CH631690A5

CH631690A5 - Impianto per il trattamento in forni lunghi per via semisecca di melme umide di materie prime da cemento da trasformare in clinker.

Info

Publication number: CH631690A5
Application number: CH128279A
Authority: CH
Inventors: Renato Bucchi
Original assignee: Italcementi Spa
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1982-08-31
Also published as: NL187680B; DK158898B; IT7820187A0; NL7900993A; FR2416874B1; US4530651A; DK56279A; DK158898C; NL187680C; FR2416874A1; BE874065A; IT1110652B; GB2015130B; DE2824223A1; LU80895A1; GB2015130A; DE2824223C2

Description

La presente invenzione ha lo scopo di realizzare un 55 impianto in grado di offrire una soluzione economica ai problemi sopra accennati ed, in particolare, a quello della trasformazione di esistenti forni lunghi per via umida di tipo convenzionale in altri funzionanti con più basso consumo di calore, che in seguito saranno chiamati breve-60 mente «forni lunghi a granuli peevaporati».

Questo scopo viene raggiunto secondo l'invenzione con un impianto per il trattamento in forni lunghi a granuli per via semisecca di melme umide di materie prime da cemento da trasformare in clinker, comprendente 65 un'apparecchiatura di deumidificazione parziale delle melme acquose aventi un contenuto di acqua del 28% -45%, almeno una macchina formatrice di cilindretti dal materiale addensato ed un sistema di essiccazione e cot-

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tura con preriscaldatore, caratterizzato dal fatto che l'apparecchiatura di deumidificazione è costituita da almeno un separatore centrifugo orizzontale collegato direttamente ad una macchina di estrusione, che all'uscita di questa maochina è direttamente collegato un evaporatore-granulatore al quale, assieme ai cilindretti di pasta provenienti dalla macchina di estrusione viene alimentata mediante un dispositivo dosatore materia polverulenta secca, e che all'uscita dell'evaporatore-granulatore è collegato il forno lungo rotante munito di scambiatori interni di calore.

Nell'impianto la melma acquosa di materie prime, vantaggiosamente macinata ed omogeneizzata secondo il processo convenzionale per via umida, e perciò contenente dal 28% al 45% di acqua, può anzitutto essere dosata ed ispessita fino ad una umidità del 18% -f- 22% di acqua mediante centrifugazione realizzata in macchine continue, di semplicità ed economicità di esercizio molto superiori alle filtropresse che sono oggi in uso nell'industria del cemento.

La pasta ispessita così ottenuta viene direttamente alimentata ad una macchina di estrusione, capace di formare cilindretti aventi per esempio lunghezza pari al loro diametro e di alimentarli in altro dispositivo successivo.

Onde evitare che le superfici fresche dei cilindretti vengano a contatto e li facciano aderire tra loro, gli stessi possono essere immediatamente immersi in (e mescolati con) materiale secco polverulento che può essere parte di quello captato dall'elettrofiltro del sistema di cottura.

Nel medesimo tempo l'umidità iniziale del materiale (di 18% -r- 22% di acqua) può essere gradualmente ridotta al 9% -ï- 13% mediante evaporazione ed i cilindretti possono essere trasformati in granuli sferoidali per azione meccanica di rotolamento su una superficie in rapido movimento.

Questa operazione, che può essere chiamata «granulazione per evaporazione», è vantaggiosamente realizzata in modo continuo nel sopra accennato dispositivo costituito per esempio da un adatto corpo cilindrico rotante, percorso (in equicorrente con i cilindretti-granuli) da gas caddi con adeguato contenuto termico (per portata e temperatura), provenienti dal raffreddatore del clinker ed eventualmente integrati con gas del processo di cottura e/o qualsivoglia altra fonte di calore.

Il trasporto di calore e di materia nel corpo cilindrico rotante evaporatore-granulatore può essere attivato da scambiatori interni atti a trattare il materiale senza urti e/o franamenti discontinui e per realizzarne l'uniforme distribuzione nell'intera sezione di passaggio dei gas.

Il materiale, così granulato per evaporazione, viene vantaggiosamente alimentato in un forno rotante lungo di tipo convenzionale, il quale, per un adeguato tratto a partire dalla sua entrata, può essere provvisto di uno scambiatore di calore interno del noto tipo a crociera, capace di trattare i granuli senza urti e/o franamenti discontinui ed assicurare, in pari tempo, l'uniforme distribuzione del materiale nell'intera sezione di passaggio dei gas.

L'assenza di urti, franamenti improvvisi e discontinui, nonché di cadute libere (o semilibere) dei granuli nel loro movimento all'interno dello scambiatore evita (e/o riduce) la rottura e/o distruzione dei granuli medesimi e la formazione di rilevanti quantità di polvere destinata ad essere trascinata fuori dal forno dai gas che lo percorrono.

Il materiale di cui è costruito lo scambiatore nella porzione più a valle del forno — e quindi destinato al contatto con i gas più oaldi — è preferibilmente resistente al calore e quindi adatto ad essere impiegato in zone fino a temperature di 1050°C -r- 1100°C.

In detto scambiatore del forno si realizzano, così, i processi di essiccazione finale della materia solida, del preriscaldamento e parziale decarbonatazione.

Una possibile forma di realizzazione dell'impianto proposto sencondo la presente invenzione sarà descritta in seguito con riferimento all'unica figura del disegno allegato.

La melma acquosa, contenente da 28% a 45% di acqua, viene dosata in un separatore centrifugo orizzontale 1, deumidificata fino al 18% -h 22% di acqua e quindi direttamente alimentata ad un estrusore continuo 2 che forma cilindretti di pasta aventi una lunghezza all'incirca pari al diametro. I cilindretti vengono messi successivamente a contatto con materia polverulenta e secca prelevata da una parte delle polveri captate nell'elettrofiltro

4 e dosata mediante il dispositivo 3 nell'interno del cilindro evaporatore-granulatore 5.

Qui convergono, mediante il ventilatore 8, aria calda proveniente dal raffreddatore del clinker 6 (predepolve-rata grossolanamente nel filtro a gravità o centrifugo 7) ed, eventualmente gas caldi prodotti nella camera 9 dalla combustione di qualsivoglia tipo di combustibile con parte di detta aria calda.

I granuli uscenti dal cilindro evaporatore-granulatore

5 passano, tramite il dispositivo di introduzione 10, nel forno rotante 11, munito di scambiatori interni a crociera 12. Il clinker prodotto viene, infine, raffreddato nel raffreddatore 6.

I vantaggi principali dell'impianto combinato di ispessimento, granulazione per evaporazione e cottura di melma acquosa di materia prima da cemento, secondo la descritta forma di realizzazione della presente invenzione sono i seguenti.

I separatori centrifughi 1, funzionando secondo un processo continuo, sono combinati in un tutt'uno col dispositivo di estrusione e col cilindro evaporatore-granulatore, in modo da realizzare la triplice funzione di alimentatori di pasta, esclusori d'aria ed ispessitori di melma avente 28% -f- 45% di acqua in partenza.

Usando invece secondo la tecnica nota, come ispessitori di melma, filtri a pressione, si realizza una produzione discontinua, cioè per lotti; i pannelli ottenuti richiedono di essere ridotti di pezzatura, accumulati, dosati ponderalmente ed alimentati al sistema di essiccazione tramite valvole di esclusione d'aria. Il funzionamento degli esclusori d'aria risulta sempre problematico con materiale appiccicoso come spesso si presenta la melma ispessita; il loro imperfetto funzionamento penalizza invariabilmente il rendimento termico del processo di essiccazione per entrata di aria falsa.

È resa possibile, eventualmente, l'utilizzazione di parte del calore sensibile dei fumi in uscita dal forno rotante.

Risulta oltremodo semplice ed adeguatamente economica la modifica e la trasformazione di esistenti forni lunghi convenzionali per via umida, ad edevato consumo termico, in forni lunghi per via semisecca, mediante installazione del complesso ispessitore centrifugo, estrusore e cilindro evaporatore-granulatore sul lato dell'alimentazione del forno ed operano l'opportuna sostituzione degli scambiatori interni del medesimo forno (oltre alle previste nuove tubazioni di collegamento dei gas). Con tali modifiche il consumo termico del forno viene abbassato dai convenzionali valori di 1250 -4- 1600 kCal/kg di clinker a non più di 920 kCal/kg di clinker.

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1 foglio disegni

Claims

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RIVENDICAZIONI

1. Impianto per il trattamento in forni lunghi a granuli per via semisecca di melme umide di materie prime da cemento da trasformare in clinker, comprendente un'apparecchiatura di deumidificazione parziale delle melme acquose aventi un contenuto di acqua del 28% -45%, almeno una macchina formatrice di cilindretti dal materiale addensato ed un sistema di essiccazione e cottura con preriscaldatore, caratterizzato dal fatto che l'apparecchiatura di deumidificazione è costituita da almeno un separatore centrifugo orizzontale (1) collegato direttamente ad una macchina di estrusione (2), che all'uscita di questa macchina è direttamente collegato un evaporatore-granulatore (5) al quale, assieme ai cilindretti di pasta provenienti dalla macchina di estrusione (2)

viene alimentata mediante un dispositivo dosatore (3) materia polverulenta secca, e che all'uscita dell'evapora-tore-granulatore (5) è collegato il forno lungo rotante (11) munito di scambiatori interni di calore (12).
2. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'evaporatore-granulatore è costituito da un cilindro rotante (5) percorso in equicorrente con detti cilindretti dì pasta e con la materia polverulenta e percorsa da gas caldi provenienti da un raffreddatore del clinker (6) collegato all'uscita del forno lungo rotante (11) e/o da altra fonte di calore (9).
3. Impianto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il cilindro rotante (5) è munito di scambiatori interni di calore.
4. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'entrata del dispositivo dosatore (3) è collegata all'uscita dei residui di un filtro elettrostatico (4) alimentato con i gas di scarico del forno rotante (11).
5. Impianto secondo le rivendicazioni 1 e 3, caratterizzato dal fatto che gli scambiatori di calore all'interno dell'evaporatore-granulatore (5) e del forno rotante (11) sono realizzati in modo da trattare il materiale senza urti e/o franamenti discontinui e da distribuire il materiale uniformemente nell'intera sezione di passaggio dei gas.

Nella tecnologia del cemento portland sono noti vari tipi di impianti atti a preriscaldare e clinkerizzare la miscela secca di materie prime da cemento, alimentata in forma di polvere secca, dei quali è ben riconosciuta sia l'economia termica sia la semplicità di impianto (forni per via secca con preriscaldatori a sospensione).

Altrettanto interessanti per il basso consumo termico sono i forni — sia di tipo lungo con recuperatori di calore interni a crociera, sia di tipo corto con preriscaldatore a griglia mobile — che vengono alimentati con granuli o pellets ottenuti per umidificazione con acqua della miscela secca di materie prime in speciali dispositivi detti granulatori (forni per via semisecca a granuli).

I gas di scarico dei forni per via secca a preriscalda-mento in sospensione hanno un contenuto termico non trascurabile per cui essi talvolta risultano ancora utilizzabili in processi di essiccazione delle materie prime con un risultato economico globale ancora più vantaggioso. I forni per via semisecca a granuli presentano, invece, sui primi il cospicuo vantaggio di consentire più elevati gradi di utilizzazione per la maggiore continuità del loro esercizio.

Tutti gli accennati sistemi di cottura, sia per via secca come per via semisecca, non sono peraltro economicamente utilizzabili quando l'umidità naturale delle materie prime richiede il trattamento (macinazione ed omogeneizzazione) mediante il processo cosiddetto per «via umida», che implica la cottura di una melma acquosa della miscela macinata delle materie prime, contenente da 28% a 45% di acqua (a seconda della natura delle s medesime) e, quindi, un dispendioso consumo di energia termica (compreso tra 1250 e 1600 kCal/kg di clinker).

Sono ancor oggi numerosi gli impianti — moderni e di grandi dimensioni — che, funzionando secondo siffatto processo e con tali elevati consumi termici, richiedereb-ìo bero adeguata tasformazione per rendere economico il loro esercizio.

Le proposte ed i tentativi di spruzzare melme acquose di miscela di materie prime da cemento (28% - 45% di acqua, ottenute col processo per via umida) nei gas di 15 scarico di un forno rotante per provocarne la rapida trasformazione in polvere secca, da preriscaldare quindi in sospensione e cuocere in forno rotante, incontrando difficoltà pratiche che hanno finora impedito lo sviluppo industriale di questo principio.

20 I sistemi di deumidificazione meccanica delle melme acquose, di cui trattasi, mediante filtrazione hanno invece avuto non sporadica applicazione industriale mercé l'utilizzazione di filtropresse. Questi dispositivi, tuttavia, richiedono un non trascurabile impegno di manutenzione 25 ed hanno l'inconveniente di funzionare in modo discontinuo, o semicontinuo, talché necessitano — a loro valle — ulteriori dispositivi di trattamento, di accumulo e di dosaggio del materiale addensato ad una umidità residua del 18% 22% di acqua, per poterlo alimentare ai sistemi 30 di successivo trattamento, essiccazione e cottura.

Questi ultimi sistemi si possono ricondurre a due tipi fondamentali.

a) un essiccatore tratta la materia prima addensata utilizzando il calore dei gas caldi provenienti dal processo 35 di cottura e/o dal raffreddatore del clinker e/o da qualsivoglia altra fonte di calore, trasformandola in polvere secca che come tale viene quindi alimentata in un sistema di cottura con preriscaldatori in sospensione;

^ b) uno o più macchine formatrici trasformano il teriale addensato per filtrazione in cilindretti aventi una lunghezza di alcune volte il diametro che, inviati in una tramoggia, alimentano da questa un sistema di essiccazione e cottura con preriscaldatore a griglia mobile. 45 Ambedue i sistemi hanno, però, l'inconveniente di funzionare secondo un processo non semplice e — nel caso della trasformazione di un esistente forno per via umida — di richiedere una radicale modifica degli impianti (accorciamento del forno rotante, costruzione di J0 strutture importanti per il sostegno del preriscaldatore a sospensione o della griglia mobile, ecc.) al punto che la trasformazione risulta per lo più non economicamente conveniente.