CS200070B1 - Zařízení pro předehřev a kalcinaci práškovitých a jemně zrnitých materiálů - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro předehřev a kalcinaci práškových a jemně zrnitých matriá lů, například cementové suroviny při suchém způsobu výpalu slínku, kdy je uplatněn způsob částečné předkalcinaoe suroviny před jejím vstupem do rotační pece, v šachtovém protiproudém předehřívači s přímo a souose napojeným kalcinátorem, vytvořeným jako prodloužení spodní Části předehřívače.

Zvyšování specifických výkonů rotačních pecí, jimiž je pro předehřev zpracovávané suroviny předřazen disperzní předehřívač suroviny, je umožněno v případě, že předehřátá surovina je jeřtě před vstupem do rotační pece částečně zkalcinována. Tato kalcinace se děje v tzv. kalcinátoru, do něhož je přiváděno palivo s částí horkého vzduchu z chladiče slínku a do místa spalování v kalcinátoru je přiváděna předehřátá surovina z předehřívače. U cyklonových předehřívačů tvoří kalcinátor samostatné tepelné zařízení, umístěné mezi rotační pecí a předehřívačem. Upravené konstrukce protiproudech Šachtových předehřívačů suroviny umožňuje provádět intenzivní kalcinaci suroviny a spalování paliva, potřebného pro kalcinaci přímo v Šachtě předehřívače.

Jsou známa řešení, kdy hořáky pro spalování paliva jsou instalovány do válcového, prostoru šachty předehřívače, tečně v úrovni vstupu horkých plynů z rotační pece, přičemž tyto plyny obsahují značný přebytek kyslíku. ^uiná řešení, u nichž je pod rovinou vstupu horkých plynů z rotační pece instalován samostatný přívod horkého spalovacího vzduchu

200 070

200 070 kanálem od chladiče slínku, mají hořáky pro spalování paliva umístěny v úrovni tohoto vzduchového vstupu.

V důsledku tečně přiváděného paliva a vzduchu do spodní části válcového prostoru předehřívače, palivo vyhořívá v rotujícím prstenci spalin v blízkosti stěny, přičemž surovina předehřátá v pásmu předehřívače nad rovinou spalování paliva, při průchodu tímto prstencem spalin intenzivně kalcinuje. Ha válcový proator předehřívače je bezprostředně pod pásmem spalování paliva napojena kuželová výsypka, v níž se shromažďuje předehřátá a částečně zkalcinovaná surovina, odkud je potrubím zaváděna k dalšímu zpracování do rotační pece.

Ha zařízení s popsaným uspořádáním hořáků a přívodu vzduchu ve spodní části protiproudného disperzního předehřívače je možno dosáhnout požadovaného stupně kalcinace zpracovávané suroviny pro zajištění až dvojnásobného zvýšení specifického výkonu rotační pece. _nevýhodou těchto řešení však je především tečný přívod paliva do válcového spalovacího prostoru a jeho vyhoiívání v t^;sné blízkosti stěny, žáruvzdorná vyzdívka je značně tepelně namáhána se sklonem k natavování, zvláště v případě neiovnoměrného průchodu suroviny nebo při jejím dočasném přerušení, což může mít za následek ttorbu nežádoucích nálepů Rovněž hořáky umístěné v jedné rovině po obvodě, způsobují rozstřikování paliva do úzkého prostoru, což má za následek zbytečnou tepelnou koncentraci v úzkém pásmu. Vznikají i problémy s vyhoříváním částic paliva, kterými se nasycuje povrch zpracované suroviny a palivo nemá dostatečnou dráhu pro vyhoření v pásmu, kde je dostatek kyslíku. Částice suroviny nasycené palivem a postupující směrem dolů se dostávají příliš rychle pod pásmo přívodu vzduchu, shromažďují se v kuželové výsypce bezprostředně napojené pod rovinou hořáku a jsou zaváděny s nevyhořelým palivem do rotační pece.

Jako nevýhodné se jeví i potřebné rozdělení horkého vzduchu z chladiče slínku na dva proudy - do rotační pece a do kalcinačního pásma, které je způsobeno tahem jednoho kouřového ventilátoru. Poměr rozdělení je dán poměrem vzduchotechnických odporů rotační pece a kanálu horkého vzduchu mezi chladičem slínku á kalcinačním pásmem. Protože vzduchotechnický odpor rotační pece je menší, prochází touto větví větší množství vzduchu, což nemá příznivý vliv na spalování v rotační peci ani v kalcinačním pásmu.

«ještě komplikovanější poměry vznikají u alternativního uspořádání, kdy do válcového prostoru předehřívače jsou tangenciálně přiváděny spaliny z rotační pece, obsehující potřebný přebytek vzduchu pro vyhoření tečně přiváděného paliva v téže rovině. Palivo hoří ve směsi kouřových plynů s vyšším obsahem kyslíku, což nezaručuje intenzivní oxidaci paliva a spalování v prostoru určeném pro kalcinaci.

Podstatou vynálezu je řešení, vylučující nedostatky známého provedení, s cílem předložit návrh zařízení shora uvedeného druhu, v němž bude dokonale a rovnoměrně spalováno palivo v definovatelném pásmu tak, že nebude způsobovat lokální přehřátí žáruvzdorné vyzdívky v tomto pásmu, a nežádoucí provozní poruchy.

Podstata vynálezu spočívá v tom, Že přívod paliva z hořáků do vnitřního prostoru kalcinátoru, který je přímo a souose napojen na spodní část válcové šachty protiproudého disperzního předehřívače, leží mezi tečným přívodem horkých plynů z rotační pece do přede3

ZOO 070 hříveče s tečným přívodem horkého vzduchu z chladiče slínku do kalcinátoru.

Vynález.je dále podiobněji popsán a funkce objasněna s pomocí příkladu provedení zařízení, které je schematicky znázorněno na přiloženém výkrese.

Ka vyobrazeních představují : .

obr. 1 uspořádání a vzájemné propojení částí zařízení podle vynálezu v nárysném pohledu; obr. 2 řez v rovině 11 z obr. 1; obr. 3 řez v rovině III z obr. 1 ; obr. 4 řez v rovině IV z obr. 1;

obr. 5 vyznačení nárysné polohy hořáku A z obr. 3;

obr. 6 vyznačení nárysné polohy hořáku B z obr. 3 a obr. 7 vyznačení nárysné polohy hořáku C z obr. 3;

2-ařízení sestává z rotační pece 1 s hořákem 8, chladiče 2 slínku a protiproudého disperzního předehřívače 3 zpracovávané suroviny s disperzním kalcinátorem 4. Výstupní konec hotového výrobku z rotační pece 1 je napojen na chladič 2 slínku. Do horní Části předehřívače £ je zaústěno podávači potrubí 17 suroviny a na výstupy cyklonů předehřívače £ je připojeno odtahové potrubí 18 plynů. Ka spodní část předehřívače £ je přímo a souose v jeho prodloužení napojen kalcinátor 4, který je ve spodní části ukončen kuželovou výsypkou 9, spojenou vstupním potrubím 10 s klapkovým uzávěrem 11 s rotační pecí 1. Ve spod ní části předehřívače £ je tečný přívod 14 horkých plynů (obr.2), který má meněi průřez než na něj navazující kanál £ horkých plynů z rotační pece 1. Ve spodní Části kalcinátoru £ je tečný přívod 13 horkého vzduchu (obr.4), který má meněi průřez než na něj navazující kanál 6 horkého vzduchu z chladiče 2 slínku. Průřez tečného přívodu horkých plynů z rotač ní pece 1. v místě zaústění do válcové části předehřívače £ je meněi nebo stejný jako prů řez tečného přívodu 13 horkého vzduchu z chladiče 2 slínku v místě zaústění do válcové části kalcinátoru 4. Nad tečným přívodem 13 horkého vzduchu jsou po obvodě kalcinátoru 4 rozmístěny hořáky 7 (obr. 3). jejichž osy ústí do vnitřního prostoru kalcinátoru 4 tečně k pomyslné kružnici 12 meněího průměru, než je světlost vyzdívky v tomto řezu, přičemž průměr této kružnice 12 je větěí než tři čtvrtiny světlého průměru vyzdívky v tomto řezu. Osa jednoho hořáku 7A je odchýlena dolů od vodorovné roviny v rozmezí 15 až 30°, osa druhého hořáku 7B je vodorovná a osa třetího hořáku 70 je odchýlena nahoru od vodorovné roviny v rozmezí 15 až 30°. světlého průměru vyzdívky v tomto řezu. Pro alternativní spalování práěkového tuhého paliva je do kanálu £ horkých plynů z rotační pece 1 zaústěno potrubí 15 od dávkovače 16 hrubé frakce tuhého práškového paliva.

Slínek z rotační pece 1 s vysokou teplotou vstupuje do chladiče 2 slínku, kde je vzduchem postupně ochlazován. Předehřátý vzduch se z chladiče 2 slínku zčásti odtahuje do rotační pece 1 pro spálení dílu paliva přiváděného hořákem 8 a zčásti se odtahuje do kalcinátoru 4 pro spálení dílu paliva přiváděného hořáky 7. Horké plyny z rotační pece 1 jsou vedeny kanálem £ horkých plynů s tečným přívodem 14 horkých plynů do spodní části předehřívače £. Horký vzduch z chladiče 2 slínku je veden kanálem 6 horkého vzduchu a zaváděn tečným přívodem 13 horkého vzduchu do spodní části kalcinátoru 4.

200 070

V případě spalování tuhého paliva je toto frakčně děleno ne jemnější a hrubší frakci, ^emná frakce se přivádí k hořákům 7 a hrubá frakce dávkovaná dávkovačem 16 ae přivádí potrubím 15 do kouřových plynů proudících vzhůru kanálem 5 horkýoh plynů od rotační pece 1. Protože kouřová plyny obsahují malý přebytek vzduchu, dochází převážně ke zplyňování přiváděného paliva. K vlastnímu hoření dochází až v prostoru předehřívače 2 po smísení se vzduchem přiváděným potrubím 6 horkého vzduchu. Toto uspořádání umožňuje vyhoření i nejhrubŠích částic peliva, klesajících spolu se surovinou směrem dolů k výsypoe 2·

Poměr rozdělení horkého vzduchu z chladiče 2 slínku do rotační pece 1 b do kalcinátoru 4 je v podstatě dán poměrem vzduchotechnických odporů rotační pece 1 β kanálu 6 horkého vzduchu. Průřezy přívodů 14 a 13 jsou proto voleny tak, aby v obou větvích byly

I stejné vzduchotechnické odpory, a tím k oběma místům apelování je zajištěno potřebné množství vzduchu pro spálení paliva.

V důsledku tečného přívodu 13 horkého vzduchu do kalcinátoru 4 vznikání rotující vzduchový prstenec vzestupného směru, do něhož je postupně tečně přiváděno palivo z hořáku 7. Vznikající spaliny, opět tvaru rotujícího prstence, postupují směrem nahoru a postupně se mísí se spalinami z rotační pece 1,· Směs těchto dvou dílů spalin postupuje za rotace vzhůru protiproudou šachtou předehřívače 2. a je známým způsobem odtahována odtahovým potrubím 18 plynů napojeným na odtahový ventilátor na výkrese již neznázorněný. .

Rotující vzduchový prstenec v kalcinátoru 4 vytváří v blízkosti vyzdívky ochrannou vrstvu, zvláště v místě přívodu paliva, což zabraňuje nadměrnému přehřátí povrchu vyzdívky. Rovněž vlastní přivádění se neděje těsně u vyzdívky, ale na menším průměru, než je světlý průměr kalcinátoru 4. Jednotlivé proudy paliva v důsledku různého sklonu hořáku 7 (obr. 5,6,7) vytváří vícechodé spirály, které se postupně prolínají. Tím, že Je k palivu zajištěn zespodu neustálý přívod nového horkého vzduchu, jsou vytvořeny dokonalé podmínky pro dobré okysličování paliva a jeho .hoření.

Surovina určená k postupnému tepelnému zpracování, tj. předehřevu, částečné kalcinaci, dokončení kalcinace včetně slinováni a konečnému vyohlazení hotového výrobku, je do zařízení dodávána podávacím potrubím 17 suroviny, a to do horní Části předehřívače 2· Teto surovina postupuje známým způsobem šachtou předehřívače 2 směrem dolů proti rotujícím horkým plynům, přičemž zvyšuje svoji teplotu v důsledku intenzivní výměny tepla při styku s rotujícími -horkými plyny, ^od rovinou vstupu horkých plynů z rotační pece 1 ae do kalcinačního pásma kalcinátoru 4, kde v rotujícím prstenci spalin o vysoké teplotě intenzivně kalcinuje. Rotující surovina vytváří.v tomto pásmu mezní vrstvu mezi žáruvzdornou vyzdívkou a rotujícím prstencem spalin, přičemž ee tyto vzájemně prolínají, “aleinující surovina se při postupu pod rovinou přívodu paliva dostává do pásma čistého horkého vzduchu, který způsobuje další oxidaci paliva, jímž je nasycen povrch některých Částic, tyto zbytky paliva mají tedy možnost vyhořet v oxidačním'proatředí na dostatečné dráze, než se surovina dostane do kuželové výsypky 2» odkud je vstupním potrubím 10 s klapkovým uzávěrem 11 zaváděna do rotační pece 1 k dalšímu tepelnému zpracování.

V zařízení podle vynálezu existuje definovatelné pásmo kslcinaoe, v němž je v širokém vysokoteplotním pásmu spalováno palivo s možností dokonalého okysličování, umožňujíoí

200 070 vyhoření vřech částic paliva před výstupem z kalcinátoru, přičemž je dosahováno potřebného stupně kalcinace zpracovávané suroviny k dosažení dvojnásobného zvýšení specifického výkonu rotační pece. Zařízení má jednoduchou konstrukci, umožňuje požadované dělení horkého vzduchu pro obě místa spalování paliva s celkově nízkou tlakovou ztrátou, ztjména ve srovnání se známými zařízeními, které používají pro předehřev suroviny cyklónové předehřívače, což se příznivě.projevuje ve spotřebě elektrické energie na jednotku výkonu hotového výrobku.

Claims (6)

1. Zařízení pro předehřev a kalcinaci práškových a jemně zrnitých materiálů, zejména cementářské surovinové směsi při suchém způsobu výroby slínku, kdy kalcinace suroviny a Její slinováni se děje v navzájem oddělených tepelných stupních, v nichž je spalováno palivo smíšené s předehřátým spalovacím vzduchem, přiváděným z chladiče slínku a tepelný obsah z těchto tepelných stupňů je dále využíván pro předehřev zpracovávané suroviny v protiproudém šachtovém disperzním předehřívači, opatřeným ve spodní části tečným přívodem plynů z rotační pece, přičemž předehřívač je vytvořen nezúženou válcovou šachtou, na jejíž spodní část je přímo a souose napojen kelcinátor rotačního tvaru, opatřený tečným přívodem horkého vzduchu z chladiče slínku a zaústěnými hořáky, vyznačené tím, že přívod paliva z hořáku (7) do vnitřního prostoru kalcinátoru (4) leží mezi tečným přívodem (14) horkých plynů z rotační pece (1) do předehřívače (3) s tečným přívodem (13) horkého vzduohu z chladiče (2) slínku do kalcinátoru (4).

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že osy hořáku (7) v půdorysném pohledu tvoří tečny k pomyslné kružnioi (12) o menším průměru, než je světlý průměr vyzdívky v tomto řezu, a průměr pomyslné kružnioe (12) je větří než tři čtvrtiny světlého průměru vyzdívky v tomto řezu, přičemž osa jednoho hořáku (7 A) je odchýlena dolů od vodorovné roviny v rozmezí 15 až 30°« osa druhého hořáku (7 B) je vodorovná a osa třetího hořáku (7 C) je odchýlena nahoru od vodorovné roviny v rozmezí 15 až 30°.

3· ^ařízení podle bodů 1 až 2, vyznačené tím, že v případě použití tuhého paliva v práškovém stavu Je hrubší frakce paliva alternativně zaváděna do kanálu (5) horkých plynů z rotační pecé (l) potrubím (15), přičemž jemná frakce paliva je přiváděna k hořákům (7).

4· Nařízení podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že tečný přívod (14) horkých plynů z rotační peoe (1), zaústěný do válcové části předehřívače (3) a tečný přívod (13) horkého vzduohu z chladiče (2) slínku, zaústěný do válcové části kalcinátoru (4), mají menší průřezy než přiváděoí kanály (5,8) k těmto přívodům napojené.

5.. Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že průřez tečného přívodu (14) horkých plynů z rotační peoe (1) v m^stě zaústění do válcové Části předehřívače (3) je meněí nebo stejný jako průřez tečného přívodu ^k13) horkého vzduohu z chladiče (2) slínku v místě zaústění do válcové části kalcinátoru (4).

200 070

6. Zařízení podle bodů 1 až 5, vyznačené tím, že kalcinátor (4) je ve spodní části ukončen kuželovou výsypkou (9), spojenou vstupním potrubím (10) s klapkovým uzávěrem (11) a rotační pecí (1).