CS199570B2 - Apparatus for calcinating and sintering cement-making raw materials - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro kalcinování a slinování cementářské suroviny. Zařízení obsahuje samostatnou jednotku, výhodně předehřívač suspenze se stacionární kalcinační komorou pro předehřívání a plné nebo částečné kalcinování suroviny, dále rotační pec pro slinování suroviny a samostatný rotační chladič s čištěním vzduchu pro chlazení vypáleného výrobku.

Zařízení s rotační pecí tohoto typu jsou výhodná tam, kde jde o výrobní zařízení s vysokým výkonem. Výrobní proces je uspořádán tak, že se provádí v samostatných jednotkách o několika stupních, které obsahují předehřívač, kalcinační jednotku, slinovací jednotku tvaru krátké rotační pece a chladič pro chlazení horkého výrobku.

Zpracování suroviny, zejména suroviny na výrobu cementu v jednotkách dělených na zpracovací stupně podle různých stupňů výměny tepla v procesu bylo shledáno zajímavé zejména proto, že lze dosáhnout hospodárné výroby a též proto, že u takového zařízení lze provádět pečlivou kontrolu a automatické řízení výrobního procesu.

U rotační pece se samostatnou kalcinační jednotkou, je množství vzduchu, které je zapotřebí pro hoření v peci malé, takže jen část ohřátého chladicího vzduchu může být účinně využita v rotační peci zužitkováním jeho tepelného obsahu. Druhé části se proto využívá jako spalovacího vzduchu v kalcinační jednotce.

U známých zařízení tohoto druhu obsahuje chladič buď řadu chladicích trubek uspořádaných kolem výstupního konce rotační pece, které se otáčejí zároveň s pecí, takže veškerý ohřátý chladicí vzduch pro použití jako spalovací vzduch, prochází rotační pecí, nebo obměnou je chladič uspořádán jako roštový chladič spojený s rotační pecí tak, že alespoň část ohřátého chladicího vzduchu se využije v rotační peci jako sekundární spalovací vzduch, kdežto druhá část se využije pro předhřívání nebo pro spalování v kalcinačním procesu probíhajícím v kalcinační jednotce přidružené к předehřívači.

Avšak u samostatného rotačního chladiče nebylo až dosud lze spojit účinné chlazení horkého výrobku s uspokojivým využitím množství ohřátého chladicího vzduchu jako spalovacího vzduchu v procesu, protože je nesnadné konstruovat a uspořádat průchod mezi pecí a chladičem tak, aby ohřátý chladicí vzduch a horký výrobek procházely vůči sobě v protiproudu bez obtíží. Při úzkém průchodu nebo průchodech vznikají problémy prašnosti a chladicí účinnost rotačního chladiče může být příliš malá, ledaže by se část chladicího vzduchu odvedla z rotačního chladiče, aby se překonal tento problém. Výsledkem toho je vysoká celková spotřeba tepla ve výrobním procesu.

Ačkoliv dostatečné množství vzduchu projde do rotační pece pro využití ve spalovacím procesu, může být objem vzduchu nedostatečný pro chlazení výstupu pece a v důsledku toho může dojít к poškození průchodu, anebo vstupu chladiče teplem horkého výrobku.

Je však bezpodmínečně nutno získat zpět co nejvíce z tepelného obsahu horkého výrobku a proto účelem předloženého vynálezu je řešení tohoto problému.

Úkolem vynálezu je vytvoření zařízení s rotační pecí pro kalcinování a slinování minerálních materiálů, zejména cementářské suroviny, které by odstraňovalo shora uvedené nevýhody až dosud známých zařízení.

Úkol byl podle vynálezu vyřešen pro zařízení pro kalcinování a slinování cementářské suroviny, sestávající z predehřívacích jednotek pro předehrívání suroviny, z kalcinační komory, z rotační pece a z chladiče, vyznačené tím, že mezi rotační pec a rotační chladič slínku je umístěna mezilehlá chladicí komora pro předechlazení slínku a zlepšenou výměnu tepla, která je opatřena dolním vstupním otvorem čerstvého vzduchu a výstupním otvorem vzduchu pro odvádění části ohřátého chladicího vzduchu, který je spojen s kalcinační komorou, přičemž rotační chladič slínku je opatřen vnějšími obvodovými chladicími troubami a vnitřním kypřidlem slínku.

Dále podle vynálezu v mezilehlé chladicí komoře je umístěn rošt pro vedení slínku do rotačního chladiče.

Rovněž podle vynálezu v mezilehlé chladicí komoře je umístěn dopravní rošt.

Konečně podle vynálezu v mezilehlé chladicí komoře jsou umístěny rozprašovací trysky pro rozstřikování chladicí vody.

Surovina nejdříve prochází v suspenzi předehřívačem v protiproudu s odpadovými plyny z kalcinační komory a rotační pece. Po plné nebo částečné kalcinaci prochází materiál do rotační pece pro konečné vypálení a odvádí se výstupem na dolním konci pece do stacionární mezilehlé komory, která spojuje rotační pec s rotačním chladičem. V chladicím vzduchu se horký materiál vede v protiproudu za účelem ochlazení.

Je-li do stacionární mezilehlé komory přiváděn přídavný chladicí vzduch, nastává účinné rychlé zchlazení horkého výrobku bezprostředně po jeho výstupu z rotační pece. Alespoň část vzduchu použitého pro toto rychlé zchlazení horkého výrobku se pak bezprostředně odstraní obtokem rotační pece do kalcinační komory.

Výsledkem tohoto rychlého zchlazení horkého výrobku je, že rotační chladič obdrží předchlazený výrobek, takže je zapotřebí snížené množství chladicího vzduchu pro konečné ochlazení výrobku v rotačním chladiči. Toto snížení je výhodné pro výkon chladiče, pro průchod ohřátého chladicího vzduchu chladičem a stacionární mezilehlou komoru do rotační pece. Část celkového množství chladicího vzduchu prochází přímo obtokovou trubkou ze stacionární mezilehlé komory do kalcinační komory, takže vzduch je odtahován jak z výstupu přídavného chladicího vzduchu, tak i z rotačního chladiče.

Tímto způsobem může být teplo obsažené v ohřátém chladicím vzduchu získáno zpět a využito v tepelně zpracovacím procesu, a to tak, že první řízené množství ohřátého chladicího vzduchu se využije jako spalovací vzduch v dotační peci a druhé řízené množství ohřátého chladicího vzduchu se využije jako spalovací vzduch v kalcinační komoře.

Dalším výsledkem je, že množství ohřátého chladicího vzduchu, odcházející ze vstupu horkého materiálu a z rotačního chladiče se sníží, a tím se sníží i množství prachových částic vynášených z rotačního chladiče a vnášených do rotační pece.

Je výhodné, že horký výrobek se rychle schladí při výstupu z rotační pece a před vstupem do rotačního chladiče, jelikož se tím zamezí ohrožení vstupní části rotačního chladiče tepelným a mechanickým opotřebením.

Proudy spalovacího vzduchu, z nichž jeden prochází rotační pecí a druhý kalcinační komorou, se mohou nezávisle a jednotlivě seřizovat v širokém rozsahu, čímž se umožňuje správné seřízení procesu v kalcinační komoře a v rotační peci. Lze upravit řízení výhodného dělení obou proudů plynu, například ventilátory na výstupech z obou předehřívačů před spojením výstupů odpadních plynů v jediné troubě vedoucí odpadní plyn do odlučovače prachu pro čištění.

Stacionární mezilehlá komora může být například opatřena v dolní části v podstatě vodorovným roštem, působícím jako fluidizační lože, jehož zatížení se řídí jízkovou deskou ovládající přepad do rotačního chladiče.

Při rychlém zchlazení předvídaném vynálezem nastává rychlé a účinné zchlazení horkého výrobku a vzduch použitý jako vzduch pro fluidizační lože i jako chladicí vzduch, lze odstranit výstupním otvorem ve stacionární mezilehlé komoře, aniž by procházel rotační pecí.

Rovněž v případě, kdy je stacionární vložená komora opatřena pohyblivým roštem, dosáhne se účinné výměny tepla, takže nastane značný pokles teploty horkého výrobku a chladicí vzduch se dostatečně ohřeje pro vužití jako předehřátého spalovacího vzduchu.

Rotační chladiče popsaného druhu jsou dobře známy, avšak prochází-li rotačním chladičem jen omezené množství chladicího vzduchu, je důležité umožnit bezprostřední styk horkého materiálu a chladicího vzduchu, což lze dosáhnout vynášecím ústrojím kypřidlem pro opakované vynášení horkého materiálu vzhůru a jeho opětovaným pokladem napříč proudu chladicího vzduchu. Sekundární trouby upravené na obvodu hlavní trouby rotačního chladiče zlepšují účinně výměnu tepla a jsou nutné zejména tam, kde zařízení s rotační pecí je konstruováno pro vysoký výkon. Je rovněž výhodné, prochází-li sekundárními chladicími troubami jen část nutného chladicího vzduchu, protože jinak skluzy, kterými jsou tyto chladicí trysky spojeny s vnitřkem hlavní trouby, vytváří potíže ve spojení s převodem materiálu do sekundárních chladicích trub a působí cirkulaci prachu ve vstupech sekundárních chladicích trub v důsledku zvýšené rychlosti vzduchu při průchodu úzkými skluzy.

Jsou-li stacionární mezilehlá komora nebo rotační chladič, popřípadě oba tyto prvky, opatřeny prostředky pro vstřikování chladicí vody, zlepší se jejich chladicí účinnost. Ačkoliv pro ekonomii zařízení je důležité, aby množství chladicího vzduchu bylo pečlivě vyváženo s množstvím potřebného spalovacího vzduchu, může menší množství nadbytečného chladicího vzduchu procházet rotační pecí nebo obtokem do kalcinační komory pro zbavení prachu v odlučovači bez podstatného ovlivnění tepelné ekonomie zařízení. Nicméně však vstřikování chladicí vody může sloužit jako prostředek pro řízení teploty a seřízení množství chladicího vzduchu.

Kromě zlepšení chladicího účinku chladiče slouží voda pro zvlhčení a úpravou ohřátého chladicího vzduchu před jeho průchodem do rotační pece nebo kalcinační komory jako spalovací vzduch.

Opatří-li se stacionární mezilehlá komora odvzdušňovanými těsněními v místech spojení jak s rotační pecí, tak i s rotačním chladičem, může vzduch odtahovaný z těchto těsnění procházet na sací stranu ventilátoru dodávajícího chladicí vzduch do stacionární mezilehlé komory.

Použije-li se těsnění tohoto typu, musí se odtahovat těsněními značné množství vzduchu к dosažení efektivního chlazení dílců v sousedství těsnění a také i samotných těsnění, aby se zamezilo poškození, zejména výstupního konce rotační pece.

Použitím stráveného těsnicího vzduchu jako části přídavného chladicího vzduchu přiváděného do stacionární mezilehlé komory, získá se zpět a využije se jeho tepelný obsah, použije-li se ohřátý vzduch jako spalovací vzduch.

Další výhodou je, že se odstraní prach přicházející z těsnění a že prach obsažený v těsnicím vzduchu se zavádí zpět do zařízení proudem přídavného chladicího vzduchu.

Vynález bude dále podrobně popsán a vysvětlen na příkladech provedení, znázorněných v připojených výkresech, na nichž značí: obr. 1 schematický nárys zařízení s rotační pecí podle vynálezu; obr. 2 schematický nárys dolního konce zařízení s rotační pecí znázorněného na obr. 1, ve zvětšeném měřítku; obr. 3 schematický nárys dolního konce jiného provedení zařízení s rotační pecí, s rotační chladicí troubou a stacionární vloženou chladicí komorou a obr. 4 schematický nárys dolního konce dalšího provedení zařízení s rotační pecí, rotačním chladičem a poněkud obměněnou stacionární chladicí komorou.

Zařízení znázorněné na obr. 1 je tvořeno rotační pecí 1 opatřenou poháněnými kroužky 2, uloženými ložiskovými válečky 3 na základu 4, přičemž výstupní konec rotační pece 1 je opatřen komorou 5 kouřových plynů, uloženou na základu 4.

Komora 5 kouřových plynů je spojena s předehřívačem sestávajícím ze dvou samostatných jednotek 6, 7 z nichž první jednotka 6 je připojena ke komoře 5 kouřových plynů výstupním kouřovým kanálem 8. Výstupní trubka 9 materiálu slouží pro spojení obou jednotek 6, 7 předehřívače s rotační pecí 1 komorou 5 kouřových plynů.

Obě samostatné jednotky 6, 7 předehřívače se skládají z řady za sebou zapojených předehřívacích cyklónů s příslušnými stoupajícími potrubími, přičemž plyn a materiál prochází předehřívačem v protiproudu.

Druhá samostatná jednotka 7 předehřívače je na dolním konci opatřena kalcinační komorou 10 s přívodní trubkou 11 paliva a spojovací troubou 12 pro přívod spalovacího vzduchu. Kalcinační komora 10 je plněna materiálem z obou samostatných jednotek 6, 7 předehřívače přívodními trubkami 13, 14 materiálu.

Obě samostatné jednotky 6, 7 předehřívače jsou opatřeny samostatnými výstupními troubami 15, 16 odpadního plynu, z nichž každá je opatřena ventilátorem 15’, 16’, jímž odpadní plyn může procházet do odlučovače prachu nebo odcházet komínem do volné atmosféry. Surový materiál pro zpracování v zařízení s rotační pecí se zavádí do obou samostatných jednotek 6, 7 předehřívače plnicími ventily 17, 18.

Výstupní konec 19 rotační pece 1 je spojen s mezilehlou stacionární chladicí komorou 20 opatřenou výstupním otvorem 21 vzduchu do spojovací trouby 12, dolním otvorem 22 pro přívod chladicího vzduchu a výstupním otvorem 23 materiálu. Dolní otvor 22 je spojen s ventilátorem 24 pro dodávku vzduchu. Výstupní otvor 23 materiálu ústí do rotačního chladiče 25, který je opatřen kroužky 26 odvalujícími se na ložiskových válečkách 27 upevněných na základu 28. Rotační chladič 25 je opatřen řadou obvodově upravených chladicích trub 29 spojených s vnitřkem hlavní chladicí trouby rotačního chladiče 25 otvory 30 a s výstupem materiálu, ústícím do stacionární skříně 31 s dolním výstupem 32. Palivo se do rotační pece 1 přivádí agregátem 33 hořáků.

Na obr. 2 je znázorněn dolní konec rotační pece 1, stacionární . mezilehlé komory 20 a rotační chladič 25 zařízení znázorněného na obr. 1 ve větším měřítku a částečně v řezu. Stacionární mezilehlá komora 20 je opatřena odvzdušňovanými labyrintovými těsněními 34, 35 v místech jejího připojení jak k rotační peci 1, tak i k rotačnímu chladiči 25, přičemž labyrintová těsnění 34, 35 jsou trubkami 36, 37 spojena se sací stranou ventilátoru 24 pro dodávku chladicího vzduchu.

Stacionární mezilehlá chladicí komora 20 je opatřena dopravním roštem 38 pohyblivým pákou 39, k němuž je připojeno hnací ústrojí, na obr. 2 neznázorněné.

Obr. 3 a 4 znázorňují obměněné typy stacionární mezilehlé chladicí komory 20, spolupracující s hlavní centrální troubou rotačního chladiče 25. Stacionární mezilehlá chladicí komora 20, znázorněná na obr. 3, je opatřena nehybným roštem 40 pro zavádění materiálu do hlavní centrální trouby rotačního chladiče 25. Dále je v dolní části stacionární mezilehlé chladicí komory 20 upraveno výstupní potrubí 41 jemně zrněného materiálu, procházejícího mříží 40.

Hlavní centrální trouba rotačního chladiče 25 vyprazdňuje materiál do stacionární skříně 42, opatřené dolní výstupní troubou 43.

U obměněné konstrukce stacionární mezilehlé chladicí komory 20, znázorněné na obr. 4, je dolní část stacionární mezilehlé chladicí komory 20 konstruována jako fluidizační lože, opatřené dolní deskou 44, kterou může procházet vzduch, a přepadovou jízkovou deskou 45. Chladicí voda nebo ' jiné chladicí komory 20 konstruována jako fluiprašovacími tryskami 46. Hlavní centrální trouba rotačního chladiče 25 je opatřena vynášecími ústrojími s kypřidlem 47 materiálu.

Rotační pec 1 je poháněna hnacím ústrojím 48 složeným z elektrického motoru a převodů, kdežto rotační chladič 25 je opatřen vlastním hnacím ústrojím 49, rovněž složeným z elektrického motoru a převodů. Proto obě jednotky, to jest rotační pec 1 a rotační chladič 25 mohou být poháněny navzájem nezávisle různou rychlostí otáčení.

Při provozu zařízení se surovina, například surovina na výrobu cementového slínku, zavádí do zařízení plnícími ventily 17, 18 v řízených množstvích, například váhovými podavači.

V rotační peci 1 a v kalcinační jednotce 10 se provádí vypalování palivem zaváděným do hořáku 33 a palivovou trubkou 11, za přívod spalovacího vzduchu zaváděného otvorem 19 a trubkou 12 pro spalovací vzduch.

Surovina sestupuje předehřívacími cyklóny obou samostatných jednotek 6, 7 předehřívače a je předehřívána odpadními ply8 ny procházejícími směrem vzhůru oběma samostatnými jednotkami 6, 7 předehřívače. Předehřátý surový materiál z obou samostatných jednotek 6, 7 předehřívače se vede přívodními trubkami 13, 14 do kalcinační komory 10 a odtud do rotační pece 1, v níž nastává konečné slinování.

Slinutý výrobek se vyprazdňuje dolním výstupním koncem 19 rotační pece 1 do stacionární mezilehlé chladicí komory 20. Chladicí vzduch se do stacionární mezilehlé chladicí komory 20 přivádí ventilátorem 24, čímž se provede účinné rychlé zchlazení horkého výrobku. Současně se chladicí vzduch ohřeje dříve, než se zavede do rotační pece 1 jako spalovací vzduch nebo se odvede výstupním otvorem 21 vzduchu do spojovací trouby 12 vedoucí do kalcinační komory 10.

Rychle zchlazený výrobek se ze stacionární mezilehlé chladicí komory 20 vyprazdňuje do hlavní centrální chladicí trouby rotačního chladiče 25, kde nastává další chlazení výrobku výměnou tepla s chladicím vzduchem zaváděným stacionární skříní 31, popřípadě stacionární skříní 42 u obměny uspořádání.

Vynášecí a kypřící ústrojí 47, .znázorněné na obr. 3 a 4 dopravuje horký výrobek centrální chladicí troubou rotačního chladiče 25 a zdvíhá jej vzhůru, ' odkud opakovaně klesá do proudu chladicího vzduchu, procházejícího v protiproudu centrální chladicí troubou rotačního chladiče 25. Ohřátý chladicí vzduch se spojí s ohřátým chladicím vzduchem ze stacionární mezilehlé chladicí komory 20 a celkový proud ohřátého chladicího vzduchu se rozdělí do dvou proudů ohřátého chladicího vzduchu, z nichž jeden se zavádí do rotační pece 1 jako spalovací vzduch a druhý se spojovací troubou 12 zavádí do kalcinační komory 10, rovněž jako spalovací vzduch.

Podstatné je, že množství chladicího vzduchu je úměrné množství spalovacího vzduchu potřebného pro proces, a ve stacionární mezilehlé chladicí komoře 20 nastává ryclá a účinná výměna tepla mezi vzduchem a horkým výrobkem, k čemuž se ještě může pomáhat vstřikem chladicí vody.

Stacionární vložená chladicí komora 20 umožňuje správné rozdělení proudů chladicího vzduchu tak, že veškerý ohřátý chladicí vzduch se vede kalcinační jednotkou 10 a sintrovací jednotkou v dělených proudech tak, že není zapotřebí instalovat filtry pro čištění možného přebytku chladicího vzduchu. Dále, rychlé zchlazení horkého výrobku před zavedením do rotačního chladiče 25 zajišťuje, že množství chladicího vzduchu, potřebné v rotačním chladiči 25, se sníží, takže rychlost vzduchu jím procházejícího může být udržena na mírné úrovni, pro zamezení obtěžování prachem, zejména v omezeném průchodu výstupem pro materiál rotačního chladiče 25.

Výměna tepla ve stacionární mezilehlé chladicí komoře se zlepší použitím vodorovného nebo skloněného pohyblivého roštu nebo roštem fluidizačního lože, čímž určitá vrstva horkého materiálu je zadržena ve stacionární mezilehlé komoře. Vzduchová těsnění spojů stacionární mezilehlé chladicí komory jednak s rotační pecí, jednak s rotačním chladičem, chladí a chrání tyto součásti a zjšťují příznivé řešení těsnicího problému, protože unikající vzduch je znovu přiváděn do stacionární mezilehlé chladicí komory.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT

   1. Zařízení pro kalcinování a slinování cementářské suroviny, sestávající z předehřívacích jednotek pro předehřívání suroviny, z kalcinační komory, z rotační pece a z chladiče, vyznačené tím, že mezi rotační pec (lj a rotační chladič (25) slínku j’e umístěna mezilehlá chladicí komora (20) pro předchlazení slínku a zlepšenou výměnu tepla, která je opatřena dolním vstupním otvorem (22) čerstvého vzduchu a výstupním otvorem (21) vzduchu pro odvádění části ohřátého chladicího vzduchu, který je spojen s kalcinační komorou (10), přičemž rotační chladič (25) slínku je opatřen vněj- vynAlezu šími obvodovými chladicími troubami (29) a vnitřním kypridlem (47) slínku.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že v mezilehlé chladicí komoře (20) je rošt (40) pro vedení slínku do rotačního chladiče (25).
3. 3. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že v mezilehlé chladicí komoře (20) je dopravní rošt (38).
4. 4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že v mezilehlé chladicí komoře (20) jsou rozprašovací trysky (46) pro rozstřikování chladicí vody.