| Показатель | Ед. изм. | До модернизации | После модернизации |
| Производительность | т/сут | ||
| Расход теплоты | Ккал/кг | ||
| Степень декарбонизации | % | 90–95 | |
| Удельный расход электроэнергии | кВт/т | 19,74 | |
| Скорость воздуха в печи | м/с | 8,5 | |
| Частота вращения печи | об/мин | 3,4 |
Можно сделать вывод о том, что современные печные агрегаты сухого способа весьма эффективны с точки зрения теплового КПД и что потенциал дальнейшей экономии тепла ограничен.
В табл. показана эффективность современных печных агрегатов в сравнении с печными агрегатами мокрого способа производства клинкера.
Расход тепла во вращающийся печи
| Процесс | ккал/кг | кДж/кг |
| Мокрый способ производства с цепями | ~1400…1600 | ~5860…6700 |
| Длинный агрегат сухого способа производства с цепями | ~1100 | ~4600 |
| 1-ступенчатый циклонный теплообменник | ~1000 | ~4200 |
| 2-ступенчатый циклонный теплообменник | ~900 | ~3800 |
| 4-ступенчатый циклонный теплообменник | ~800 | ~3350 |
| 4-ступенчатый циклонный теплообменник + декарбонизатор | ~740…760 | ~3080…3200 |
| 5-ступенчатый циклонный теплообменник + декарбонизатор | ~710…730 | ~2970…3060 |
| 6-ступенчатый циклонный теплообменник + декарбонизатор | <700 | ~2930 |
Как видно по табл. 17, в сравнении с длинными печами мокрого способа производства, в современных печных агрегатах потребление тепла снизилось в 2 раза.
Состав клинкера не очень изменился за последнюю сотню лет, и нет никаких признаков, что он изменится в обозримом будущем. Теплопотребность процесса превращения минерального сырья в цементный клинкер всегда составляет около 400 ккал/кг (~1675 МДж). В оптимальной системе обжига остальные 300 ккал/кг (~1260 МДж) расходуются как показано в табл. 18. Потери современных печных агрегатов сведены к минимуму, поэтому потенциальная энергия может быть обеспечена только за счет тепла отходящих газов теплообменника и охладителя.
Большая часть тепла этих газов используется для подогрева и сушки сырьевой муки. Так при температуре отходящих газов 300 °С можно высушивать сырьевые материалы с 7 % влажностью в сырьевой мельнице, работающей 20 часов сутки. Для сырья влажностью более 7 % необходимо будет изменить конструкцию теплообменника (уменьшить число ступеней циклонов и/или разделить подачу материала между циклонами), чтобы обеспечить более высокую температуру отходящих газов на выходе
Таблица 18
Типичный тепловой баланс 6-ступенчатой
Современного печного агрегата
| Показатель | Расход тепла, ккал/кг (МДж/кг) |
| Потери тепла поверхностью печи | 30 (125) |
| Потери тепла поверхностью теплообменника | 35 (150) |
| Потери охладителя | 115 (480) |
| Потери тепла с отходящими газами | 145 (610) |
| Теплота реакций | 400 (1675) |
| Поступление тепла с сырьевой мукой и топливом | -25 (-105) |
| Суммарное потребление тепла | 700 (2930) |
.С другой стороны хорошо известно, что цементная промышленность – одна из отраслей тяжелой промышленности, которая дает более 5 % от мирового объема выбросов СО2. Сухой способ производства позволяет снижать выбросы СО2за счет меньшего расхода топлива на обжиг клинкера. В табл. 19 приводится баланс выбросов СО2типичного современного цементного завода сухого способа.
Таблица 19
Баланс выбросов СО25-ступенчатым печным агрегатом
| Вид топлива | Битуминозный уголь | Мазут | Природный газ |
| Низшая теплотворная способность, ккал/кг топлива | |||
| Потребление тепла печью, ккал/кг клинкера | |||
| СО2 от сырья, кг/кг клинкера | 0,540 | 0,540 | 0,540 |
| СО2 от топлива, кг/кг клинкера | 0,281 | 0.230 | 0,174 |
| Общее количество СО2, кг/кг клинкера | 0,821 | 0,770 | 0,714 |
| СО2 при производстве электроэнергии, кг/кг клинкера* | 0,084 | 0,084 | 0,084 |
*При автономной работе предприятия на угле.
На заводе в г. Юнион-Бридж (штат Мериленд, США) установлен печной агрегат фирмы Polysius. В состав агрегата входит циклонный теплообменник Dopol 90 с декарбонизационной системой PrepolCC-MSC. Проектная производительность печного агрегата составляет 5500 т/сут.
Циклонный теплообменник является одним из крупнейших одноветьевых теплообменников. Высота теплообменника составляет 121 м, диаметр нижних циклонов – 10,24 м, а высота циклонов – 20 м. Диаметр вертикального газохода – 5,53 м. Конструкция этого газохода обеспечивает быстрое и равномерное распределение сырьевой муки по всему сечению газохода и максимальный теплообмен между газом и подаваемым в печь материалом.
Таким образом, из приведенных вариантов реконструкции печных агрегатов на примере ведущих фирм, производителей цементного оборудования видно, что печные агрегаты играют ведущую роль в производстве цемента. Их совершенствование может стать существенным резервом в повышении эффективности цементного производства.