bugorwiki.info
на главную

Печь с известью

Для другого использования, см. Печь для извести (значения).
Вращающаяся печь для извести (горизонтальная труба цвета ржавчины справа) с подогревателем, Вайоминг, 2010

Печь для извести - это печь, используемая для кальцинирования известняка (карбонат кальция) для производства извести, называемой негашеной известью (оксид кальция). Химическое уравнение для этой реакции

CaCO3 + тепло → CaO + CO2

Реакция протекает при 900 ° C (1650 ° F; при этой температуре парциальное давление CO2 составляет 1 атмосферу), но при температуре около 1000 ° C (1800 ° F; при такой температуре парциальное давление CO2 составляет 3,8 атмосферы). обычно используется для быстрого протекания реакции. Чрезмерной температуры избегают, потому что она производит нереакционноспособную, «обожженную» известь.

Гашеная известь (гидроксид кальция) может быть образована путем смешивания воды с негашеной известью.

Раннее использование извести

Поскольку его так легко изготавливать путем нагревания известняка, известь должна была быть известна с самых ранних времен, и все ранние цивилизации использовали ее в строительных растворах и в качестве стабилизатора в грязеотталкивающих сооружениях и полах. Знание его ценности в сельском хозяйстве также является древним, но сельскохозяйственное использование стало широко возможным только тогда, когда использование угля сделало его дешевым на угольных месторождениях в конце 13-го века, и в 1523 году был дан отчет о сельскохозяйственном использовании. Самые ранние описания извести Печи мало отличаются от тех, которые использовались для мелкого производства сто лет назад. Поскольку наземные перевозки минералов, таких как известняк и уголь, были затруднены в доиндустриальную эпоху, они распространялись по морю, а известь чаще всего производилась в небольших прибрежных портах. Многие сохранившиеся печи до сих пор можно увидеть на набережных у берегов Британии.

Типы печи

Постоянные известковые печи делятся на две широкие категории: «факельные печи», также известные как «прерывистые» или «периодические» печи; и «вытяжные печи», также известные как «вечные» или «работающие» печи. В факельной печи был сформирован нижний слой угля, а печь сверху заполнена исключительно мелом. Огонь горел в течение нескольких дней, а затем вся печь была очищена от извести.

В вытяжной печи, обычно каменной конструкции, мел или известняк наслаивали на дерево, уголь или кокс и поджигали. Когда он прогорел, известь извлекалась из нижней части печи через вытяжное отверстие. Далее слои камня и топлива были добавлены к вершине.

Ранние печи

Поперечное сечение типичной ранней печи

Общей чертой ранних печей была камера сгорания в форме чашки для яиц с воздухозаборником в основании («глаз»), построенная из кирпича. Известняк был раздроблен (часто вручную) до довольно однородных комков размером 20–60 мм (1–2 1⁄2 дюйма) - мелкий камень был забракован. Последовательные куполообразные слои известняка и дерева или угля были сформированы в печи на решетках поперек глаза. Когда загрузка была завершена, печь загорелась на дне, и огонь постепенно распространился вверх через заряд. После прокаливания известь остыла и выгребла через основание. Мелкий пепел выпал и был отбракован с помощью «загадок».

Можно было использовать только кусковой камень, потому что заряд должен был «дышать» во время стрельбы. Это также ограничивает размер печей и объясняет, почему печи были одинакового размера. При превышении определенного диаметра полусгоревший заряд, вероятно, разрушится под действием собственного веса и погасит огонь. Таким образом, печи всегда производили 25–30 тонн извести в партии. Как правило, печь загружалась в течение одного дня, три дня - на огонь, два дня - на охлаждение и один день - на разгрузку, поэтому оборот в течение одной недели был нормальным. Степень сгорания контролировалась методом проб и ошибок от партии к партии, варьируя количество используемого топлива. Поскольку между центром заряда и материалом, находящимся вблизи стенки, имелись большие перепады температур, обычно получалась смесь из недожога (то есть с высокими потерями при воспламенении), хорошо сгоревшей и обожженной извести. Типичная эффективность использования топлива была низкой: 0,5 тонны или более угля использовалось на тонну готовой извести (15 МДж / кг).

Производство извести иногда осуществлялось в промышленных масштабах. Один пример в Аннери в Северном Девоне, Англия, недалеко от Грейт-Торрингтон, был составлен из трех печей, сгруппированных в форме буквы «L», и располагался рядом с каналом Торрингтон и рекой Торридж для ввоза известняка и угля, а также для транспортировки. отжигать кальцинированную известь в те дни, когда существовали правильно покрытые металлом дороги.

Наборы из семи печей были обычным явлением. Загрузочная бригада и разгрузочная бригада будут работать печами по очереди в течение недели.

Редко используемая печь была известна как "ленивая печь".

Великобритания

Большая печь в Crindledykes около Хейдон-Бридж, Нортумбрия, была одной из более чем 300 в округе. Это было уникально для области в том, чтобы иметь четыре дуги для одного пота. Поскольку производство было сокращено, две боковые арки были заблокированы, но были восстановлены в 1989 году английским наследием.

Развитие национальной железнодорожной сети сделало местные мелкие печи все более убыточными, и они постепенно вымерли в течение 19-го века. Их заменили более крупные промышленные предприятия. В то же время новые виды применения извести в химической, сталелитейной и сахарной промышленности привели к появлению крупных заводов. Они также видели развитие более эффективных печей.

Печь для извести, установленная в Дадли, Уэст-Мидлендс (ранее Вустершир) в 1842 году, сохранилась до наших дней как часть Музея Жизни Черной Страны, который открылся в 1976 году; хотя в последний раз печи использовались в течение 1920-х годов. В настоящее время он является одним из последних в регионе, где до 1960-х годов доминировали угледобыча и добыча известняка в течение нескольких поколений.

  • Печи для обжига извести в Великобритании
  • Лимонники 19-го века в Фрогалле.
  • Консервированная печь для обжига извести в Burgess Park, Лондон.
  • Старая печь извести, Боскасл, Корнуолл.
  • Большая печь на Бродстоуне, Бейт, Эйршир.
  • Печь Annery в Девоне, Англия.
  • Большая одноярусная печь 19-го века на Криндлдайксе, возле усадьбы Нортумбрия.
  • Замок Думбартон в 1800 году и действующая известковая печь с дымом на переднем плане.

Австралия

В конце 19-го и начале 20-го веков город Варатах в Гиппсленде, штат Виктория, Австралия, производил большую часть негашеной извести, используемой в городе Мельбурне, а также в других частях Гиппсленда. Город, теперь называемый Уокервилль, был расположен на изолированной части викторианской береговой линии и вывозил известь на корабле. Когда это стало убыточным в 1926 году, печи были закрыты. Современный район, хотя и не имеющий городских удобств как таковых, позиционирует себя как туристическое направление. Руины печей для извести все еще можно увидеть сегодня.

  • Печи для сжигания извести в Австралии
  • Руины печи известняка в Уокервилле, Виктория, Австралия
  • Руины печи известняка, как видно из следа бушуоринга, Уокервилл, Виктория, Австралия

Печь для извести также существовала в Вул Бэй, Южная Австралия.

  • Печь с известью, Wool Bay

Бельгия

Старые известковые печи, Антуан, Бельгия

Современные печи

Поперечное сечение простой шахтной печи

Шахтные печи

Теоретическая теплота (стандартная энтальпия) реакции, необходимая для получения извести с высоким содержанием кальция, составляет около 3,15 МДж на кг извести, поэтому эффективность работы в печах для серийного производства составляет всего около 20%. Ключом к повышению эффективности стало изобретение печей непрерывного действия, позволяющих избежать расточительных циклов нагрева и охлаждения порционных печей. Первыми были простые шахтные печи, похожие по конструкции на доменные печи. Это противоточные шахтные печи. Современные варианты включают регенеративные и кольцевые печи. Выход обычно составляет 100–500 тонн в сутки.

Противоточные шахтные печи

Топливо впрыскивается частично вверх по валу, создавая максимальную температуру в этой точке. Свежий корм, подаваемый сверху, сначала сушат, затем нагревают до 800 ° C, где начинается обесцвечивание, и прогрессивно прогрессирует с повышением температуры. Под горелкой горячая известь передает тепло и охлаждается воздухом для горения. Механическая решетка удаляет известь на дне. Вентилятор пропускает газы через печь, а уровень в печи поддерживается постоянным путем добавления подачи через воздушный шлюз. Как и в периодических печах, можно использовать только крупный гранулированный камень, чтобы обеспечить равномерный поток газа через шихту. Степень обжига можно регулировать, изменяя скорость извлечения извести. Возможно потребление тепла до 4 МДж / кг, но более типичным является 4,5-5 МДж / кг. Из-за пика температуры на горелках до 1200 ° C в шахтных печах условия идеальны для производства извести средней и твердой обжига.

Газ протекает в двух циклах работы регенеративных шахтных печей
Регенеративные печи

Обычно они состоят из пары валов, которые работают поочередно. Во-первых, когда вал А является «первичным», а В - «вторичным», воздух для горения добавляется из верхней части вала А, а топливо несколько ниже через фурмы горелки. Пламя сверху вниз. Горячие газы проходят вниз, переходят к валу B через так называемый «канал» и направляются вверх к выпускному отверстию вала B. В то же время в оба вала подается охлаждающий воздух снизу для охлаждения извести и выделения газов. через дно печи невозможно поддерживать постоянное положительное давление. Воздух для горения и охлаждающий воздух выходят из печи вместе через вытяжку на верхней части вала B, предварительно нагревая камень. Направление потока периодически меняется (обычно 5–10 раз в час) для валов A и B, изменяя роль «первичного» и «вторичного» вала. Печь имеет три зоны: зона предварительного нагрева сверху, зона обжига посередине и зона охлаждения вблизи дна. В результате циклирования образуется длинная зона обжига с постоянной, относительно низкой температурой (около 950 ° C), которая идеально подходит для производства высококачественной мягкой обожженной реактивной извести. При температуре выхлопных газов до 120 ° C и температуре извести на выходе из печи в диапазоне 80 ° C потери тепла в регенеративной печи минимальны, а расход топлива - всего 3,6 МДж / кг. Благодаря этим особенностям регенеративные печи сегодня являются основной технологией в условиях значительных затрат на топливо. Регенеративные печи изготавливаются с производительностью от 150 до 800 т / сутки, типичные - от 300 до 450.

Газ течет в кольцевой шахтной печи
Кольцевые печи

Они содержат концентрический внутренний цилиндр. Это собирает предварительно нагретый воздух из зоны охлаждения, которая затем используется для создания давления в средней кольцевой зоне печи. Воздух, распространяющийся наружу из находящейся под давлением зоны, вызывает противоток вверх, а прямоток - вниз. Это снова дает длинную, относительно холодную зону прокаливания. Расход топлива находится в диапазоне от 4 до 4,5 МДж / кг, а известь обычно имеет средний уровень сгорания.

Вращающаяся печь с подогревателем: потоки горячего газа

Вращающиеся печи

Основная статья: вращающаяся печь

Вращающиеся печи начали использовать для производства извести в начале 20-го века, и теперь они составляют значительную долю новых установок, если затраты на энергию менее важны. Раннее использование простых вращающихся печей имело преимущества в том, что можно было использовать гораздо более широкий диапазон размеров известняка, от мелких частиц и выше, и нежелательные элементы, такие как сера, могли быть удалены. С другой стороны, потребление топлива было относительно высоким из-за плохого теплообмена по сравнению с шахтными печами, что приводило к чрезмерным потерям тепла в выхлопных газах. Старомодные «длинные» вращающиеся печи работают на скорости от 7 до 10 МДж / кг. Современные установки частично преодолевают этот недостаток, добавляя подогреватель, который имеет такой же хороший контакт между твердым веществом и газом, что и шахтная печь, но расход топлива все же несколько выше, как правило, в диапазоне от 4,5 до 6 МДж / кг. В показанной конструкции круг валов (обычно 8–15) расположен вокруг воздуховода стояка печи. Горячий известняк выгружается из шахт последовательно под действием гидравлической "толкающей пластины". Печи производительностью 1000 тонн в день являются типичными. Вращающаяся печь является самой гибкой из любых печей для извести, способных производить мягкую, среднюю или трудно обожженную, а также изжиганную известь или долим.

Очистка газа

Все вышеперечисленные конструкции печи производят выхлопной газ, который несет значительное количество пыли. Липовая пыль особенно едкая. Оборудование устанавливается для улавливания этой пыли, как правило, в виде электрофильтров или рукавных фильтров. Пыль обычно содержит высокую концентрацию таких элементов, как щелочные металлы, галогены и сера.

Выбросы углекислого газа

Промышленность извести является значительным источником выбросов углекислого газа. Производство одной тонны оксида кальция включает разложение карбоната кальция с образованием 785 кг CO2 в некоторых случаях, например при использовании в качестве раствора; этот CO2 позже повторно поглощен, поскольку раствор уходит. Кроме того, если тепло, подаваемое для образования извести (3,75 МДж / кг в эффективной печи), получается при сжигании ископаемого топлива, оно выделяет CO2: в случае угольного топлива 295 кг / т; в случае природного газа - 206 кг / т. Потребление электроэнергии эффективной установкой составляет около 20 кВтч на тонну извести. Этот дополнительный вклад эквивалентен примерно 20 кг CO2 на тонну, если электричество вырабатывается углем. Таким образом, общий объем выбросов может составлять около 1 тонны CO2 на каждую тонну извести даже на эффективных промышленных предприятиях, но обычно составляет 1,3 т / т. Однако, если источником тепловой энергии, используемой при его изготовлении, является полностью возобновляемый источник энергии, такой как солнечная, ветровая, гидро или даже атомная энергия; может не быть чистого выброса CO2 в процессе обжига. Для производства на единицу веса требуется меньше энергии, чем для портландцемента, в первую очередь потому, что требуется более низкая температура.


просмотров: 91