CC BY
26
Кириченко О.В. Минералогический состав и термические превращения естественных и модифицированных бентонитовых глин
Исследованы и проанализированы структурные особенности карбонатовмис-них естественных и модифицированных железом бентонитовых глин, определены их основные характеристики с помощью ренгенофазового и термогравиметрического анализов. С помощью термогравиметрического исследования изучено влияние температуры на структуру исходного глинистого минерала и модифицированного образца. Обнаружены температурные интервалы, в которых происходит изменение структуры материала, которая сопровождается изменением его физико-химических свойств. Установлено, что модифицирование естественной глины раствором хлорида железа (III) приводит к разрушению карбонатной составляющей части с одновременным введением в ее состав соответствующих нерастворимых гидролизованных металоформ.
Ключевые слова: карбонатовместимые глины, структура, термолиз, модифицирование.
Kyrychenko O.V. Mineralogical composition and thermal transformation natural and iron - modified bentonite clays
Structural features of carbonate-rich-natural and iron-modified bentonite clay were investigated and analyzed. The main properties were determined by of RF and TG analyses. By thermal gravimetrical research influence of temperature is studied on the structure of initial clay mineral and modified standard. Found out temperature intervals, which a change of structure of material, which is accompanied the change of him physical and chemical properties, is in. It is set that brings retrofitting over of natural clay solution of chloride of iron (III) to destruction of carbonate component with simultaneous introduction to its composition of proper insoluble hydrolyzed metallic forms.
Keywords: carbonate-rich-clay, structure, thermolysis, modification.
УДК 666.94 Доц. О.М. Креховецький, канд. техн. наук;
доц. А.В. Сибiрний, канд. бюл. наук; ст викл. М.А. Петрова -
Львiвський ДУВС
ШЛЯХИ МОДЕРНВАЦП П1ЧНИХ АГРЕГАТ1В ДЛЯ ВИПАЛУ ЦЕМЕНТНОГО КЛ1НКЕРУ МОКРИМ СПОСОБОМ ДЛЯ ЕКОНОМП ВИТРАТИ ЕНЕРГОНОСПВ
Проаналiзовано роботу обертових печей, у яких випалюють цементний клш-кер. Обгрунтовано, що збшьшення поверхш внутршшх теплообмшних пристро1в приводить до ютотного зменшення питомо'1 витрати технолопчного палива. Вста-новлено, що за характером транспортування й перемшування матерiалу мiж метале-вими й керамiчними теплообмшниками принципово'1 рiзницi немае. 1стотною вщмш-шстю керамiчних теплообмшниюв вщ металевих е тдвищений riдравлiчний отр перших внаслщок значного звуження поперечного перерiзу печь
Ключов1 слова: обертова пiч, внутрiшнi теплообмiннi пристро'1, питома витра-та технологiчного палива.
Цементний клшкер випалюють у тчних агрегатах, серед яких найпоши-решш1 агрегати з обертовими печами без зашчних теплообмшних пристро1в.
На рис. 1 [2] зображено загальний вигляд шчного агрегату з оберто-вою шччю без зашчних теплообмшних пристро1в. Обертова шч обладнана внутршшми теплообмшними пристроями (ланцюговою завюою 6 та внут-ршшми теплообмшниками 7) { призначена для випалу цементного клшкеру мокрим способом.
Рис. 1. Шчний агрегат для випалу цементного клткеру: 1 - електрофыътр; 2 - пилоосаджувалъна камера; 3 - завантажувалъна лтка; 4 -ущшънення холодного ктця печ1; фыътр-тд1гр1вник; 6 - ланцюгова завеса; 7 - внутршш теплообменники; 8 - прив1д печ1; 9 - корпус; 10 - пристрш для спалювання палива; 11 - газовий кран;
12 - шланг для подач\ палива; 13 - циклон для очищення надлишкового повтря; 14 - вентилятор для в1дводу надлишкового повтря; 15 - вентилятор загалъного дуття; 16 - транспортер; 17 - вентилятор гострого дуття; 18 - холодилъник;
19 - вентилятор загалъного дуття; 20 - ущыънення гарячого ктця; 21 - бандажнороликов^ опори; 22 - фулернасос; 23 - транспортер; 24 - димотяг;
25 - комин
1нтенсившсть на^вання зумовлена кшьюстю тепла, що передаеться до матерiалу. За законом Ньютона, ця кшьюсть тепла ютотно залежить вщ поверхш теплообмшу мiж гарячими газами й матерiалом, а також вщ кшь-кост тепла, що передаеться до матерiалу. Поверхня теплообмшу на вже юну-ючш печi може бути ютотно збшьшена шляхом встановлення, ^м комбшо-вано! ланцюгово! завюи 6, рiзного роду теплообмшних пристро1в 7 [1].
У промисловост будiвельних матерiалiв використовують теплообмш-ники, як вiдрiзняються як за конструкщею, так i за способом передачi тепла. Найвживанiшi теплообмiнники - комiрковi металiчнi й керамiчнi, ланковi й гирляндш, циклощш та такi, що екранують, а також фiльтри-пiдiгрiвники.
У промисловост використовують теплообмiнники, якi вiдрiзняються як за своею конструкцiею, так i за способом передачi теплоти. Серед них можна видшити комiрковi металевi й керамiчнi; ланковi й гирляндш, тепло-обмiнники у виглядi лопат, що пересипають; циклощш; що екранують. У ко-мiркових теплообмшниках пiч роздiлена на комiрки, по яких уздовж полиць теплообмшника проходить розчленований потж обпалюваного матерiалу. Як наслщок, значно збiльшуеться внутрiшня поверхня теплообмшу в печi й ш-тенсифiкуеться передача тепла за рахунок регенеративного циклу. Полички теплообмшниюв одержують теплоту вiд газового потоку, а по^м передають акумульовану теплоту матерiалу шляхом теплопровiдностi й випромшюван-ня. Кшьюсть теплоти, передано! матерiалу, буде залежати вiд поверхнi тепло-обмшниюв, 1хньо1 маси й теплофiзичних властивостей матерiалу.
Розчленовування гартованого матерiалу на кшька потокiв зменшуе термiчний ошр шару й полiпшуе перемiшування матерiалу в шарi. За характером транспортування й перемшування матерiалу мiж металевими й кера-
м1чними теплообмшниками принципово! р1знищ немае. 1стотною вщмшшс-тю керам1чних теплообмшниюв вщ металевих е шдвищений пдравл1чний ошр перших внаслщок значного звуження поперечного перер1зу печь Довжи-ну встановлення ком1ркових металевих теплообмшниюв можна, визначити за формулою, запропонованою в [3]
Ьт = Од Т / аТ ¥т Ат (1)
де: Ьт - довжина дшянки печ1, зайнята теплообмшниками, м; О - продуктив-шсть печ1, кг/год; ^Рт=лО'(1+КТ) - умовна поверхня теплообмшниюв, що при-
Т
падае на 1 м довжини печц О - внутршнш д1аметр печ1, м; Кт =—--вщно-
пО1
шення поверхш теплообмшниюв до внутршньо! поверхш футеровки на 1 м
2
довжини печц ат=14,9юг' - коефщ1ент тепловщдач1, Вт/(м2К); юг - швидк1сть газового потоку, м/с; А^ - середньологарифм1чна р1зниця температури м1ж газовим потоком { матер1алом; дт - юльюсть теплоти, сприйнято! матер1алом у заданому температурному штерваль
Середньологарифм1чна р1зниця температур
Ат = (рг— М— ^г — tм) (2)
2,3 •
tг — ^М
де: Рг - температура газового потоку на виход1 з теплообмшниюв, °С; Рг - температура газового потоку на вход1 в теплообмшники, °С; 1>м - температура матер1алу на вход1 в теплообмшники, °С; Рм - температура матер1алу на виход1 з теплообмшниюв, °С.
Звичайно температуру газового потоку на вход1 в теплообмшник приймають не вище шж 1000 °С. Температура матер1алу, який входить в теплообмшники, становить близько 100 °С. Кшьюсть теплоти, передано! матерь алу в зош теплообмшниюв, шдраховують за формулою [3]
дт = !'г - !'г - двmр, (3)
де: 1г = Уг • сг • Рг - ентальшя газового потоку на вход1 в теплообмшники кДж/м ; 1г' = V" • сг • t'г' - ентальшя газового потоку на виход1 з теплообмшниюв, кДж/м3; двтр - втрата теплоти корпусом печ1 на дшянщ встановлення теплообмшниюв, кДж/кг клшкера; Vг \ Vг - юльюсть газ1в на вход1 в теплооб-
3 •
мшник { виход1 з нього, м /кг клшкера; с', с" - теплоемност газу за tг \ Рг.
Треба мати на уваз1, що Рг не можна приймати нижче шж 700 °С через потребу дотримання умови достатньо! ефективност роботи ланцюгово! зони.
Металев1 теплообмшники вс1х тишв встановлюють у тш частиш обер-тово! печ1, де температура газового потоку не перевищуе 1000 °С, виходячи з умови 1х достатньо! терм1чно! й мехашчно! стшкость
Конструктивна недосконалють таких теплообмшниюв - 1хня значна ма-са, що приводить у деяких випадках до руйнування корпуса печ1, а технолопч-ний дефект - трохи тдвищене пилоутворення на дшянщ встановлення теплообмшниюв. Це обмежуе поширення ком1ркових теплообмшниюв у промисловосп.
На рис. 2, 3 показаш схеми конструкци комiркових металевих i кера-мiчних теплообмiнникiв [4]. З метою мшмального гiдравлiчного опору кера-мiчнi теплообмiнники звичайно виконують у виглядi трьох комiрок. Ланковi й гирляндш теплообмiнники являють собою набiр масивних ланок, зчленова-них мiж собою за допомогою шарнiрiв. Для цих теплообмшниюв характерне крiплення елементiв теплообмшника до корпусу печi. Теплообмiнники пе-редбачають цiлковите умовне перекриття перерiзу печi шляхом змiщення шарнiрiв кршлення кожного наступного ряду ланок на 15° по колу.
Рис. 2. Комiрковi (а, б, в) металевi теплообмшники
Принцип роботи таких теплообмшниюв чисто регенеративний: тепло нагрома-джуеться ланками шд час знаходження в газовому потощ й вщдаеться матерiалу шд час занурення ланок теплообмшника в шар. У тепловому вщношенш бшьш ефективною варто визнати гирляндну конструкщю, тому що тут можна краще використовувати аку-мульовану теплоту через повне занурення ланки теплообмшника в матерiал.
У ланковому теплообмшнику в регенеративному цикл передачi теплоти беруть участь тшьки окремi ланки без його центрально! частини. Пилоутворення штенсивш-ше в гирляндних теплообмшниках за рахунок руйнування важкими елемента-ми теплообмшника гранул матерiалу. Такi теплообмшники е гарним екраном для ланцюпв i охороняють !х вiд передчасного вигоряння. Виготовляють щ теплообмiнники з найбшьш жаростiйких сталей, i !х можна застосовувати в гарячiших зонах печ^ нiж металевi комiрковi теплообмшники. Кшьюсть ря-дiв i довжину дшянки печi, де встановлюють теплообмшники, шдбирають дослiдним шляхом.
Теплообмiнники у виглядi лопат, що пересипають - це пристро! найпростiшi i являють собою ряд лопат з металу або керамжи. До них можна вщнести також рiзнi типи рифлених футеровок. У теплотехшчному аспектi лопати, що пересипають, можуть забезпечити максимальну штенсившсть нагрiвання сировини пiд час зважування в газовому потощ значно! маси ма-
Рис. 3. Ком1рковий керамiчний теплообмтник
тер1алу. 1нтенсивне перемшування спричиняеться водночас до руйнування гранул матер1алу, збурюе пил, що перебувае в потощ матер1алу. Це призво-дить до збшьшення пиловиносу з обертово! печь Цей ютотний недолж тепло-обмшниюв, що пересипають, обмежуе !хне поширення.
Теплообмiнники, як екранують, являють собою грибопод!бш мета-лев! (чавунш або сталев!) черевики, установлюваш безпосередньо над кера-м1чною футеровкою. Так теплообмшники застосовують лише в деяких ви-падках. 1хне встановлення збшьшуе поверхню тепловщдач! й змшюе теплоп-ровщшсть поверхневого шару футеровки, що безпосередньо бере участь у регенеративному цикл передач! тепла.
Як уже згадувалося, велике значення для регенеративно! передач! теп-лоти мае теплопровщшсть теплопередавально! поверхш матер!алу й, зокре-ма, так званий коефщент теплов!ддач!, який визначають за формулою
а' =7 с А/ /17,5т , (4)
де: с - теплоемшсть, кДж/К; X - теплопров!дн!сть, кВт/(м К); у - густина, кг/м ; т - частота обертання печ!, хв.-1
Виходячи !з значень величин, що входять у формулу (4) для шамотно! цегли й теплообмшниюв, як! екранують, виготовлених !з чавуну, наведених у табл., видно, що встановлення теплообмшниюв дае змогу приблизно на 2025 % збшьшити юльюсть передано! теплоти.
Табл. Теплофiзичнi властивост'1 теплообмшнишв, яш екранують [4]
Матер!ал Теплоф!зичн! величини
А, Вт/(м. К) с, кДж/(кг К) Y, кг/м3
Шамотна цегла 1,05 1,08 1800
Чавунт екрануючi черевики 45 0.7 7900
Лггература
1. Креховецький О.М. Методи покращення еколопчно! обстановки в perioHi при робот пiчних агрегатсв промисловостi будiвельних матерiалiв / О.М. Креховецький, А.В. Си6!р-ний, I.I. М'якуш // Захист навколишнього середовища. Енергоощаднiсть. Збалансоване приро-докористування : матер. 1-го М1жнар. конгресу. - Львiв : НУ мЛьвiвська пол^ехшка", 2009. -119 с.
2. Креховецький О.М. Анашз ефективностi теплово'1 роботи обертово'1 печi розмiром 5^185 м / О.М. Креховецький, В.П. Дулеба // Науковий вюник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : УкрДЛТУ. - 2004. - Вип. 14.4. - С. 315-317.
3. Булавин И.А. Тепловые процессы в технологии силикатных материалов / И. А. Була-вин, И. А. Макаров, А.Я. Рапопорт, В.К. Хохлов. - М., 1982. - 326 с.
4. Креховецький О.М. Методичш вказiвки до курсового й дипломного проектування за курсом "Тепловi процеси хiмiчноi технологи" / О.М. Креховецький, 1.И. Павлиш. - Львiв, Львiвський полiтехнiчний iн-т, 1988. - 60 с.
Креховецкий О.М., Сибирный А.В., Петрова М.А. Пути модернизации печных агрегатов для обжига цементного клинкера мокрым способом с целью экономии расхода энергоносителей
Проанализирована работа вращающихся печей, в которых обжигается цементный клинкер. Обоснованно, что увеличение поверхности внутренних теплообмен-ных приспособлений приводит к существенному уменьшению удельного расхода технологического топлива. Установлено, что по характеру транспортировки и перемешивания материала между металлическими и керамическими теплообменниками принципиальной разницы не есть. Существенным отличием керамических теплооб-
менников от металлических повышено гидравлическое сопротивление первых в результате значительного сужения поперечного перерезу печи.
Ключевые слова: вращающаяся печь, внутренние теплообменные устройства, удельный расход технологического топлива.
Krekhovetskij O.M., Sybirnyj A.V., Petrova M.A. Means for modernization of furnace unit wet cement clinker burning for decrease of fuel rate
The paper describes the theoretical analysis of furnace unit for cement clinker burning processing. It is shown that increase of inner surface of heat exchanging equipment of heat exchanging equipment leads in significant decrease of technological fuel rate. It is set that after character of transporting and interfusion of material between metallic and ceramic teploobminnikami of of principle difference is not. By the substantial difference of ceramic teploobminnikiv from metallic hydraulic resistance of the first is enhanceable as a result of the considerable narrowing transversal the cut of stove.
Keywords: revolving furnace, inner thermal devices, specific expense of the technological fuel. _
УДК 674.8.004 Доц. С.О. Манзш, канд. техн. наук; ст. викл. М.М. Копанський;
доц. О. Б. Ференц, канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Льв1в
ПОР1ВНЯЛЬН1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРАНУЛЬОВАНОГО ТА БРИКЕТОВАНОГО Б1ОПАЛИВА
Проаналiзовано властивосп гранульованого та брикетованого бюпалива з вщ-ходiв деревооброблення. Розглянуто технолопчш аспекти виготовлення палива з де-ревини. Встановлено, що доступшсть джерел сировини i вартють устаткування для виробництва брике^в робить цей бiзнес ютотно приваблившим для пщприемщв з обмеженими обсягами катталовкладень або об'емiв сировини порiвняно з виробниц-твом паливних гранул (пелет).
Вщходи, що утворюються на виробнищш - результат мехашчного пе-рероблення деревини. Гранулювання та брикетування - це процес, шд час якого подр1бнеш в1дходи, у вигляд1 тирси, пресуються шд високим тиском при нагр1ванш Температура матер1алу шдвищуеться, вщбуваеться пластифь кащя л1гншу { тому здшснюеться склеювання частинок матер1алу з таким формуванням паливних брикет1в або гранул, у яких за мш1мального об'ему концентруеться максимальна кшьюсть деревно! речовини.
Залежно вщ способу пресування деревинних частинок, пресоване бь опаливо подшяють на два види: гранули { брикети. Гранула - це цилшдр 1з розмелено! пресовано! деревини. Вона мае вщ 10 до 30 мм у довжину { вщ 6 до 10 мм у д1аметр1. Залежно вщ якост розр1зняють гранули першого класу { промислов1 гранули. Гранули першого класу - найвищо! якосп. В !хньому виробнищш не допускають застосування кори, оскшьки вона мае високу зольшсть. Промислов1 гранули можуть мютити певну кшьюсть кори (до 10 %). Властивосп гранул наведено в табл. 1.
Широке розповсюдження загалом паливш гранули отримали насампе-ред завдяки особливостям процесу !хнього згоряння. Згораючи, паливш гранули видшяють вщповщну кшьюсть тепла, при цьому теплотв1ршсть паливних гранул прир1внюють до традицшних вид1в палива, тод1 як кшьюсть шюд-ливих речовин, що видшяеться, - незначна. Технолопчний процес виробництва гранул 1з деревини залежить вщ вихщно! сировини. Технолопчний про-
