Úvod do výroby cementu a role rotační pece
Cement společně s vodou tvoří cementovou pastu, která váže kamenivo a písek a v důsledku chemického procesu zvaného hydratace tvrdne a získává na pevnosti.
Cement se vyrábí z pečlivě kontrolované chemické kombinace vápníku, křemíku, hliníku, železa a dalších složek. Běžné materiály používané pro výrobu cementu jsou vápenec, skořepiny, křída nebo opuka kombinovaná s břidlicí, jíl, břidlice, vysokopecní struska, křemičitý písek a železné rudy. Tyto látky se zahřívají na vysoké teploty a výsledný materiál se mele na jemný prášek, který běžně známe jako cement.
Slínek je hlavní složka cementu a získává se vypálením vápencového slínu při teplotách vyšších než 1450 °C v rotační peci. Cement se poté vyrobí namletím slínku spolu s dalšími složkami.
Rotační pec na cement je nejdůležitější částí pyroprocesu, při kterém jsou materiály vystaveny vysokým teplotám, aby došlo k chemické nebo fyzikální změně. Rotační pece v technologii výroby cementu slouží k pálení surovinových směsí na slínek (původní patent rotační pece z r. 1885 v USA - Frederik Ransome, realizace první pece 1887). Jako nejdůležitější zařízení ve výrobě cementu rotační pec přímo určuje kvalitu cementového slínku, často označovaného jako „srdce cementárny“.
Cementová pec se používá hlavně pro kalcinaci slínku a má suchý typ a mokrý typ.
Čtěte také: Výběr a použití rotačních sekaček
Příprava surovin a konstrukce pece
Požadovaná směs základní suroviny a korekčních přísad je v surovinové mlýnici rozemleta na jemnou surovinovou moučku. Jemně mletá surovina je přiváděna k hornímu konci pece.
Rotační pece mají cca 3,5 metru v průměru a jsou dlouhé jako 40ti patrová budova. Jsou umístěny v mírně nakloněné ose. V cementářské peci jsou suroviny zahřívány na cca 1500°C ve velkých rotačních pecích obložených speciálními šamotovými cihlami.
Rotační pec Cement Clinker se skládá převážně z rotační části, nosné části, ozubených kol, krytu pece, spalovacích zařízení a dalších komponent. Ochranná deska rotační pece a ocas pece využívají individuální odlévání, nejen že se snadno instaluje, ale má také vysokou tepelnou odolnost, odolnost proti korozi a odolnost proti opotřebení. Studený vítr ve studeném větrném krytu zajistí rovnoměrné chlazení válce hlavy pece a ochranné desky, čímž se stane bezpečnější a spolehlivější. Digestoř se vyznačuje velkým objemem, díky kterému je proudění vzduchu plynulejší.
V základním převodovém systému lze-velké ozubené hřídele a ozubená kola zakázkově obrábět-pomocí technologie obrábění vysoce přesné-profilu zubů, která zaručuje hladký převod. Co se týče nosného systému, profesionálně se vyrábí klíčové komponenty, jako jsou nosné válce (trunnion roller) a přítlačné válce. Prostřednictvím přísné kontroly rozměrů a zátěžového testování zajišťuje stabilní podepření a axiální umístění pláště rotační pece. Současně se poskytují standardizovaná a přizpůsobená ložisková sedla v kombinaci s přesnými montážními procesy pro snížení provozních ztrát.
Rotační pec vyžaduje nepřetržitý a spolehlivý provoz 365 dní v roce. Je provozována v extrémních mechanických, tepelných a chemických podmínkách, které kladou maximální nároky na design, kvalitu provedení, provoz a údržbu.
Čtěte také: Použití bílého cementu v praxi
Princip fungování rotační pece
Materiál je přiváděn do pece přes konec pece (vyšší strana válce). Protože je válec nakloněný a otáčí se pomalu, materiál se pohybuje jak kružnicí, tak i axiálním směrem (z vyšší strany na spodní stranu). Díky nepřetržitému otáčení válce se materiál postupně přesouvá od horního konce k dolnímu a nakonec je materiál vypouštěn z ústí pece. Palivo je přiváděno do hlavy pece přes hlavu pece a výfukové plyny budou vystupovat na konci pece po výměně tepla s materiálem. Po fyzikální a chemické změně se materiál po ukončení kalcinace dostává do chladicího stroje přes víko pece. Materiál se kalcinuje při vysoké teplotě v peci a po sérii fyzikálních a chemických změn se zralý materiál kalcinuje.
Moderní technologie a efektivita
Tradiční rotační pec Cement Clinker obvykle způsobuje problémy, jako je nekontrolovatelná teplota kalcinace, nestabilní kvalita výroby, velká spotřeba energie, vážné znečištění životního prostředí a nízká tepelná účinnost. Se vznikem nové suché pece je jádrem technologie předehřívání suspenze a předdekompozice, ohřev a dehydratace surovin a velké množství rozkladných reakcí uhličitanu vápenatého se provádí v rozkladné peci mimo pec. Systém pece má dobrý efekt úspory energie a vysokou účinnost. Dokáže snížit spotřebu uhlí o 40 % než běžné globální-střešní konvertory.
Ve skutečnosti není rozdělení každého pracovního pásu v cementářské rotační peci přesně definováno a délka každého pracovního pásu v rotační peci souvisí se situací před vypálením materiálu pece, délkou hořícího plamene, a zda lze cementovou surovinu snadno spálit.
Bypass systém pro řízení znečišťujících látek
Jako by-pass je označován odtah části pecních plynů z přechodového kusu rotační cementářské pece, rychlé zchlazení této části pecních plynů a jejich odvedení do samostatného filtru - tato část plynů není vedena do výměníku před pecí, kde dochází k částečné kalcinaci v surovinové směsi. By-passové plyny jsou odtahovány z přechodového kusu rotační pece do chladicí komory, kde rychlým ochlazením těchto horkých plynů dojde ke kondenzaci alkálií na prachových částicích v by-passových plynech. Prachové částice tvoří kondenzační jádra. Tvorbě nálepků nelze zabránit pouze eliminací alkálií, především je nutno eliminovat chlór.
Koncentrace alkálií a chloridů může být sledována v horké moučce v přechodovém kusu, nebo v prachu, kterým jsou zaprášeny pecní plyny v přechodovém kusu. By-pass by měl odvádět minimálně 10 % plynů z hlavního hmotnostního toku plynů, aby měl výraznější efekt, při odvádění 25 % plynů je efekt již stoprocentní. Čím větší část pecních plynů je odváděna by-passem, tím více se zhoršuje energetická bilance pece. Pro co nejvyšší účinek by-passu je důležité jeho umístění tak, aby byly odtahovány pecní plyny z takového místa, ve kterém je koncentrace alkálií nejvyšší. Zaprášenost pecních plynů v přechodovém kusu je v ose pece vyšší (cca 200 g.mn-3) a směrem k hornímu okraji průřezu pece klesá. Koncentrace alkálií v prachu v přechodovém kusu je v ose pece nižší a směrem k hornímu okraji průřezu pece stoupá. Musí být zohledněn také vliv rotace pece.
Čtěte také: Bílý cement: Přehled
Při konvenčním řešení vznikají by-passové odprašky jako vedlejší produkt výroby cementu a vzhledem k vysokému obsahu alkálií nemohou být přidávány zpět k surovinové moučce. Hrubší částice lze odseparovat z by-passových plynů pomocí cyklonu a při teplotě cca 350 °C vracet zpět do pece nebo do výměníku. By-passové plyny s obsahem jemných podílů jsou ochlazovány na 150 °C, aby je bylo možno odprašovat přes tkaninový filtr. By-passové odprašky lze tedy mechanickými postupy rozdělit na dvě frakce. Hrubší frakce (částice větší než 70 μm) obsahující převážně slínkový a surovinový prach s nízkým obsahem alkálií včetně CaSO4, dále jemná frakce (částice menší než 70 μm) obsahující slínkový a surovinový prach s vysokým obsahem alkálií. Množství hrubé frakce je 85-90 % a množství jemné frakce je 10-15 % z celkového množství odprašků. Hrubá frakce je recyklována zpět do procesu (homosilo, vstup do výměníku, surovinová mlýnice) a jemná frakce je použita jako přísada do cementu v množství max. 0,5 %, aby sledované škodliviny (Na, K, Cl, stopové prvky) nepřesáhly maximální limity dané normou. Přísada alkalických odprašků má rovněž mírný negativní dopad (až o 5 %) na výsledné pevnosti betonu.
Ekologické aspekty výroby cementu
Boj za snížení emisí CO2 a snížení tzv. "uhlíkové stopy" vede přes směsné cementy. Složky cementu mohou snižovat emise skleníkových plynů. Například při výrobě cementu s 30procentním podílem jiné složky než je slínek vznikne až o 27 % emisí CO2 méně. Hlavními složkami mohou být např. přírodní vápenec, vysokopecní struska, nebo popílek, což jsou vedlejší produkty výroby železa a elektrické energie. Za určitých podmínek tyto složky mohou mít pozitivní vliv na konečné vlastnosti cementu.
Technické parametry rotačních pecí
| Modelka | Průměr (m) | Délka (m) | Sklon (%) | Kapacita (t/d) | Rychlost otáčení (ot./min) | Výkon (kW) | Hmotnost (t) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| VS1,4x33 | 1.4 | 33 | 3 | 26 | 0,39-3,96 | 18.5 | 48 |
| VS1,6x36 | 1.6 | 36 | 4 | 37 | 0,26-2,63 | 22 | 52 |
| VS1,8x45 | 1.8 | 45 | 4 | 52 | 0,16-1,62 | 30 | 78 |
| VS1,9x39 | 1.9 | 39 | 4 | 56 | 0,29-2,93 | 30 | 78 |
| VS2.0x40 | 2 | 40 | 3 | 78 | 0,23-2,26 | 37 | 119 |
| VS2.2x45 | 2.2 | 45 | 3.5 | 106 | 0,21-2,44 | 45 | 128 |
| VS2,5x40 | 2.5 | 40 | 3.5 | 180 | 0,44-2,44 | 55 | 150 |
| VS2,5x50 | 2.5 | 50 | 3 | 200 | 0,62-1,86 | 55 | 187 |
| VS2,5x54 | 2.5 | 54 | 3.5 | 204 | 0,48-1,45 | 55 | 196 |
| VS2,7x42 | 2.7 | 42 | 3.5 | 320 | 0,10-1,52 | 55 | 199 |
| VS2,8x44 | 2.8 | 44 | 3.5 | 400 | 0,437-2,18 | 55 | 202 |
| VS3.0x45 | 3 | 45 | 3.5 | 500 | 0,5-2,47 | 75 | 211 |
| VS3.0x48 | 3 | 48 | 3.5 | 700 | 0,6-3,48 | 100 | 237 |
| VS3.0x60 | 3 | 60 | 3.5 | 300 | 0,3-2 | 100 | 310 |
| VS3.2x50 | 3.2 | 50 | 4 | 1000 | 0,6-3 | 125 | 278 |
| VS3.3x52 | 3.3 | 52 | 3.5 | 1300 | 0,266-2,66 | 125 | 283 |
| VS3,5x54 | 3.5 | 54 | 3.5 | 1500 | 0,55-3,4 | 220 | 363 |
| VS3,6x70 | 3.6 | 70 | 3.5 | 1800 | 0,25-1,25 | 125 | 419 |
| VS4.0x56 | 4 | 56 | 4 | 2300 | 0,41-4,07 | 315 | 456 |
| VS4.0x60 | 4 | 60 | 3.5 | 2500 | 0,396-3,96 | 315 | 510 |
| VS4.2x60 | 4.2 | 60 | 4 | 2750 | 0,4-3,98 | 375 | 633 |
| VS4.3x60 | 4.3 | 60 | 3.5 | 3200 | 0,396-3,96 | 375 | 583 |
| VS4,5x66 | 4.5 | 66 | 3.5 | 4000 | 0,41-4,1 | 560 | 710 |
| VS4.7x74 | 4.7 | 74 | 4 | 4500 | 0,35-4 | 630 | 849 |
| VS4,8x74 | 4.8 | 74 | 4 | 5000 | 0,396-3,96 | 630 | 899 |
tags: #rotační #pec #na #výrobu #cementu #princip