¿Qué sabe sobre la historia del desarrollo del sistema de cocción de clinker de cemento?
1. Introducción
La historia del cemento se remonta a la mezcla de cal y ceniza volcánica utilizada por los antiguos romanos en la construcción, que Es consistente con el cemento moderno de cal-puzolana y es muy similar. Después del endurecimiento, el hormigón elaborado con piedra triturada cementada no sólo es fuerte sino también resistente a la erosión por agua dulce o salada. Durante mucho tiempo, se ha utilizado ampliamente en proyectos de construcción como importante material cementante. Sin embargo, el cemento es un producto con alta contaminación, alto consumo energético y elevadas emisiones. Por lo tanto, la gente ha estado tratando de mejorar sus sistemas de combustión para cumplir con los requisitos de la producción de cemento y minimizar el consumo de energía y la contaminación ambiental. Desde que J. Aspdin obtuvo la Patente Británica No. 5022 (Cemento Portland) en 1824, 10 y 21, el desarrollo de los hornos de cemento ha pasado por el proceso de desarrollo de horno de cuba - horno rotatorio - horno precalentador suspendido - calcinación en lecho fluidizado. Durante estos desarrollos, los sistemas de sinterización de cemento se han optimizado cada vez más, haciendo grandes contribuciones al desarrollo de la sociedad.
2. Historia del desarrollo de los hornos de cemento
2.1 Horno de silo
Horno de almacén: En 1824, el equipo de calcinación del cemento Portland era un horno de botella. 48 años más tarde, basándose en el horno de botella, se inventó un horno de almacén utilizado específicamente para la cocción de cemento, convirtiéndose en el horno de cemento de primera generación y creando la era de los hornos de almacén en la producción de cemento.
2.2 Horno vertical
Horno vertical: En 1884, Dietsch inventó el horno vertical y obtuvo la patente. La mayor diferencia con un horno de silo es que cambia el proceso de cocción del movimiento horizontal al movimiento vertical.
Actualmente se utilizan dos tipos de hornos de cuba en China: los hornos de cuba ordinarios y los hornos de cuba mecánicos. Nuestro país ha experimentado un proceso de desarrollo desde hornos verticales ordinarios operados manualmente de manera intermitente a hornos verticales mecánicos de producción continua, lo que ha traído cambios en la reducción de la intensidad de la mano de obra, el aumento de la producción y la mejora de la calidad.
Los hornos de cuba ordinarios utilizan alimentación y descarga manual o alimentación y descarga manual mecánicas; los hornos de cuba mecánicos utilizan alimentación y descarga mecánica. El horno vertical mecánico funciona de forma continua y su rendimiento, calidad y productividad laboral son superiores a los de los hornos verticales ordinarios. De acuerdo con los requisitos de las políticas tecnológicas de materiales de construcción, las pequeñas plantas de cemento utilizan hornos de cuba mecanizados para reemplazar gradualmente los hornos de cuba ordinarios.
2.3 Horno rotatorio seco
A partir del horno rotatorio hueco seco, se han desarrollado hornos de caldera de calor residual, hornos secos largos y hornos de cuba. El método seco se utiliza para convertir el polvo de harina cruda en polvo de harina cruda y el contenido de humedad es generalmente inferior al 65438 ± 0 %, por lo que el calor necesario para evaporar el agua se reduce en comparación con el método húmedo. Debido a la alta temperatura de escape del horno hueco, el consumo de calor no es bajo. En la producción en seco, las materias primas se convierten en polvo seco, que tiene menos fluidez que el lodo. Por eso las materias primas no se mezclan bien y los ingredientes quedan desiguales.
Horno rotatorio hueco: el británico Cramton obtuvo una patente británica en 1877; los estadounidenses Herry y Seaman obtuvieron y patentaron con éxito el cemento calcinado en 1895;
Horno de caldera de calor residual: el alemán I.A. en 1897, resolvió los problemas de alta temperatura de escape y baja eficiencia térmica al final del horno rotatorio hueco seco. Este tipo de horno tiene un tiempo de ciclo largo pero baja eficiencia térmica y no es un equipo de sinterización de cemento común.
Horno largo seco: adoptado en las décadas de 1930 y 1940, pero la eficiencia térmica era pobre y el polvo al final del horno era grande, por lo que no se promovió ampliamente.
Horno Lepper: 1928, fabricado por la empresa alemana Lelepp en colaboración con la empresa alemana Polysius, lleva el nombre de "Leper", es una producción semiseca, que alguna vez fue popular en todo el mundo hasta el siglo XIX. Años 1960. Fue entonces cuando se sustituyeron por nuevos tipos de hornos.
2.4 Horno rotatorio húmedo
En 1912, la compañía danesa F.L. Smith realizó por primera vez un experimento de calcinación exitoso, que luego fue ampliamente promocionado y se convirtió en un tipo de horno popular. La producción húmeda consiste en convertir las materias primas en una suspensión con un contenido de humedad del 32% al 40%. Dado que se prepara una suspensión fluida, las materias primas se mezclan uniformemente, la composición de la materia prima es uniforme y la calidad del clínker sinterizado es alta, lo cual es la principal ventaja de la producción húmeda.
Este tipo de horno incluye el horno húmedo ordinario, el horno húmedo con evaporador de lodo, el horno largo húmedo, etc.
2.5 Nuevo horno rotatorio de proceso en seco
El horno precalentador suspendido apareció en la década de 1950 y el horno precalcinador se desarrolló 20 años después.
Horno precalentador suspendido: en 1932, la República Checa propuso por primera vez una patente para un precalentador ciclónico suspendido de cuatro etapas, que fue utilizado por primera vez en la producción de cemento por la empresa alemana Humboldt a principios de los años 50.
Composición: precalentador + horno de descomposición y otros sistemas de cola de horno + horno rotatorio + enfriador + quemador de cabeza de horno, etc.
El horno precalentador suspendido y el horno precalcinador se denominan colectivamente producción de cemento de nuevo proceso seco.
Diagrama de flujo del horno con precalentador de suspensión ciclónica
El precalentador de suspensión se denomina SP y el horno rotatorio con precalentador de suspensión se denomina horno SP.
Diagrama de flujo de producción del horno precalcinador
Los precalentadores se dividen en precalentadores ciclónicos y precalentadores de tubos verticales. Los hornos precalentadores ciclónicos incluyen principalmente Humboidt, Smidth y Dopel. Los hornos precalentadores verticales incluyen principalmente Clapp, ZAB, Prelov, etc. Las características de flujo y transferencia de calor de diferentes precalentadores incluyen turbulencia en paralelo, turbulencia en contracorriente, turbulencia en chorro, pulverización y turbulencia en turbulencia.
Horno precalcinador: iniciado por Ishikawajima Heavy Industries Co., Ltd. en 1971. La diferencia entre este y el horno SP es que se agrega un horno precalcinador entre la cola del horno y el precalentador. El horno precalcinador se conoce como horno NSP.
2.6 Horno de cemento de lecho fluidizado
El horno rotatorio es un equipo confiable de calcinación de clínker de cemento, pero sus debilidades fatales son la baja eficiencia térmica, la alta potencia de rotación y el tamaño voluminoso. La gente quiere objetos "revolucionarios". Por lo tanto, desde la década de 1950, Estados Unidos, Japón, China, Rusia, India y otros países han estudiado sucesivamente el proceso de sinterización por ebullición en horno rotatorio. Debido a las limitaciones de la ciencia y la tecnología en ese momento, el clínker de cemento era difícil de autogranular sin adherirse a la pared del horno a altas temperaturas (65,438+0,300 ℃ -65,438+0,400 ℃), y era difícil aglomerarlo y mantenerlo normal. Operación fluidizada. No tuvo un éxito total antes de la década de 1990 y no pudo cumplir con los requisitos de la industrialización. En la industria del cemento, la tecnología de fluidización se ha aplicado con éxito al precalentamiento y la predescomposición de la harina cruda de cemento, lo que ha cambiado fundamentalmente el proceso de intercambio de calor entre los materiales y el flujo de aire durante el precalentamiento y la predescomposición de la harina cruda. Se acorta el tiempo de predescomposición. a decenas de segundos, duplicando así la producción del horno y reduciendo significativamente el consumo de combustible. Se puede decir que la aplicación exitosa de la tecnología de fluidización en el precalentamiento y predescomposición de las materias primas del cemento es un cambio importante en la historia del desarrollo del cemento. Con base en las ventajas mencionadas anteriormente de la tecnología de fluidización, uno de los temas de investigación de los trabajadores del cemento en varios países siempre ha sido si el proceso de sinterización del clinker de cemento también se puede colocar en un estado fluidizado. Sin embargo, debido a la complejidad de las reacciones gas-sólido a alta temperatura, la inmadurez de la tecnología de fluidización de partículas grandes y el impacto de varios factores en la amplificación de dispositivos experimentales, la investigación sobre esta tecnología se encuentra solo en la etapa de investigación teórica y semi. -investigación experimental industrial. Las características del horno de cemento de lecho fluidizado son: 1. Amplía enormemente la gama de selección de tipos de carbón. Puede elegir carbón bituminoso, carbón de antracita o carbón de baja calidad. 2. Buenos indicadores de ahorro energético. El consumo de calor se puede reducir entre un 10 y un 25%. 3. Alta eficiencia de recuperación de calor. Al combinar el dispositivo de granulación y el dispositivo de sinterización, la tasa de recuperación de calor es superior al 80%, que es más de un 20% mayor que la del enfriador de parrilla existente. 4. Buen desempeño ambiental. Las emisiones de dióxido de carbono se reducen entre un 10% y un 25% y las emisiones de óxido de nitrógeno se reducen en más del 40%. 5. Ahorre costos de construcción y reduzca los costos operativos. En comparación con los hornos rotativos de la misma especificación, la inversión en equipos se ahorra un 20 % y los costos operativos se reducen un 25 %. Debido a sus buenos indicadores de funcionamiento y su pequeño tamaño, es adecuado para la transformación de hornos verticales a gran escala en mi país.
5. Conclusión
El sistema de cocción de clinker de cemento se ha vuelto cada vez más perfecto en el proceso de desarrollo a largo plazo y ha hecho grandes contribuciones a la modernización humana, pero todavía quedan muchos problemas. Por ejemplo, el consumo de energía de cemento de China supera al de los países desarrollados. El cemento sigue siendo un producto con un alto consumo energético, elevadas emisiones y elevada contaminación, y todavía tenemos muchos problemas que resolver. Estas cuestiones son nuestra responsabilidad ineludible como gente del cemento. El camino por delante es largo y seguiremos explorando.