздуха.

Объем отходящих газов следует уменьшить при приведе­нии к температуре газов, покидающих систему; эта температура обычно составляет около 90° С.

Ниже представлено несколько работающих в замкнутом цикле схем помольных установок с различным расположением потока горячих газов по отношению к просушиваемому мате­риалу.

4.16.1. Совмещение сушки с помолом в трубных мельницах. На рис. 4.5 показана установка для помола в замкнутом цикле с сушкой сырья в мельнице. Для повышения производительности сушки в мельнице предусмотрена камера предварительной суш­ки, расположенная перед помольной камерой. В камере предва­рительной сушки установлены подъемные планки, но нет мелю­щих тел. Камера предварительной сушки отделена от помольной камеры межкамерной перегородкой. Обе цапфы мельницы слу­жат для подачи и выхода материала и сушильных газов. По данным фирмы «Гумбольдт-Ведаг», специально увеличенные цапфы или опорные подшипники трубных мельниц с сушильны­ми камерами позволяют утилизировать большие количества га­зов. В сдвоенных сушильно-помольных установках (тандемах) создаются условия для пропуска любых количеств газа, так как размеры пневматической системы не зависят от размеров мель­ниц (рис. 4.5—4.8, 4.11 и 4.12; фирма «Гумбольдт-Ведаг», Кёльн, ФРГ).

97

На рис. 4.6 показана сушильно-помольная установка, где предварительная сушка осуществляется в специальном трубо­проводе, в который подается сырье. Часть горячих газов посту­пает в трубопровод предварительной сушки, другая часть — в мельницу. Крупные частицы попадают непосредственно в пита­тельную линию мельницы; мелкие частицы выносятся наверх струей горячих газов и одновременно просушиваются, оседают в циклоне и затем подаются в мельницу. В такой установке до-

7—394
стигается более высокая производительность, чем в установке, показанной на рис. 4.5.

Совмещение сушки сырья с помолом

Рис. 4.5. Помольно-сушильная ус­тановка с камерой предвари­тельной сушкн в мельнице

Совмещение сушки сырья с помолом

Рис. 4.8. Помольно-сушильная ус­тановка с сушкой в молотковой дробилке, воздушном сепараторе и мельнице

Схема установки, показанной на рис. 4.7, аналогична пред­ставленной на рис. 4.6, но перед мельницей помещена ударно-

Совмещение сушки сырья с помолом

Рнс. 4.6. Помольно-сушильная ус­тановка с трубопроводом предва­рительной сушки

/ — загрузка; 2— горячие газы; 3—вен­тилятор; 4 — готовый продукт

1 — загрузка; 2 — горячие газы; 3—вен­тилятор; 4 — готовый продукт

Совмещение сушки сырья с помолом

Рис. 4.7. Помольно-сушильная ус­тановка с предварительной суш­кой в ударпо-отражателыюй мель­нице

1 — загрузка; 2 — горячие газы; 3—вен­тилятор; 4 — готовый продукт і — горячие газы; 2 — загрузка; 3—вен­тилятор; 4 — готовый продукт

Отражательная дробилка. Эта установка предназначена для дробления крупных частиц ударными воздействиями с исполь­зованием полезного эффекта от совмещения сушки с дроблени­ем, описанного в разд. 4.17. Такая установка обеспечивает эф­фективную сушку материала; однако повышение эффективности сушки должно быть сбалансировано стоимостью изношенных

Стальных деталей ударно-отражательной дробилки и энергоза­тратами на дробление.

Совмещение сушки сырья с помолом

На рис. 4.8 показана сушильно-помольная установка, в кото­рой предварительная сушка производится в ударно-отражатель­ной дробилке, а основная сушка — в воздушном сепараторе. Частично сушка осуществляется также в ковшовом элеваторе. Использование ковшовых элеваторов в качестве вспомогатель­ного оборудования для сушки сырья нашло широкое распрост-

Рис. 4.9. Помольно-сушильная установка с предварительной сушкой и первичным дроблением в ударно-отражательной мель­нице (система SKET/ZAB, ГДР)

7*

99

/— трубная мельница; 2— ударно-отражательная мельница-сушилка; 3 — сепаратор с выносным вентилятором; 4 — воздушно-проходной сепара­тор; 5 — загружаемый материал; 6 — сушильные газы; 7 — трубопровод к обеспыливающей уста­новке; 8 — готовый продукт

Ранение на американских цементных заводах. Мельницу питают через воздушный сепаратор, откуда крупный материал поступа­ет в мельницу. В мельнице предусмотрена промежуточная вы­грузка материала. Если сушка производится только в воздуш­ном сепараторе, то начальная влажность сырьевого материала должна быть не выше 6%. Обогрев дробилки и ковшового эле­ватора позволяет использовать сырье с начальной влажностью до 8%.

На рис. 4.9 показана система помола с предварительной сушкой и дроблением фирмы SKET/ZAB, Дессау и Магдебург (ГДР).

Особенность этой системы состоит в том, что ударно-отража­тельная дробилка-сушилка, из которой в трубную мельницу подается большая часть загружаемого материала, связана с се­паратором и наружным вентилятором. Поэтому газ, отходящий от ударно-отражательной дробилки-сушилки и содержащий 500—800 г/м3 пыли, легко очистить, не оказывая влияния на процесс сепарации. В настоящее время сконструированы такие помольные установки производительностью до 320 т/ч сырьевой шихты при помоле до 12—15% остатка на сите с величиной от­верстий 0,09 мм (4900 ячеек/см2). Трубные мельницы, применя­ющиеся в таких помольных установках, имеют сменную броне- футеровку и состоят из одной камеры с малой величиной отно­шения L/D. В зависимости от влажности сырья в ударно-отража­тельной дробилке-сушилке расходуется 60—70% отходящих газов, подогревателя. При этом влажность сырья может быть сни­жена до 6%. Остальное количество газов при необходимости
может быть пропущено через трубную мельницу и центробеж­ный сепаратор с помощью вентилятора. Опыт эксплуатации такой помольной установки подробно описан в работе [48с].

4.16.2. Сушка в воздушных сепараторах. Одним из распрост­раненных в США способов сушки сырья в процессе помола яв­ляется сушка в воздушных сепараторах. Схема такой установки представлена на рис. 4.10. Здесь сырье высушивается до влаж­ности б—8%. Применяют только высокотемпературные (около

Совмещение сушки сырья с помолом

Рис. 4.10. Помольно-сушильная установка с сушкой в воз­душном сепараторе

/ —воздухонагреватель; 2— пылеосадитель; 3—загрузка; 4 — го­товый продукт

550° С) горячие газы, образующиеся при сжигании жидкого топ­лива или природного газа. Температура газов на выходе из се­паратора составляет около 90° С. Количество газа, проходящего через сепаратор, ограничивается его гидравлическим сопротив­лением (100—150 мм) и требуемой надежностью работы; этими же факторами, ограничивается производительность данного способа сушки сырья.

Расход воздуха в сепараторах. Изготовляемые в США сепа­раторы характеризуются величинами расхода воздуха при суш­ке сырьевого материала, приведенными в табл. 4.16.2,1.

Значения, приведенные в табл. 4.16.2.1, должны учитываться при расчете производительности сушки в воздушных сепарато­рах. То же относится к расчету пылеулавливающих устройств.

Горячие газы не попадают в мельницу, поэтому влажные куски материала вначале подаются в воздушный сепаратор, где происходят их сушка и сортировка. Загрузка воздушного сепа­ратора крупнозернистым материалом приводит к значительному износу лопастей сепаратора.

4.16.3. Совмещение сушки с помолом в мельницах с пневмо­транспортом. На рис. 4.5—4.10 показаны циклы помола с гра-

Таблица 4.16.2.1. Расход воздуха в воздушных сепараторах (США)

Диаметр воздуш­ного сепаратора, м

Производительность (10—20% остатка на

Сите с числом ячеек 6400 на 1смг), т/ч

Максимальный рас- Мощность двигателя ход воздуха прн воздушного сепа — температуре выходя — ратора, л. с. щего воздуха 93°С,

М’/мин

75 125 300 400 550 750

450 765 ИЗО 1700 2265 2830

4,25 4,85 5,50 6,00 6,70 7,30

30 65 ПО 180 270 360

Витационной выгрузкой и ковшовым элеватором для подъема циркулирующего материала. На рис. 4.11 и 4.12 показаны агре­гаты с пневмотранспортом, на которых подъем циркулирующе­го материала осуществляется пневматическим способом. Преи­мущество таких мельниц заключается в возможности утилиза­ции большого количества горячих отходящих газов: около 2,2—2,9 кг газа на 1 кг материала. При этом удельный расход энергии в агрегатах с пневмотранспортом примерно на 10—12% выше, чем в агрегатах, работающих в замкнутом цикле с ковшо­вым элеватором [48а]. Условием высокой эффективности из­мельчения является введение в мельницу оптимального количе­ства горячих газов.

Байпасное устройство позволяет контролировать количество газа для управления процессом.

В схеме помола, показанной на рис. 4.11, воздушная струя выносит измельченный продукт из мельницы и поднимает его вверх — вначале к сепаратору гравитационного типа, а затем к циклону, что позволяет отделить тонкую фракцию от газа.

Для помола сырьевых материалов с высокой влажностью применяется сушильно-помольная установка с пневмотранспор­том, схема которой показана на рис. 4.12.

Для подсушки сырье подают в трубопровод предварительной сушки, расположенный вне мельницы; поэтому в мельницу по­падает только подсушенное сырье. Для вторичной сушки в мель­ницу подают лишь небольшое количество горячих газов. Для до­стижения необходимой эффективности сушки и помола макси­мальный размер зерен загружаемого материала не должен пре­вышать 15 мм. Однако сырьевой материал высокой влажности трудно измельчить до такого размера.

Скорость воздуха в установках с пневмотранспортом равна 3—4 м/с, а в подъемном трубопроводе после мельницы — 25— 35 м/с. Содержание твердых частиц в трубопроводе после мель­ницы составляет 250—500 г на 1 м3 газа. Вентилятор мельницы должен создавать статический напор 55—65 мбар.

Капитальные затраты на мельницу с пневмотранспортом обычно ниже, чем на установку, работающую в цикле с ковшо­вым элеватором и воздушным сепаратором.

Совмещение сушки сырья с помолом

Рис. 4.11. Помол, совмещен­ный с сушкой в мельнице с пневматической транспорти­ровкой продукта помола

I — загружаемый материал; 2—го­рячий газ; 3 — готовый продукт; 4 — трубопровод к фильтру

IHLa

Совмещение сушки сырья с помолом

Рис. 4.13. Валковая мельница в составе помольно-сушильной установки

1 — мельиица; 2 — ленточный весовой дозатор; 3 — бункер сырьевого материала; 4 — воздухонагреватель; 5 — смесительный регулятор для подачн свежего воздуха; 6 — про­межуточный вентилятор; 7 — циклон первой стадии; 8 — дроссельный клапаи; 9 — пыле­улавливающий фильтр; 10 — горячие газы (отходящие газы вращающейся печи или от­ходящий воздух клинкерного холодильника); И — выгрузка сухого размолотого мате­риала

4.16.4. Совмещение сушки с помолом в роликовых мельницах. Роликовые, или валковые мельницы (мельницы Лёше, MPS, фирмы «Полизиус» и др.) применяются в основном в сушильно — помольных установках. Роликовые мельницы описаны в гл. 13.

Совмещение сушки сырья с помолом

Рис. 4.12. Мельница с предва­рительной сушкой в подъем­ном трубопроводе и пневмати­ческой транспортировкой ма­териала

! — загружаемый материал; 2— го­рячие газы; 3 — готовый продукт; 4 — трубопровод к фильтру

На рис. 4.13 показана рабочая схема роликовой мельницы, используемой в составе сушильно-помольной установки.

Ниже приведена техническая характеристика сушильно-по — мольной установки, показанной на рис. 4.13 [48Ь]:

TOC \o "1-3" \h \z Влажность сырья, %…………………………………………………………………………………….. 10

Производительность в пересчете на сухое вещество, т/ч…………………………….. 115

Выделение влаги, т/ч…………………………………………………………………………………. 11,5

Крупность зерен загружаемого материала, мм………………………………………….. 25

Тонкость помола:

Остаток на стандартном сите с ячейкой 0,09 мм, %…………………………….. 14

Горячие печные отходящие газы:

Количество, м3/мин………………………………………………………………………….. 2833

Температура, °С……………………………………………………………………………… 285

Влажность, % по объему………………………………………………………………….. 8

Количество воздуха для разбавления, м3/мин……………………………………………………. 0

Газ из воздухоподогревателя:

Количество, м3/мин…………………………………………………………………………. 586

Температура, °С……………………………………………………………………………… 505

Затраты тепла, ккал………………………………………………………………………….. 5,4-10®

Количество циркулирующего газа, м3/мин………………………………………………………. 0

Газ на входе в мельницу:

Количество, м3/мин……………………………………………………………………………… 4465

Температура, °С……………………………………………………………………………… 345

Газ на входе в циклон:

Количество, м3/мин………………………………………………………………………….. 3255

Температура, °С……………………………………………………………………………… 100

Содержание пыли, г/м3……………………………………………………………………… 550

Газ на входе в пылеулавливающий фильтр:

Количество, м3/мин……………………………. ……………………………………………… 3255

Влажность газа, % по объему……………………………………………………………. 9,5

Точка росы, °С………………………………………………………………………………… 40

Содержание пыли, г/м3…………………………………………………………………….. 120

Удельный расход электроэнергии, кВт — ч/т:

В мельнице…………………………………………………………………………………………… 5,1

В вентиляторе………………………………………………………………………………… 5,0

В дополнительных устройствах……………………………………………………………… 0,2

Всего 10,3

4.16.5. Вихревая сушилка. В отличие от сушильного бараба­на корпус вихревой сушилки представляет собой неподвижный стальной воздухонепроницаемый цилиндр с круговым или эл­липтическим сечением. В нижней части корпуса сушилки уста­новлены два вращающихся вала с лопастями. Вращающиеся лопасти разбрасывают просушиваемый материал в потоке горя­чего газа. При этом большая площадь поверхности материала соприкасается с горячими газами, что приводит к ускорению процесса теплопередачи. Кроме того, вращение лопастей обес­печивает перемещение материала к выходу из сушилки с задан­ной скоростью. Горячие газы удаляются вытяжным вентилятором. Просушиваемый материал и горячие газы движутся в одном на­правлении. В вихревых сушилках могут просушиваться цемент­ные сырьевые материалы всех видов.

На рис. 4.14 приведена схема вихревой сушилки типа «Ха — цемаг».

В вихревых сушилках в качестве сушильного агента могут использоваться горячий воздух из воздухоподогревателей и ко­лосниковых клинкерных холодильников и отходящие газы вра-

Совмещение сушки сырья с помолом

Рис. 4.14. Схема вихревой сушилки типа «Хацемаг»

/ — загрузка материала; 2— подача горячего газа; 3 — выход газа; 4— выгрузка мате­риала

Вдающихся печей. Температура газов, поступающих в сушилку, не должна превышать 600° С.

Количество газа, расходуемое в вихревых сушилках, состав­ляет около 2 м3/кг загружаемого материала.

Расход тепла на сушку гранулированных водой доменных шлаков от исходной влажности 20% до конечной влажности 0,25% равен 943 ккал/кг влаги.

Вихревые сушилки имеют следующий тепловой баланс, %:

Расход тепла на испарение влаги (полезная работа) …………………………………………… 68,5

Потери на излучение через корпус сушилки…………………………………………………… 6,0

Потери тепла с отходящими газами…………………………………………………………………… 14,5

Расход тепла на нагревание просушенного материала……………………………………….. 13,0

Всего 100

Следовательно, к. п. д. вихревой сушилки составляет 68,5%. Такой результат действителен при влажности загружаемого ма­териала 20%.

Таблица 4.16.5.1. Технические характеристики вихревых сушилок фирмы «Хацемаг» (ФРГ)

Марка

Испарение влаги, кг/ч

Мощность, кВт

ASS3

2800

30—50

ASS4

4000

40—60

ASS5

5000

40—80

ASS6

6500

60—100

ASS7

12000

60—120

ASS8

20000

80—200

В табл. 4.16.5.1 приведены характеристики вихревых суши­лок фирмы «Хацемаг», Е. Андреас (Мюнстер, Вестфалия, ФРГ).

4.16.6. Применение мельниц типа «Аэрофол» в качестве су — шильно-помольных установок. Мельницы типа «Аэрофол» при­меняются в основном для гравитационного помола при обогаще­нии руд, однако в последние годы получают все большее рас­пространение в цементной промышленности, особенно для сов­мещения сушки цементных сырьевых материалов с помолом.

Мельница типа «Аэрофол» представляет собой короткую трубную мельницу большого диаметра. Отношение диаметра к длине составляет примерно 5:1.

Внутри мельницы типа «Аэрофол» установлены подъемные лопасти и отражатели. Лопасти предназначены для подъема раз­малываемого материала на максимальную высоту, достаточную для дробления кусков при падении.

У торцовых стенок мельницы установлены отражатели, обес­печивающие перемещение размалываемого материала и мелю­щих тел к центру мельницы и более плотное ее заполнение.

Мельница типа «Аэрофол» загружается через одну из двух пустотелых цапф. Отношение крупности зерен загружаемого материала к размолотому составляет от 100: 1 до 1000: 1.

Размолотый материал выносится газовой струей, скорость которой устанавливается в соответствии с требуемой крупно­стью зерен. Газ поступает в мельницу через цапфу, охватывает размалываемый материал и выходит через противоположную цапфу в следующий технологический агрегат. В подключенных циклонах и сепараторах происходит классификация материала по размеру зерен. Слишком крупные зерна снова возвращаются в мельницу или измельчаются в шаровой мельнице до необхо­димого размера; этот дополнительный помол иногда не требу­ется.

При помоле цементных сырьевых материалов не удается полностью обойтись только процессом самоизмельчения. Прихо­дится применять мелющие тела, количество которых по объему должно соответствовать степени заполнения мельницы пример­но 6%. При наличии мелющих тел в нужном количестве лучше протекает процесс ударного измельчения материала.

Степень заполнения мельниц самоизмельчения материалом составляет от 20 до 34%.

Частота вращения мельниц самоизмельчения составляет при­мерно 75% критической. Однако часто применяют и более высо­кую частоту. Например, мельница «Аэрофол» диаметром 8,25 м вращается с частотой 84% от критической.

Совмещение сушки сырья с помолом

Рис. 4.15. Помольно-сушильная установка «Аэ­рофол»

J — питание мельиицы; 2 — воздухонагреватель; 3—мельни­ца «Аэрофол»; 4 — крупнозернистый материал; 5 — мелко­зернистый материал; 6 — пылеулавливающий фильтр; 7 — подъемные лопасти

Износ мелющих тел при помоле цементной сырьевой смеси составляет около 30 г/т пропускаемого материала, а износ бро­невых плит —около 6 г/т. Максимальный размер кусков загру­жаемого материала равен 250 мм; размер зерен после помола не превышает 0,3 мм.

Мельница типа «Аэрофол» диаметром 8,25 м, длиной 1,86 м с подключенной мельницей для тонкого помола позволила при питании материалом влажностью 15% в количестве 200 т/ч по­лучить 170 т/ч сухого молотого материала [49]. Расход тепла на сушку составляет 1660 ккал/кг воды. Тепло доставляют в ос­новном отходящие газы вращающихся печей и воздух из клин­керных холодильников; только 20% тепла подводится дополни­тельно. Половина материала, размолотого в мельнице «Аэро — фол», имеет тонкость помола 1 % остатка на сите 0,2 мм (900 ячеек/см2) и 16% остатка на сите 0,09 мм (4900 ячеек/см2). Другая половина размалываемого материала представляет со­бой крупку, которая доводится до нужной дисперсности в мель­нице тонкого помола. Гидравлическое сопротивление всей систе­мы составляет около 500 мм вод. ст., в том числе 280 мм вод. ст. приходится на мельницу типа «Аэрофол».

На рис. 4.15 показана технологическая схема сушильно-по — мольной установки типа «Аэрофол». Мощность, потребляемая двигателями установки, равна, кВт:

Мельница типа «Аэрофол»……………………………………………………………………………… 1100

Мельница тонкого помола………………………………………………………………………………. 1150

Вентилятор мельницы «Аэрофол»…………………………………………………………………….. 780

Аспирациоииый вентилятор клинкерного холодильника………………………………………. 200

Вентилятор фильтра пылеудаления……………………………………………………………………. 350

Всего 3580

Расход энергии составляет 3580 кВт-1 ч=3580 кВт-ч, а удельные затраты энергии равны 3580 кВт-ч/200 т=17,9 кВтХ Хч/т загружаемого материала или 3580 кВт-ч/170 т=21,0 кВтХ Хч/т сырьевой смеси.

Следует принимать во внимание, что мельница «Аэрофол» используется для вторичного дробления, предварительного по­мола и сушки материала. Расход воздуха составляет 2—3 м3/кг размалываемого материала. Скорость воздуха в мельнице рав­на 3 м/с, а скорость воздуха в трубопроводе за мельницей зави­сит от гранулометрического состава материала и находится в интервале 15—25 м/с.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *