SteskTech

Недостаток тепла в системе. «Холодный» клинкер

—

от автора

С.В. Еськин
в

Многие цементные и особенно помольные заводы (cement grinding units / plants) постоянно или периодически вынуждены производить цемент из так называемого «холодного» клинкера, остывшего на складе или при транспортировке до температуры окружающего воздуха.

Обычно при открытом хранении в насыпи клинкер под воздействием атмосферных осадков абсорбирует воду.1 Поэтому слово «холодный» указывает не только на низкую температуру клинкера, но и на его повышенную влажностью (>0.5%)2.

На практике замечено, что часто при помоле холодного клинкера производительность системы с шаровой мельницей ощутимо снижается.

Во-первых, осадки делают свое дело: клинкерные минералы постепенно гидратируют и теряют активность. За полгода хранения под открытым небом потеря активности достигает 10-20%. Поэтому клинкер с открытой площадки приходится перемалывать, чтобы за счет увеличения удельной поверхности получить требуемую прочность.

Второй блок причин прослеживается по энергетическому балансу, а также связанными с ним тепловыми эффектами. Тут плотно переплетены и влажность измельчаемых материалов, и их температура, и условия окружающей среды. Рассмотрим его подробнее.

Влажность сыпучих материалов на входе в мельницу

Лабораторные исследования автора показали четкую зависимость текучести клинкера3 от его влажности: при увеличении массовой доли воды всего на 1% (с 0.5 до 1.5%) текучесть ухудшается приблизительно вдвое. Изменение температуры клинкера в диапазоне от 20 до 120 °С, напротив, не оказывает заметного влияния на его текучесть.

Эмпирически установленный предел влажности свежего питания для замкнутого цикла — 2.5-3.0%. Влажность на выходе из первой камеры шаровой мельницы, т.е. в районе межкамерной диафрагмы, должна быть близка к нулю (первая камера несет основную нагрузку по сушке сыпучих). В противном случае возможно замазывание щелей диафрагмы.

По наблюдениям автора увеличение влажности свежего питания на 1% (скажем, с 1.5% до 2.5%) приводит к повышению удельного расхода электроэнергии на помол приблизительно на 15% и более (следовательно, примерно к такому же снижению производительности). Это связано не только с ухудшением текучести материалов, но также их налипанием на мелющие тела. В дополнение к перечисленным факторам, при повышенной влажности свежего питания мельницы нельзя использовать многие доступные в продаже интенсификаторы помола, т.к. в их составе также присутствуют несколько десятков процентов воды.

Излишек влаги необходимо выпарить в мельнице до остаточной влажности цемента на выходе из системы помола менее 1% (требование к качеству продукта при хранении и транспортировке)4. В предыдущем подразделе «Статьи энергетического баланса» мы увидели, что на это требуется большое количество тепла.

Если в системе помола не предусмотрен какой-либо источник внешней тепловой энергии, например, газогенератор (топка, где сжигают топливо, а газообразные продукты сгорания вытягивают в мельницу), то при помоле влажного клинкера свежее питание уменьшают, чтобы:

  • не перепитать мельницу из-за медленного продвижения по ней сыпучих;
  • больше энергии от ее привода расходовалось не на измельчение сыпучих, а на их нагрев и испарение воды;
  • обеспечить частичную дегидратацию двуводного гипса.

Температура свежего питания

Низкая температура свежего питания мельницы, в частности клинкера, скорее всего, не является независимым фактором снижения производительности системы помола5, однако она способствует увлажнению сыпучих. Это объясняется тем, что влажный холодный материал требует больше энергии, чем влажный горячий для испарения из него физически связанной воды, особенно, если она сконцентрирована не на поверхности, а в объеме гранулы.

Простым языком, вода хуже улетучивается из холодного тела, но при его нагреве испарение интенсифицируется. Соответственно:

  • холодные клинкер и другие компоненты цемента гораздо сильнее подвержены увлажнению через осадки или конденсат, чем горячие (на горячий вода не будет активно адсорбироваться);
  • холодные сыпучие материалы в мельнице, прежде всего в первой камере, нуждаются в нагреве до температуры интенсивного испарения воды.

Температура окружающего воздуха

При работе зимой, особенно в морозную погоду (-10 °C и ниже), несмотря на нормальную температуру свежего питания мельницы (в районе 100 °C), производительность системы помола цемента также может просесть.

Один из механизмов понятен по тепловому балансу: холодный воздух, всасываемый или нагнетаемый вентиляторами в систему, снижает температуру сыпучих. Далее происходит то, что мы описали выше — перераспределение энергии на нагрев и последующую сушку материалов, т.е. уменьшение производительности мельницы.

Второй механизм — конденсация воды из воздуха внутри системы — менее очевиден, его целесообразно пояснить.

Дело в том, что в атмосфере всегда присутствуют пары воды. Причем способность воздуха удерживать в своем составе газообразную влагу увеличивается с ростом его температуры (тепловой энергии). Выше температура — больше энергии на переход молекул H2O из жидкого состояния в газообразное. Ниже температура — энергии на парообразование недостаточно, поэтому часть молекул воды конденсируется обратно в энергетически выгодное состояние — жидкое.

Температуру (при определенном давлении), по достижении которой начинает происходить данный фазовый переход называют точкой росы влажной газовой смеси (воздуха)6. Она неразрывно связана с понятиями абсолютной и относительной влажности (влагоемкости) воздуха.

Абсолютная влажность является численным выражением максимальной массы воды, способной находиться в газообразном состоянии в воздухе при определенных температуре и давлении (г/м³). Такую газовую смесь называют насыщенной. Дальнейшее превышение концентрации влаги в ней будет приводить к конденсации этого избытка.

Относительная влажность — фактическая масса воды, находящейся в газообразном состоянии в воздухе при определенных температуре и давлении (г/м³), выражаемая в % от абсолютной влажности.

Когда и где в системе помола может происходить конденсация воды из воздуха?

Когда воздух внутри газоходов, динамического сепаратора, фильтра и аэрожелобов нагрелся от сыпучего материала, поглотив в себя испарившуюся в мельнице влагу (дополнительно к собственной относительной влажности).

Где: внутри системы на охлажденных атмосферой неутепленных (или плохо утепленных) стенках этих газоходов и оборудования, реже — в собственном объеме. Естественно, что лучшая пора для выполнения этих условий в странах с умеренным климатом — осень-зима-весна. Атмосферный воздух в это время все еще влажный — привносит в систему ощутимое количество воды, но с другой стороны достаточно холодный для значительного снижения температуры неутепленных стенок газоходов и оборудования.

Проверка компонентов системы помола (газоходов, оборудования) на склонность к конденсации возможна расчетным путем по уравнению Антуана:

Tdew=BA−log10⁡Pv−C(1)\begin{equation} T_{\mathrm{dew}}= \frac{B}{A-\log_{10} P_v}-C \tag{1} \end{equation}

Обозначения:

  • Tdew [°C] — точка росы влажного воздуха;
  • A, B, C — коэффициенты, зависящие от свойств анализируемого вещества и его температуры. Для воды:
  • 1 °C ≤ T ≤ 99 °C: A=8.07131 мм рт. ст., B=1730.63 мм рт. ст., C=233.426 мм рт. ст.;
  • 100 °C ≤ T ≤ 374 °C: A=8.14019 мм рт. ст., B=1810.94 мм рт. ст., C=244.485 мм рт. ст.;
  • T [°C] — температура воздуха в измеряемой точке;
  • Pv [мм рт. ст.] — парциальное давление водяного пара.

Парциальное давление водяного пара Pv определяют либо по формуле (2), измерив относительную влажность воздуха RH гигрометром и температуру воздуха T термопарой (пример №1), либо по эмпирическому закону Дальтона (2) (пример №2).

Pv=RH⋅Ps(2)\begin{equation} P_v = RH \cdot P_s \tag{2} \end{equation}

Обозначения:

  • RH [%] — относительная влажность воздуха;
  • Ps [Па] — давление насыщенного водяного пара.
Pv=Pϕv=Pyv(3)\begin{equation} P_v = P\phi_v = P y_v \tag{3} \end{equation}

Обозначения:

  • Pv [Па] — парциальное давление водяного пара;
  • P [Па] — статическое давление воздуха;
  • ϕv [] — объемная доля водяного пара в воздухе;
  • yv [%] — молярная доля водяного пара в воздухе.

Пример №1. Расчет точки росы влажного воздуха через измеренную гигрометром относительную влажность.

Задача:

Вычислить приблизительную точку росы влажного воздуха, пролетающего по неутепленному металлическому газоходу между мельницей и динамическим сепаратором, опираясь на измерения его относительной влажности гигрометром.

Исходные данные:

  • T = 80 °C = 353 К (температура воздуха внутри газохода; не путать с температурой наружной поверхности газохода);
  • RH = 7% (измеренная гигрометром относительная влажность воздуха).

Решение:

  1. Сперва определим давление насыщенного водяного пара в газоходе по формуле (8) из подраздела «Ручное измерительное оборудование…»:
Ps=611⋅exp⁡(2500000461.52(1273.15−1Tin5))=611⋅exp⁡(2500000461.52(1273.15−1353))=54230ПаP_s = 611 \cdot \exp\left( \frac{2500000}{461.52} \left( \frac{1}{273.15} — \frac{1}{T_{\mathrm{in5}}} \right) \right) = 611 \cdot \exp\left( \frac{2500000}{461.52} \left( \frac{1}{273.15} — \frac{1}{353} \right) \right) = 54230\,\mathrm{Па}

2. Далее рассчитаем парциальное давление молекул воды в воздухе по (2):

Pv = RH ∙ Ps = 0.0754230 = 3796 Па = 28.47 мм рт.ст.

3. Тогда приблизительная точка росы по (1):

Tdew=BA−log⁡(Pv)−C=1730.638.07131−log⁡(28.47)−233.426=28∘CT_{dew} = \frac{B}{A-\log(P_v)} — C = \frac{1730.63}{8.07131-\log(28.47)} — 233.426 = 28\,^\circ\mathrm{C}

Обратим внимание на относительную влажность RH в примере №1 — 7%. Значит, воздух достаточно сухой. Теоретически в него можно поместить еще 93% воды от максимально возможного. Тем не менее, расчетная точка росы 28 °C заметно выше нуля. Если рассматриваемый воздух охладить до температуры менее 28 °C, то в нем начнет конденсироваться вода. А при увеличении относительной влажности воздуха вырастет температура конденсации Tdew.

Точку росы воздуха можно рассчитать другим путем.

Согласно закону Дальтона (базируется на модели идеального газа) давление газовой смеси P [Па] приблизительно равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов. В свою очередь, парциальное давление газа Pv [Па] есть произведение давления газовой смеси и объемной ϕv [] (volume fraction) или молярной доли yv [] (mole fraction / molar fraction / amount fraction) рассматриваемого газа (в т.ч. водяного пара — отсюда индекс «v» — vapor):

Pv=Pϕv=Pyv(4)P_v = P\phi_v = P y_v \tag{4}

Обозначения:

Pv [Па] — парциальное давление водяного пара,
P [Па] — статическое давление воздуха,
ϕv [] — объемная доля водяного пара в воздухе,
yv [%] — молярная доля водяного пара в воздухе.

Т.к. P в формуле (4) — это статическое давление внутри газохода или оборудования, которое можно либо измерить, если речь идет о действующей системе, либо принять из опыта, когда ведется разработка технологической линии, то для нахождения Tdew остается разобраться с переменной ϕv. Она складывается из относительной влажности воздуха (5) и влаги, испарившейся из свежего питания mF = F ∙ WF (пример №2).

ϕv=RH⋅PsP(5)\phi_v = \frac{RH \cdot P_s}{P} \tag{5}

Обозначения:

ϕv [] — объемная доля водяного пара в воздухе;
RH [%] — относительная влажность воздуха;
Ps [Па] — давление насыщенного водяного пара;
P [Па] — статическое давление воздуха.

Пример №2. Расчет точки росы влажного воздуха без измерений его относительной влажности гигрометром.

Задача:

Вычислить приблизительную точку росы влажного воздуха, пролетающего по неутепленному металлическому газоходу между мельницей и динамическим сепаратором, без измерений его относительной влажности гигрометром.

Исходные данные:

Свежее питание мельницы:

  • F = 74 т/ч = 74000 кг/ч;
  • WF = 0.27%.

Воздух в помещении, где работает мельница:

  • Т = 16 °C = 289 K;
  • RH = 70%;
  • P = 99725 Па.

Воздушный поток в рассматриваемом газоходе:

  • Q1 = 12000 Нм³/ч;
  • Tin1 = 80 °C = 353 К (температура воздуха внутри газохода; не путать с температурой наружной поверхности газохода);
  • P1 = -490 Па (относительное статическое давление) ⇒ P + P1 = 99725 — 490 = 99235 Па (абсолютное статическое давление);
  • Mw = 18.01528 г/моль = 0.018 кг/моль.

Решение:

  1. Рассчитаем давление насыщенного водяного пара в атмосферном воздухе по формуле (8) из подраздела «Ручное измерительное оборудование…»:
Ps=611⋅exp⁡(2500000461.52(1273.15−1T))=611⋅exp⁡(2500000461.52(1273.15−1289))=1813ПаP_s = 611 \cdot \exp\left( \frac{2500000}{461.52} \left( \frac{1}{273.15} — \frac{1}{T} \right) \right) = 611 \cdot \exp\left( \frac{2500000}{461.52} \left( \frac{1}{273.15} — \frac{1}{289} \right) \right) = 1813\,\mathrm{Па}

2. Определим объемную долю водяного пара в атмосферном воздухе по (5):

ϕv=RH⋅PsP=70%⋅181399725=1.27%\phi_v = \frac{RH \cdot P_s}{P} = \frac{70\% \cdot 1813}{99725} = 1.27\%

3. Вычислим массовый расход влаги mwF, испаряющейся из свежего питания (здесь примем допущение о полном испарении воды из свежего питания)7:

mF=F⋅WF=74000⋅0.0027=200кг/чm_F = F \cdot W_F = 74000 \cdot 0.0027 = 200\,\mathrm{кг/ч}

4. Переведем массовый расход воды mwF в объемный QwF по уравнению идеального газа:

PV=mMRT⇒V=mRTMP⇒QwF=mwFRTin1MwP1=200⋅8.314⋅3530.018⋅99235=329Нм3/чPV = \frac{m}{M}RT \Rightarrow V = \frac{mRT}{MP} \Rightarrow Q_{wF} = \frac{m_{wF}RT_{in1}}{M_wP_1} = \frac{200 \cdot 8.314 \cdot 353}{0.018 \cdot 99235} = 329\,\mathrm{Нм^3/ч}

5. Воздушный поток в анализируемом месте состоит из втянутого в мельницу наружного воздуха, а также подсоса через маятниковую заслонку на выгрузке из мельницы, т.е. воздуха с относительной влажностью. Чтобы понять сколько с ним прилетело водяного пара, переведем ϕv в объемный расход Qv:

Qv=Q⋅Φv=(Q1−QwF)⋅Φv=(12000−329)⋅0.0127≈148Нм3/чQ_v = Q \cdot \Phi_v = \left(Q_1 — Q_{wF}\right)\cdot\Phi_v = \left(12000-329\right)\cdot0.0127 \approx 148\,\mathrm{Нм^3/ч}

6. Значит суммарная объемная доля паров воды может быть (при допущении, что ни в динамическом сепараторе, ни после него нет конденсации воды из воздуха):

Φv=QwF+QvQ1=329+14812000=0.040=4.0%\Phi_v = \frac{Q_{wF}+Q_v}{Q_1} = \frac{329+148}{12000} = 0.040 = 4.0\%

7. Т.о. вероятный диапазон ϕv = 1.3-4.0%.

8. Итак, парциальное давление водяного пара по (4):

Pv=PΦv=P1Φv=99235⋅0.013=1290Па=9.68мм рт. ст. – min;P_v = P\Phi_v = P_1\Phi_v = 99235\cdot0.013 = 1290\,\mathrm{Па} = 9.68\,\mathrm{мм\ рт.\ ст.} \text{ — min;}
Pv=PΦv=P1Φv=99235⋅0.040=3969Па=29.77мм рт. ст. – max.P_v = P\Phi_v = P_1\Phi_v = 99235\cdot0.040 = 3969\,\mathrm{Па} = 29.77\,\mathrm{мм\ рт.\ ст.} \text{ — max.}

9. Проверим принятую в примере №1 относительную влажность воздуха:

Ps=611⋅exp⁡(2500000461.52(1273.15−1Tin5))=611⋅exp⁡(2500000461.52(1273.15−1353))=54230Па;P_s = 611 \cdot \exp\left( \frac{2500000}{461.52} \left( \frac{1}{273.15} — \frac{1}{T_{in5}} \right) \right) = 611 \cdot \exp\left( \frac{2500000}{461.52} \left( \frac{1}{273.15} — \frac{1}{353} \right) \right) = 54230\,\mathrm{Па};
RH=ΦvP1Ps=0.040⋅9923554230=7.3%RH = \frac{\Phi_v P_1}{P_s} = \frac{0.040\cdot99235}{54230} = 7.3\%

10. Наконец, рассчитаем точку росы по (1):

Tdew=BA−log⁡(Pv)−C=1730.638.07131−log⁡(9.68)−233.426=11∘C – min;T_{dew} = \frac{B}{A-\log(P_v)} — C = \frac{1730.63}{8.07131-\log(9.68)} — 233.426 = 11\,^\circ\mathrm{C} \text{ — min;}
Tdew=BA−log⁡(Pv)−C=1730.638.07131−log⁡(29.77)−233.426=29∘C – max.T_{dew} = \frac{B}{A-\log(P_v)} — C = \frac{1730.63}{8.07131-\log(29.77)} — 233.426 = 29\,^\circ\mathrm{C} \text{ — max.}

В примере №2 воздух привносит в систему помола около 1 т воды в час:

QwF≈125500⋅1.27%≈1594Нм3/ч;Q_{wF} \approx 125500\cdot1.27\% \approx 1594\,\mathrm{Нм^3/ч};
mwF=QwF⋅Mw⋅P1R⋅Tin1=1594⋅0.018⋅992358.314⋅353=970кг/ч.m_{wF} = \frac{Q_{wF}\cdot M_w\cdot P_1}{R\cdot T_{in1}} = \frac{1594\cdot0.018\cdot99235}{8.314\cdot353} = 970\,\mathrm{кг/ч}.

Это количество воды могло бы увеличить влажность цемента или свежего питания мельницы приблизительно на:

0.97074.000≈1.3%\frac{0.970}{74.000} \approx 1.3\%

Однако, конечно, на практике полной конденсации воды из воздуха никогда не будет, а при рассматриваемой точке росы (11-29 °C) и положительной температуре окружающего воздуха конденсация минимальна. Почему так? Для ответа на этот вопрос смоделируем в CFD теплообмен между воздухом, протекающим по газоходу от мельницы до сепаратора, и окружающей средой. Важно отметить, что именно в этом газоходе при отсутствии его теплоизоляции возможна наиболее интенсивная конденсация, т.к. воздух здесь самый влажный в системе. Далее в динамическом сепараторе он многократно разбавляется наружным воздухом, следовательно, относительная влажность воздуха на вылете из сепаратора (как и точка росы) гораздо ниже, чем на вылете из мельницы.

Результаты CFD-моделирования представлены на рис. 1.



а) температура наружного воздуха: +16 °C; толщина стенки — 6 мм; температура стенки: 50-60 °C.
б) температура наружного воздуха: -10 °C; толщина стенки — 6 мм; температура стенки: 40-50 °C.
в) температура наружного воздуха: -10 °C; толщина стенки — 6 мм; толщина теплоизоляции из минваты — 100 мм; температура стенки — 80 °C.

Рис. 1. CFD-моделирование температуры металлического газохода
(диаметр — немногим более метра) из примера №2.

Снаружи газоход обдувается/охлаждается воздухом со скоростью 0.5 м/с.

Рисунок справа — это увеличенный участок стенки газохода (отображена двумя тонкими линиями) рисунка слева.

Видно, что температура стенки газохода и слоя внутреннего воздуха вблизи него составляет около 50-60 °C — на несколько десятков градусов выше рассчитанной в примерах точки росы (11-29 °C). Получается, при таких условиях конденсации вообще не произойдет. А что если уменьшить температуру наружного воздуха до значений холодной зимы? По рис. 1б температура стенки газохода понизится до 40-50 °C — опять выше точки росы.

Однако ситуация заметно ухудшится при подаче на помол очень влажного клинкера. Так, расчетная точка росы при влажности свежего питания мельницы 2% может достигнуть более 60°C. Значит пары воды начнут конденсировать даже при положительной температуре окружающего воздуха (как на рис. 1а), а при отрицательной выход жидкой влаги значительно интенсифицируется (рис. 1б).

Решение проблемы тривиально — утеплить газоход минватой. На рис. 1в видно, что 100 мм толщины теплоизоляции более чем достаточно для сохранения температуры стенки выше точки росы. К тому же такая теплоизоляция практически исключает осязаемые теплопотери в окружающую среду.

Таким образом, математический расчет точки росы полностью подтверждается CFD-моделированием.

Рекомендации по теплоизоляции газоходов и оборудования

Резюмируем текст выше. Теплоизоляция компонентов системы помола цемента решает две задачи: а) препятствует конденсации воды внутри газоходов и оборудования; б) минимизирует теплопотери. Обе актуальны для холодного клинкера и/или низкой температуры окружающей среды. В противном случае утепление бессмысленно.

Достаточная в большинстве ситуаций толщина теплоизоляционного слоя из минеральной ваты — 100 мм.

Приоритеты (рекомендуемая последовательность в порядке значимости) утепления для технологической схемы на рис. 1 подраздела «Статьи энергетического баланса»:

Предотвращение конденсации (в холодное время года при подаче влажного клинкера) и потери тепла

  1. Газоход из мельницы BM в динамический сепаратор SR;

Преимущественно сохранение тепла в системе (нет риска ощутимой конденсации)

  1. Ковшовый элеватор BE;
  2. Аэрожелоба AS1, AS2 и AS3 (минимальный эффект);

Удержание тепловой энергии в системе при закольцовке динамического сепаратора

  1. Газоход между динамическим сепаратором SR и рукавным фильтром BF;
  2. Корпус рукавного фильтра BF;
  3. Газоход между рукавным фильтром BF и центробежным вентилятором FN;
  4. Центробежный вентилятор FN;
  5. Газоходы закольцовки между центробежным вентилятором FN и динамическим сепаратором SR.

Однако теплоизоляция лишь сохраняет уже имеющуюся тепловую энергию. Следующий логичный шаг — уменьшить сам ее расход, возвращая часть нагретого воздуха обратно в систему.

Закольцовка воздуха динамического сепаратора

Вернемся к энергетическому балансу. В подразделе «Статьи энергетического баланса» мы выделили основные статьи его прихода и расхода. Т.к. приход энергии обычно = const, то для борьбы с недостатком тепла в системе остается манипулировать статьями расхода, точнее, с практической точки зрения, одной статьей — газовым потоком на вылете из технологической линии помола.

Зачем выбрасывать в дымовую трубу ⅔ тепловой энергии в воздушном потоке, если бо́льшую ее часть можно вернуть обратно в мельницу?

Идея проста: закольцевать (связать) газоходами центробежный вентилятор FN и патрубки первичного/вторичного воздуха динамического сепаратора SR (рис. 2).

Рис. 2. Закольцовка воздуха динамического сепаратора системы помола замкнутого цикла с шаровой мельницей.

Потоки на рис. 2:

  • черная стрелка — свежее питание;
  • красная стрелка — питание сепаратора;
  • розовая стрелка — цемент;
  • зеленая стрелка — возврат / крупка;
  • синяя штриховая стрелка — воздух.

Технологической оборудование на рис. 2:

  • BC — ленточный конвейер;
  • BM — шаровая мельница;
  • FV1-FV3 — маятниковые заслонки;
  • AS1-AS4 — аэрожелоба;
  • BE — ковшовый элеватор;
  • SR — динамический сепаратор;
  • BF — рукавный фильтр;
  • FN — центробежный вентилятор;
  • FM — поточный весоизмеритель.

Тогда в SR будет поступать преимущественно горячий воздух, а не холодный из цеха или улицы. За счет неплохого конвективного теплообмена в сепараторе крупка нагреется и, в свою очередь, передаст часть своей тепловой энергии свежему питанию в первой камере мельницы (для обычного портландцемента соотношение крупки к свежему питанию ≈ 2:1) ⇒ интенсифицируется испарение влаги из сыпучих ⇒ улучшится текучесть ⇒ в конечном итоге возрастет производительность системы помола и понизится влажность цемента на выходе из нее.

Закольцовка также позволяет быстрее разогреть холодную систему помола при пуске. Желательно начинать производство в режиме рециркуляции горячего воздуха через динамический сепаратор пока не будут достигнуты рабочие диапазоны температур материальных и газовых потоков.

На практике из-за подсосов, испарившейся влаги и др. причин часть воздуха потребуется выпустить в дымовую трубу. Также порой достаточно закольцовки только первичного воздуха динамического сепаратора.

Подытожим причины недостатка тепла в системе помола и консервативные способы улучшения ситуации в блок-схеме на рис. 3. К радикальным, по терминологии автора, относится подвод тепла из газогенератора (топки с горелкой). Мы не будем затрагивать его в этой книге.

Рис. 3. Блок-схема консервативных решений при недостатке тепла в системе.

Таким образом, при отсутствии внешнего источника тепла основными консервативными способами повышения производительности являются предотвращение увлажнения клинкера, минимизация теплопотерь и рациональное использование уже имеющейся тепловой энергии внутри системы.

  1. В закрытом складе такой проблемы нет. Клинкер практически не абсорбирует воду из воздуха. Поэтому единственная проблема, которую приходится преодолевать во время помола — низкая температура свежего питания мельницы. Следовательно, закрытый склад — это не роскошь, а необходимость для стран с влажным и полузасушливым климатом. Тем не менее, его строительство должно быть оправдано экономическим расчетом. Для ориентира по рассматриваемой в книге системе можно взять удельный перерасход электроэнергии ≈5-7 кВт∙ч при помоле лежалого несколько месяцев клинкера с открытого склада. ↩︎
  2. Влажность «свежего»клинкера после обжига, охлаждения в колосниковом холодильнике и нескольких суток складирования в силосе составляет сотые доли процента, т.е. близка к нулю. ↩︎
  3. Скорости вытекания молотого клинкера через воронку ЛОВ. ↩︎
  4. Влажность цемента на выходе из системы помола напрямую не регламентируют государственными стандартами. В ГОСТ 31108-2020 фигурируют потери при прокаливании, куда, естественно, входит свободная, а также химически связанная вода (в гипсе, гидратной извести). Из опыта, допустимо удерживать влажность цемента в пределах 1.5%. ↩︎
  5. Автор не увидел этого эффекта в своих лабораторных исследованиях, но, тем не менее, не исключена возможность незначительного влияния температуры сыпучих на скорость их протекания по мельнице. ↩︎
  6. Другое определение: когда парциальное давление паров воды в газовой смеси Pv достигает значения равновесного давления водяного пара в жидком состоянии Pv0, образуется конденсат — газовая смесь становится насыщенной. Температура Tdew, при которой выполняется вышеуказанное равенство есть точка росы. ↩︎
  7. В действительности оно никогда не будет полным. Чем меньше влажность сыпучих, тем труднее выпарить из них эту воду. Помимо этого дополнительная влага (например, конденсат из воздуха) может поступать в мельницу вместе с крупкой. ↩︎

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *