CS200177B2 - Method of and apparatus for perdorming at least partial calcination of preheated powdered raw material - Google Patents

Description

Vynález se týká provádění alespoň částečné kalcinace předehřáté práškové suroviny, obsahující vápno, dříve než surovina prochází skloněnou rotační pecí, kde je podrobena konečné kalcinaci, a než se podrobí dokončovacímu tepelnému zpracování, například vypalování, načež se obvykle výrobek chladí vně rotační pece chladicím vzduchem.

Kalcinaci se v této souvislosti rozumí vypuzování kysličníku uhličitého z uhličitanu vápenatého, které je endotermickým procesem, vyžadujícím poměrně značný přívod tepla.

Je-li surovinou surový materiál pro výrobu cementu, spočívá dokončovací tepelné zpracování po kalcinaci ve vypalování, které je endotermickým procesem, jímž se získává jako konečný produkt cementový slínek. Vypalování vyžaduje proto jen malý přívod tepla, potřebný pro zvýšení teploty zpracovávané suroviny na teplotu vypalování a pro vyrovnávání tepelných ztrát.

Dříve bylo obvyklé získávat přiváděné teplo tím, že se vyvíjel spalováním paliva proud horkého kouřového plynu a tento horký kouřový plyn se nechával proudit surovinou určenou ke kalclnování. Podle novějších postupů se teplo vyvíjí přímo na místě spotřeby, tj. v místě, kde jsou části2 ce zpracovávané suroviny suspendovány v hořícím plynu. Tento postup vede k tomu, že se částice předehřáté suroviny, kyslík a hořlavý plyn velmi intenzívně a rovnoměrně promísí, takže kalcinace na požadovaný stupeň probíhá přibližně izotermicky a při poměrně nízké teplotě.

Z německého spisu DOS č. 23 07 027 je znám postup výše uvedeného druhu, při kterém se přídavné spalné nebo kalcinační pásmo pro proud plynu vystupující z rotační pece vytváří ve stoupací trubici, ve které se palivo a předehřátá surovina smíchají a suspendují ve vystupujícím proudu plynu. To zajišťuje, že k vývinu tepla dochází v místě spotřeby, tj. v kalcinačním pásmu.

Ve výrobních zařízeních, kde ke kalcinaci dochází alespoň částečně v kalcinačním pásmu vně rotační pece, však dochází ke značným provozním obtížím, vyplývajícím ze zablokování trubic a oddělovacích cyklónových zařízeních, umístěných za kalcinačním pásmem. Příčina těchto poruch vyplývá ze slinování kalcinovaného materiálu, jakož i z odpaření a následné kondenzace různých nečistot ve formě kapalných složek, které se odpařují při teplotách ležících nad vypalovací teplotou.

Tyto nedostatky jsou odstraněny způsobem provádění alespoň částečné kalcinace předehřáté práškové · suroviny obsahující^· vápno, dříve, než .surovina'-: prochází sklo--§! něnou rotační pecí pro její další tepelné 1¾ zpracování, přičemž podle · vynálezu horká, '^'1 alespoň částečně kalcinovaná surovina, zaváděná do rotační pece se v horním . konci rotační . . pece důkladně smísí s pevným nebo kapalným palivem, z kterého po styku s horkou surovinou vzniká hořlavý plyn, který spolu s výstupním pecním plynem se zavádí do kalcinátoru, v němž předehřátá, v podstatě nekalcinovaná surovina se suspenduje ve směsi plynů, přičemž do kalcinátoru se zavádí plyn obsahující kyslík pro spalování hořlavého plynu a jeho žárem se jednotlivé částice předehřáté suroviny kalcinují do požadovaného stavu, načež se alespoň částečně kalcinované částice suroviny, oddělené ze spojeného proudu výstupních plynů z kalcinátoru, zavádějí do horního konce rotační pece.

Plynem obsahujícím. kyslík může být atmosférický vzduch nebo lépe předehřátý vzduch, který byl ohřát při chlazení konečného produktu vyráběného v rotační peci, tj. odpadní chladicí vzduch. Zlepší se tak tepelná ekonomie procesu. Je však také možné, že jako plynu obsahujícího· kyslík se použije směsi normálního atmosférického vzduchu a odpadního chladicího vzduchu.

Plyn obsahující kyslík lze přivádět do kalcinační komory přes rotační pec. Takto se s výhodou do spodního konce ' skloněné rotační pece zavádí více sekundárního spalovacího vzduchu, než je zapotřebí pro· sycení plamene, který hoří v rotační peci pro provádění tepelného zpracování materiálu, přičemž přebytek plynu obsahujícího kyslík vystupuje z horního konce rotační pece jako část výstupního pecního plynu a vytváří zcela nebo· částečně přívod plynu obsahujícího kyslík, dodávaného do kalcinátoru.

Takto upravený způsob alespoň částečné kalcinace podle vynálezu značně zmenšuje sklon suroviny ke spékání a tedy ke vzniku shora uvedených provozních obtíží, a to proto, · že se vytváří mimořádně stejnorodé . pracovní podmínky a není proto nutné nadměrně zahřívat zpracovávaný materiál a tím riskovat jeho· spékání a blokování prvků výrobního zařízení.

Vynález se rovněž vztahuje na zařízení pro tepelné zpracování práškové suroviny obsahující vápno při použití uvedeného způsobu podle vynálezu, které obsahuje· ve směru postupu materiálu předehřívač suroviny, kalcinátor, rotační pec a chladič · pro konečný produkt tepelného zpracování, a které podle vynálezu dále má na horním konci pece hradící clen pro hromadění kalcinované suroviny, s výhodou ve formě směrem ven vystupující výdutě v plášti pece, a je opatřeno přívodním prostředkem pro· přivádění · pevného nebo kapalného paliva do shromážděné suroviny, · a přívodní trubicí pro přivádění plynu obsahujícího kyslík do stoupací trubice, · sloužící jako kalcinátor.

Přívodní trubice je s výhodou na svém vstupním · konci připojena k výstupu odpadního chladicího vzduchu z chladiče slínku.

S výhodou je dále přívodní trubice opatřena mísící stanicí pro · míšení odpadního chladicího vzduchu s atmosférickým vzduchem.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladech provedení, a to· s odvoláním · na výkresy, znázorňující příklady zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu. V těchto výkresech ' značí:

obr. 1 schéma celého zařízení pro pálení cementu, obr. 2 schéma upraveného zařízení, u něhož hradící kroužek · v horním konci rotační pece je nahrazen · vydutím, obr. 3 upravený detail zařízení z obr. 2, znázorňující prostředek ' pro přívod plynu, obsahujícího· kyslík, do kalcinátoru, a to z jiného zdroje než z chladiče pro chlazení slínku, a obr. 4 schéma jiné úpravy zařízení, u něhož rotační pec je kromě svých jiných funkcí zdrojem plynu obsahujícího kyslík, přiváděného do· kalcinátoru.

Na obrázku je znázorněna rotační pec 1 opatřená kroužky 2 uloženými na neznázorněných kladkách, otáčivě namontovaných na základech 3. Rotační pec 1 je dále opatřena trubkou 4 hořáku, hradícím členem 5 ve formě kroužku, dalším hradícím kroužkem 5a pro zamezení zpětného vracení kalcinovaného surového · materiálu, přívodním prostředkem 6 pro· palivo a trubicí 7 pro přívod kalcinované surové moučky.

Rotační pec 1 je na svém spodním konci připojena k trubkovému spadišti 8, kterým slínek prochází k roštovému chladiči 9, který je obvyklého typu a nachází se pod rotační pecí 1. Trubkové spadiště 8 je rovněž upraveno pro odvod chladicího vzduchu z roštového chladiče 9 v protiproudu k padajícímu slínku a dále do rotační pece 1. V této rotační · peci 1 se pak odváděný chladicí vzduch použije jako sekundární spalovací vzduch.

Skloněná rotační pec 1 je na svém horním konci připojena ke stoupací trubici 10, jejíž spodní konec je současně vytvořen jako kalcinátor 11 opatřený přívodní trubicí 12 pro přívod plynu obsahujícího kyslík, kterým je odpadový chladicí vzduch z roštového chladiče 9 · slínku, odváděný trubkovým spadištěm 8. Stoupací trubice 10, spojená s kalcinátorem 11 je připojena ve směru vzhůru k odlučovacímu cyklónovému zařízení 13, které představuje část předhřívače surové moučky, a které sestává ze Čtyř cyklónů 13, 14, 15, 16 s příslušnými stoupacími trubicemi · 10, 17, 18, 19 a s přívodními trubicemi 7, 20, · 21, · 22, 23 pro · surovou moučku, z nichž přívodní trubice 23 zároveň slouží pro přívod surové moučky do celého předhřívače. Celým zařízením se prohání plyn výfukovým ventilátorem 24, připojeným na své tlakové straně ke srážeči prachu a dále ke komínu, z něhož je na obr. 1 znázorněna jen nejspodnější část 26.

Na obr. 2 je znázorněno totéž zařízení jako na obr. 1, avšak v tomto případě je rotační pec 1 opatřena hradícím členem 5’ ve formě prstencové výdutě místo· hradícího členu 5 ve formě kroužku. Přívodní trubice 12’ je oproti přívodní trubici 12 na obr. 1 připojena k druhému konci chladiče. Tento chladič slínku je zde rotačního typu a nachází se rovněž pod rotační pecí 1. Je složen z centrálního bubnu 27 a z chladicí trubice 28 planetárně uspořádaných kolem centrálního bubnu 27, který je dále opatřen podpěrnými prstenci 29 uloženými na neznázorněných kladkách, otáčivě upravených na základech 30.

Na obr. 3 je znázorněn upravený detail zařízení z obr. 2. Trubkový kalcinátor 11 je zde na jedné straně opatřen přívodní trubicí 12“ pro přívod plynu obsahujícího kyslík z jiného zdroje než z chladiče slínku. Tato trubice 12“ je opatřena hradítkem 31 pro regulaci množství přiváděného plynu obsahujícího kyslík, kterým může být čerstvý atmosférický vzduch nebo směs plynu obsahujícího kyslík z různých zdrojů, s kterými se nepočítá pro výrobní proces a s výhodou přehehřátá směs plynů.

Během provozu zařízení podle obr. 1 se palivo zavádí přívodním prostředkem 6 k horké kalcinované surové moučce nahromaděné mezi hradicím kroužkem 5a zamezujícím vracení materiálu do rotační pece 1 a hradicím členem 5. Následkem tepla obsaženého v nahromaděné kalcinované surové moučce se palivo odpařuje nebo · vytváří plyn, a tato pára nebo plyn je vynášen horkým výstupním plynem z rotační pece 1 do kalcinátoru 11, aniž by se zapálil, protože výstupní plyn neobsahuje žádný kyslík. V kalcinátoru 11 se horké plyny mísí se surovou moučkou, která postupně prochází přívodní trubicí 23, stoupací trubicí 19, cyklónem 16, trubicí 22, stoupací trubicí 18, cyklónem 15, trubicí 21, stoupací trubicí 17, cyklónem 14 a přívodní trubicí 20 a její teplota se postupně zvyšuje. Jen tehdy, setká-li se uvedená plynová směs s plynem obsahujícím kyslík, který se přivádí přívodní trubicí 12, vznítí se hořlavé plyny a nastává kalcinace, po níž se kalcinovaná surová moučka odloučí z hořících plynů v cyklónu 13, odkud se nakonec odvádí do rotační pece 1 trubicí 7.

V rotační peci 1 jsou ty částice materiálu, které nebyly zcela zkalcinovány, podrobeny konečné kalcinaci, a zcela kalcinovaný materiál se poté v peci 1 postupně vypaluje na konečný produkt, to jest na cementový slínek. Slínek prochází trubkovým spadištěm 8 do roštového chladiče 9, přičemž tento chladič slínku může být ovšem i jiného typu, například rotační chladič, znázorněný na obr. 2, kde je opatřen planetárně uspořádanými chladicími trubkami.

Plyn obsahující kyslík může mít svůj původ v roštovém chladiči 9, jak znázorněno na obr. 1, odkud je odváděn trubkovým spadištěm 8 proti proudu slínku a vstupuje do kalcinátoru 11 přívodní trubicí 12. Protože kalcinace surové moučky , vyžaduje zhruba asi dvojnásobné množství spalovacího vzduchu potřebného pro následovně vypalování kalcinovaného surového materiálu, je třeba se postarat o správné dimenzování velikosti průtoku plynu, aby bylo jisté, že z proudu plynu, vystupujícího trubkovým spadištěm 8, asi jedna třetina vstupovala do rotační pece 1, kdežto dvě třetiny vstupovaly přívodní trubicí 12 do kalcinátoru 11.

Bere-li se ohled na značné zkrácení přívodní trubice 12‘ v provedení podle obr. 2 oproti délce přívodní trubice 12 na obr. 1, může být zařízení podle obr. 2 výhodnější. Plyn obsahující kyslík, jehož množství činí asi dvě třetiny odpadního chladicího vzduchu, je zde odebírán z konce chladiče, odvráceného od místa napojení chladiče na rotační pec, přičemž v tomto případě je chladič slínku rotačního typu, a vzduch z tohoto chladiče odchází do kalcinátoru 11 poměrně krátkou přívodní trubicí 12‘. Zbývající jedna třetina odpadního chladicího vzduchu vystupuje trubkovým spadištěm 8 do rotační pece 1.

Jak znázorněno· na obr. 3, lze použít hradítka 31 upraveného v přívodní trubici 12‘ pro regulaci množství plynu obsahujícího kyslík, které vstupuje do kalcinátoru 11. V tomto případě se předpokládá, že tímto plynem je čerstvý atmosférický vzduch, avšak může být jím i směs plynů pocházejících z různých dostupných zdrojů, s výhodou · v předehřátém stavu tak, aby se zvýšila tepelná hospodárnost procesu.

Nevýhodou zařízení podle obr. 1 je potřeba použít širokou a dlouhou přívodní trubici 12, kterou se vede odpadní chladicí vzduch na vzdálenost, která přesahuje délku rotační pece 1.

Zařízení podle obr. 2 je v tomto směru výhodnější, protože délka přívodní trubice 12‘ je zkrácena nejméně o délku chladiče slínku.

Zařízení podle obr. 4 přináší další zlepšení z posuzovaného hlediska, protože zde je přívodní trubice 12, případně trubice 12‘ vůbec vynechána. Musí však být provedena jiná opatření, aby se zajistil přívod plynu obsahujícího kyslík do kalcinátoru. V zařízení znázorněném na obr. 4 je třeba postarat se o to, aby bylo· z chladiče 9 slínku do spodního konce skloněné rotační pece 1 přiváděno trubkovým spadištěm 8 více spalovacího vzduchu, než je zapotřebí pro sycení plamene udržovaného na konci trubky hořáku 4 kyslíkem a umožnit tak, aby docházelo v rotační peci 1 k vypalování kalcinovaného surového materiálu na cementový slínek.

Pracuje-li rotační pec 1 tak, jak bylo popsáno, obsahují plyny, které vystupují za hradicí člen 5 oproti obvyklému provozu rotační pece, dostatečné množství kyslíku, aby

0 01'77 se umožnilo v kalcinátoru 11 hoření paliva, přiváděného na vstupním konci rotační pece 1 přívodním prostředkem 6.

Při této úpravě zařízení však vzniká nebezpečí, že v důsledku přítomnosti kyslíku v místě, kde se vytváří hořlavý plyn, to jest v nahromaděné kalcinované surové moučce v rotační peci 1 mezi hradícím členem 5 a kroužkem 5a, shoří část plynu dříve, než do sáhne kalcinátoru 11, kde se setká s předehřátou surovou moučkou přiváděnou z ústí trubice 20.

Nastane-li takový předčasný zážeh plynů, hrozí nebezpečí, že konstrukce ústí rotační pece dosáhne teploty, na kterou není stavěna. Z toho důvodu je vhodné dát přednost provedení podle ohr. 1 nebo obr. 2.

Claims (5)

1. Způsob provádění alespoň částečné kalcinace předehřáté práškové suroviny obsahující vápno, dříve než surovina prochází skloněnou rotační pecí pro její další tepelné zpracování, vyznačený tím, že horká, alespoň částečně kalcinovaná surovina, zaváděná do rotační pece se v horním konci rotační pece důkladně smísí s pevným nebo kapalným palivem, z kterého po styku s horkou surovinou vzniká hořlavý plyn, který spolu s výstupním pecním plynem se zavádí do kalcinátoru, v němž předehřátá, v podstatě nekalcinovaná surovina se suspenduje ve směsi plynů, přičemž do kalcinátoru se zavádí plyn obsahující kyslík pro spalování hořlavého plynu a jeho žárem se jednotlivé částice předehřáté suroviny kalcinují do požadovaného stavu, načež se alespoň částečně kalcinované částice suroviny, oddělené ze spojeného proudu výstupních plynů z kalcinátoru, zavádějí do horního konce rotační pece.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že do spodního· konce skloněné rotační pece se zavádí více sekundárního spalovacího vzduchu, než je zapotřebí pro sycení plamene, který hoří v rotační peci pro provádění tepelného zpracování materiálu, přičemž přebytek plynu obsahujícího kyslík vystupu je z horního konce rotační pece jako část výstupního . pecního plynu a · vytváří zcela nebo částečně přívod plynu obsahujícího kyslík, dodávaného do kalcinátoru.

3. Zařízení pro tepelné zpracování práškové suroviny obsahující vápno při použití způsobu podle bodů 1 a 2, obsahující ve směru postupu materiálu předehřívač suroviny, kalclnátor, rotační pec a chladič pro konečný produkt tepelného zpracování, vyznačené tím, že obsahuje na horním konci rotační pece (1) hradící člen (5, 5‘) pro hromadění kalcinované suroviny, s výhodou ve formě směrem ven vystupující výdutě v plášti pece (1) a je · opatřeno přívodním prostředkem (6) pro přivádění pevného nebo kapalného paliva do nahromaděné suroviny, a přívodní trubicí (12) pro přivádění plynu obsahujícího kyslík do stoupací trubice, sloužící jako kalcinátor (11).

4. Zařízení podle bodu 3, vyznačené tím, že přívodní trubice (12) je na svém vstupním konci připojena k výstupu odpadního chladicího · vzduchu z chladiče (9) slínku.

5. Zařízení podle bodu 4, vyznačené tím, že přívodní trubice (12) je opatřena mísící stanicí pro míšení odpadního chladicího vzduchu s atmosférickým vzduchem.