Способ сжигания твердого топлива при обжиге стеновых керамических изделий

Способ сжигания твердого топлива при обжиге стеновых керамических изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству керамических изделий при использовании в процессе их обжига низкосортного твердого топлива (бурого угля, сланцев и др.), и направлено на снижение затрат топлива, интенсификацию процесса обжига и повышение качества керамики . Исходное топливо подвергают предварительной термообработке при подаче воздуха с температурой 160-280°С в количестве 0,06-10 -0,13-10 нм на 1 кДж низшей теплоты сгорания топлива до получения зольного остатка с содержанием углерода в виде кокса 10-30%. Зольный остаток запрессовывают в сырец, а полученный горючий газ направляют в обжиговый канал печи. Выпрессовка зольного остатка в сырец позволяет вести процесс обжига без топливных потерь. Изобретение позволяет достичь экономии топлива за счет предотвращения механического недожога и потерь летучих на 40%, сократить время обжига на 30% и повысить прочность кирпича в 1,6-2,0 раза за счет предварительной термической обработки топлива для полу., чения горючего газа и зольного остатка с содержанием 10-30% по массе углерода. 4 табл. (Л о:) О to со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (su 4 F 27 В 9 00

»»»

»

g, ..г „.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4061333/29-33 (22) 24.04.86 (46) 30.12.87. Бюл. № 48 (71) Государственный всесоюзный научноисследовательский институт строительных материалов и конструкций им. П. П. Будникова (72) О. В. Тапехина, А. A. Ахундов, В. В. Титов и П. А. Иващенко (53) 666.3.041 (088.8) (56) Заявка ФРГ № 3017434, кл. F 27 В 9/36, опублик. 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1202888, кл. F 27 В 9/00. (54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО

ТОПЛИВА ПРИ ОБЖИГЕ СТЕНОВЫХ

КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству керамических изделий при использовании в процессе их обжига низкосортного твердого топлива (бурого угля, сланцев и др.), и направлено на

„„SU„„1362907 А 1 снижение затрат топлива, интенсификацию процесса обжига и повышение качества керамики. Исходное топливо подвергают предварительной термообработке при подаче воздуха с температурой 160 — 280 С в количестве 0,06.10 — 0,13.10" нм" на 1 кДж низшей теплоты сгорания топлива до получения зольного остатка с содержанием углерода в виде кокса 10 — 30%. Зольный остаток запрессовывают в сырец, а полученный горючий газ направляют в обжиговый канал печи. Выпрессовка зольного остатка в сырец позволяет вести процесс обжига без топливных потерь. Изобретение позволяет достичь экономии топлива за счет предотвращения механического недожога и потерь летучих на 40%, сократить время обжига на 30% и повысить прочность кирпича в

1,6 — 2,0 раза за счет предварительной термической обработки топлива для получения горючего газа и зольного остатка с содержанием 10 — 30% по массе углерода.

4 табл.

1362907

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству керамических изделий при использовании в процессе их обжига низкосортного твердого топлива (бурый уголь, сланцы и др.) .

Цель изобретения — снижение расхода топлива, интенсификация процесса обжига и повышение качества керамических изделий.

Сучность способа заключается в следующем.

Введение в шихту всего зольного остатка, образующегося в результате обработки низкосортных топлив, например бурого угля или сланцев, позволяет не только исключить отходы в виде минеральной части топлива, но и повысить производительность действующих печей при тех же сырьевых затратах. Процесс термообработки топлива необходимо вести при подаче воздуха с температурой 160 — 280 С в количестве 0,06х10 —

0,13х10 нм на 1 кДж низшей теплоты сгорания топлива до получения зольного остатка с содержанием углерода в виде только кокса (10 — 30 мас.Я). Запрессовка такого зольного остатка в сырец позволяет вести процесс обжига без топливных потерь, так как химическое взаимодействие углерода кокса с кислородом, паром, углекислым газом и окислами глины интенсивнс происходит при 800 С и выше. Внутри изделия образуется восстановительная среда, что способствует повышению механической прочности обожженного черепка. На поверхности материала происходит догорание СО, что интенсифицирует обжиг. Диффузия кислорода внутрь массы изделия способствует выгоранию углерода и ускорению обжига.

Термическая обработка низкосортных топлив позволяет выделить все его летучие составляющие. Поэтому их отсутствие на стадии прогрева изделия позволяет ускорить процесс обжига, так как при относительно низких температурах исключается образование газообразных компонентов топлива и продуктов их разложения. При этом нет избыточного давления внутри материала, а следовательно, и его разрыва, что способствует повышению механической прочности изделий. Поэтому подача с золой топлива в виде только углерода кокса способствует экономии его, интенсифицирует процесс спекания и повышает качество. Максимальная прочность черепка достигается при 10—

30 мас.Я кокса в золе, запрессованной в сырец.

Подача подогретого до 160 — 280 С воздуха на процесс термической обработки низкосортных топлив приводит к образованию относительно крупных частиц золы с пористой структурой. После измельчения зольного остатка частицы размером 0,5 — 2 мм имеют малый насыпной вес, поры частиц открыты.

В процессе обжига это способствует интенсивному и полному выоранию углерода кокса в золе.

Образовавшийся после термической обработки газ направляется на сжигание в

5 обжиговый канал печи. его относительно высокая калорийность обеспечивает достижение высокой температуры горения (жаропроизводительность) и позволяет интенсифицировать процесс обжига.

С увеличением количества подаваемого воздуха на термическую обработку твердого топлива калорийность образовавшихся газов падает, снижается температура жаропроизводительности и интенсивность процесса обжига. Также увеличивается время

15 обжига. Поэтому существует верхний предел количества подаваемого воздуха на 1 кг топлива. Уменьшение количества подаваемого воздуха на термическую обработку увеличивает количество углерода в золе и приводит к появлению невыделившихся лету20 чих веществ, что приводит к потерям топлива в процессе обжига керамических изделий, увеличению времени обжига и снижению качества керамики в начальной стадии нагрева изделий.

Таким образом, количество подаваемого воздуха на процесс термической обработки топлива определяет не только интенсификацию процесса обжига изделий и сжигание топлива в обжиговом канале, но и способствует максимальному использованию все3р го топлива и повышению качества керамических изделий.

Количество подаваемого воздуха зависит и от калорийности исходного бурого угля, сланцев или другого твердого низкокалорийного топлива, что характеризуется низ35 шей теплотой сгорания топлив, учитывающей влажность и зольность топлива. Поэтому от калорийности топлива зависит калорийность полученного газа, интенсивность процесса обжига и температура жаропроизводительности.

Целесообразность выбора интервалов параметров процесса показана в табл. — 4.

В табл. 1 показано влияние содержания углерода кокса в золе, запрессованной в сырец, на топливные затраты, интенсив45 ность процесса обжига (время обжига), прочность керамического изделия (кирпича) и морозостойкость. Показатели даны при сжигании подмосковного бурого угля влажностью 13 /o, калорийностью 14000 кДж/

/кг. Количество воздуха, подаваемого на

5р термическую обработку угля, составляло

1,4 нм"/кг (0,1-10 нм /кДж), температура воздуха 200 С. Обжигу при 950 С подвергался глиняный кирпич, в который запрес совывался весь зольный остаток (3,7 мас.Я), содержащий различное количество углерода.

Как видно из табл. 1, введение золы в глиняную массу с различным содержа1362907 нием углерода приводит к увеличению прочности и морозостойкости. При содержании более 10 мас. Я углерода существенно возрастает прочность кирпича и морозостойкость. При повышении содержания углерода в золе более 30 мас.Я прочность кирпича и морозостойкость снижаются.

Поэтому нецелесообразно вводить золу с содержанием углерода менее 10 и более

30 мас.Я. По сравнению с прототипом расход топлива снижается с 250 кг у т. на 1000 шт. до 150 кг у.т. на 1000 шт., т.е. на 40Я. Время обжига существенно уменьшается с увеличением углерода в золе (при

30 мас.Я почти на 25Я).

В табл. 2 показано влияние подогрева воздуха, подаваемого на предварительную термическую обработку топлива, на степень выгорания углерода, содержащегося в золе, прочность керамической массы и время обжига. Количество углерода в золе составляло 20 мас.Я. Количество воздуха, подаваемого на термообработку, 1,4 нм /кг (0,1 10 нм /кДж). Глиняный кирпич обжигали при 950 С, используя подмосковный бурый уголь влажностью 13Я, калорийностью 14000 кДж/кг.

Как видно из табл. 2, при температуре воздуха менее 160 С степень выгорания углерода снижается с 97 (при 160 С) до

79Я (при 100 С), при больших температурах она повышается, а затем существенно снижается при температурах более 280 С.

Прочность кирпича при использовании добавки золы, полученной в процессе термообработки угля с температурой воздуха от 100 до 150 С, сначала снижается, затем возрастает в интервале 16 — 280 С и снова понижается. Это говорит о нецелесообразности снижения температуры воздуха менее

160 С и повышении более 280 С. Время обжига с увеличением температуры воздуха, подаваемого на термическую обработку топлива, снижается.

В табл. 3 показано влияние количества подаваемого воздуха на прочность кирпича, время обжига и затраты топлива. Данные приведены при сжигании подмосковного бурого угля влажностью 32 /р, калорийностью

10400 кДж/кг (низшая теплота сгорания) при обжиге глиняного кирпича. Температура воздуха 200 С.

Как видно из табл. 3, при снижении подаваемого количества воздуха на 1 кДж низшей теплоты сгорания топлива менее 0,06«

»10 нм прочность кирпича существенно ухудшается. Возрастают затраты топлива и значительно увеличивается время обжига.

При превышении количества подаваемого воздуха более 0,13 10 нм /кДж снижается прочность изделий, возрастают затраты топлива, несколько увеличивается время обжига. Поэтому подавать воздух в количестве менее 0,06-10 и более 0,13.10" нм / на

Пример 3. Сжигали подмосковный бурый уголь влажностью 13"/> и калорийностью

Q„ =14000 кДж/кг. Исходное топливо подвергали предварительной термической обработке при подаче воздуха в количестве

l 4 нм" на 1 кг топлива, что составляло

0,1.10" нм на 1 кДж низшей теплоты сгорания. Температура воздуха 160 С. Полученный зольный остаток, содержащий 18,8 масЯ кокса, вводили в шихту для приготовления кирпича и сжигали в сырце. Полученный горючий газ подавали в обжиговый канал.

Обжиг кирпича проводили в течение 29 ч, максимальная температура обжига 940 С.

Затраты топлива составляли 154 кг. у.т. на

1000 шт. кирпичей. Прочность кирпича

17,6 МПа, что в 1,65 раза выше прочности

1 кДж низшей теплоты сгорания нецеле-! сообразно.

Пример 1. Для обжига кирпича сжигали подмосковный бурый уголь влажностью 13 б и калорийностью Q„= 14000 кДж/кг. Исход5 ное топливо подвергапи предварительнои термической обработке при подаче воздуха с температурой 200 С в количестве 0,06»

«10 нм на 1 кДж низшей теплоты сгорания или 0,84 нм" на 1 кг топлива. При

10 этом полученный зольный остаток, содержащий 30 мас.Я кокса вводили в шихту и сжигали в сырце, а полученный горючий газ подавали в обжиговый канал на сжигание. Процесс обжига осуществляли в те1 чение 26 ч. Выдержка при максимальной температуре нагрева 960 С составляла 2 ч.

Затраты топлива в пересчете на 1000 шт. усл. кирпичей составляли 154 кг у.т. Прочность кирпича 20,7 МПа, что более чем в

2 раза выше прочности образцов, обожжен20 ных без введения в шихту зольных топливных остатков. При этом морозостойкость выше в 1,6 раза и составляет 40 циклов.

Пример 2. Сжигался подмосковный бурый уголь влажностью 32Я и калорийностью

Qн — — 10400 кДж/кг. Исходное топливо подвергали термической обработке при подаче воздуха с температурой 200 С в количестве 0,13 10" нм" на 1 кДж низшей теплоты сгорания или 1,35 нм" на 1 кг топgp лива. Полученный зольный остаток, содержащий 10 мас. /< кокса, вводили в шихту и сжигали в приготовленном кирпиче-сырце в процессе обжига. Полученный горючий газ подавали в обжиговый канал на сжигание. Обжиг кир у пича проводили в течение 32 ч, максимальная температура нагрева 950 С. Затраты топлива в пересчете на 1000 шт. усл. кирпичей составляли 195 кг. у.т. Прочность кирпича

152 МПа, что в 1,7 раза выше прочности образцов, обожженных без введения в

40 шихту зольного остатка. Морозостойкость при этом выше в 1,6 раза и составляла 40 циклов.

1362907

Формула изобретения

Таблица 1

Содержание углерода в золе, мас. X

5 8 10 20 30 35

Показатели

0 40

Изменение прочности кирпича, МПа

9 1 10 8 11 7 15 5 18 4 16 2 13 5 10 6

Изменение морозостойкости кирпича, циклы

Затраты топлива в пере—

35 30

25 28 30 40 40

40 счете на тыс.штук услов— ных кирпичей, кг.у.т.

160 153 152 150 145 150 159 155

36 35 34 30 28

26 26 25

Время обжига, ч образцов, обожженных без введения в шихту зольных остатков. При этом морозостойкость выше в 1,5 раза и составляла

35 циклов.

Пример 4. Сжигали подмосковный бурый уголь влажностью 13О и калорийностью

Q„=14000 кДж/кг. Исходное топливо подвергали предварительной термической обработке при подаче воздуха в количестве

1,4 нм" на 1 кг топлива, что составляло

0,1.10 нм на 1 кДж низшей теплоты сгорания. Температура воздуха 280 С. Полученный зольный остаток, содержащий 21,5 мас% кокса, вводили в шихту для приготовления кирпича и сжигали в сырце. Полученный горючий газ подавали в обжиговый канал. Обжиг кирпича проводили в течение

27 ч, максимальная температура обжига

950 С. Затраты топлива составляли 153 кг у.т. /1000 шт. кирпичей. Прочность кирпича !

7,8 МПа, что в 1,7 раза выше прочности образцов, обожженных без введения в шихту зольных остатков. При этом морозостойкость выше в 1,5 раза и составляла

35 смен.

Пример 5. Сжигали сланцы влажностью

12,5% и калорийностью Я,"= 9340 кДж/кг.

Сланцы подвергали предварительной термической обработке при подаче воздуха в количестве 0,11.10 нм" на 1 кДж низшей теплоты сгорания, т.е. 1,03 нм"/кг топлива.

Температура воздуха 220 С. Полученный зольный остаток, содержащий 25% кокса, вводили в шихту для приготовления кирпича и сжигали в сырце. Полученный горючий газ подавали в обжиговый канал.

Обжиг проводили в течение 30 ч, максимальная температура обжига 960 С. Затраты топлива составляли 160 кг у.т. на 1000 шт. усл. кирпичей. Прочность кирпича составляла 180 МПа, что в 1,85 раза выше прочности образцов, обожженных без введения в шихту зольного остатка. Морозостойкость в

1,4 раза выше и составляла 32 цикла.

Результаты приведенных примеров сведены в табл. 4.

Как видно из приведенных данных, 10 предлагаемый способ сжигания твердого топлива при обжиге стеновых керамических изделий позволяет снизить расход топлива с 240 — 250 до 150 — 160 кг у т. на 1000 шт. усл. кирпича, сократить время обжига до 26 — 28 ч и повысить ме15 ханическую прочность кирпича в 1,65 — 2,0 раза по сравнению с изделиями из шихты без добавки золы.

Способ сжигания твердого топлива при обжиге стеновых керамических изделий, включающий предварительную его термообработку, введение твердого остатка в шихту с последующим сжиганием в сырце и подачу

25 полученного горючего газа в обжиговый канал печи на сжигание, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива, интенсификации процесса обжига и повышения качества изделий, исходное топливо подвергают термической обработке при поЗ0 даче воздуха с температурой 160 — 280 С в количестве 0,06.10 — 0 13 10 нм на

1 кДж низшей теплоты сгорания топлива до получения зольного остатка, содержащего 10 — 30 мас.%. кокса.

1362907

Таблица 2 емпература воздуха, подаваемого на термообработо ку топлива, С

Показатели

100 160 200

270 280 310

Изменение степени выгорания .углерода, 7

97,0 98,5

79,0

99,7 98,5 79,0

Изменение прочности кирпича, МПа

16,1 18,4

29 28

18,0

17,0 14,8

12,9

28 27 32

Время обжига, ч

Таблица 3

Объем воздуха, подаваемого на 1 кДж низшей температуры сгорания топлива, нмз 10

Показатели

I 1!

0,05 0,06 0,08 0,1 0,12 0,13 0,14

Содержание кокса в золе, 7.

10

10

10

Изменение прочности кирпича, МПа

11,7 15,3 15,7 15,5 15,4 15,2 11,2

Затраты топлива, кг у.т. на 1000 шт. усл. кирпича

220 205 203 201 198 195

30 28 29 27 26 28

210

Время обжига, ч

Таблица 4

Показатели

Пример

1 (2

I ) 2,0 1,7

26 32

1,65

Время обжига, ч

Расход топлива, кг у.т. на

1000 шт. усл. кирп.

154 195

154

153

160

Составитель Л. Мацук

Редактор М.. Петрова Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 5962/25 Тираж 543 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Повышение прочности кирпича, отн. ед.

I I

1,7 1,85

27 30