Печь для обжига извести

редактировать

Вращающаяся печь для обжига извести (горизонтальная труба цвета ржавчины справа) с подогревателем, Вайоминг, 2010 г. Традиционная печь для обжига извести в Шри-Ланка

A печь для обжига извести - это печь, используемая для кальцинирования известняка (карбоната кальция ) для производства форма извести, называемая негашеной известью (оксид кальция ). химическое уравнение для этой реакции :

CaCO 3 + тепло → CaO + CO2

Реакция протекает при 900 ° C (1,650 ° F) ( при этой температуре парциальное давление CO 2 равно 1 атмосфера ), но температура около 1000 ° C (1800 ° F; при этой температуре парциальное давление CO 2 составляет 3,8 атмосферы), обычно используется для быстрого протекания реакции. Избегают чрезмерной температуры, так как при этом образуется инертная известь «до полного обжига».

Гашеная известь (гидроксид кальция ) может быть образована путем смешивания негашеной извести с водой.

Содержание

  • 1 Использование ранней извести
  • 2 Типы печей
  • 3 Ранние печи
    • 3,1 Великобритания
    • 3,2 Австралия
    • 3,3 Украина
    • 3,4 Другие страны
  • 4 Современные печи
    • 4.1 Шахтные печи
      • 4.1.1 Противоточные шахтные печи
      • 4.1.2 Регенеративные печи
      • 4.1.3 Кольцевые печи
    • 4.2 Вращающиеся печи
    • 4.3 Очистка газа
  • 5 Выбросы углекислого газа
  • 6 Другие выбросы
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Использование ранней извести

Потому что она легко получается путем нагревания известняка Должно быть, он был известен с древнейших времен, и все ранние цивилизации использовали его для строительства минометов и в качестве стабилизатора глиняных штукатурок и полов. Знания о его ценности в сельском хозяйстве также древние, но сельскохозяйственное использование стало широко возможным только тогда, когда использование угля сделало его дешевым на угольных месторождениях в конце 13 века, а отчет о сельскохозяйственном использовании был дан в 1523 году. Самые ранние описания печей для обжига извести мало отличаются от тех, что использовались для мелкосерийного производства столетие назад. Поскольку в доиндустриальную эпоху наземная транспортировка полезных ископаемых, таких как известняк и уголь, была затруднена, они распространялись по морю, а известь чаще всего производилась в небольших прибрежных портах. Многие сохранившиеся печи до сих пор можно увидеть на набережных вдоль побережья Великобритании.

Типы печей

Постоянные печи для обжига извести делятся на две большие категории: «факельные печи», также известные как «прерывистые» или «периодические» печи; и «вытяжные печи», также известные как «постоянные» или «текущие» печи. В факельной печи был создан нижний слой угля, а верхний слой печи был заполнен только мелом. Огонь горел в течение нескольких дней, а затем вся печь была освобождена от извести.

В вытяжной печи, обычно каменной, мел или известняк наслоился деревом, углем или коксом и зажигался. Когда она прожигала, известь извлекалась из нижней части печи через вытяжное отверстие. Сверху были добавлены дополнительные слои камня и топлива.

Ранние печи

Поперечное сечение типичной ранней печи

Общей чертой ранних печей была камера сгорания в форме яичной чашки с воздухом вход в основании («глазок»), кирпичный. Известняк измельчали ​​(часто вручную) до довольно однородных комков размером 20–60 мм (1–2 ⁄ 2 дюйма) - мелкий камень выбрасывали. Последовательные куполообразные слои известняка и дерева или угля были построены в печи на решетках поперек глаза. По окончании загрузки печь разжигалась внизу, и огонь постепенно распространялся вверх по загрузке. При прожаривании известь охлаждалась и выгребалась через основание. Выпал мелкий пепел, который был забракован «загадками».

Можно было использовать только комок, потому что заряд должен был «дышать» во время стрельбы. Это также ограничивало размер печей и объясняет, почему все печи были примерно одинакового размера. Полусгоревший заряд, превышающий определенный диаметр, может разрушиться под собственным весом, тушив пожар. Таким образом, печи всегда производили 25–30 тонн извести за партию. Обычно на загрузку печи уходит один день, три дня на обжиг, два дня на охлаждение и день на разгрузку, поэтому недельный ремонт был нормальным. Степень горения контролировалась методом проб и ошибок от партии к партии, варьируя количество используемого топлива. Поскольку между центром заряда и материалом вблизи стенки имелась большая разница в температуре, обычно получали смесь недожженной (т.е. высокие потери при возгорании ), хорошо обожженной и глухой извести. Типичная топливная эффективность была низкой: на тонну готовой извести (15 МДж / кг) использовалось 0,5 тонны или более угля.

Производство извести иногда осуществлялось в промышленных масштабах. Один из примеров в Эннери на севере Девон, Англия, около Грейт-Торрингтон, состоял из трех печей, сгруппированных вместе в 'L 'и был расположен рядом с каналом Торрингтон и рекой Торридж, чтобы доставлять известняк и уголь, а также транспортировать кальцинированную известь в дни, предшествовавшие должной металлизации дороги существовали.

Наборы из семи печей были обычными. Загрузочная и разгрузочная бригада работали в печах поочередно в течение недели.

Редко используемая печь была известна как «ленивая печь».

Великобритания

Большая печь в Crindledykes около Хейдон-Бридж, Нортумбрия, был одним из более чем 300 в округе. Уникальность этого района заключалась в том, что в одном горшке было четыре арки. Поскольку производство было сокращено, две боковые арки были заблокированы, но были восстановлены в 1989 г. English Heritage.

Развитие национальной железнодорожной сети сделало местные небольшие печи все более убыточными, и они постепенно вымерли. через 19 век. На смену им пришли более крупные промышленные предприятия. В то же время новые применения извести в химической, сталелитейной и сахарной промышленности привели к появлению крупных заводов. Также были разработаны более эффективные печи.

Печь для обжига извести, построенная в Дадли, Уэст-Мидлендс (ранее Вустершир ) в 1842 году, сохранилась как часть Black Country Living Музей открылся в 1976 году, хотя последний раз печи использовались в 1920-х годах. Сейчас это одно из последних мест в регионе, где до 1960-х годов доминировали угледобыча и известняк.

Австралия

В конце 19 - начале 20 веков город Варатах в Гиппсленде, Виктория, Австралия производил большую часть негашеной извести, используемой в городе Мельбурн, а также другие части Гиппсленда. Город, который теперь называется Уокервиль, был расположен на изолированной части викторианского побережья и вывозил известь на кораблях. Когда в 1926 году это стало невыгодным, печи были остановлены. Современный район, хотя и не имеет городских удобств как таковых, позиционирует себя как туристическое направление. Руины печей для обжига извести можно увидеть и сегодня.

В Wool Bay также существовала печь для обжига извести, Южная Австралия.

Украина

Другие страны

Современные печи

Поперечное сечение простой шахтной печи

Шахтные печи

Теоретическое тепло (стандартная энтальпия ) реакции, необходимой для получения высококальциевой извести, составляет около 3,15 МДж на кг извести, таким образом, печи периодического действия были эффективны только около 20%. Ключом к повышению эффективности было изобретение обжиговых печей непрерывного действия, позволяющих избежать ненужных циклов нагрева и охлаждения, характерных для обжиговых печей периодического действия. Первыми были простые шахтные печи, похожие по конструкции на доменные печи. Это противоточные шахтные печи. Современные варианты включают регенеративные и кольцевые печи. Производительность обычно находится в диапазоне 100–500 тонн в сутки.

Противоточные шахтные печи

Топливо впрыскивается частично вверх по валу, обеспечивая максимальную температуру в этой точке. Свежее сырье, подаваемое сверху, сначала сушится, затем нагревается до 800 ° C, после чего начинается декарбонизация и прогрессирует все быстрее по мере повышения температуры. Под горелкой горячая известь передает тепло воздуху горения и охлаждается им. Механическая решетка убирает известь со дна. Вентилятор втягивает газы через печь, и уровень в печи поддерживается постоянным за счет подачи сырья через воздушный шлюз. Как и в камерах периодического действия, можно использовать только крупный гранулированный камень, чтобы обеспечить равномерный поток газа через загрузку. Степень подгорания можно регулировать, изменяя скорость вывода извести. Возможно потребление тепла до 4 МДж / кг, но обычно от 4,5 до 5 МДж / кг. Из-за пика температуры на горелках до 1200 ° C в шахтной печи условия идеальны для производства обожженной извести средней и твердой степени.

Газовые потоки в двух циклах работы регенеративных шахтных печей

регенеративных печей

Обычно они состоят из пары валов, работающих попеременно. Во-первых, когда вал A является «первичным», а B - «вторичным» валом, воздух для горения добавляется сверху вала A, а топливо несколько ниже через фурмы горелки. Пламя идет сверху вниз. Горячие газы проходят вниз, проходят через так называемый «канал» к валу B и проходят вверх к выпуску вала B. В то же время в оба вала охлаждающий воздух добавляется снизу для охлаждения извести и выпуска газов. через дно печи невозможно при постоянном поддержании положительного давления. Воздух для горения и охлаждающий воздух вместе выходят из печи через выхлоп на верхней части шахты B, предварительно нагревая камень. Направление потока периодически меняют (обычно 5–10 раз в час) на валы A и B, меняя роль «первичного» и «вторичного» вала. Печь имеет три зоны: зону предварительного нагрева вверху, зону обжига посередине и зону охлаждения внизу. При циклировании образуется зона длительного обжига с постоянной относительно низкой температурой (около 950 ° C), которая идеально подходит для производства высококачественной реактивной извести мягкого обжига. При температуре выхлопных газов до 120 ° C и температуре извести на выходе из печи в диапазоне 80 ° C потери тепла регенеративной печи минимальны, а расход топлива составляет всего 3,6 МДж / кг. Благодаря этим особенностям регенеративные печи сегодня являются основной технологией в условиях значительных затрат на топливо. Регенеративные печи построены производительностью от 150 до 800 т / день, из которых обычно от 300 до 450.

Газовые потоки в кольцевой шахтной печи

Кольцевые печи

Они содержат концентрический внутренний цилиндр. Он собирает предварительно нагретый воздух из зоны охлаждения, который затем используется для создания давления в средней кольцевой зоне печи. Воздух, распространяющийся наружу из зоны повышенного давления, вызывает встречный поток вверх и параллельный поток вниз. Это снова дает длинную относительно прохладную зону обжига. Расход топлива находится в диапазоне от 4 до 4,5 МДж / кг, а известь обычно имеет среднюю степень обжига.

Вращающаяся печь с подогревателем: потоки горячего газа

Вращающиеся печи

Вращающиеся печи начали использоваться для производства извести в начале 20-го века, и теперь на их долю приходится значительная часть новых установок, если энергия затраты менее важны. Раннее использование простых вращающихся печей имело преимущества, заключающиеся в том, что можно было использовать гораздо более широкий диапазон размеров известняка, от мелких частиц и выше, и можно было удалить нежелательные элементы, такие как сера. С другой стороны, расход топлива был 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 с расходом от 7 до 10 МДж / кг. В современных установках этот недостаток частично преодолевается за счет добавления подогревателя, который имеет такой же хороший контакт твердых частиц и газа, что и шахтная печь, но расход топлива все же несколько выше, обычно в диапазоне от 4,5 до 6 МДж / кг. В показанной конструкции круг валов (обычно 8–15) расположен вокруг восходящего канала печи. Горячий известняк последовательно выгружается из валов под действием гидравлической «толкающей пластины». Типичные печи производительностью 1000 тонн в день. Вращающаяся печь для обжига извести является самой гибкой из всех печей для обжига извести, способной производить мягкую, среднюю или твердую обожженную известь или долим.

Очистка газа

Все указанные выше конструкции печей производят выхлопные газы, которые переносят значительное количество пыли. Известковая пыль особенно агрессивна. Устанавливается оборудование 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 двуокиси углерода

Известковая промышленность является значительным источником двуокиси углерода. Производство одной тонны оксида кальция включает разложение карбоната кальция с образованием 785 кг CO 2 в некоторых применениях, например, когда используется в качестве строительного раствора ; этот CO 2 позже снова абсорбируется по мере удаления строительного раствора.

Если тепло, подаваемое для образования извести (3,75 МДж / кг в эффективной печи), получается путем сжигания ископаемого топлива, оно выделяет CO 2 : в случае угольного топлива 295 кг / т; в случае газового топлива 206 кг / т. Потребление электроэнергии эффективным заводом составляет около 20 кВтч на тонну извести. Этот дополнительный ввод эквивалентен примерно 20 кг CO 2 на тонну, если электроэнергия вырабатывается из угля. Таким образом, общие выбросы могут составлять около 1 тонны CO 2 на каждую тонну извести даже на эффективных промышленных предприятиях, но обычно составляют 1,3 т / т. Однако, если источником тепловой энергии, используемой при его производстве, является полностью возобновляемый источник энергии, такой как солнечная, ветровая, гидроэнергетическая или даже ядерная; чистых выбросов CO 2 в процессе прокаливания может не быть. При производстве на единицу веса требуется меньше энергии, чем для портландцемента, в первую очередь потому, что требуется более низкая температура.

Другие выбросы

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с известковой печью.

Двухарочная печь для обжига извести Wainmans - внесено в список объектов класса II - 1 февраля 2005 г.

Подробная информация и изображение: https://web.archive.org/web/20140522012536/http://cowlingweb.co.uk/local_history/history/wainmanslimekiln.asp

Последняя правка сделана 2021-05-27 09:52:13
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте