CS207744B2 - Method of execution of at least partial calcination of overheated powder raw material containing the lime and device for executing the same - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu provádění alespoň částečné kalcinace předehřátého práškového' surovinového materiálu na výrobu cecementového slínku obsahujícího vápno a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Jedná se o zpracování předehřáté surovinové moučky na jejím vstupu do rotační pece, kde se podrobí kalcinací, načež v rotační peci se podrobuje již jen slinováni, čímž z ní vzniká cementový slínek, který se dále chladí v chladiči.

Kalcinací se rozumí vypalování vápna, přítomného, vypuzování kysličníku uhličitého COž z uhličitanu vápenatého CaCCh, tato reakce je endotermní a spotřebovává teplo.

Při výrobě cementového slínku ze surovinové moučky na výrobu cementu se tato postupně podrobí předehřívání, kalcinací a slinováni a je běžnou praxí, že surovinová moučka se předehřívá v samostatném vícestupňovém předehrívači a pak částečná kalcinace se provádí v kalcinátoru a slinováni v rotační peci. Kalcinace může začínat ve spodních stupních předehřívače a nemusí být ukončena ani při zavádění tohoto materiálu do rotační pece, kde probíhá slinování. Nejspodnější stupeň předehřívače může být vytvořen jako kalcinátor, nebo může působit jako kalcinátor, v němž probíhá největší část kalcinace.

U zařízení, v nichž se větší část kalcinace zpracovávaného materiálu provádí vně rotační pece, může být přívod paliva a spalovacího vzduchu k vytváření tepla pro kalcinaci, prováděn různým způsobem.

Například stoupačka posledního stupně předehřívače je konstruována jako kalcinátor, v němž se horký částečně kalcinovaný surovinový materiál vstupující do horního konce rotační pece z posledního stupně předehřívače mísí s pevným nebo kapalným palivem, které po styku s horkým surovinovým materiálem dává hořlavý plyn.' Tento plyn spolu se spalinami z rotační pece prochází kalcinátorem, v němž předehřátý surovinový materiál z předposledního stupně předehřívače je suspendován v těchto plynech. Do kalcinátoru se přivádí plyn obsahující kyslík, takže hořlavý plyn hoří a předehřátý surovinový materiál kalcinuje v požadovaném rozsahu. Plyn obsahující kyslík lze přivádět do kalcinátoru bud rotační pecí, nebo ze samostatného zdroje obtokem rotační pece.

Jednodušší ’ je přivádět plyn obsahující kyslík rotační pecí, ale v tomto případě je třeba přivádět do spodního konce rotační pece více plynu obsahujícího kyslík, než kolik ho je zapotřebí pro spalování v rotační peci, aby zde proběhlo stínování. Aby plyny v rotační peci měly potřebnou reakční teplotu pro zpracovávání materiálu, tuto teplotu musí mít i plyny s nespáleným kyslíkem, je třeba v ní spalovat více paliva. Reakce v rotační peci však nevyžaduje žádné větší množství tepla, tím spaliny opouštějící rotační pec na jejím horním konci mají vyšší teplotu než která je zapotřebí a tím se mohou poškodit některé části zařízení, například horní ústí rotační pece, sousedící ucpávka, spodní konec stoupačky odvádějící spaliny z rotační pece a sloužící jako kalcinátor.

Vysoká teplota plynů z rotační pece má ještě další, neméně škodlivý účinek. Je-li v surovinovém materiálu příliš mnoho alkálií, tyto mohou být ve výstupních plynech s vysokou teplotou přítomny jako páry, které kondensují na chladnější místech, například v sousedství horního konce rotační pece, zejména na spodním konci uvedené stoupačky jako škodlivý pevný nános, kterým prochází surovinový zpracovávaný materiál.

Tytéž problémy s vysokými teplotami vznikají i tehdy, vytváří-li se teplo potřebné pro kalcinací spalováním přídavného paliva ve spodním konci rotační pece, takže výstupní plyny z rotační pece mají dostatečně vysokou teplotu к provedení kalcinace přiměřené po opuštění rotační pece.

Podle tohoto řešení způsob provádění alespóň částečné kalcinace předehřátého práškového surovinového materiálu obsahujícího vápno, předehřátého ve vícestupňovém předehřívači materiálu před jeho vstupem do rotační pece, kde se provádí jeho konečné zpracování, hlavně slinováni, surovinový materiál se předehřívá ve vícestupňovém předehřívači materiálu přirazeném к hornímu konci rotační pece a uvádí se do styku se spalinami vystupujícími na horním konci rotační pece a s nimi vytváří suspensi, a alespoň částečně se kalcinuje teplem obsaženým v těchto plynech a vytvořeným spalováním paliva přiváděného к hornímu a/ /nebo spodnímu konci rotační pece, a spalování tohoto paliva se děje za přítomnosti vzduchu nebo jiného plynu obsahujícího kyslík, zaváděného do spodního konce rotační pece, načež se materiál oddělí z plynů a zavádí se do horního konce rotační pece, kterou prochází za účelem jeho dalšího tepelného zpracování bez jeho vynášení spalinami z rotační pece.

Protože horké spaliny z rotační pece se uvádí ve styk s předehřátým surovinovým materiálem v horním konci rotační pece, spotřebuje se zde teplo potřebné na kalcinací tohoto předehřátého materiálu a teplota spalin je zde dostatečně snížena, čímž se zamezí poškození konstrukčních částí v sousedství horního konce rotační pece a vytváření na nich nálepů. Na konstrukčních částech nevzniká žádná kondensace, protože plynné alkálie ztuhnou ve velmi malé částice v plynech, jakmile se jejich teplota sníží, místo nalepování na poměrně chladných dříve uvedených částech.

Výhodně se surovinový materiál předehří vá ve vícestupňovém předehřívači suspense, tento se z předposledního stupně předehřívače vede do styku se spalinami vystupujícím i z rotační pece na jejím horním konci a nakonec se odděluje od plynů v posledním stupni předehřívače.

Vícestupňový předehřívač surovinového materiálu může být předehřívačem s řadou cyklonů a alespoň část kalcinace se provádí v kalcinátoru tvořeném stoupačkou posledního cyklónu, vytvářejícího poslední stupeň předehřívače.

Celé množství tepla, potřebné pro předehřívání a kalcinací surovinového materiálu, může být převáděno na zpracovávaný materiál stykem s výstupními spalinami z rotační pece, vzniklými spalováním dostatečného množství paliva ve spodním konci rotační pece, přičemž předehřívání a alespoň částečná kalcinace se provádí zcela mimo rotační pec.

Alternativně lze přivádět do horního konce rotační pece dodatečné palivo pro spalování s přídavným plynem obsahujícím kyslík, dodávaným výstupními spalinami z rotační pece. Výhoda tohoto řešení spočívá v tom, že palivo pro opatřování tepla pro kalcinací, je zvyšováno přídavným palivem přiváděným do horního konce rotační pece. Pokud jde o jednotlivé částice surovinového materiálu, teplo se vyrábí v místě spotřeby, to je v mís^tě, kde surovinové částice jsou suspendovágny mezi jiným v hořícím hořlavém plynu. ^Kalcinace proto probíhá přibližně isotermicky při poměrně nízké teplotě.

Palivo přiváděné do horního konce rotační pece lze mísit s předehřátým surovinovým materiálem dříve, než se tento uvede do styku s vystupujícími spalinami z rotační pece na jejím horním konci, i když toto předběžné míšení není důležité. Palivem může být plyn nebo pevný materiál, například práškové uhlí, případně i kapalné palivo jako olej, a vůbec takové palivo, které po důkladném smísení s horkým předehřátým surovinovým materiálem dává hořlavý plyn.

Předehřátý surovinový materiál může být uveden do vznosu bezprostředně před tím, než se uvede do styku s vystupujícími spalinami z rotační pece. Proto se surovinový materiál může přivádět například rourou tvaru V do její dolní větve, kam se přivádí plyn, mající uvést surovinový materiál do vznosu. Plynem určeným к uvedení surovinového materiálu do vznosu může být vzduch, nebo přivádí-li se dodatečně palivo, pak toto palivo, případně palivo a vzduch. Přivádí-li se vzduch pro fluidisaci surovinového materiálu na dolním konci rotační pece, může jím být odpadový chladicí vzduch ohřátý v chladiči slínku.

Teplo potřebné pro kalcinací a pro předehřívání surovinového materiálu v předehřívači se získává spalováním přídavného paliva přiváděného do horního konce rotační pece, а к tomuto teplu přistupuje tepelný obsah spalin vystupujících z rotační pece, vzniklých spalováním paliva na dolním konci rotační pece, zbývající po tepelném zpracování materiálu v této peci. Tudíž celkové teplo pro předehřívání a kalcinování surovinového materiálu a pro dokončení tepelného zpracování v rotační peci, se opatřuje spalováním přídavného paliva přiváděného na horním konci rotační pece, spolu se spalováním paliva na dolním konci rotační pece, přičemž obě množství paliva musí být pečlivě seřízena. Výhodným však je, aby teplo získávané spalováním přídavného paliva na horním konci rotační pece nebylo větší, než 75 % celkového požadavku na teplo.

Vynález se týká také zařízení k provádění tohoto způsobu, které se skládá z rotační pece, jejíž horní konec je připojen k předehřívači a odlučovači surovinového . materiálu a dolní konec navazuje ' na chladič pro konečný produkt tepelného zpracovávání, to je slínku, přičemž je zde zařízení pro zavádění surovinového . materiálu z předehřívače do horního konce rotační pece a tento je unášen spalinami z rotační pece do odlučovače, čímž se alespoň částečně kalcinuje, a dále je zde další zařízení, pro přivádění alespoň částečně kalcinovaného surovinového materiálu z odlučovače do horního konce rotační pece, odkud pak postupuje k dolnímu konci rotační pece a do ' chladiče.

Předehřívač a odlučovač je výhodně vytvořen jako předehřívač se řadou cyklónů, jehož stoupačka k poslednímu cyklónu je vytvořena jako kalcinátor a je k hornímu konci rotační pece utěsněna přičemž první zařízení zavádí surovinový materiál z předposledního cyklónu do horního konce rotační pece tak, že je strhován spalinami vystupujícími z rotační pece a tím je vynášen do stoupačky posledního cyklónu, který působí jako odlučovač a druhé zařízení zavádí materiál ze spodního cyklónu do rotační pece tak, že jí prochází k jejímu dolnímu konci.

Nejjednodušeji druhé zařízení zavádí zpracovávaný materiál do horního konce rotační pece v místě, kde prvé zařízení zavádí materiál do proudu spalin.

Je však možné, že mohou být vedle sebe dva nebo více několikastupňových předehřívačů paralelně vedle sebe, přičemž výstupy materiálu z předposledních a posledních stupňů předehřívačů vedou samostatně do horního konce rotační pece, nebo jsou spojeny s příslušnými výstupy z jiných předehřívačů dříve, než dosáhnou rotační pec.

Vynález je blíže vysvětlen na příkladech zařízení pro provádění způsobu podle tohoto vynálezu, schematicky znázorněných na přiložených výkresech kde představují, obr. 1: schematický nárys zařízení na pálení cementu, obr. 2: svislý řez zařízením zakroužkovaným na obr. 1, ve zvětšeném. měřítku, obr. 3: pohled na zařízení s levé strany a obr. 4: svislý řez modifikovaným uspořádáním zařízením podle obr. 2.

Zařízení znázorněné na obr. 1 má rotační pec 1, z níž vypálený simek jde stacionár ním krytem 2 do chladiče 3 cementového slínku. Roura 4 horáku je zavedena do dolního konce rotační pece 1.

Druhý horní konec rotační pece 1 je připojen k vícestupňovému předehřívači s řadou cyklónů 10, 11, 12, 13. Předehřívač je opatřen prvou stoupačkou 5, která je utěsněné připojena k hornímu konci rotační pece 1 krytem 5a, dále běžnými stoupačkami 6, 7, 8 a výstupem 9 pro odpadní spaliny, které se jím odvádí přes neznázorněné odprašovací zařízení do atmosféry. Jako obvykle, stoupačky 5, 6, 7, 8 vzájemně spojují cyklóny 10, 11, 12, 13. Surovinový materiál se přivádí do předehřívače rourou 14, příšerně jeho přívod je řízen klapkou 15. Cyklóny 13, 12 rovněž vedou v nich oddělený materiál obvyklým způsobem výstupy 16, 17 do stoupaček 7, 6.

Výstup. materiálu z předposledního cyklónu 11 je však proveden rourou 18 končící ve tvaru písmene V, jejíž spodní větev 19 vede do horního konce rotační pece 1. Výstup z posledního · cyklónu 10 je proveden rourou 21, která rovněž vede do horního konce rotační pece 1 a zavádí materiál ve stejném směru, jako větev 19.

Materiál přicházející do horního konce rotační pece 1 spodní větví 19 roury 18 se uvádí do vznosu vzduchem přiváděným rourou 20, kterým může být například odpadní vzduch z chladiče 3 cementového slínku, což není na obr. 1 znázorněno. Postačí malé množství vzduchu, které způsobí, že materiál je vefukován do horního konce rotační pece 1 ve stavu vznosu. Avšak v žádném případě toto množství vzduchu nepostačí k zapálení paliva přiváděného do tohoto horního konce rotační pece 1 v rozsahu, který by stál za zmínku. Kyslík potřebný pro tento účel je obsažen v pecních plynech.

Zařízení u horního konce rotační pece 1 je ve zvětšeném detailu znázorněno na obr.

2. Na tomto obr. je znázorněn možný přídavek paliva rourou 22 k materiálu ve vznosu, nacházejícím se ve spodní větvi 19 roury 18. Je tam rovněž znázorněno, že kryt 5a má skloněné dno 23 a rotační ucpávku 24 mezi rotační pecí a stacionárními částmi zařízení.

Materiál vnášený ze spodní větve 19 roury 18 do horního konce rotační pece 1 je zachycován spalinami z pece a vnášen do stoupačky 5, která tvoří kalcinátor.

Na obr. 3 jsou znázorněny dvě roury 18, 18‘, přecházející ve spodní větve 19, 19‘, a vedoucí od dvou . samostatných paralelně zařazených předehřívačů s řadou cyklónů. Zmíněné dvě roury 18, 18‘ se mohou však spojit v jedinou rouru 18 před dosažením rotační pece 1, jak je vyznačeno jedinou rourou 21 na obr. 3, kterou je možno považovat za pokračování dvou rour 21, 2Γ z posledních dvou cyklónů, paralelně zařazených předehřívačů s řadou cyklónů.

Nepřivádí-li se rourou 22 na obr. 2 žádné palivo, je teplo potřebné pro konečné tepelné zpracování, to je slinování prováděné vždy v rotační peci, dále pro kalcinací a předehřívání surovinového materiálu, opatrovat spalováním paliva z roury 4 hořáku za přítomnosti spalovacího vzduchu na dolním konci rotační pece 1. Výsledkem toho je, že rotační pecí 1 prochází velmi horké plyny, které vycházejí na horním konci této pece. Kdyby předehřátý surovinový materiál nebyl přiváděn spodní větví 19 roury 18 do tohoto horního konce rotační pece 1, to je kdyby se surovinový materiál z předposledního cyklónu 11 předehřívače zaváděl do stupačky S přímo, jak tomu obvykle je, horké plyny by poškodily tuto část rotační pece, rotační ucpávku 24 a spodní část stoupačky S, případně i kryt 5a, a pravděpodobně by zde způsobily tvorbu nálepů.

Protože předmětem tohoto vynálezu je zmenšení těchto škodlivých jevů, konstrukčním uspořádáním podle obr. 1 až 3 se toho dosáhne vefukováním surovinového materiálu do horní části rotační pece 1 spodní větví 19 roury 18. Jakmile se částice předehřátého horkého surovinového materiálu setkají s horkými spalinami, započne jejich kalcinace, která probíhá podstatně dříve, než plyny s materiálem projdou tímto koncem pece, ta však probíhá dále, i ve stoupačce 5, cyklónu 10 a v rouře 21, kterou prochází do rotační pece 1.

Kalcinace je postup, který spotřebovává teplo. Proto již před Opuštěním spalin horního konce rotační pece 1 tyto odevzdávají podstatnou část svého tepla materiálu určenému ke kalcinaci, to je jejich teplota se značně sníží a pokles jejich teploty pokračuje během jejich průchodu stoupačkou S, pracující do jisté míry jako kalcinátor.

Zavede-li se koncovou větví 19 určité množství tepla, obvykle až do 75 % z celkového množství potřebného pro slinováni, kalcinování a předehřívání, je množství tepla, které se musí zavádět na dolním konci rotační pece 1 rourou 4 hořáku za přítomnosti spalovacího vzduchu příslušně zmenší. Přesto však je zapotřebí přivádět zde nad-

Claims (14)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob provádění alespoň částečné kalcinace předehřátého práškového surovinového materiálu obsahujícího vápno, dříve než surovinový materiál projde rotační pecí pro dokončení jeho tepelného zpracování slinováním, vyznačující se tím, že horký surovinový materiál z předehřívače se vede ve stavu vznosu do styku se spalinami z rotační pece na jejím horním konci, surovinový materiál jimi suspendovaný se vynáší z rotační pece a přitom se alespoň částečně kalcinuje teplem v nich obsaženým a spalováním paliva přiváděného do horního nebo dolního konce rotační pece, přičemž spalování se provádí přítomností vzduchu nebo jiného plynu obsahujícího kyslík, přiváděného dolním koncem rotační pece, načež se horký bytek spalovacího vzduchu, aby spaliny obsahovaly dostatek kyslíku pro spalování přídavného paliva přiváděného na horním konci rotační pece 1. Pecní plyny na dolním konci této pece obsahují více kyslíku, než kolik ho je zapotřebí ke spálení zmenšeného množství paliva. Čím více kyslíku tyto plyny obsahují, tím jsou méně horké.

   Přivádí-li se palivo na horním konci rotační pece 1, zapálí se, jakmile se setká s horními pecními plyny obsahujícími kyslík s tím, že vznikající nový hořlavý plyn .má zvýšenou teplotu, která je tím větší, čím více se sem přivádí paliva.

   Kdyby současně nebyl zajištěn přívod předehřátého surovinového materiálu do horního konce rotační pece 1, měly by tyto nové hořlavé . plyny škodlivý účinek na zařízení, dříve uvedený. Přiváděný surovinový materiál teplo obsažené v horkých plynech využije pro kalcinaci, čímž se jejich teplota sníží na žádanou úroveň.

   Roura ai, kterou se zcela kalcinovaný nebo téměř zcela kalcinovaný materiál zavádí do pece, je v rotační peci 1 otevřena v blízkosti její spodní části, je ponořena nebo skoro ponořena do vsázky této pece. Její poloha je taková, že je zamezeno zachycování tohoto materiálu odcházejícími spalinami, · což je opačný případ, než jak tomu je u koncové větve 19.

   Obr. 4 představuje obměnu, u níž roura 18 přivádí materiál do horní části rotační pece 1 shora. Podobně jako tomu je na obr. 2, je i u této obměny možný přívod dodatečného paliva rourou 22. Přídavek paliva ' však může být alternativně proveden i ze spodu, jak je vyznačeno čárkovanou šipkou 22‘. Zavede-li se tento alternativní způsob provozu, pak surovinová moučka a palivo nebudou směšovány napřed, ale dosáhne se též velmi důkladné míšení, protože palivo je vefukováno do mohutných vírů vytvořených surovinovou moučkou suspendovanou v horním konci rotační pece 1.

   materiál odděluje z plynů a zavádí se do horního konce rotační pece, kterou prochází uklidněný směrem k jejímu dolnímu konci, pro další tepelné zpracování, hlavně slinování.
2. 2. Způsob podle bodu 1, . vyznačující se tím, že surovinový materiál se předehřívá ve vícestupňovém předehřívači suspenze a předehřátý surovinový materiál z předposledního stupně předehřívače suspenze se přivádí v horním konci rotační pece do styku se spalinami vystupujícími z rotační pece, načež se suspendovaný materiál odděluje od plynů v posledním stupni předehřívače suspenze a zavádí uklidněný zpět do rotační pece.
3. 3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že do horního konce rotační pece se zavádí palivo, které se smísí s horkým surovinovým materiálem dříve, než se horký surovinový materiál uvede do styku se spalinami z rotační pece. .
4. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačující se tím, že palivem, které se mísí s horkým surovinovým materiálem, je plyn, případně tuhé nebo kapalné zplynovatelné palivo.
5. 5. Způsob podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že horký surovinový materiál se uvede do vznosu bezprostředně před jeho uvedením do styku se spalinami vystupujícími z rotační pece.
6. 6. Způsob podle bodu 5, vyznačující se tím, že horký surovinový materiál se uvádí do vznosu plynem, například vzduchem nebo směsí vzduchu a plynného paliva.
7. 7. Způsob podle bodů 1 až 6, vyznačující se tím, že celkové teplo pro předehřívání a kalcinování surovinového materiálu a pro konečné jeho zpracování slinováním v rotační peci se tvoří spalováním paliva přiváděného do dolního konce rotační pece, spolu se spalováním přídavného paliva přiváděného do horního konce rotační pece.
8. 8. Způsob podle bodu 7, vyznačující se tím, že celkové teplo se tvoří nejvýše ze 75 % spalováním přídavného paliva přiváděného do horního konce rotační pece.
9. 9. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 až 8, tvořené rotační pecí, jejíž horní konec je připojen k předehřívači a odlučovači surovinového materiálu a jejíž dolní konec je připojen k chladiči k jeho konečnému tepel nému zpracování, vyznačené tím, že alespoň jeden člen předehřívače a odlučovače je spojen výstupní rourou (18) surovinového materiálu koncovou větví (19) s horním koncem rotační pece (1), který je spojen prvním stoupacím potrubím (5) s posledním členem předehřívače a odlučovače, spojeným rourou (21) částečně kalcinovaného materiálu s horním koncem rotační pece (1).
10. 10. Zařízení podle bodu 9, vyznačené tím, že členy předehřívače a odlučovače jsou tvořeny cyklóny (10, 11, 12, 13), vzájemně propojenými stoupacími potrubími (5, 6, 7, 8).
11. 11. Zařízení podle bodů 9 a 10, vyznačené tím, že roura , (21) částečně kalcinovaného surovinového materiálu ústí do horního konce rotační pece (1) za ústím koncové větve (19) výstupní roury (18) surovinového materiálu do horního konce rotační pece (1).
12. 12. Zařízení podle bodů 9 až 11, vyznačené tím, že ke koncové větvi (19) _ je před jejím ústím do horního konce rotační pece (1) připojena roura (20) pro přivádění vzduchu.
13. 13. Zařízení podle bodů 9 až 12, vyznačené tím, že má rouru (22) přídavného paliva, připojenou ke koncové větvi (19) výstupní roury (18) surovinového materiálu.
14. 14. Zařízení podle bodů 9 až 12, vyznačené tím, že má rouru (22) přídavného paliva připojenou k hornímu konci rotační pece (1) za ústím roury (21) částečně kalcinovaného surovinového materiálu, ve směru plynů z ní vystupujících.