Выбор, обоснование и описание схемы технологического процесса

Процесс получения аглопоритового гравия заключается в спекании шихты на агломерационных решетках в условии высоких температур в течение короткого времени.

Одной из особенностей технологии производства аглопорита является выбор способа подготовки шихты и в связи с этим оборудования в зависимости от того, к какой группе принадлежит используемое сырье – первой, второй или третьей. Дальнейшие этапы производства следующие: дробление и рассев исходного сырья и добавок, дозирование составляющих шихты преимущественно ленточными питателями, приготовление однородной и надлежащего зернового состава шихты, укладка ее на колосники машины и спекание с последующим охлаждением, дробление, фракционирование и хранение аглопорита.

Исходное сырье крупностью 5 мм смешивается с водой, а при необходимости с измельченным топливом и другими добавками. Шихта надлежащего состава загружается на колосниковую решетку агломерационной машины. Рекомендуется производить двухслойную загрузку шихты с меньшим содержанием топлива в нижнем слое.

Поверхностный слой шихты зажигают при помощи специального горна при одновременном включении эксгаустера для просасывания газов, которые в результате горения топлива нагреваются до температуры 900- 1200^оС. При этом в рассматриваемом слое происходят следующие основные явления: быстрое испарение влаги, подогрев шихты, сгорание топлива с повышением температуры шихты до 1200 – 1600^оС, спекание и поризация исходного сырья, охлаждение спекшегося продукта. Таким образом, каждый дифференциальный слой шихты претерпевает следующие температурные воздействия: нагрев до 1400 – 1600^оС в течение 3- 4 мин; охлаждение до 600 – 800^о в течении 2-3 мин.

Начавшийся процесс горения топлива в поверхностном слое шихты распространяется вглубь его. Образующиеся при этом газообразные продукты горения и спекающийся аглопорит, имея высокую температуру, нагревают просасываемый воздух и нижележащие слои шихты, подготовляя, таким образом, содержащееся в них топливо к возгоранию, в результате чего процесс горения топлива переходит от одного дифференциального слоя к другому, заканчиваясь у колосниковой решетки.

В сечении спекаемого слоя шихты различают четыре условные технологические зоны, перемещающиеся сверху вниз: зону охлаждения, зону горения топлива (спекания и вспучивания шихты), зону подогрева шихты и зону испарения влаги.

Рис.1 Технологическая схема приготовления сырцовых гранул из золы-уноса ТЭС

Принцип производства аглопоритового гравия заимствован из металлургической промышленности, где сырцовые окатыши из тонкодисперсных руд и концентратов подвергают термообработке на решетках агломерационных машин.

Особенности технологии производства аглопоритового гравия из золы ТЭС с использованием оборудования, освоенного отечественной машиностроительной промышленностью, заключаются в следующем.

Сухая зола из силосного склада ТЭС пневмотранспортом или золовозами подается в отделение приема золы. В случае использования зольной пульпы в отделении приема золы предусмотрена установка для ее обезвоживания вакуум-фильтрами.

Из расходного бункера отделения сырья, с помощью непрерывно действующего автоматического дозатора типа СБ-71 зола поступает в винтовой шнековый, а затем двухвальный шнековый смеситель PL-250. Дозатор СБ-71 регулирует расход золы от 5 до 20 т/ч. В смесителях шихта перемешивается и частично увлажняется водой.

При недостаточной гранулируемости золы, ограниченном или повышенном содержании в ней остатков угля, а также при низкой прочности сырцовых зольных гранул в зольную шихту вводят добавки; 5-30% глинистой породы (в виде шликера), до 5% молотого угля, а также 0,5-5% водного раствора сульфитно-дрожжевой бражки. Из смесителя шихта по ленточному конвейеру поступает на тарельчатый гранулятор завода «Строммашина» (диаметр тарели 4200 мм), где с помощью форсунок дополнительно увлажняется до оптимального значения и окомковывается в гранулы диаметром 5-20 мм (в зависимости от поддающихся регулировке скорости вращения, угла наклона и шихтовой нагрузки гранулятора).

Сырцовые зольные гранулы обычно характеризуются следующими показателями свойств: объемная насыпная масса фракции 10-20 мм – 700-1000 кг/м³; разрушающая нагрузка (при раздавливании) - не менее 5 Н/гра- нулу; число ударов с высоты 300 мм - не менее 4; предельная высота сбрасывания - не менее 500 мм; термостойкость - не менее 500°С. Разрушающая нагрузка при раздавливании отдельных сухих гранул не менее 3 Н/гранулу.

С гранулятора сырцовые гранулы поступают на ленточный конвейер, подающий их к загрузочному узлу непрерывно действующей агломерационной машины. Последовательно работающие радиальный распределитель (ленточный конвейер) и роликовый укладчик с углом наклона 5° равномерно распределяют сырцовые гранулы по ширине и высоте обжиговых тележек агломерационной машины.

Роликовый укладчик состоит из отдельных вращающихся вокруг своей оси роликов диаметром 100-110 мм и длиной, равной рабочей ширине палеты агломерационной машины; зазор между роликами 3-4 мм. Высота укладываемого слоя сырцовых зольных гранул 250 - 300 мм.

Термическая обработка сырцовых зольных гранул осуществляется на ленточной конвейерной агломерационной обжиговой машине непрерывного действия (типа СМС-117), состоящей из ряда обжиговых тележек. Агломерационная обжиговая машина оборудована горном, разделенным на технологические зоны, в которых последовательно происходят сушка и подогрев, зажигание и обжиг верхнего слоя уложенных гранул. В дальнейшем обжиг, как правило, протекает вследствие горения остатков угля, находящегося в золе. В зонах горна, разделенных кирпичными перегородками, смонтированы форсунки для сжигания жидкого или газообразного топлива. Для горения топлива шихты сквозь слой уложенных гранул просасывают воздух. С этой целью обжиговая машина оборудована комплексом тягодутьевых средств и газовоздушных трактов для транспортирования теплоносителя (отходящие газы из зоны обжига) и воздуха.

По окончании процесса термической обработки на колосниках машины образуются хорошо обожженные, не спекшиеся между собой гранулы. С разгрузочного конца машины они поступают на грохот для рассева на фракции до 5, 5-10 и 10-20 мм. При нарушениях режима термической обработки может образоваться спекшийся брус гранул, для разрушения которого между разгрузочным концом обжиговой машины и грохотом, предусмотрены раскалывающее устройство и одновалковая роторная дробилка (типа СМ-962). Образование спекшегося бруса не нарушает технологического режима, а полученный после дробления щебнеподобный материал может быть использован в качестве заполнителя. С 1 м² обжиговой машины получают в 1 ч около 0,8 м³ аглопоритового гравия.