Высокая температура в процесе помола при современных требованиях к качеству цемента обусловливает недостаточную эффективность помола в открытом цикле. Для повышения качества необходимо осуществить охлаждение цемента в процессе помола. Охлаждение становится эффективным только в том случае, если оно препятствует нагреву до температуры обезвоживания гипса. Эта критическая температура часто возникает при помоле в открытом цикле. Помол в замкнутом цикле позволяет осуществлять действенный температурный контроль на всех этапах процесса.

Для эффективного охлаждения многокамерных мельниц Лурье [129] рекомендует довести расход воздуха до 300 м3/ч на 1 т цемента. По другим данным, для интенсивной вентиляции мельниц рекомендуется от 400 до 1200 м3 воздуха на 1 т цемента.

Для расчета необходимой вентиляции можно также исходить из объема мельницы; обычно принимается расход воздуха в 1 мин, равный трех-четырехкратному объему мельницы. Нормальная концентрация пыли при таких условиях вентиляции составляет 50—100 г/м3 [130].

10.7.2. Водяное охлаждение корпуса. Если вентиляции недостаточно для необходимого снижения температуры, то можно применять охлаждение корпуса мельницы. Вдоль продольной оси мельницы устанавливают водяную систему, разбрызгивающую воду на корпус мельницы. Такой способ охлаждения снижает температуру материала, выходящего из мельницы, на 30—40° С.

10.7.3. Подача воды в мельницу. Этот способ охлаждения основан на впрыскивании контролируемого количества воды в наиболее нагретые части цементной мельницы, где она немедленно испаряется. Вода подается сжатым воздухом в мельницу через простые сопла, где производится ее распыление на мельчайшие капли. В двухкамерных мельницах распыление влаги обычно производится во второй камере. Возникающая смесь воздуха и водяного пара выводится из мельницы через пылеулавливающее устройство в атмосферу. Вентиляционные трубы и пылеулавливающее устройство должны быть изолированы, чтобы предотвратить конденсацию водяного пара.

На рис. 10.15 показана схема впрыскивания охлаждающей воды в цементную мельницу (фирма «Фуллер», бюллетень WS—IA).

По данным фирмы «Смидт», результаты, полученные расчетным путем по приведенному способу, подтверждаются эксплуатационными данными.

Охлаждение цемента после помола. Приведенные выше расчеты показывают, что при водяном охлаждении мельниц температура цемента превышает 100° С. Однако из опыта известно, что упаковка и хранение цемента в бумажных мешках требуют снижения его температуры до 65°С .

Вследствие высокой теплоемкости цемента значительное •снижение его температуры достижимо только с помощью соответствующей системы охлаждения. Во время транспортирования от мельницы к силосу температура цемента снижается только на 5—10° С; процесс охлаждения в силосе длится несколько недель.

При упаковке горячего цемента (80—100° С) в бумажные мешки разрушаются бумажные волокна и мешки часто рвутся. При хранении горячего цемента в силосах образуются комки вследствие реакции клинкерных минералов с гидратной влагой гипса (образование сингенита).

Холодильник для цемента фирмы «Смидт» снижает температуру цемента со ПО до 65°С при температуре охлаждающей воды 15°С (рис. 10.17).

Горячий материал подается на днище резервуара холодильника, где захватывается внутренним вращающимся спиральным ступенчатым подъемником.

Благодаря сочетанию вертикального движения с центробежной силой цемент формирует тонкий слой, который движется вверх, прижимаясь изнутри к стенке резервуара. Этим обеспечивается высокая скорость теплообмена между горячим материалом и холодной стенкой резервуара.

Тепло, отдаваемое стенке резервуара, отводится с охлаждающей водой, равномерно омывающей всю наружную поверхность корпуса холодильника. Стекающая в виде тонкой пленки вода собирается в ванну и удаляется.

Для удаления постороннего материала (металлических обломков, цильпебса и т.п.), накапливающегося в резервуаре, в днище холодильника предусмотрено специальное отверстие.

Такие холодильники могут быть включены в действующие технологические линии.

На рис. 10.18 показана технологическая схема помольной установки с холодильником для цемента фирмы «Смидт».

Холодильники для цемента фирмы «Смидт» имеют производительность до 100 т/ч; расход охлаждающей воды при такой производительности составляет 65 м3/ч, а потребляемая мощность 90 кВт.

10.7.5. Охлаждение цемента в центробежном воздушном сепараторе. Здесь охлаждение цемента достигается при относительно низких энергозатратах. Готовый продукт и циркулирующий материал охлаждаются одновременно, чем предотвращает­ся нагрев до температуры обезвоживания гипса. Расход

Комки образуются и без участия сингенита (K2S04-CaS04-H20) в связи с формированием эттрингита. (Прим. ред.)

охлаждающего воздуха — 0,2—0,3 кг/кг цемента (циркулирующий материал плюс готовый продукт) в зависимости от температуры воздуха и материала. Термодинамические характеристики и количество охлаждающего воздуха должны для каждой помольной установки определяться по уравнению теплового баланса.

На рис. 10.19 показана технологическая схема цементной мельницы, работающей в замкнутом цикле с воздушным охлаждением материала в сепараторе. Циркулирующая нагрузка составляет около 290% питания мельницы. Эта установка расходует 0,28 кг воздуха на 1 кг цемента (циркулирующий материал плюс готовый продукт). Температура готового продукта 81° С, крупки сепаратора 85° С, продукта электрофильтра 74° С.

Точность приведенных данных может быть проверена с помощью расчета, основанного на предположении о балансе между теплоотдачей цемента и отводом тепла охлаждающим воздухом. В каждом случае количество тепла равно произведению массы М и удельной теплоемкости обоих веществ 5 на разность температур. Количество продукта задается в кг/мин.

После преобразований и решения относительно tf получим tf = 81° С.

Средняя температура трех компонентов 84° С. Разница между заданной и расчетной температурой составляет 3 град, т.е. примерно 3%, чем в рассматриваемом случае можно пренебречь. Расчет подтверждает точность значений, данных на технологической схеме.

Охлаждение цемента в воздушном сепараторе системы Хей-да. Хейд [132] приводит следующие данные об охлаждении цемента воздухом в сепараторе собственной конструкции:


По приведенным данным, удельный расход охлаждающего воздуха составляет 7500/35000=0,214 кг воздуха на 1 кг цемента (циркулирующий материал плюс готовый продукт).

0.7.6. Охлаждение цемента в холодильнике системы Фул-лера. На рис. 10.20 показана схема помольной установки, в которой охлаждение циркулирующего материала происходит в специальном холодильнике для цемента с псевдоожижением [133]. Этот холодильник представляет собой цилиндрическую емкость с системой охлаждающих ребристых труб. Вода поступает сверху в каждую трубу, связанную с основными магистралями подачи и отвода охладителя. У основания холодильника ниже труб расположено наклонное днище, снабженное пористой прокладкой, через отверстия которой подается воздух, приводящий материал в псевдоожиженное состояние. Такой холодильник снижает температуру материала во всем помольном цикле до 80° С и поэтому уменьшает возможность обезвоживания гипса. Одновременно температура готового цемента снижается до 50—65° С в зависимости от размеров холодильника, температуры охлаждающей воды и производительности. При этом нет необходимости в охлаждении цемента в сепараторе.

10.7.7.Размеры холодильников для цемента. В табл. 10.7.1 [134] приведены примерные размеры холодильников с псевдоожижением материала для данных размеров цементных мельниц, работающих при 500% -ной циркулирующей нагрузке, температуре клинкера и цемента 65° С и температуре охлаждающей воды 21° С.