CC BY
40TECHNICAL SCIENCES
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ НА ПРЕДПРИЯТИИ ПРОИЗВОДСТВА КЛИНКЕРА ПО СУХОМУ СПОСОБУ АО «BEKOBODSEMENT»
Одамов У.О.
Кандидат технических наук, старший научный сотудник Научно-технический центр Акционерное общество "Узбекэнерго"
Тагаев Б.К. младший научный сотудник Научно-технический центр Акционерное общество "Узбекэнерго"
г. Ташкент
THE RESULTS OF THE EXAMINATION OF THE ROTATING FURNACE AT THE ENTERPRISE OF THE PRODUCTION OF THE CLINKER ON THE DRY METHOD OF BEKOBODSEMENT JSC
Odamov U.
Candidate of Technical Sciences, Senior Scientific Collaborator Scientific and Technical Center Joint Stock Company "Uzbekenergo"
Tagayev B. junior scientific associate Scientific and Technical Center Joint Stock Company "Uzbekenergo"
Tashkent city
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты проведенного технического обследования печного агрегата и циклонных теплообменников вращающейся печи для производства клинкера по сухому способу на предприятии АО «Бекабадцемент» посредством тепловизионной съемки и газового анализа. Определены расчеты количества жидкой фазы и минералогического состава клинкера по химическому составу сырьевой муки. Полученные данные по потерям при прокаливании с обреза печи. Даны рекомендации по техническому состоянию футеровок и была выявлена необходимость продления срока работы вращающейся печи на основе тепловизионной съемки и газового анализа.
ABSTRACT
The article presents the results of the technical inspection of the kiln unit and cyclone heat exchangers of the rotary kiln for the production of clinker using the dry method at the enterprise Bekabadcement JSC through thermal imaging and gas analysis. The calculations of the amount of the liquid phase and the mineralogical composition of the clinker according to the chemical composition of the raw meal are determined. The obtained data on the loss in ignition from the edge of the furnace. Recommendations on the technical condition of the linings were made and the need to extend the life of the rotary kiln based on thermal imaging and gas analysis was identified.
Ключевые слова: энергоэффективность вращающейся печи, циклонный теплообменник, энергосбережение, тепловизионной съемки, газовой анализ.
Keywords: energy efficiency of a rotary kiln, cyclone heat exchanger, energy saving, thermal imaging, gas analysis.
Производство цемента связано со значительным расходом топлива и сырья и по энергопотреблению занимает третье место после топливно-энергетической и металлургической отраслей при относительно низком КПД тепловых агрегатов. Так, при производстве цемента в Узбекистане расходуется в среднем 171 кг.у.т (килограмм условного топлива) на тонну клинкера, в то время как наилучшие мировые показатели энергоемкости находятся в пределах 95-120 кг.у.т на тонну клинкера. По оценкам АО "Узстройматериалы" по эффективному использованию энергии, имеется достаточный технический потенциал в цементной промышленности, при этом большая его часть может быть реализована путем повышения эффективности производства клинкера [1].
Следовательно, снижение удельного расхода топлива является важной задачей, которая в значительной степени может быть решена путем обследование печного агрегата и циклонных теплообменников вращающейся печи, посредством тепловизионной съемки, а также газового анализа и интенсификации технологических процессов.
Применение тепловизионного обследования и анализа полученных термограмм свидетельствуют о его высокой эффективности и позволяют рекомендовать термографический метод. Следует также отметить его современность и инновационность, что отвечает всем возрастающим требованиям промышленного энергосбережения.
В данной статье рассматриваются результаты технического обследования вращающейся печи для производства клинкера по сухому способу на предприятии АО «BEKOB OD SEMENT».
Нам известно, что вращающиеся печи производства клинкера по сухому способу примерно в два раза короче печей мокрого способа при равной или даже большей производительности. Уменьшение длины печи связано с двумя основными факторами: во-первых, в печах сухого способа в принципе отсутствует зона сушки, во вторых, часть процессов выносится из печи в запечные теплообменные устройства (циклонные теплообменники, реактор-декарбонизатор).
В 2013 году АО "Бекабадцемент" запустил новую технологическую линию производства цемента по сухому способу мощностью 2500 тн. клинкера в сутки, оборудованой вращающейся печью диаметром 4м и длиной 60 м с циклонными теплообменниками. Эта печь имеет две параллельные ветви циклонов, каждая из которых имеет по четыре ступени. На каждой ветви установлено по одному дымососу. Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками имеют высокие технико-экономические показатели, длительный срок службы, просты по конструкции и надёжны в эксплуатации, они отличаются высоким коэффициентом использования[2].
В период с 28.01.2019г. по 02.02.2019г. проведено техническое обследование печного агрегата и циклонных теплообменников вращающейся печи для производства клинкера по сухому способу на АО «Бекабадцемент» посредством тепловизионной съемки и газового анализа.
Исходные данные работы технологического оборудования на момент обследования:
- расход сырьевой муки 150 t/h;
- температура в декарбонизаторе 813 оС;
- температура за обрезом печи 967 оС;
- разрежение на головке печи - 9,5 Ра;
- разрежение за обрезом печи - 70 Ра;
- расход газа на печь 3470 m3/h;
- открытие шибера дымососа 30 %. Результаты газового анализа за обрезом печи:
- метан СН4 - 0,0 %;
- оксиды азота NOx - 16610 ррm;
- диоксид углерода СО2 - 19,5 %;
- кислород О2 - 0,65 %;
- оксид углерода СО - 368 ррm;
- температура газп Тг 998 оС;
- коэффициент избытка воздуха а = 1,03. Проведены измерения скорости движения и
объема газов на вертикальном газоходе при температуре 900 оС.
Скорость газа составила 19,9 m/s; объем проходящих газов 63,6 m3/s (228000 m3/h). Расчет количества жидкой фазы При глиноземном модуле р < 1,34 (фактическое значение р = 0,91)
При температуре обжига 1400 оС
L = 2,95x + 2,2y + a + b, где, х - содержание в клинкере AI2O3, %; y - содержание в клинкере Fe2O3, %; a - содержание в клинкере MgO, %; b - содержание в клинкере Re2O, %. В таблице 1 представлены результаты расчета количества жидкой фазы
Таблица 1
Результаты расчета количества жидкой фазы
Содержание в клинкере оксидов элементов L
х У a b
4,82 4,88 1,8 1,5 28,26
Расчет индекса обжигаемости
ИО = CзS/(CзA + C4AF)
В таблицах 2-4 представлены расчеты индекса обжигаемости.
Таблица 2
_Расчет индекса обжигаемости_
Содержание в клинкере минералов Индекс обжигаемости (ИО)
C3S СзА C4AF
61,4 4,5 14,84 3,17
Расчет коэффициента спекаемости
1 = L/n,
где, п - вязкость жидкой фазы.
При температуре 1400 оС: п = 1,58*р + 0,4
Таблица 3
_Расчет индекса обжигаемости_
Р П L 1
0,91 1,8378 28,26 15,38
Расчет коэффициента спекаемости клинкера
В= СаО-(1,87 х SiO?+1,65 х ЛЬ.03+0,35 х Fe-Oo. 3,0 х ЛЪОз+2,25 х Fe2O3
где, с = СаО-(1,87xSiO2+1,65xЛl2Oз+0,35xFe2Oз),
d = 3,0хAl2Oз+2,25хFe2Oз
Таблица 4
Расчет индекса обжигаемости_
Содержание в клинкере оксидов элементов с d В
CaO SiO2 AЬOз Fe2Oз
63,98 21,02 4,82 4,88 15,0116 25,44 0,59
В таблицах 5-6 представлены расчеты минералогического состава клинкера по химическому составу сырьевой муки
Таблица 5
Массовая доля оксидов, % Минералогический состав клинкера
Al2Oз Fe2Oз CaO SiO2 КН п P CзS C2S CзА C4AF
3,60 3,70 39,80 13,20 0,88 1,81 0,97 32,27 13,50 3,26 11,25
Таблица 6
Расчет минералогического состава клинкера по химическому составу клинкера_
Массовая доля оксидов, % Минералогический состав клинкера
Al2Oз Fe2Oз CaO SiO2 КН п P CзS C2S CзА C4AF
4,82 4,88 63,98 21,02 0,92 2,17 0,99 61,40 13,94 4,50 14,84
Проведена тепловизионная съемка циклонных теплообменников и вращающейся печи. Некоторые результаты тепловизионной съемки приведены на рис.1, а) б) - 2 а), б).
б)
Рис.1.а) и б) тепловизионной съемки вращающейся печи
а)
б)
Рис.2. а), б) тепловизионная съемка циклонных теплообменников
Выводы по результатам обследования
1. Необходимо обратить внимание на данные расчетов минералогического состава прогнозируемого технологом и фактическими данными химического анализа клинкера и сырьевой муки, а также прогнозируемой температурой обжига в зоне спекания.
2. Индекс обжигаемости превышает расчетные значения для клинкеров рационального состава. Согласно полученных значений по спекаемости материала применяемый материал относится к трудно обжигаемому и температура в зоне спекания должна быть не ниже (1380-1400) оС.
Поддержание КН по расчету завода 0,91 и кремнеземистого модуля свыше 2,0 требует поддержания более высокой температуры в зоне спекания. При этом до 2 % увеличивается расход теплоты на обжиг.
3. Визуальное наблюдение за ходом обжига указывает на запыленность газового потока и объемное горение факела в форсунке, что является показателями неправильного выбора режима горения горелочного устройства (газ, первичный воздух, вторичный воздух).
4. Полученные данные по потерям при прокаливании с обреза печи ппп = 5,55 % и с циклона №
5 ппп = 4,91 % указывают на отсутствие подготовки материала в декарбонизаторе, т.е. на низкую температуру обжига сырьевой смеси. Учитывая характер обжига и особенности технологического процесса потери при прокаливании за обрезом печи должны быть не более 2,0 %.
5. Результаты тепловизионной съемки указывают на наличие кольцеобразования после высокотемпературной зоны, налипание материала сырьевой муки по конусу циклонного теплообменника № 5. Техническое состояние футеровки печного агрегата, декарбонизатора и циклонных теплообменников предельно критическое. Отсутствует запас по теплонапряженности огнеупорных изделий. Увеличение объема расхода газа частично допустимо лишь в печи.
6. Использование железосодержащих добавок пылевидной фракции способствует их возгонке по вертикальному газоходу и фактическое снижение содержания оксида железа в материале за обрезом печи.
Рекомендации
Учитывая техническое состояние футеровок и необходимость продления срока работы печи рекомендуем:
1. Скорректировать состав сырьевой муки для снижения коэффициента обжигаемости.
2. Перераспределить объемы расхода газа между печью и декарбонизатором.
3. Удлинить высокотемпературную зону печи в связи с низкой подготовкой материала в декарбо-низаторе.
4. Снизить объем подаваемого первичного воздуха через горелку до увеличения температуры в зоне спекания.
5. Исключить кольцеобразование за высокотемпературной зоной обжига печи.
6. Наладить режим горения горелочного устройства.
7. С целью контроля объема расхода воздуха через горелочное устройство провести расчет характеристик зависимости объема расхода воздуха от температуры и давления.
8. Провести техническую ревизию шиберов дымососа и подачи первичного воздуха в отходящем газоходе. Провести синхронизацию частоты вращения дымососа с объемом расхода воздуха.
9. Установить контроль по потерям при прокаливании на циклонных теплообменниках, декарбо-низаторе и за обрезом печи с целью контроля подготовки материала.
Литература
1. www.uzsm.uz Акционерная компания «Узстройматериалы».
2. Одамов У.О., Муратов О.Б., Юсупов Д.Т. Анализ результатов энергетического обследования (энергоаудит) на предприятиях цементной промышленности. Проблемы энерго-и ресурсосбережения. 2015. - №4 стр.39-44.
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ РОБОТОВ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ ЗДАНИЙ
Ронжин М.В.
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Томск
ANALYSIS OF 3D PRINTERS DESIGN FOR CONSTRUCTION
Rongin M.
Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics
Tomsk
АННОТАЦИЯ
В данной статье проанализированы существующие кинематические схемы роботов, предназначенных для строительной 3D-печати. Выявлена и обоснована необходимость применения методов строительной 3D-печати к зданиям куполообразной формы. В ходе анализа выявлено, что на сегодняшний момент робота, способного печатать здание куполообразной формы не существует. Установлено, что для разработки такого робота за прототип следует брать робота, работающего в сферической системе координат.
ABSTRACT
This article analyzes the existing kinematic schemes of construction 3D-printers. 3D-printing should be applied to dome-shaped buildings. The 3D-printers which can print dome-shape buildings does not exist now. Such 3D-printer should be designed with spherical coordinate system.
Ключевые слова: ЗD-принтер, робот, строительство, купол
Keywords: 3D-printer, robot, construction, dome
В настоящее время в связи с появлением новых цифровых технологий становятся возможными коренные изменения в самой консервативной отрасли хозяйства - строительной.
Количество населения на планете растет, а значит растет и потребность в жилье, растет потребность в зданиях промышленного назначения, а также в связи с возобновлением интереса к мировой космической программе - зданий специального назначения: для размещения на поверхности космических тел и в жестких климатических условиях, где строительство при помощи традиционных методов невозможно или затруднительно.
Сегодня строительная отрасль во всем мире использует человеческий труд, зачастую неквалифицированный. В условиях такого труда человек подвергается воздействию негативных условий (шум, загрязнения, риск получения увечий). Такой
характер труда полностью отвечает критериям необходимости внедрения робототехники.
В информационных источниках [1] указано, что наиболее оптимальной формой здания является купол (рис. 1). Основные характеристики зданий куполообразной формы по исследованиям Бакмин-стера Фуллера
1. Легкость купольной конструкции не требует дополнительных затрат на дорогостоящий мощный фундамент.
2. Возможность многочисленного остекления, которая не повлияет на прочностные характеристики.
3. При строительстве купольного здания расходуется строительных материалов на 30-40% меньше, чем при строительстве обычного прямоугольного той же полезной площади (помимо эко-
