Удельный расход тепла при производстве клинкера варьируется от 2900…3150–750 кДж/кг клинкера в печах сухого способа производства производительностью от 4000 до 7000 тонн в сутки, оборудованных прекальцинатором (декарбонизатором) с циклонными теплообменниками. Существуют производственные установки с лучшим или худшим потреблением тепла, в зависимости от их возраста, конструкции, сырья, топлива и местных условий.
Для стадии пирообработки от циклонного теплообменника до клинкерного холодильника при определении удельного расхода тепла преобладают следующие факторы:
Циклонный теплообменник:
- перепад давления в теплообменнике;
- эффективность верхних циклонов;
- запыленность газов, выходящих из теплообменника;
- температура газов, выходящих из теплообменника;
- эффективность вентилятора теплообменника;
- удельная потребляемая мощность вентилятора циклонного теплообменника.
Предварительный кальцинатор (предкальцинатор):
- процентное содержание топлива, подаваемого в предкальцинатор от общего расхода топлива на обжиг;
- достигнутая степень декарбонизации;
- время выдержки в предкальцинаторе;
- температура на выходе из предкальцинатора;
- перепад давления в камере предкальцинатора;
- CO на выходе из предкальцинатора;
- удельный объем предкальцинатора, включая воздуховоды;
- удельная тепловая нагрузка в предкальцинаторе (млн кДж/ч/м3).
Вращающаяся печь:
- производительность в тоннах/сутки;
- объем печи;
- тепловые нагрузки в зоне горения;
- степень наполнения материалом;
- время нахождения материала в печи;
- среднее время между полной сменой огнеупоров;
- скорость вращения и наклон печи.
Клинкерный холодильник:
- удельная производительность на площадь колосниковой решетки в тоннах/сутки;
- температура клинкера, выходящего из холодильника;
- эффективность рекуперации тепла;
- температуры вторичных и третичных воздушных потоков;
- температура вентиляционного воздуха;
- охлаждающий воздух в Нм3/кг клинкера;
- толщина слоя клинкера на решетке;
- удельное энергопотребление холодильника с его вспомогательными устройствами, такими как решетки, вентиляторы, измельчитель клинкера и т.д.
Как уже отмечалось, экономия тепла в различных печных системах зависит главным образом от размера, количества ступеней циклонного теплообменника, скорости перепуска печного газа, если таковой имеется, состава сырьевой смеси и типа топлива.
Кроме того, печь с предкальцинатором и печь без предкальцинатора с одинаковым количеством ступеней циклонного теплообменника могут не иметь большой разницы в удельном расходе тепла. Это связано с тем, что в системе циклонных теплообменников печи более низкие потери излучения от циклонов компенсируются значительно более высокими потерями излучения от печи. В печах с предкальцинатором это соотношение обратное.
Что касается удельного энергопотребления, то элементами оборудования, требующими наибольшей мощности в системе обжига, являются двигатели вентиляторов отходящих газов из печной установки, двигатели вентиляторов колосникового холодильника и приводной двигатель печи.
Потребляемая мощность вытяжных вентиляторов в основном зависит от общей потери давления в системе печи. Основная часть этого перепада давления происходит в циклонных теплообменниках. Этот перепад давления может уменьшаться за счет увеличения размеров циклона теплообменника, но для данной геометрии теплообменика для стабильной работы необходим определенный минимальный перепад давления.
Вообще говоря, общее удельное энергопотребление системы обжига с предкальцинатором и с колосниковым холодильником будет выше, чем у системы обжига без предкальцинатора.
Для системы циклонныих теплообменников с перепадом давления 400 мм рт. ст. удельное энергопотребление оценивается в 9 кВт*ч/т клинкера, а для системы с предкальцинатором аналогичной конфигурации, но с перепадом давления 520 мм рт. ст. удельное потребление электроэнергии оценивается в 16 кВтч/т.
Несмотря на это различие, система печей с предкальцинатором является предпочтительным вариантом для современных крупнотоннажных установок по производству цемента из-за ее многочисленных преимуществ.