CS199291B2 - Apparatus for heat treating fine-grained materials - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení k tepelnému zpracování jemnozrnného materiálu, jako např. cementové surové moučky, s rotační pecí a předehřívačem sestávajícím z několika cyklónových stupňů, kterým proudí spaliny z rotační pece, přičemž do plynového vedení, vedoucího od rotační pece k nejnižšímu cyklónovému stupni, ústí vedení materiálu, přicházející od následujícího nejnižšího -cyklónového stupně, pod vyústěním tohoto vedení je rozdělovač rozvolňující proud přiváděného materiálu a pod tímto rozdělovačem ústí do plynového vedení přívod paliva.

Při výrobě cementu, kysličníku hlinitého, vápna, magnezitu, dolomitu apod. dochází k tepelnému zpracování jemnozrnného materiálu často tak, že se materiál nejprve předehřívá v předehřívači, vytvořeném z několika cyklónů, horkými plyny z rotační pece, dříve než se potom hotově vypaluje nebo slinuje. Přitom se musí vykonávat většina. tepelné práce v rotační peci, zatímco se v předehřívači přenáší na - materiál jenom menší část celkové tepelné energie. Toto rozdělení tepelné práce na rotační pec a předehřívač není nejvýhodnější pro značné pořizovací náklady na rotační pec.

Za účelem zmenšení rozměrů v průřezu a/nebo délce rotační pece bylo již vytvoře2 no mezi předehřívačem a rotační pecí předběžné vypalovací pásmo, v němž se předehřívaný materiál co nejvíce vypálí. Zvláštní problém při tvorbě takového předběžného vypalovacího pásma spočívá v zaručení mimořádně stejnoměrného přívodu paliva k materiálu, aby se zabránilo přepůlení jeho jednotlivých částic a všem s tím spojeným nevýhodám, jako tvoření nálepů, aglomerátů atd.

U jednoho známého zařízení se toto předběžné vypalovací pásmo vytváří fluidní vrstvou bezprostředně vytápěnou hořáky. Jiné známé zařízení používá spalovací komory s tečným vstupem a výstupem materiálu a paliva. V obou případech se slučují spaliny tohoto předběžného vypalovacího pásma se spalinami z rotační pece. Nevýhoda těchto řešení spočívá ve značných pořizovacích nákladech na předběžné vypalovací pásmo, k vůli nimž jde zase do ztrát značný podíl úspory dosažené u rotační pece.

U dalšího známého zařízení ' ústí do plynového vedení, vedoucího od rotační pece k předehřívači, kromě vedení k vypouštění materiálu ještě také přívod paliva, jakož i vedení odpadního vzduchu od chladiče. Tím se využívá již beztak trvajícího plynového vedení mezi rotační pecí a cyklónovým předehřívačem, k umístění zmíněného před199291 běžného vypalovacího pásma. Přitom se o všem ukázalo, že je třeba poměrně velké délky tohoto plynového vedení к přenášení alespoň hlavní části tepelné energie paliva, zaváděného navíc do tohoto plynového vedení na jemnozrnný materiál, dříve než se tento materiál rozdružuje v nejnižším stupni cyklónů předehřívače. S délkou plynového vedení mezi rotační pecí a cyklónovým předehřívačem se ovšem znatelně zvětšují pořizovací náklady právě tak jako potřeba prostoru.

U dalšího známého zařízení je к predehřívání materiálu upravena vzhůru rozšířená šachta s dvěma za sebou zařazenými cyklóny, kterou proudí spaliny od rotační pece. Do dolní části této šachty se kromě toho zavádí hořákem ohřátý odpadní vzduch z chladiče. Materiál, rozdružený v prvém zařazeném cyklónu, se vnáší do horní oblasti šachty, přičemž pod tímto místem přívodu materiálu je uspořádán další hořák. Stejnoměrné směšování paliva s materiálem v předehřívací šachtě není zaručeno; spíše je tu nebezpečí, že některé, jednotlivé částice materiálu se zahřívají příliš mnoho a jiné zas příliš málo.

Těmto vylíčeným nedostatkům se zabraňuje tím, že pod vyústěním vedení materiálu je uspořádán rozdělovač, který rozvolňuje proud materiálu, a pod ním ústí do plynového vedení přívod paliva, čímž se vytváří vypalovací pásmo rozestřené v podstatě+g po celém průřezu tohoto plynového vedení,^ prostupované více než jednou alespoň valnou částí materiálu·

Uspořádání takového rozdělovače bezprostředně pod přívodem materiálu a nad přívodem paliva zaručuje, že se palivo hned při svém vstupu do plynového vedení velmi stejnoměrně směšuje s částicemi materiálu, takže dochází к co nejvýhodnějšímu spalování paliva na jednotlivých částicích materiálu nebo v jejich bezprostřední blízkosti. Vytvoření vypalovacího pásma po celém průřezu vedení plynu a několikanásobné prostupování tohoto vypalovacího pásma poskytuje dále co nejvýhodnější podmínky pro silný přenos tepla z paliva na materiál.

Při dalším vývoji se nyní ukázalo, že je žádoucí ještě více zesílit tepelné zpracování materiálu v oblasti tohoto předběžného kalcinačního pásma, tj. ve vedení plynu mezi rotační pecí a nejnižším cyklónovým stupněm, a ještě dále zlepšit stejnoměrnost v tepelném zpracování částic materiálu.

Tento úkol se řeší podle vynálezu tím, že plynové vedení v oblasti vyústění vedení materiálu, jakož i pod touto oblastí, má změnu směru a vyústění vedení materiálu je upraveno na straně plynového vedení, které omezuje ve svém směru obrácené proudění plynu na vnější straně proudění.

Silný obracením proudění plynu v dolní oblasti plynového vedení vedoucího od rotační pece к nejnižšímu stupni cyklónů, se proudění plynu rozděluje v oblasti obracení nestejnoměrně po průřezu vedení. Ve vnější části průřezu vedení leží proudy plynu těsně při sobě, zatímco vnitřní část průřezu představuje proudově ,,pásmo klidu”. Protože se nyní u zařízení podle vynálezu materiál vnáší do zmíněné oblasti průřezu, prostupované silným prouděním plynu, je zaručeno okamžité strhávání materiálu proudícím plynem; „prostřelování” právě přiváděného materiálu směrem к rotační peci je tím vyloučeno.

Na druhé straně poskytuje proudově slabá oblast průřezu materiálu, nejprve zachycovanému a vysoko nesenému plynem, možnost prostupovat ještě jednou vypalovacím pásmem, nyní shora dolů, dříve než se potom materiál v nejnižší části plynového vedení znovu zachycuje proudem plynu a po opětném prostupování vypalovacím pásmem se přivádí к nejnižšímu cyklónovému stupni předehřívače.

Vylíčený přívod materiálu do plynového vedení v pásmu obracení proudu poskytuje tedy zejména dlouhé prodlévání částic materiálu v předběžném kalcinačním pásmu; částice materiálu provádějí v oblasti tohoto obracení proudu pohyb, který se dá označit obrazně jako „kalcinační smyčka”. Dosahuje se tím při nejmenší potřebě tepla velmi vysokého stupně výpalu surového materiálu právě tak jako i zvlášť stejnoměrného jeho tepelného zpracování, když se přivádí do rotační pece z nejnižšího cyklónového stupně.

Podle dalších znaků vynálezu zahrnuje v sobě plynové vedení první pásmo připojené na rotační pec a obracející proudění plynu do svislého směru, druhé pásmo obracející ještě dále proudění plynu, třetí pásmo probíhající přímo pod sklonem 60 až 70°, zejména 65° vůči horizontále, a konečně čtvrté pásmo složené ze dvou dílčích vedení vedoucích s několikanásobnou změnou směru к oběma cyklónům nejnižšího cyklónového stupně.

Vyústění vedení materiálu je přitom upraveno v druhém pásmu plynového vedení. Toto plynové vedení může mít v třetím pásmu čtvercový průřez, přičemž délka třetího pásma se může rovnat dvaapůl- až čtyřnásobku, zejména však troj- až třiapůlnásobku světlé délky hrany průřezu.

Podle dalšího pojetí vynálezu je ve vnější polovině průřezu plynového vedení pro obrácené proudění plynu rozdělovač vytvořený jako nastavitelná rozdělovači deska. Přitom může být ve vnější polovině průřezu plynového vedení pro obrácené proudění plynu také alespoň jeden hořák umístěný doleji než rozdělovač. Ve střední oblasti průřezu plynového vedení mohou být umístěny výše než rozdělovač přídavné hořáky.

Vynález bude nyní blíže objasněn na příkladě provedení podle výkresů, na nichž představují obr. 1 dílčí řez zařízením podle vynálezu a obr. 2 kolmý pohled к obr. 1.

Zařízení к tepelnému zpracování jemno199291 zrného materiálu, jako, například cementové surové moučky, obsahuje jen zčásti znázorněný předehřívač 1, jakož i rovněž jenom částečně znázorněnou rotační pec 2. Předehřívač 1 sestává z několika cyklónových stupňů, z nichž na obr. 1 jsou znázorněny toliko oba nejnižší cyklónové stupně 3, 4. Přitom cyklónový stupeň 3 sestává z cyklónů 3a, 3b a cyklónový stupeň 4 z jediného, středově uspořádaného· cyklónu, do něhož , ústí tečně · směrem od protilehlých stran plynová vedení 5a, 5b z cyklónů 3a, 3b.

Spojení mezi rotační , pecí 2 a cyklóny 3a, 3b- nejnižšího cyklónového stupně 3 tvoří plynové vedení 6, které sestává v podstatě z těchto pásem: první pásmo 7 napojené na rotační · pec 2 a obracející proudění plynu do zhruba svislého směru, druhé pásmo 8 obracející ještě dále proudění · plynu, , třetí pásmo 9 probíhající v podstatě přímo pod sklonem 60 až 70°, zejména vsak asi 65° vůči horizontále , a čtvrté pásmo 10 sestávající z dílčích vedení 16a, 16b vedoucích s několikanásobnou změnou směru k oběma cyklónům 3a, 3b nejnižšího cyklónového , stupně 3.

Do plynového vedení 6 ústí zhruba na místě , přechodu z druhého pásma 8 , k třetímu pásmu 9 vedení 11 materiálu z cyklónu druhého nejnižšího cyklónového stupně 4. Vedení 12a, 12b materiálu z cyklónů'3a, 3b nejnižšího cyklónového stupně 3 ústí do nejnižší oblasti plynového vedení 6.

Pod vyústěním vedení 11 materiálu do plynového vedení 6 se nachází rozdělovač 13, vytvořený jako nastavitelná rozdělovači deska. Je tedy umístěn ve vnější polovině průřezu vedení pro obrácené proudění plynu.

Trochu hlouběji než rozdělovač 13 a rovněž při obráceném proudění plynu ve vnější polovině průřezu vedení jsou dva hořáky 14, které vytvářejí vypalovací pásmo rozestřené po celém průřezu plynového vedení

6. Trochu výše než rozdělovač 13 a ve střední oblasti průřezu plynového vedení 0 mohou být uspořádány přídavné hořáky 15.

Jak vyplývá z uvedeného popisu, zaústění vedení 11 materiálu do plynového vedení 6 je upraveno v té stěně plynového vedení 6, která omezuje ve svém směru obrácené proudění plynu na vnější straně proudění.

Plynové vedení 6 je v třetím pásmu 9 zhruba čtvercového průřezu, přičemž délka tohoto přímo probíhajícího třetího pásma 9 je dvaapůl- až čtyřapůlnásobek, zejména však troj- až třiapůlnásobek světlé délky hrany průřezu.

Délka plynového vedení 6 při měření od hořáku 14 až ke vstupu do cyklónů 3a, - 3b nejnižšího cyklónového stupně 3 je zhruba 25 až 35 m.

Rychlost plynu v plynovém vedení 6 - se volí asi, 12 až 20 m/s, zejména však 15 až 17 m/s. Koncentrace materiálu v plynovém vedení 6 je účelně 200 až 450 g/m3, zejména však 250 až, 300 g/m³.

Činnost zařízení podle vynálezu v zájmové oblasti plynového vedení 6 se tedy jeví takto:

Spaliny z rotační pece 2 prostupují plynové vedení 6 zhruba ve směru proudových čar vyznačených šipkami 15. Lze poznat, jak se zejména v oblasti druhého pásma 8 plynového vedení 6 · jednotlivé proudy vlivem obratu v proudění stlačují ve vnější polovině průřezu plynového vedení 6 dohromady silněji než ve vnitřní polovině. Proudění plynu přiléhá do jisté míry ke stěně plynového vedení 6, omezující vnější stranu proudění.

Předehřátý materiál, rozdružený v cyklónovém , stupni 4, vstupuje vedením 11 materiálu do plynového vedení 6. Rozdělovač 13 se přitom stará o rychlé a dokonalé rozvolnění , v zaváděném proudu materiálu. Protože se takto rozdělený materiál dostává ihned do oblasti nejsilnějšího proudění plynu, strhává se oblak 17 materiálu proudem plynu směrem vzhůru, přičemž prostupuje ponejprv vypalovací pásmo vytvořené hořákem 14 a popřípadě i přídavnými hořáky 15. Valná část 18 materiálu vypadá však opět v rovně probíhajícím třetím pásmu 9 plynového vedení 0, protože , se proudění plynu po provedeném obratu opět zhruba stejnoměrně rozděluje po celém průřezu plynového vedení 6, což má za následek zmenšení střední rychlosti plynu. Tento materiál, odloučený z proudu plynu, se pohybuje v proudově slabé oblasti průřezu, ponejvíce podle obr. 1 na pravé straně plynového vedení 6 směrem dolů a dostává se v místě 26 v prvním pásmu 7 znovu do proudění plynu. S tímto prouděním plynu prostupuje materiál znovu vypalovacím pásmem a dospívá konečně, pokud neprobíhá zmíněnou kalcinační smyčkou několikrát, do cyklónů 3a, 3b, z nichž se potom odvádí vedeními 12a, 12b materiálu do. rotační pece 2.

Z uvedeného popisu bylo lze poznat, jak se dosahuje obracením proudění plynu v dolní oblasti plynového vedení 6 mezi rotační pecí 2 a cyklónovým předehřívačem 1, jakož i způsob zavádění předehřátého materiálu do plynového vedení 0 a uspořádáním vypalovacího pásma v něm mimořádně dlouhého prodlévání v tomto předběžném kalcinačním pásmu, a tím i vysokého stupně stejnoměrného výpalu materiálu před vstupem do rotační pece 2.

PREDMET

Claims (7)

1. PREDMET

   1. Zařízení k tepelnému zpracování jemnozrnného materiálu, jako například cementové surové moučky, s rotační pecí a předehřívačem sestávajícím z několika cyklónových stupňů, kterým proudí spaliny z rotační pece, přičemž do plynového vedení vedoucího od rotační pece k nejnižšímu cyklónovému stupni ústí vedení materiálu přicházející od následujícího nejnižšího cyklónového stupně, pod vyústěním tohoto vedení je ' rozdělovač rozvolňující proud přiváděného materiálu a- pod tímto rozdělovačem ústí do plynového vedení přívod paliva, vyznačuné tím, že plynové vedení (6) v oblasti vyústění vedení (11) materiálu, jakož i pod touto oblastí, má změnu směru a vyústění vedení (11) materiálu je upraveno na té straně plynového vedení (6), které omezuje ve svém směru obrácené proudění plynu na vnější straně proudění.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že plynové vedení (6) v sobě zahrnuje první pásmo (7) připojené na rotační pec (2) a obracející proudění plynu do svislého směru, druhé pásmo (8) obracející ještě dále proudění plynu, třetí pásmo (9) probíhající přímo pod sklonem 60 až 70°, zejména však 65° vůči horizontále, jakož i čtvrté vynalezu pásmo (10) - sestávající ze dvou dílčích vedení (10a, 10b) vedoucích s několikanásobnou změnou směru k oběma cyklónům (3a, 3b) nejnlžíšího cyklónového stupně (3).
3. 3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že vyústění vedení (11) materiálu je v druhém pásmu (8) plynového vedení (6).
4. 4. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že plynové vedení - (6) je v třetím pásmu (9) čtvercového průřezu a délka třetího pásma (9) je dvaapůl- až čtyřapůlnásobkem, zejména však troj- až třiapůlnásobkem světlé délky hrany průřezu.
5. 5. Zařízení podle bodu 1, vyznačené- tím, že ve vnější polovině průřezu plynového vedení (6) pro obrácené proudění plynu je rozdělovač (13) vytvořený jako nastavitelná rozdělovači deska.
6. 6. Zařízení - podle bodu 5, vyznačené tím, že ve vnější polovině průřezu plynového vedení (6) -pro obrácené proudění plynu - je také alespoň jeden hořák (14) umístěný dole ji než rozdělovač (13).
7. 7. Zařízení podle bodu 6, vyznačené tím, že - ve střední oblasti průřezu plynového vedení (6) jsou přídavné hořáky (15) umístěné výše než rozdělovač (13).

   2 listy výkresů

   Severografia, n. p., závod 7, Moat