BG99420A - Метод и устройство за производство на цимент в дълги въртящи пещи - Google Patents

Abstract

Изобретението се отнася до метод и апаратура за контролиране на пещния газов поток (90, 138) в конвенционална дълга циментова пещ (10), в която се прилага мокър или сух метод. Част от пещния газов поток (90) може да бъде изтеглен от въртящата се пещ(17) в точка от горната част на потока, т.е. в минералната суха зона (24) от верижната система. В съответствие с байпасната конструкция апаратурата (256) може да бъде използвана, за да се прибави третичен въздух към пещния газов поток (90) и така дасе подобри ефективността на изгарянето в долната част на потока, т.е. в клинкерната зона (28). Използването на апаратурата за образуване на пещен газов байпасен поток повишава технологичната ефективност на дългите пещи, като намалява загубата на прах, улеснява изолирането на високоалкални потоци отстраничния продукт, намалява алкалното съдържание на събрания пещен прах, увеличава енергийната ефективност на работа на дългата пещ и създава възможност за по-добър цялостен контрол в процеса на производството на цимент.

Description

Това изобретение се отнася до подобрения на действието и конструкцията на дълги, ротационни, циментови пещи. Поспециално, то е насочено към метод и апаратура за повишаване на капацитета и подобряване на ефективността на производството на циментов клинкер в конвенционални, дълги, ротационни пещи, В които се прилага мокър или сух способ. Част от пещните газоВе се изтеглят от Въртящата се пещ, в точка от горната част на потока, В минералната суха зона и В зоната на предварително загряване, за да се за производство на

ГЧ £ч *ч О гу X rft-ίΎ Ί Т О 11 о * IX х<1хгчгч

V» Ч/ ρ* М. L* <Л АА V, АА СА Л./А L111 Λ. V JJ от изходните материали се осъществяват, посредством образува пещен, газов, байпасен поток.

При широко използвания процес иимент. етапите сушене, -калиинипаяе и прекарване на финно раздробените изходни материали (суровини), включително варовити минерали, силициев двуокис и двуалуминиев триокис, през загрят, наклонен, ротационен съд или пещ. При пещите известни, като конвенционални, дълги, пещи, В които се прилага мокър или сух способ, целия процес на загряване на минералите се провежда в загрят, ротационен, пещен цилиндър, обикновено наричан ротационен съд. Ротационният съд е обикновено с диаметър 12 до 15 фута и е дължина 400-700 фута и е така наклонен, че, докато съдът се върти, изходните материали се подават в горната част на цилиндричната пещ, придвижват се, под влияние на гравитацията, надолу към горящия край (областта в която се подава пламък), където се извършва крайния процес на спичане и където полученият циментоВ клинкер се отделя за

WO 94/02792

PCT/US93/06491 охлаждане u последваща обработка. Температурата на газа В , горящата, клинкерна зона на пещта е в граници от около 1300 до около 1600°С. Температурата на пещния газ в горния край, където се приемат минералите, при така наречените пещи е мокър процес, е от около 250°С до около 350°С. При горния край на дългите пещи със сух процес температурата на газа е малко по-висока.

ОбикноВено, опитните практици считат, че процеса за производство на цимент в ротационната пещ се осъществява в няколко етапа, формиращи се, по време на движението на изходният материал от края, където излиза студения газ и се подават минералите, до горящия, долен край, от който се извежда клинкера, на ротационната пещ. Докато минералният материал се движи надолу, по дължината на пещта, той е подложен ня все по-високите температури на пещния газ. Така, в горната част на пещния цилиндър, където температурите са най-ниски, въВедените материали са подложени, първо, на процес на сушене, след което те се придвижват в по-горещата калцинираща зона и накрая в частта от пещта, където температурите на пещния газ са най-високи, представляваща зоната на спичане, намираща се до горящия, долен край на пещния цилиндър. Пещния газов поток се придвижва в посока, обратна на посоката на движение на минералните материали, от клинкерната зона, през междинната калцинираща зона и зоната на сушене на минералния материал и през изхода за газ, в горната част на пещта, достигат до системата за събиране на пещния прах. Потокът на газове през пещта може, до известна степен, да бъде контролиран, чрез тягов, индукционен вентилатор поставен в потока на пещните, отработени газове.

WO 94/02792

PCT/US93/06491

Зоната на сушене (зоната преди нагряване) на дълга, производствена пещ се определя, като тази част от пещта, в която се осъществява достатъчно отдаване на топлина от пещния, газов поток към минералното легло, за да се премахне влагата от подаваните минерални суровини. В зоната на сушене, минералния материал се загрява до температура от около 1500°F, температура при която минералните карбонати започват да калцинират (отделят въглероден двуокис). За да се улесни отдаването на топлина в зоната на сушене (зоната преди нагряване) е направена верига от плоскости. По време на вкарването на минералния материал и неговото придвижване по дължината на зоната на сушене, плоскостите непрекъснато се въртят между фазата на горещия, пещен газ и фазата на минералния материал, като така предават топлината ат газовете към изходните материали. Един от недостатъците на използването на конвенционални, дълги пещи за производство на цимент се изразява в значителните количества прах, образуващ се в зоната на сушене на пещта и пренасян навън от нея, чрез пещния, газов поток. Средно около 7-10% (но не повече от около 17%) от подавания, сух, изходен материал се издухва обратно от зоната на сушене, под формата на прах. Високата загуба на прах, свързана с производството на циментов клинкер в дълги пещи с мокър или сух способ, поставя работещите с дългата пещ в доста неизгодно икономическо положение, спрямо производителите на цимент използВащи новите пещи с предварително нагряване/предварително калциниране. Високата загуба на прах означава не само загуба на ефективност при използването на суровини- възстановяването на праха е ограничено, поради замърсяването му с летливи алкални солиWO 94/02792

PCT/US93/06491 но също изисква по-големи капитални инвестиции за оборудване за събиране на прах, а така също и загуба на енергия. Всеки тон от суровината, загубена като прах, консумира значително количество топлинна енергия в процеса на сушене. Освен това, оператора на дългата пещ е допълнително затруднен от цената на манипулацията/отстраняването на отпадъчния прах.

Друг недостатък съпътстващ производството на цимент в конвенционални дълги пещи, в сравнение с пещите с ? предварително загряване/предварително калциниране, произтича от Вътрешното, циклично движение на летлиВи, алкални соли. Докато подадените минерали се придвижват надолу, към по-горещите зони на пещта, алкалните соли от минералите, такива като калиев и натриев сулфати, стаВат летливи, преминават в пещния газов поток и се пренасят, под формата на алкален дим, към по-студените зони на пещта, Включващи, по-специално, образуващата прах зона на сушене, където алкалния дим кондензира върху праха и се отлага в минералното легло или се извежда навън от пещта с пещния газов поток и се събира, заедно с пещния прах, в системата за събиране на праха. Именно присъствието на значителни количества кондензирани алкални соли в пещния прах ограничава връщането на праха към процеса - прибавянето на алкален прах към минералната суровина може да наруши рециркулационното равновесие на алкалната сол и да предизвика неприемливо висока алкалност на циментовия продукт.

По време на работата на циментовата пещ има значителна рециркулация на алкални соли от минералното легло към пещния, газов поток и обратно към минералното

WO 94/02792 5 PCT/US93/06491 легло. При равновесните условия, когато алкалните соли се извеждат избън пещта със същата скорост с която те се Въвеждат В горивата и суровините, се счита, че има 90% улаВяне на летливите алкални Вещества. Вътрешното движение В цикъл, по Време на работа на пещта, на големи , количества алкални соли, предизвиква значително енергийно натоварване за процеса. Големи количества Високоефективна топлина от по-горещите зони на пещта (където топлината е най-необходима) се губят по Време на алкалното изпаряване, само за да се Възстановят за процеса, под формата на нискоефективна топлина, по време на кондензирането в нискотемпературните зони, където излишък на топлина не е необходим. Конфигурацията на пещите с предварително загряване/предварително калциниране позволява опростено инсталиране на байпаения тръбопровод за -алкален материал, през който част от пещния, газов поток, съдържащ алкален дим, може да бъде изтеглен преди той да засмуче и така да се замърси с пещен прах, при което не само се намалява алкалния товар във Вътрешния цикъл, но също така се осигуряват средства за възстановяване на продукт, силно обогатей с летливи, алкални соли. Досега не е било възможно да се конструира алкален байпас при конвенционални дълги пещи с мокър или сух процес.

Има много действащи дълги пещи за производство на цимент, не само в САЩ, но и също и в много други страни по света. Създаването на метод/апаратура за намаляване на загубата на прах и за подобряване контрола на вътрешния алкален цикъл при производствените операциии на дълга циментова пещ ще позволи на работещите с дълга пещ да

WO 94/02792

PCT/US93/06491 бъдат конкурентноспособни, икономически, на работещите с „ пещи с предварително загряване/предварително калциниране.

Следователно, един предмет на това изобретение е да се създаде апаратура и метод за намаляване на загубата на прах при производството на цимент в дълги пещи с мокър и сух процес.

Друг предмет на това изобретение е да се намали алкалното съдържание на пещния прах, получен по време на производството на цимент в дълги пещи.

Друг предмет на това изобретение е да се осигури метод и апаратура за увеличаване капацитета и икономическата ефективност на производството на клинкер при конвенционалните дълги пещи с мокър или сух процес.

Друг, по-общ, предмет на тоВа изобретение е да се осигури апаратура за контрол на пещния, газоВ поток в ротационна, циментова пещ, чрез изтегляне на пещния газ и/или инжектиране на въздух, през отВори в стената на тялото на ротационната пещ, в пещния, газов поток на предварително определени места по дължината на тялото на ротационната пещ.

Също така, друг предмет на това изобретение е да се усъвършенства конвенционалната, дълга пещ, с мокър или сух процес, за да се повиши ефективността на използването на изходния материал, при производството на циментов клинкер.

Друг, по-специален предмет на тоВа изобретение е да се създаде по-енергоефективен метод за производство на цимент в дълги пещи, посредством осигуряване на байпас за пещния, газов поток, при дълги пещи.

Друг, важен предмет на това изобретение е да се осигури метод за контрол на ефективността на горене в дълги пещи,

WO 94/02792 7 PCT/US93/06491 избягващ влиянието на летлиВи, органични вещества от суровините при производството на цимент.

Тези и други цели на това изобретение се постигат, чрез усъвършенстване на пещта, така че да се осигури извеждане на част от пещния газ от въртящото се тяло при горната част на газовия поток, в зоната на сушене на минералите. Чрез отделяне на част от пещния газ от калциниращата зона или по-специално от горната част на газовия поток, в зоната на сушене на минералите (т.е. в сектора с веригата от f плоскости) и от долната част на газовия поток, В найгорещите области от калциниращата зона, се постига значително намаляване на праха, образуван и изгубен от зоната на сушене. Намаляването на загубите на прах се постига не само от намаляването на скоростите на пещния газ В зоната на сушене, но също така и от полученото удължаване на самата зона на сушене. Отделянето на част от горещия пещен, газов поток довежда до удължаване на зоната на сушене - подаваната суровина може да има по-високо съдържание на влага през сектора от пещта с веригата плоскости и така ефективно се намалява образуването на прах в зоната на сушене.

По-специално, байпасът е така конструиран, че да изведе най-малко около 10% от горещия, пещен газ в горната му част, в зоната на сушене на минералите/зоната преди загряване. Байпасният газ се охлажда, например, чрез смесване с въздух от околната среда и се връща към горната част на пещния, газов поток, при системата за събиране на пещен прах, включваща, например, електростатичен утаител или се насочва към друга система за събиране на прах.

WO 94/02792

PCT/US93/06491

10%-но намаляване на потока пещен газ, преминаващ през .

зоната на сушене се очаква да доведе до намаляване на скоростта в зоната на сушене, средно с около 20%, благодарение на комбинираното действие на намалената маса и температура. Чрез това намаляване на скоростта количеството прах, изведен, заедно с газовия поток, навън през горния край на пещта, намалява значително. Намаляването на загубите на прах води до съответно намаляване на количеството изходен материал, необходим за С получаване на същото количество клинкер. Намаляването на загубите на прах също така Води до по-малко натоварване, свързано с обработването на този прах, на пещния оператор и до по-малко натоварване на системата за събиране на прах.

Отскоро е известно, от нивото на техниката, че конвенционалните, дълги -пещи могат да бъдат така усъвършенствани, че да се осигури използване на горива от твърди остатъци, което да е безопасно за околната среда и икономически изгодно. Апаратурата и методите за захранване с твърди горива, по-специално горива от твърди остатъци, са ^w известни от нивото на техниката. Виж, например, U.S. No.

4930965, 4969407, 4850290, 5078594 и 5083516. Подаването на твърдо гориво в калциниращата зона, в съответствие с изложеното в тези патенти, води до увеличаване на температурата на пещния, газов поток и едновременно на скоростта на пещния газов, поток, през зоната на сушене и следователно до потенциална загуба на прах. Настоящият метод и апаратура, отнасящи се за дълга пещ с байпас, могат да се използват заедно с известните от нивото на техниката методи и апаратури за изгаряне на твърди вещества, по

WO 94/02792

PCT/US93/06491 специално на твърди горива от остатъци, като допълнително гориво В дълги пещи.

Съгласно тоВа изобретение се осигурява метод за поВишабане на капацитета и ефективността на производството на клинкер при дейстВубаща, конвенционална, дълга пещ, с мокър или сух процес. Методът се състои от етап на изтегляне на част от пещния газ от ротационното тяло В горната част на газоВия поток, от зоната на сушене на минералите/зоната преди нагряване и за предпочитане В долната част на долния край на газоВия поток В калциниращата зона или поне 6 долната част на потока от най-горещата част на калциниращата зона. Пещния, газоВ, байпасен поток, за предпочитане, се смесва с газовете освободени от изходния край на пещта В горната част на потока, при системата за събиране ма пещен прах. За предпочитане, най-малко 10% от пещния, газов поток се извеждат, за да образуват байпасния поток.

Байпасният поток се охлажда, за предпочитане , чрез

смесването му е Въздух от околната среда, по желание комбинирано с напръскВане с Вода, за да се отдели алкалния дим. В предпочитан случай, поне част от самия отделен алкален дим се отделя от байпасния поток преди охладеният байпасен поток да се смеси с пещния, газов поток, В горната част на потока, при системата за събиране на пещен прах. Отделянето на поне част от отделения алкален дим от байпасния поток намалява алкалното съдържание на праха, събран В системата за събиране на прах, до такава степен, че събраният прах може да бъде смесен с минералните суровини и

Върнат В процеса за производство на цимент, без да се измени качеството на клинкера.

WO 94/02792

PCT/US93/06491

Предпочита се пещния, байпасоВ поток да се изтегли през отвор Във въртящото се тяло, снабден с приспособления, предотвратяващи Влизането, през споменатия отвор, на минералната суровина. Отворът е разположен успоредно на оста на кръгообразна обвивка около въртящото се тяло и е в комуникация с газовия поток. Осигуряват се средства за създаване на понижено налягане под обвивката, за да се изтегли поне част от пещния, газов поток през споменатия отвор в областта под обвивката. Байпасният поток може да бъде обработен, така че да се събере поне част от утаените алкални вещества, преди той да се присъедини към пещния, газов поток.

В предпочитан случай, настоящето изобретение осигурява усъВършенствуване на конвенциналните, дълги, ротационни пещи с мокър нли сух процес, - изразяващо се в байпасен отвор във въртящото се тяло в горната част на газовия поток, в зоната на сушене на минералите, и в приспособления предотвратяващи влизането на минералната суровина през споменатия отвор, по време на работа на пещта. Осигурена е кръгообразна обвивка разположена аксиално на отвора на ротационното тяло, която е в комуникативна връзка с газовия поток през споменатия отвор. Обвивката е снабдена със средства за създаване на понижено налягане под нея, за да се изтегли поне част от пещния, газов поток през отвора в споменатата област.

Използването на настоящата, байпасна апаратура, от изобретението, в дълги пещи осигурява многобройни предимства за циментовия, производствен процес. Действието на настоящата байпасна система позволява на зоната на сушене на пещта да функционира, донякъде,

WO 94/02792 11 PCT/US93/06491 самостоятелно от останалата част на процеса. Енергийните изисквания на калциниращия процес са такива, че на границата между калциниращата и зоната на сушене/зоната на предварително загряВане остава повече от достатъчно енергия, за да се осъществи етапа сушене/предварително нагряване. Чрез отклоняване на част от пещния газ през байпасната тръба, за да заобиколи зоната на сушене/предварително нагряване, количеството енергия насочвано към зоната на сушене/предварително нагряване поточно отговаря на изискванията на процеса за тази зона. Следователно, обемът на газовете, преминаващ през тази зона, се намалява, което довежда до по-ниска скорост на газа. На свой ред, намалената скорост води до намаляване на количеството изходен материал, който се поема от пещния, газов поток и който излиза от пещта, под формата· на циментов, пещен прах. Намаляването на скоростта на газовия поток в зоната на сушене, по време на работа на байпасната система, води до 40-75% намаляване на загубите на пещен прах, което води до повишена икономичност на процеса.

Части от верига от плоскости са разположени в зоната на сушене/предварително нагряване, като вътрешно средство за обмяна на топлина. Тази Верига, също така, задържа някои от летливите соли (напр. K2SO4) В процеса, докато се достигне раВноВесие и се установи вътрешен цикъл на летливите компоненти, при който тези компоненти се отделят от процеса със същата скорост с която те се присъединяват към горивата и суровините. Такъв вътрешен цикъл на алкални соли може да доведе до технологични проблеми, такива като получаването на пръстени от материал в пещта. Чрез отклоняване на част от горещия,

WO 94/02792

PCT/US93/06491 пещен газ, съдържащ газообразните, летливи съставки, така . че да заобиколи верижната система, големината на вътрешния цикъл се намалява, като се подобрява действието на пещта. По време на работата на байпаса, байпасния газ се извлича преди газа, който влиза в турбулентната зона на верижната система. Като резултат, се очаква да бъдат суспендирани малко частици от веществото в този байпасен газ; все пак. горещия, байпасен газ съдържа алкален дим и други летливи компоненти - цел на байпасната конструкция.

Когато байпасният газов поток се съедини с излизащия, от зоната на сушене/предварително нагряВане на пещта, газ преди той да влезе в системата за контрол на чистотата на въздуха (за събиране на прах), топлинната енергия на байпасния газ осигурява температура на газа по-Висока от температурата н-а кондензация, дори ако самият, излизащ, пещен газ има температура равна или по-ниска от температурата на кондензация.

При 40 C.F.R. 266.104 (g), изследването на CO и ТНС в байпасна тръба, спазвайки CO и ТНС изисквания, показва че:

(1) опасните остатъци изгарят само в пещта, а не в която и да е друга точка от долната част на изхода на пещта, по посока на газовия поток (т.е. в долната част на байпаса); и (2) в байпасната тръба се отклонява най-малко 10% от излизащия, пещен газ. Преамбюлът към BIF постановките (56 F.R. 7159, February 21, 1991) посочва, че основна причина за провеждане на изследванията в байпасната тръба е тази, че байпасът спира намесата на негоривните ТНС емисии в суровините. В дългите пещи суровината се затопля, в зоната на сушене/предварително загряване, до температура достатъчна за изпаряване на съдържащите се въглеводороди.

WO 94/02792

PCT/US93/06491

Въглеводородите, отделени при това загряване се съдържат в изходящите, пещни газове. Байпасната тръба изтегля газ от пещта преди той да влезе в зоната на сушене/предварително нагряване; така, газовете не се влияят от процеса на нагряване на суровия материал. По този начин, изследването на байпасните газове дава вярна представа за газовете от горивния процес, без влиянието на въглеводородите от суровината.

Настоящето изобретение, също така, осигурява повишаване на капацитета, за производство на клинкер, на дълги пещи. Съществуват два ограничаващи фактора при производството на цимент в дълги пещи с мокър процес: (1) скоростта на пещния газ в зоната на сушене причинява загуба на прах; и (2) наличието на топлинно натоварване в зоната на спичане. 'Следователно, тези фактори спомагат за ограничаване на количеството топлинна енергия доставяна в пещта и необходима за пренасяне на изходния материал. Влиянието на първия от тези ограничаващи фактори може да

бъде намалено до минимум, чрез използване на настоящата байпасна апаратура. Въпреки, че е под въздействие на ограниченията от гореспоменатия фактор (2), байпасната апаратура може да бъде използвана за намаляване на скоростите на пещния, газов поток в зоната на сушене, дори при значително по-голям приток на енергия в процеса.

Влиянието на ограничаващия фактор (2) се премахва, чрез наскоро създадената технология за горене, в средната част на пещта, на твърди горива, включително, по-специално, на твърди горива от остатъци. Преди всичко, апаратурата от настоящето изобретение може да бъде използвана в комбинация с описаните в нивото на техниката модификации

WO 94/02792

PCT/US93/06491 на пещи, за да се осигури достигането на твърди, горивни . материали до зоната на спичане на работеща пещ, като тези материали служат за допълнително гориво за процеса на производство на цимент. Очаква се, че използването на настоящия байпасен метод в конвенционалните дълги пещи, заедно с наскоро създадената технология за горене в средната част на пещта, ще осигури до 40% увеличаване на капацитета на производството на клинкер, при повишена енергийна ефективност и повишена ефективност на преработването на суровината и без да се правят компромиси с качеството на клинкера. Наистина, очакваното 40% увеличение на капацитета на дълга пещ, осъществено с използването на настоящия байпас и изгарянето в средната част на пещта на твърди горива, се ограничава само от намаляването на температурата; на основния-пламък на- пещта причинено от голям поток третичен въздух, който е необходим за поддържане на горенето в средната област на пещта (в калциниращата зона или поне в определена точка от долната

част на клинкерната зона). Това ограничение може да се избегне, чрез използване на настоящата апаратура, разположена на определено място от ротационното тяло, за да се прибави третичен въздух към пещния, газов поток В точка, в долната част на клинкерната зона и в горната част (отнасяща се за пещния, газов поток) на зоната за вторично изгаряне. Използването на настоящата апаратура за инжектиране на въздух в пещта изисква, разбира се, обвивката да бъде подсигурена със средства за създаване на повишено налягане под нея, повишено спрямо налягането на пещния, газов поток, приемащ въздуха.

WO 94/02792

PCT/US93/06491

Възможно е, в съответствие с това изобретение, настоящата апаратура (инжекционно устройство за третичен въздух) да бъде разположена по дължината на ротационната пещ, в точка намираща се над началото на калциниращата зона (където температурите на пещния газ са обикновено 1800°F или по-ниски), за да се улесни окисляването на въглеводорите, изпаряващи се от минералните суровини, без това да снижи топлинната ефективност на процеса.

Така, налягането под кръговата обвивка от настоящата апаратура може да се контролира, така че да се регулира доставянето на въздух в пещния, газов поток или да се предизвика байпасен поток, в зависимост от необходимостта в съответния етап от процеса, за да се увеличи пещната ефективност на горене/работа.

Други качества и преимущества на изобретението ще станат очевидни за специалистите в областта, след като те се запознаят с следващото детайлно описание на предпочитаните случаи, показващи най-добрия начин за осъществяване на изобретението.

Кратко описание на фигурите

Фиг.1 е схематично изображение на усъвършенствана, дълга, ротационна пещ, в съответствие с настоящето изобретение, показваща поток от суровина движещ се надолу през зоните на сушене, калциниране и клинкерната зона на ротационно тяло, горещ, пещен, газов поток в посока нагоре в ротационното тяло и пещен, газов байпас за извличане на част от горещите пещни газове, за да се получи пещен, газов, байпасен поток;

WO 94/02792

PCT/US93/06491 фиг.2 е изглед на уголемен разрез на байпасното . устройство, показано на ротационната пещ от фиг.1.

фиг.З е друг изглед на байпасното устройство от фиг.2, показващ част от ротационното тяло.

фиг.4 е схематично изображение на дълга, ротационна пещ снабдена с байпас, съгласно изобретението, и система за подаване на твърдо гориво в калциниращата зона.

фиг.5 е разрез на усъвършенствана, дълга, ротационна пещ, показващ предпочитан Вариант на изпускателна апаратура от тоВа изобретение В скъсен вид.

фиг.6 е друг изглед на усъвършенстваната пещ от фиг.5, показващ разделителната повърхност между обвивката и тялото на ротационната пещ.

фиг.7 и фиг.8 са подобни на фигури 1 и 4 и представляват схематично изображение на иълги пещи поообрени с апаратурата от това изобретение.

фиг.9 е схематично изображение на дълга, циментова пещ.

фигури 10-12 са схематични изображения на дълги пещи, подобрени в съответствие с това изобретение.

Детайлно описание на изобретението

На фиг.1 е показана усъвършенствана, дълга, ротационна пещ 10 за превръщане на минерални материали 12 в циментов клинкер 14. Пещта 10 включва наклонено, ротационно тяло 17 и приспособления (не са показани) за въртене на ротационното тяло 17 около неговата надлъжна ос. Минералните материали 12 от бункера за минерали 18 се подават във входа за минерални материали 20, В горния край 22 на ротационното тяло 17. По време на въртенето на

WO 94/02792

PCT/US93/06491 ротационното тяло 17, минералните материали 12 се движат, под въздействието на гравитацията, през зоната за сушене на минералите/предварително загряване 24, през калциниращата зона 26 и през клинкерната зона 28, преди да излязат, под формата на циментов клинкер 14, от долния край 30 на ротационното тяло 17 и да постъпят в охлаждаща камера 16.

Горивото от бункера за гориво 34 се смесва с въздух, подпомагащ горенето, който се загрява по време на

преминаването му през охлаждащата камера 16 и сместа изгаря, посредством горелка, в клинкерната зона 28 на ротационното тяло 17. Използва се верижна система или нещо подобно за да се подобри ефективността на прехвърлянето на топлина от горещите, пещни газове, преминаващи през зоната на сушене на минералите/предварително нагряване 24, към минералните материали 12. Верижната система е подложена на въздействието на горещите, пещни газоВе и доставя топлина до минералното легло 12, по време на въртене на ротационното тяло 17. Горещият, пещен, газов поток 90/138, образуван от изгарянето на горивото в горелката 32, в клинкерната зона 28, се придвижва към горния край 22 на ротационното тяло 17 под въздействие на по-ниското налягане, създадено от вентилатора 40. Пещният, газов поток 138, след излизането му през горния край 22 на ротационното тяло 17 се насочва към пещната система за събиране на прах 46, която включва електростатичен утаител или друга подходяща система за пречистване на газ, за да се отдели пещния прах в хранилището за пещен прах 52 и останалия, приемлив за околната среда, въздушен поток да се изпусне в атмосферата през комина 50.

WO 94/02792

PCT/US93/06491

Конфигурацията на елементите на системата за . подаване на минералните съставки и за обработване на пещния газ в горния край 22 на ротационното тяло 17 е добре известна на специалистите в областта и затова те са показани схематично на фигури 1 и 4, за да се илюстрира тяхната връзка и взаимодействие при работата на ротационната пещ 10. Трябва да се разбира, че която и да е от множество системи за подаване на минерали и за обработка на пещния газ може да се използва при пещите усъвършенствани в съответствие с настоящето изобретение.

По-нататък на фиг.1 е показана пещна, газова, байпасна система 54 за изтегляне на част от пещния, газов поток от

ротационното тяло 17, по време на работа на пещта, за да се образува пещен, газов, байпасен поток 64, който се подава, през байпасната тръба 62, към пещния, газов поток в пещната, газова, изпускателна тръба 42, след излизането на газовият поток през горния край 22 на ротационното тяло 17. Байпасната система включва вентилационна апаратура 56, свързана с пещния, газов поток 90 от ротационното тяло 17 и с байпасните тръби 58, 62 и съдържаща байпасен вентилатор 60. Вентилационната апаратура 56 се намира в точка по дължината на ротационното тяло 17 в горната част на потока от зоната за сушене на минералите/предварително загряване 24. Тя може да бъде разположена на място изравнено с калциниращата зона 26, за предпочитане в точка съответстваща на долния край (по посоката на пещния газ) на калциниращата зона 26. Вентилационната апаратура 56 може да бъде разположена на ротационното тяло 17 в междинна точка между верижната система (не е показана), намираща се в зоната на сушене на минералите 24 и долната

WO 94/02792

PCT/US93/06491 част на потока от калциниращата зона 26. Алтернативно, предпочитаното място на вентилационната апаратура може да бъде между верижната система (не е показана) от зоната на сушене на минералите 24 и средата на въртящото се тяло 17 - функционално между верижната система от зоната на сушене на минералите 24 и най-горещите части на калциниращата зона 26. Най-предпочитано е вентилационната апаратура 56 да бъде разположена в точка от ротационното тяло, намираща се на около един пещен диаметър нагоре, по пещния, газов поток, от верижната система в зоната на сушене на минералите 24.

Работата на пещната, байпасна система 54 се изразява в изтегляне на част от пещния, газов поток от ротационното тяло 17, за да се намали скоростта (и масата) на пещните газове, преминаващи -през зоната па сушене на минералите 24, като по този начин се намалява количеството прах отделяно, по време на работа на пещта, през горния край 22 на въртящото се тяло 17. Байпасният, газов поток 64 се връща към пещния, газов поток в точка в долната част на потока от зоната за сушене на минералите 24 и в горната част на потока от пещната система за събиране на прах 46. Получените намалени скорости на пещния газ в зоната за сушене на минералите спомагат за значително намаляване на загубата на прах по време на циментовото производство. Намаляването на загубата на прах повишава ефективността на производството на циментов клинкер не само като се намалява съотношението суровина/произВеден клинкер, но и като се повишава съотношението енергия/гориВо.

Байпасната система 54 е илюстрирана по-подробно на фигури 2 и 3. Вентилационната апаратура 56 е разположена

WO 94/02792

PCT/US93/06491

аксиално на ротационното тяло 17, за да позволи изтеглянето на около 10 до около 35% от пещния, газов поток, в точка в горната част на потока от зоната на сушене на минералите, по време на работа на пещта. Съгласно фиг.2, по-специално, вентилационната апаратура 56 включва огнеупорно-обшита кръгообразна обвивка 92, която е в съприкосновение с вътрешността на ротационното тяло 17 посредством газовия поток, преминаващ през байпасната входна тръба 94 и байпасния отВор 93 в ротационното тяло 17. Кръгообразната обвивка 92 е издължена в нейната долна част, за да се получи фуния 98 за събиране на прах и която насочва пещния прах в тръба 112 през двойнообръщателен клапан 114 и през гъвкава тръба 116 до колектора за прах 110. Също така, кръгообразната обвивка 92 е снабдена със херметизиран сервизен люк 115,· осигуряващ достъп до байпасния отвор 93 и до байпасната входна тръба 94 за почистване или ремонт. Байпасната входна тръба 94 е свързана с ротационния цилиндър 17, при отвора 93, за да се избегне загуба на минерален материал 12 през отвора 93. За предпочитане, се избира минимална дължина на байпасната входна тръба 94, така че тръбата да влиза във Вътрешността, но да се предотврати изтичането на входни суровини през отвора 93, по време на въртенето на пещта. По желание, входната тръба може да се перфорира, за да се оптимизира представителното взимане на проби от пещния, газов поток, по време на работа на пещта. ТоВа е особено важно, когато пещния, байпасен поток се наблюдава/анализира, за да се прецени ефективността на горенето в пещта, като така се избягва влиянието на, произхождащите от суровината, органични вещества, присъстващи в пещния, газов поток, при

WO 94/02792 21 PCT/US93/06491 неговото излизане от ротационното тяло, по време на работа на пещта. Както е показано, най-добре, на фиг.З, вътрешния край 122 на байпасната, входна тръба 94 е срязан под ъгъл, така че сечението на полученият отвор 124, на входната тръба 94, е по-голямо от напречното сечение на самата тръба. Байпасната входна тръба 94 е така разположена, че отворът 124 е насочен към зоната на сушене на минералите 24, което, също е показано най-добре на фиг.З. Все пак, ориентацията на отвора 124 на входната тръба 94 не е фатална.

ОбразуВа се байпасен поток, чрез изтегляне на поне част от пещния, газов поток от ротационното тяло 17, който, през байпасната, входна тръба 94 и през отвора 93, се насочВа под кръгообразна обвивка 92, под Въздействие на пониженото на лягане (спрямо това В ротационното тяло 17) предизвикано от байпасния Вентилатор 60 и/или Вентилатора 40. Горещият байпасен поток 64 преминава от областта под кръгообразната обВиВка 92, отново под Въздействието на пониженото налягане, създадено от байпасния вентилатор 60 и/или вентилатора 40, към байпасната тръба 58, в който потокът се смесВа с Въздух от околната среда, изтеглен през въздушния, затВарящ клапан 74, който работи ръчно или аВтоматично, за да контролира въздуха от околната среда, влизащ ВъВ въздушната тръба 68. Тръбите 58 и 68 и затварящият клапан 74 са, за предпочитане, с такива размери, че съотношението на обема на Въздуха от околната среда, преминаващ през тръбата 68, към обема на байпасния, газоВ поток 64 е около 1:1 до около 5:1, като по-малките съотношения (следователно по-Високи температури на байпасния газ) са предпочитани, за да се поддържа минимален

WO 94/02792

PCT/US93/06491 обем на байпасния поток. Въздушния, затварящ клапан 74 и , байпасния вентилатор 60 могат да бъдат така контролирани, че да се регулира съотношението на въздуха от околната среда към байпасния, газов поток, като по този начин се контролира температурата на получената смес въздух от околната среда/байпасен газ, която смес отива към байпасния вентилатор 60, след което се присъединява отново към пещната, газова, изпускателна тръба 42 в точка в долната част на потока от зоната за сушене. По желание тази смес (въздух от околната среда-охладен газов, байпасен поток) може да бъде обработена, за да се отдели поне част от алкалния дим, утаен от байпасния поток, преди байпасния поток да се върне отново към пещния, газов поток. Степента на охлаждане се определя по принцип от работните температурни ограничения на материалите, използвани за.

конструиране на байпасната система, и от необходимостта да се контролира кондензирането на летливите алкални компоненти от байпасния поток. Ако е необходим байпасен вентилатор (той не е задължителен, когато вентилатора 40 е способен да предизвика достатъчен байпасен поток през вентилационната апаратура и байпасните тръби), байпасната температура обикновено се ограничава от работните температурни ограничения за вентилатора. Обикновено, индустриалните вентилатори използвани за този тип операции притежават максимална работна температура от около 800°F, но са достъпни и вентилатори с по-висока максимална работна температура, при висока основна цена. За предпочитане, байпасния газ се охлажда в областта под кръгообразната обвивка до температура по-ниска от около 1400°F, за да се намали до минимум натрупването на

WO 94/02792

PCT/US93/06491 кондензирани алкални соли. Обикновено определено количество въздух изтича (и охлажда) в областта под кръгообразната обвивка, поради характеристиките на изтичане на въздух, свойствени за затворения отвор между областта под обвивката и ротационното тяло.

Проникването на въздух през разделителната повърхност между неподвижната, кръгообразна обвивка 92 и външната повърхност на ротационното тяло 17 е сведено до минимум, чрез използването на уплътняваща система 128. Уплътняващата система 128 включва кръгообразни, уплътняващи пръстени 130, 131, монтирани върху ротационното тяло 17, в близост до горната и долната страни на байпасния отвор 93, чрез прилепваща (и уплътняваща) връзка с допълнителните уплътнителни повърхности 132, 133, на неподвижната кръгообразна обвивка 92. Всички от кръгообразните, уплътняващи пръстени 130, 131 и уплътняващите повърхности 132, 133 са монтирани върху пещната повърхност и, съответно, на обвивката, за да се постигне максимално въздушно охлаждане на външната повърхност 19 на ротационното тяло 17. За предпочитане, кръгообразните уплътняващи пръстени 130, 131 са така монтирани, че да се получи изолиращ, въздушен процеп 136 между уплътняващия пръстен и външната повърхност 19 на ротационното тяло 17. По подобен начин, уплътняващите повърхности 132, 133 на неподвижната обвивка са така монтирани Върху обвивката 92, че да се използва въздуха, за изолиране на повърхностите от директен достъп на горещия, байпасен газов поток.

Конструкцията на байпаса и свързаните с него компоненти, включващи, по-специално, байпасна входна тръба

WO 94/02792

PCT/US93/06491

94, кръгообразна обвивка 92 и тръба 58, трябва да бъдат от . материали, които да издържат суровите, температурни условия характерни за работата на байпаса. Температурата на байпасния, пещен газ, който влиза под неподвижната обвивка 92, може да достигне 1800°F. Така, байпасната входна тръба 94 и неподвижната обвивка 92, обикновено, са направени, като се използва горещо валцована стомана (А36листова стомана). Обвивката 92 и байпасната тръба 58 са обшити с огнеупорен материал. Уплътняващите повърхности 132, 133 на кръгообразната обвивка 92 трябва да могат да осигуряват уплътняваща връзка с кръгообразния, уплътнителен пръстен 130, 131, монтиран върху ротационното тяло 17, по време на работа на пещта. Уплътняващата повърхност 132, 133 може да бъде направена, например, от графит, който да осигури уплътняващата връзка с кръгообразните пръстени 130, 131 по време на въртене на ротационното тяло 17.

Образуването на байпасен поток при работа на дълга ротационна пещ с мокър или сух процес, в съответствие с настоящето изобретение, води до многобройни предимства за процеса на производство на цимент. Първо, както е споменато по-горе, байпасния поток намалява масата/скоростта на пещните газове, преминаващи през зоната на сушене на минералите 24. Това води, най-малко по два пътя, до намаляване на загубите на прах. Намалява се количеството енергия в зоната на сушене, при което се увеличава зоната на сушене във верижната система - колкото повече Влага се отделя от минералите във верижната система, толкова по-малка е вероятността изсушените минерали да отделят прах. Освен това, може би по-директния

WO 94/02792

PCT/US93/06491 път е, че образуването на байпасния поток В горната част на потока от зоната на сушене 24 намалява скоростта на пещния, газов поток преминаващ през зоната на сушене и следователно намалява неговата способност да пренася прах навън от газовия изход в горния край на работеща пещ.

Също така, образуването на байпасния, газов поток може да се използва за регулиране на температурата на пещния, газов поток, излизащ навън от горния край 22 на ротационното тяло. Байпасната система от настоящето изобретение може, също, да се използва за да се отделят алкалните вещества от процеса за производство на цимент. Алкалните компоненти се изпаряват в калциниращата и клинкерната зони на пещта. Ако не се използва байпасната система, алкалните компоненти, изпарени в пещния, газов поток, кондензират върху праховите частици в зоната на сушене на пещта и падат обратно в минералното легло или

замърсяват пещния прах, излизащ от пещта заедно с пещния, газов поток, до такава степен, че той да не може да се прибави обратно към минералния материал, при процеса за производство на цимент. Байпасната система позволява на пещния оператор не само да намали загубата на прах, но и да намали алкалното съдържание на праха, който излиза от задната част на пещта, образуван при използването на байпасната система. Освен това, байпасният поток може да бъде обработен, за да се премахне поне част от алкалния дим, преди да бъде върнат към пещния, газов поток в горната част на потока от системата за събиране на пещен прах. Високоалкалния прах, изолиран от охладения байпасен поток, може да бъде събран и използван като суровина за алкални вещества (калиеви, натриеви и други летливи метални соли).

WO 94/02792

PCT/US93/O6491

Съгласно фиг.4, байпасната система 154 включва , колектор за дим 76 (например циклонен утаител). Полученият Високо-алкален, димен продукт се използва, предимно, като източник на алкални вещества; например, той може да се обработи в димен апарат 82, за да се концентрират съответните алкални компоненти. Утаяването на алкалния дим в байпасната система намалява количествата алкални вещества В пещния прах, отделен от пещния, газов поток, посредством системата за събиране на прах 46. Слабоалкалният прах може да бъде използван, преди всичко, след като се смеси с минералните материали 12, за подаване в ротационното тяло 17. Осигурява се, съотВетно, система за пренасяне на прах 84, за да се достави рециклираният прах от хранилището за пещен прах 52 до, например, бункера за

М1111РПЙЛ11

....... J-----* Също така, както е показано на схемата от фиг.4, като предпочитан вариант от настоящето изобретение, осигурена е апаратура 86 за подаване, на твърдо гориво или друго подобно, в калциниращата зона 26 или в долните части на потока от клинкерната зона 28, през отвора 88 в ротационното тяло 17. Методи и апаратура, усъвършенстващи дългите пещи, за изгаряне на твърди горива, за предпочитане горива от твърди остатъци, като допълнително гориво при работа на циментовите пещи, са описани в US 4930965, публикуван на 5 юни 1990; US 5078594, публикуван на 7 януари 1992; и US 5083516, публ. на 28 януари 1992, които патенти са цитирани тук за справка. ИзползВането на байпас при дълги пещи, в съответствие с настоящето изобретение, може да бъде в комбинация с методи и апаратури, описани и за които се претендира в тези

WO 94/02792

PCT/US93/06491 патенти, за да се осигури оптимален контрол и ефективност на циментовото производство в дълги пещи с мокър или съх процес. Наистина, очаква се, че използването на тук описаната байпасна технология заедно с наскоро създадената технология за изгаряне на горива от твърди остатъци, като допълнително гориво при дълги пещи, не само позволява на операторите на тези пещи да увеличат работния живот на техните дълги пещи, но, също така, им дава възможност да продължат да се конкурират успешно с производителите на цимент, използващи по-ефективни за горивата средства за предварително загряване/калциниране.

фигури 5 и 6 илюстрират предпочитана, пещна, вентилационна апаратура 156, в съответствие с това изобретение, разположена на ротационното тяло 17, за образуване на пещния, байпасен поток, чрез изтегляне на част от пещния, газов поток в точка в горната част на потока от зоната на сушене на минералите, по време на работа на пещта. Вентилационната апаратура 156 включва огнеупорнообшита обвивка 92, в контакт (посредством газовия поток) с вътрешността на ротационното тяло 17 (имащо огнеупорна обшивка 16), през байпасна, входна тръба 94 и байпасен отвор 93 (фиг. 6) в ротационното тяло 17. Кръгообразната обвивка 92 е удължена в долната си част, за да образува събирателна фуния за прах 98, насочваща праха в колектор за прах (не е показан). Кръгообразната обвивка 92 е снабдена със херметизиран сервизен люк 115, осигуряващ достъп до байпасния отвор 93 и до байпасната входна тръба 94 за почистване или ремонт. Байпасната, входна тръба продължава до вътрешността на ротационния цилиндър 17 от

WO 94/02792

PCT/US93/06491 отвора 93, за ga се избегне загуба на минерален материал 12 . през отвора 93.

Кръгообразната обвивка 92 е снабдена с байпасен, газов отвор 118, имащ изолационно, затварящо тяло 120, което контролира газовия поток, свърващ обвивката 92 и байпасната тръба 58. Обвивката 92 е обшита с огнеупорен материал 126 и включва въздушен, затварящ клапан 174, който пропуска през обВивката 92 Влизащия пещен газохлаждащ Въздух. Въздушният, затварящ клапан се намира на обвивката 92 и е диаметрално разположен срещу байпасния, газов отвор 118, така че да оптимизира охлаждането на пещните газове, излизащи от тялото 17 към областта под кръгообразната обвивка 92.

Също така, обвивката 92 е снабдена с въздушно оръдие 140, така -разположено, че-да-изпуска импулсиВно -въздуха под налягане 142 (90-110 psi) през дюзата 144 и през отВор 93 към байпасната, входна тръба 94, в предварително определени моменти, когато отворът 93 и байпасната, входна тръба 94 са на една линия с дюзата 144. Въздушното оръдие 140 се използва периодично, по време на работа на пещта, за да се почистят кондензиралите, по Време на работа на пещта, алкални вещества от отвора 93 и байпасната, Входна тръба 94, без това да влияе на протичащия процес за производство на цимент. Промишлена 8-калиброва пушка (не е показана), използваща цинков заряд No.4, може да се използва вместо въздушното оръдие 140 или в комбинация с него, за да се почистят кондензиралите алкални вещества от отвора 93 и байпасната, входна тръба 94.

Пропускането на Въздух в пространството между кръгообразната повърхност 92 и ротационното тяло 17 се

WO 94/02792 29 PCT/US93/06491 контролира, чрез използването на уплътняваща система 228, най-добре показана на фиг.6. Уплътняващата система 228 се състои от уплътняващ кожух 148, поддържан от подпори 150 върху повърхността 19 на ротационното тяло 17, така че между кожуха и повърхността остава отворено, кръгообразно, въздушно пространство 152, което позволява излъчващо и конвекционно охлаждане на аксиалната част от повърхността 19 на ротационното тяло 17 и което е периферно ограничено от кръгообразната обвивка 92. Освен това, уплътняващата система 228 включва уплътняваща пластина 154, която е монтирана на срещуположните, странични краища 96, 97 на кръгообразната обвивка 92 и е в прилепващ/уплътняващ контакт с уплътнителния кожух 148. Уплътняващата пластина може да бъде получена от един или няколко, разположени един Върху друг, слоеве от неръждаема стомана или от листа мека стомана. Един или повече вентилатора, с промишлен размер, могат да бъдат използвани за насочване на въздушен поток през кръгообразното, въздушно пространство 152, за да се осигури еднакво охлаждане на повърхността 19 на ротационното тяло 17.

фиг. 7 илюстрира, схематично, работеща, конвенционална, дълга пещ, усъвършенствана, чрез включване на вентилационна апаратура 156, разположена така, че да изтегля пещен, байпасен поток през тръбата 58 под въздействието на понижено налягане, създадено от вентилатор 40. Конфигурацията на байпасната тръба 58 е тип скакалец, за да се намали до минимум праха от вентилационната апаратура, отлагащ се в тръбата 58. Вентилационната апаратура е разположена в точка от дължината на пещта, намираща се на около един пещен

WO 94/02792

PCT/US93/06491 диаметър, нагоре по потока, от верижната система (не е показана). Пещта е, също така, снабдена с втора вентилационна апаратура 256, свързана посредством въздушния поток с въздушен, затварящ клапан 262, през вентилатор 260 и входна тръба за терциерен въздух 258. По време на работа, предварително определени количества терциерен въздух, контролирани от въздушния, затварящ клапан 262 и пожелание от вентилатор 260, се пропускат в пещния, газов поток 90, за да се получи обогатен с кислород пещен, газов поток 91, за да се улесни окисляването на въглеводородите, изпаряващи се в долната част на потока от вентилационната апаратура 256. Вентилационната апаратура 156 е снабдена с почистващи средства 141 за входната тръба, които могат да се използват понякога, по време на работа на пещта и функциониращи при чувствително намаляване на обема на пещния, байпасен поток през тръбата 58. Всяка от вентилационните апаратури 156, 256 е снабдена с изолационно, затварящо тяло, за да се осъществи работата на пещта с една, нито една или и с двете вентилационни апаратури 156, 256.

фиг.8 е подобна на фиг.7 по това, че илюстрира работата на дълга пещ с Вентилационна апаратура 156, образуваща байпас, и вентилационна апаратура 256 за вкарване на терциерен въздух в горната част на потока, преди апаратурата 86 за подаване, на твърдо гориВо или друго подобно, в калциниращата зона 26, през отвора 88 и в ротационното тяло 17. Вентилационната апаратура 256 е свързана, посредством въздушния поток, с клинкерен охладител 16, през тръбите за терциерен въздух 256, 258 и вентилатора 260. По време на работа, предварително загрят

WO 94/02792 31 PCT/US93/06491

Въздух, om клинкерния охладител 16, се вкарва в пещния, газов поток 90, за да се получи, обогатен с кислород, пещен, газов поток 91, подпомагащ изгарянето на горимите, твърди вещества, използвани като допълнително гориво, подавани в пещта през отвор 88.

Пещен, байпасен поток се изтегля от пещния, газов поток и от ротационното тяло 17, през вентилационната апаратура 156, под Въздействието на Вентилатори 40, 60, за да се намалят скоростите на пещния газ в зоната на сушене 24 и да се намали натоварването върху системата за събиране на пещен прах.

Вентилационната апаратура 256 е показана на фиг.8 и е разположена в точка по дължината на ротационното тяло 17 в или близо до най-горещото място на калциниращата зона 26. Специалистите в областта разбират, че значително повисоките температури на пещния газ в тази точка от процеса потвърждаВат необходимостта от Внимателна селекция и дизайн на частите на вентилационната апаратура, подложени на въздействието на пещните газове. Счита се, например, че температурите на пещния газ могат да бъдат толкова високи, че работния живот на отвора и входната тръба, както са показани на фиг.2-3 и 5-6 е ограничен. При тези обстоятелства се счита, че може да се използва алтернативна конструкция на отвора, свързан с, описаната и илюстрирана тук, конструкция на кръгообразната обвивка. Така, например, конструкцията, описана и илюстрирана на фиг.2 в US 4984983, на Enkegaard, публикуван на 15 януари 1991, цитиран тук за справка, използвана за подаване на твърди остатъци в зоната на горене на работеща, циментова пещ, може да се използва за да се свърже с кръгообразната

WO 94/02792

PCT/US93/06491 обвивка, описана В съотВетстВие с тоВа изобретение, за да се . получи Вентилационна апаратура по-подходяща за инсталиране В точки по дължината на пещта, където температурите на пещния газ могат да са прекалено Високи (от гледна точка на живота на материалите) за описаната тук конструкция на Входна тръба.

Използването на вентилационната . апаратура от настоящето изобретение, за подобряване на контрола на пещния, газов поток в дълги, циментови пещи с мокър или сух процес, предлага много предимства за пещния оператор, не само по отношение на намаляване загубите на прах и манипулиране с летливите, алкални вещества, но, също, и по отношение на големите ползи от повишения капацитет на клинкерното производство и от подобрената енергийна

използването на суровини. Затова, има значителен, икономически смисъл в усъвършенстване на дългите пещи, в съответствие с това изобретение. Макар, че, както е

илюстрирано по-горе, на фиг.1, 4, 7, 8, има множество варианти за използване и обработка на самия байпасен поток - дори без да се вземат предвид алтернативните варианти за допълнително подобряване на ефективността, посредством използване на горене в средата на пещта и вкарване на терциерен Въздух.

Фиг. 9 е опростена схема на принципните елементи, използвани при работа с пещен газ, при конвенционална, дълга пещ с мокър или сух процес. Пещните газове се движат от горелката 32, през ротационното тяло 17, под въздействието на намаленото налягане създадено от вентилатор 40, след което пещните газове се подават в система за събиране на

WO 94/02792

PCT/US93/06491 пещен прах 46 (или алтернативна система за контрол на замърсяването) и в външен колектор 50.

фигури 10-12 са прости схеми на три начина за обработване/манипулиране на пещните, байпасни газове. Изборът на начин, от пещния оператор, се определя отчасти от състоянието и характеристиките на избраната, за байпасно инсталиране, дълга пещ. Може би най-важното, което трябва да се има предвид, е състоянието и капацитета

на съществуващата система за събиране на пещен прах (например, електростатичен утаител). При оценката за използването на съществуващата система за събиране на прах, трябва да се има предвид ефекта от увеличаването на обема, вследствие на охлаждането на въздуха (предполагайки връщане на байпасния поток към пещния, газов поток в точка в горната част на потока от системата за събиране на прах) и намаляването на частиците, отделящи се в обработваните пещни газове. Т.е. при 10% обемни байпасен поток, ако той се охлади с дВа обема въздух за всеки обем байпасен, пещен газ, при връщане на байпасния поток към пещния, газов поток, подавания обем към системата за събиране на пещен прах ще се увеличи е 20%. Забелязано е, при предварителната работа на прототипа, че увеличаване с 10% обемни се компенсира изцяло от намаляването, до 1/2, на праховото натоварване (поради понижените скорости на пещния газ в зоната на сушене), което води до реално подобрено действие на електростатичния утаител.

фиг. 10 илюстрира начин за обработка на пещния газ, който може да бъде предпочетен, ако е сигурно, че съществуващата система за събиране на прах се нуждае от подобряване преди инсталирането на байпас. Начинът за ι

WO 94/02792

PCT/US93/06491 обработване на байпасния поток, изложен схематично на . фиг. 10, предвижда използването на вентилационна апаратура 156 и вентилатор 60, които да изтеглят пещния, байпасен поток през високоефективния колектор за прах 77, предназначен да обработи пещния, байпасен поток. Предимство на този начин е, че пещният оператор трябва да се освободи от един сравнително малък обем концентриран, с алкални остатъци, поток. Други предимства са, разбира се, намаляване на получаването на пещен прах (т.е. понижаване на натоварването върху системата за събиране на прах) и намаляване на алкалното съдържание, което позволява връщането на пещен прах към процеса. Недостатъкът на този начин е, че трябва да се положат интензивни усилия, за да е сигурно, че температурата на излизащите, пещни газове е пад тази на кондензация.

Начинът за обработка на пещния, байпасен поток, описан схематично на фиг. 11, изисква най-малко капитални инвестиции. Байпасният поток се изтегля от пещния, газов поток към вентилационната апаратура 156, под

въздействието на намалено налягане, създадено от вентилатора 40. Тръбата е с такъв размер, че диференциалното налягане да е ефективно за изтегляне на най-малко 10% от пещния, газов поток в байпаса. Не е необходим отделен байпасен вентилатор. Конфигурацията на байпасната тръба е тип скакалец, за да се намали до минимум отлагането на прах и може да има по-висока работна температура, поради липсата на вентилатор. Предимствата на начина, за оформяне на байпаса, описан на фиг. 11 са, че той е най-еВтин за конструиране и че температурата на излизащия, пещен газ може да бъде по-малка от

WO 94/02792

PCT/US93/06491 температурата на кондензация и да се поВиши над нея, чрез Връщането на байпасния поток към пещния, газов поток В горната част на потока от системата за събиране на пещен прах. Байпасната конструкция от фиг. 11 осигурява значително намаляване на праховото натоварване, но тя води до повисоко съдържание (тегловни проценти) на алкални вещества в пещния прах.

Схемата от фиг. 12 представлява най-икономичния начин за оформяне на байпаса, ако дългата пещ, предвидена за инсталиране на байпас, има излишен капацитет на съществуващата система за събиране на пещен прах (електростатичен утаител). Байпасниящ поток се изтегля от пещния, газов поток през Вентилационната апаратура 156, под въздействието на вентилатори 60 и 40. Байпасния поток е насочен през циклонен утаител- 78, което води до събиране на висок процент алкални вещества, утаени от алкалния дим, от байпасния поток преди той да се върне в пещния, газов поток, в горната част на потока от системата за събиране на пещен прах 46. Както и при байпасната конструкция, представена на фиг. 11, байпасната конструкция от фиг. 12 позволява температурите на излизащия, пещен газ да бъдат по-малки от тази на кондензация. Но, обратно на технологичната конструкция от фиг. 11, байпасната конструкция, схематично представена на фиг. 12, позволява значителна концентрация на утаения, алкален дим и следователно общо се намалява алкалното съдържание в събрания пещен прах от системата за събиране на прах 46. Счита се, че обработването на байпасния поток, както е показано на фиг. 12, позволява връщането на пещен прах в минералното легло за вторично

WO 94/02792

PCT/US93/06491 обработване, без да се прави компромис с качеството на , клинкера.

Въпреки че изобретението е описано подробно с определени предпочитани случаи, съществуват варианти и модификации, които също са В обхвата и духа на изобретението, както е описано и се претендира в следващите претенции.

Claims (31)

1. Усъвършенстване на конвенционална, дълга, ротационна пещ, с мокър или сух процес, състояща се от ротационно тяло, имащо огнище в долния край и клинкерна зона в съседство, горен край с изход за газа и, в съседство, зона за сушене на минералите и междинна калцинираща зона по дължината и, при работа, пещен, газов поток протичащ от споменатата клинкерна зона, през споменатата калцинираща зона и през зоната за сушене на минералите и излизащ през изхода към системата за събиране на пещен прах, което усъвършенстване включВа средства за извеждане на част от пещния, газов поток от ротационното тяло в точка В горната част, отнасяща се за пещния, газов поток, на зоната за сушене на минералите от споменатото тяло, за да се образува пещен, газов, байпасен поток, като споменатите средства за изтегляне на пещния, газоВ, байпасен поток включват отвор в ротационното тяло, байпасна, входна тръба, удължена от отвора навътре в ротационното тяло, за да се предотврати излизането на обработваните минерали през споменатия отвор, кръгообразна обвивка, правилно разположена спрямо споменатия отвор и аксиална по дължината на ротационното тяло и която е ВъВ Връзка, посредством газовия поток, със споменатия отвор, средства за създаване на понижено налягане под споменатата кръгообразна обвивка, за да се изтегли поне част от пещния, газов поток навън през споменатия отвор в областта под кръгообразната обвивка, средства за охлаждане на пещния, байпасен поток под кръгообразната обвивка и средства за смесване отново на

WO 94/02792

PCT/US93/06491 споменатия пещен, газов, байпасен поток и пещните газове в . частта между газовия, изходен край на ротационното тяло и системата за събиране на пещен прах.

2. Усъвършенстване, съгласно претенция 1, включващо още средства за почистване на отвора и входната тръба, по време на работа на пещта.

3. Усъвършенстване, съгласно претенция 1, включващо още средства за събиране на поне част от утаените алкални вещества от разредения, байпасен поток преди той да се смеси отново с пещния, газов поток.

4. Усъвършенстване, съгласно претенция 1, където споменатите средства за охлаждане на пещния, байпасен поток включват още средства за разреждане на пещния, байпасен газ с определени количества въздух от околната среда.

5. Усъвършенстване, съгласно претенция 4, където средствата за разреждане на пещния, байпасен газ представляват въздушен, затварящ клапан разположен на обвивката, за да се подобри охлаждането на пещните газове в областта под обвивката.

6. Усъвършенстване, съгласно претенция 1, където газовия, байпасен поток е най-малко 10% обемни от общия, пещен, газов поток.

7. Усъвършенстване, съгласно претенция 1, включващо още смесване на пещния прах от системата за събиране на пещен прах с минералите, подавани към зоната за сушене на минералите.

8. Апаратура за увеличаване на капацитета и подобряване на ефективността на клинкерното производство при конвенционална, дълга, ротационна пещ, е мокър или сух

WO 94/02792

PCT/US93/06491 процес, състояща се от ротационно тяло, имащо огнище В долния край и клинкерна зона В съседство, горен край с изход за газа и, В съседство, зона за сушене на минералите и междинна калцинираща зона, по дължината и пещен, газоВ поток протичащ от клинкерната зона, през междинната калцинираща зона и през горната зона за сушене на минералите и към системата за събиране на пещен прах, като споменатата апаратура Включва средства за извеждане на част от пещния, газоВ поток от ротационното тяло В точка В горната част, отнасяща се за протичащите, пещни газове, на зоната за сушене на минералите, за да се образува пещен, газоВ, байпасен поток, като споменатите средства за изтегляне на пещния, газоВ, байпасен поток Включват отвор В ротационното тяло, байпасна, Входна тръба, удължена от отвора навътре В ротационното тяло, за да се предотврати излизането на обработваните минерали през споменатия отвор, кръгообразна обВиВка, праВилно разположена спрямо споменатия отВор и аксиална по дължината на ротационното тяло и която е ВъВ Връзка, посредством газовия поток, със споменатия отВор, средства за създаване на понижено налягане под споменатата кръгообразна обВиВка, за да се изтегли поне част от пещния, газоВ поток навън през споменатия отВор В споменатата област под кръгообразната обвивка, средства за охлаждане на пещния, байпасен поток под кръгообразната обВиВка и средства за смесване отново на охладения, пещен, газов, байпасен поток с пещните газоВе В горната част, по отношение на пещния, газоВ поток, на системата за събиране на пещен прах.

WO 94/02792

PCT/US93/06491

9. Апаратура, съгласно претенция 8, Включваща още . средства за почистване на отвора и входната тръба, по време на работа на пещта.

10. Апаратура, съгласно претенция 8, включваща още средства за събиране на поне част от утаения алкален дим от охладения, пещен, газов, байпасен поток.

11. Усъвършенстване, съгласно претенция 8, където споменатите средства за охлаждане на пещния, байпасен поток включват още средства за разреждане на пещния, байпасен газ с определени количестВа въздух от околната среда.

12. Усъвършенстване, съгласно претенция 8, където газовия, байпасен поток е най-малко 10% обемни от общия, пещен, газов поток.

4 3. Апаратура, съгласно претенция 8, включваща още средства за смесване на пещния прах от системата за събиране на пещен прах с минералите, подавани към зоната за сушене на минералите.

14. Апаратура, съгласно претенция 8, включВаща още средства за подаване на твърдо гориво в калциниращата зона.

15. Усъвършенстване на конвенционална, дълга, ротационна пещ, с мокър или сух процес, състояща се от ротационно тяло, имащо огнище в долния край и клинкерна зона в съседство, горен край с изход за газа и, в съседство, зона за сушене на минералите и междинна калцинираща зона, по дължината и, при работа, пещен, газов поток протичащ от споменатата клинкерна зона, през споменатата калцинираща зона и през зоната за сушене на минералите и излизащ през газовия изход към системата за събиране на пещен прах, което усъвършенстване включва

WO 94/02792

PCT/US93/06491 байпасен отвор В ротационното тяло в точка от горната част, по отношение на пещния, газов поток, на зоната за сушене на минералите, байпасна, Входна тръба, удължена от отбора навътре В ротационното тяло, за да се предотврати излизането на обработваните минерали през споменатия отВор, кръгообразна обвивка, праВилно разположена спрямо споменатия отВор и аксиална по дължината на ротационното тяло и която е ВъВ Връзка, посредством газовия поток, със споменатия отВор и имаща, разположен на нея, вход за Въздух от околната среда, и средства за създаване на понижено налягане под споменатата кръгообразна обвивка, за да се изтегли въздух през споменатия въздушен Вход в споменатата област под обвивката и за да се изтегли поне част от пещния, газоВ поток навън през споменатия отВор в споменатата област под кръгообразната обвивка.

16. Апаратура за уВеличаване на капацитета и подобряване на ефективността на клинкерното производство при конвенционална, дълга, ротационна пещ, с мокър или сух процес, като спомената пещ, при работа, Включва ротационно тяло, имащо огнище в долния край и клинкерна зона В съседство, горен край с изход за пещния газ и, в съседство, зона за сушене на минералите и междинна калцинираща зона, по дължината и пещен, газов поток протичащ от клинкерната зона, през междинната калцинираща зона и през горната зона за сушене на минералите и към системата за събиране на пещен прах, като споменатата апаратура включва отВор за подаВане на тВърдо гориво и отВор за байпасен газ В ротационното тяло, като споменатия отВор за

WO 94/02792

PCT/US93/06491 подаване на твърдо гориво е разположен в точка, по . дължината на тялото, така че подаваното гориво, през отвора, да влезе в калциниращата зона, а споменият, байпасен отвор е разположен в точка на тялото, по-надолу, отнасящо се за пещния, газов поток, от споменатия отвор за подаване на гориво;

байпасна, входна тръба, удължена от байпасния отвор навътре в ротационното тяло, за да се предотврати преминаването на обработваните минерали през споменатия байпасен отвор;

капкова тръба, удължена от отвора за подаване на гориво навътре в ротационното тяло, за да се предотврати преминаването на обработваните минерали през споменатия отвор за подаване на гориво;

кръгообразна обВивка, правилно разположена спрямо байпасния отвор и аксиална по дължината на ротационното тяло и която е във връзка, посредством газовия поток, със споменатия байпасен отвор;

средства за създаване на понижено налягане под споменатата кръгообразна обвивка, за да се изтегли въздух от околната среда и поне част от пещния, газоВ поток през байпасния отвор в споменатата област под кръгообразната обвивка, за да се образува пещен, газов, байпасен поток; и средства, свързани с отвора за подаване, чрез които се подава твърдо гориво в калциниращата зона.

17. Апаратура за увеличаване на капацитета и подобряване на ефективността на клинкерното производство при конвенционална, дълга, ротационна пещ, с мокър или сух процес, като споменатата пещ включва ротационно тяло, имащо огнище в долния край и клинкерна зона в съседство,

-u.......

WO 94/02792

PCT/US93/06491 горен край c изход за пещния газ и, В съседство, зона за сушене на минералите и междинна калцинираща зона, по дължината и пещен, газов поток протичащ от клинкерната зона, през междинната калцинираща зона и през горната зона за сушене на минералите и към системата за събиране на пещен прах, като споменатата апаратура включва отвор в ротационното тяло, разположен аксиално между калциниращата зона и зоната за сушене на минералите;

байпасна, входна тръба, прикрепена към отвора и удължена навътре в ротационното тяло;

кръгообразна обвивка, с аксиално, правилно разположение спрямо отвора и която е във връзка, посредством газовия поток, с отвора и имаща въздушен, входен, затварящ клапан;

нагнетателен вентилатор, създаващ понижено налягане в областта под кръгообразната обвивка, за да се изтегли въздух от околната среда през затварящия клапан, както и да се изтегли поне част от пещния, газов поток в областта под обвивката, за да образува пещен, газов, байпасен поток;

18. Апаратура, съгласно претенция 17, включваща още отвор за подаване на твърдо гориво в ротационното тяло разположен в калциниращата зона.

19. Апаратура, съгласно претенция 17, включваща още средства за подаване на въздух в пещния, газов поток през отвор в ротационното тяло, разположен в долната част на потока от най-горещата част на калциниращата зона.

20. Апаратура, съгласно претенция 18, включваща още средства за подаване на въздух в пещния, газов поток през отВор в ротационното тяло, разположен в долната част на потока от най-горещата част на калциниращата зона.

WO 94/02792

PCT/US93/06491

21. Апаратура за контрол на пещния, газов поток от ротационна, циментова пещ включваща ротационно тяло, имащо огнище в долния край и клинкерна зона в съседство и, в съседство, клинкерен охладител и горен край с изход за газа, като споменатия, пещен, газов поток протича от огнището в долния край към газовия изход в горния край, като споменатата апаратура включва отвор в ротационното тяло и тръба удължена от отвора навътре в ротационното тяло за да се предотврати преминаването на обработваните минерали през споменатия отвор, кръгообразна обвивка, правилно разположена спрямо споменатия отвор и аксиална по дължината на ротационното тяло и която е във връзка, посредством газовия поток, със споменатия отвор и вентилатор с променлива скорост за контролиране на налягането в областта пол кръгообразната обвивка, за да се предизвика газов поток през споменатия отвор.

22. Апаратура, съгласно претенция 21, Включваща още средства за почистване на отвора и тръбата, по време на работа на пещта.

23. Апаратура, съгласно претенция 22, където почистващите средства се състоят от промишлено оръдие или въздушно оръдие, така разположено, че да стреля в отвора в определен момент, по време на въртене на пещта.

24. Апаратура, съгласно претенция 21, където налягането в областта под кръгообразната обвивка се контролира така, че да предизвика пещен, газов поток от ротационното тяло към областта под обвивката, за да се получи пещен, газов, байпасен поток.

25. Апаратура, съгласно претенция 21, където налягането в областта под кръгообразната обвивка се

WO 94/02792

PCT/US93/06491 контролира така, че да предизвика въздушен поток навътре в областта под обвивката, през отвора и към ротационното тяло, за да се повишат кислородните ниВа на пещния, газов поток.

26. Апаратура, съгласно претенция 25, Включваща още средства за доставяне на предварително загрят Въздух В областта под обвивката.

27. Апаратура, съгласно претенция 26, при която средствата за доставяне на предварително загрят въздух включват тръба свързана, посредством газовия поток, с клинкерния охладител.

28. Метод за изследване на ефективността на горенето В дълги, ротационни, циментови пещи, Включващи пещен газ протичащ през ротационно тяло с клинкерна зона, зона за предварително загряВане/калциниране и зона за сушене, без намесата на летливите, органични Вещества, които обикновено присъстват В циментовите суровини, като споменатия метод се състои от етапите изтегляне на част от пещните газове от ротационното тяло през отВор В ротационното тяло и през тръба удължена, от отВора, наВътре В ротационното тяло, В точка В горната част, отнасящо се за протичащите пещни газове, от зоната на сушене, за да се образува пещен, газов, байпасен поток и анализиране на байпасните, поточни газове, за да се идентифицират и окачествят продуктите на горенето.

29. Метод, съгласно претенция 28, където поне 10% от пещния, газов поток се изтегля от ротационното тяло, за да се образуВа пещен, байпасен поток.

30. Метод, съгласно претенция 29, Включващ още етап на връщане на пещния, байпасен поток към пещния, газов поток в

WO 94/02792

PCT/US93/06491 точка В долната част на потока от най-горещата част на . калциниращата зона.

31. Метод за подобряване на ефективността на горенето В конвенционална, дълга, ротационна, циментова пещ, включваща ротационно тяло, имащо клинкерна зона, междинна калцинираща зона, зона за сушене на минералите и пещен, газов поток, протичащ от споменатата клинкерна зона през калциниращата зона и зоната на сушене, като споменатата пещ е усъвършенствана, така че да включва апаратура за доставяне на твърдо гориво, посредством която се подават горими, твърди вещества за изгаряне във вторична зона на горене в долната част, по отношение на пещния, газов поток, на клинкерната зона на споменатата пещ, като споменатият метод включва етапите на образуване на отвор за инжектиране- на въздух В стената на ротационното тяло на пещта, в точка след началото на калциниращата зона, където температурата на пещния газ е 1800°F или по-ниска и инжектиране на въздух в пещния, газов поток през отвора за инжектиране на въздух на ротационното тяло, за да се улесни окисляването на въглеводородите в пещния, газов поток.

32. Метод за подобряване на ефективността на горенето в конвенционална, дълга, ротационна, циментова пещ, Включваща ротационно тяло, имащо клинкерна зона, междинна калцинираща зона, зона за сушене на минералите и пещен, газов поток, протичащ от споменатата клинкерна зона през калциниращата зона и зоната на сушене, като споменатата пещ е усъвършенствана, така че да включва апаратура за доставяне на твърдо гориво, посредством която се подават горими, твърди вещества за изгаряне във вторична зона на горене в долната част, по отношение на пещния, газов поток,

WO 94/02792

P^T/US93/06491 на клинкерната зона на споменатата пещ, като споменатият метод включва етапите на образуване на отвор за инжектиране на въздух в стената на ротационното тяло на пещта, в точка в долната част, по отношение на пещния, газов поток, на клинкерната зона и в горната част на потока от вторичната зона за изгаряне, и инжектиране на въздух в пещния, газов поток през отвора за инжектиране на въздух на ротационното тяло, за да се улесни окисляването на въглеводородите в пещния, газов поток.