CS212298B2 - Facility for calcinating the preheated powder raw materials - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro kalcinaci předehřáté práškové suroviny, složené z vápna nebo obsahující vápno, například surového cementového prášku, před konečnou kalcinaci anebo jiným tepelným zpracováním, pokud ' je toto třeba. Kalcinaci je v této souvislosti třeba chápat jako.vypuzování kysličníku uhličitého z uhličitanu vápenatého (CaCO^ CaO + 00₂), což je endotermní proces· ' Jestliže.je surovinou surový.cementový prášek, spočívá uvedené konečné tepelné zpracování, následující po kalcinaci, ve slinování, jehož · výsledkem je cementový slínek. Toto slinování představuje exotermní proces.

Teplo, potřebné k přeměně surového cementového prášku v cementový slínek se obvykle získává spalováním paliva, které se spolu se spalovacím vzduchem zavádí do spalovací komory a vytváří kouřové spaliny· Energie obsažená v palivu se tedy využívá na zahřátí kouřových spalin na vysokou teplotu· Hcrké kouřové spaliny se potom zavádějí do surového prášku, který má být tepelně zpracován. Teplo se využívá zejména k předehřívání a kalcinaci surového prášku,' jehož slinování představuje, jak jižfcbylo uvedeno, exotermní proces; v praxi se však musí přivést · teplo, kterým se slinování zahájí·

S ohledem na přítomnost alkálií v surovém prášku a z toho vyplývající problémy se někdy dává přednost předehřívání a kalcinaci surového prášku pomocí horkého plynu z jednoho zdroje tepla a zahájení slinování horkým plynem z jiného zdroje tepla.

V případě kalcinace surového cementového prášku je výhodné provádět tento proces při nízké teplotě, což je však nesnadné s kouřovými plyny, které mají vysokou teplotu, protože pak vyvstává značné nebezpečí nadměrného lokálního a přechodného ohřevu surového prášku. Dokonce i nadměrný ohřev části surového prášku po krátkou dobu může způsobit vypuzování alkalických par nebo tvoření tavenin, které mohou způsobit spékání.

Nadměrný ohřev surového prášku při kalcinaci může také znemožnit chemické reakce, které mají proběhnout v další fázi procesu výroby cementového slínku. Celý proces kalcinace může být například nepříznivě ovlivněn vznikem minerálního slínku.

^Je znám z^piisob ^prová^děn^í ales^pon částoč^ ^kalcinace ^pře^de^{hřáté p}rá^škové suroviny, sto žené z vápna nebo obsahující vápno, který spočívá v míšení alespoň části předehřáté · suroviny s palivem^, potřebným ^pro ^proveden^í alespoň ^částečn^{é k}alcinace, př^ičem^ž paHvo je bu^ňto samo o sobé hořlavým plynem nebo se stává hořlavým plynem ve styku s horkou práškovou surovinou, která je v něm pak suspendována. Suspenze plynu se surovinou se potom uvádí ve styk s proudem plynu obsahujícího kyslík, takže hořlavý plyn hoří a jednotlivé částice suroviny jsou kalcinovány v podstatě .. izotermně, přičemž takto zpracované surovinné částice jsou unášeny proudem výstupních plynů ze spalovacího a kalcinačního procesu a nakonec jsou z tohoto proudu odlučovány.

V jednom specifickém příkladu známého způsobu je proud plynu obsahujícího kyslík veden směrem vzhůru středem válcové kalcinační komory a předehřátá surovina se dokonale smíchává s palivem v kanálu, který zavádí suspenzi hořlavého plynu se surovinou do spodní části kalcinační komory a do styku s proudem plynu obsahujícího kyslík. V důsledku toho vznikají mezi středovým proudem plynu a stěnou komory víry, za současného spalování topného plynu a kalctoace.suroviny ^při nízk^é te^plotě. čéisMce ka^lcinovan^é suroviny vysto^pují spoto s prou dem plynu z horní části kalcinační komory. *

Nedostatek popsaného známého zařízení a způsobu spočívá v tom, že předehřátá surovina se s palivem mísí v odděleném kanálu, který toto zařízení prodražuje. Popsané provedení kromě toho znemožňuje optimalizaci procesu, kterou by jinak bylo možno provést vhodným nastavením úhlu střetávání proudu suroviny a proudu paliva.

Uveden^é ne^dostatky odstra^ňuje zaMzení ^pro ^ka^lcⁱnac^{i př}e^dehř^áté ·pr^áškové surovⁱny^, složené ' z vápna nebo obsahující vápno, které . sestává z rourové kalcinační komory se svislou osou, v jejíž spodní straně je vytvořen centrální vstupní otvor a průchody pro plyn obsahu jící kyslík a v jejíž horní straně je vytvořen centrální výstupní otvor, ke kterému je připojen odlučovač částic od plynu, podle.vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ke spodní části válcového tělesa kalcinační komory je připojena nejméně jedna přívodní roura pro surovinu směřující shora dolů a spodní stěnou kalcinační komory prochází nejméně jedna nahoru směřující přívodní roura pro palivo.

Spodní stěna kalcinační komory, která navazuje na válcové těleso této kalcinační komory, má a výhodou tvar komolého kužele a přívodní roury pro surovinu a přívodní roury pro palivo jsou zdvojené.

Na horní straně spodní stěny kalcinační komory jsou vytvořeny hřebeny s úžlabí, přičemž přívodní roury pro surovinu směřují do úžlabí a přívodní roury pro palivo ústí ve dnech těchto úžlabí.

Nový a vyěěí účinek vynálezu spočítá v tom, že ve srovnání se známým provedením není třeba mísící ústrojí pro dokonalé smísení suroviny s palivem, před jejich zavedením do kalcinační komory. Další výhoda odděleného zavádění suroviny a paliva do kalcinační komory spočívá v tom, že surovina a palivo mohou být do kalcinační komory zaváděny pod různými úhl^y nebo v r^ůzných m^tech^ co^ž usnadňuje Mzení s^tyku mezⁱ palivem, kysKkem a č^ásticemi suroviny a.tedy i kontrolu spalování a kalcinace suroviny. Tak například je považováno za výhodné, aby byly částice suroviny vypouštěny směrem proti proudu plynu obsahujícího kyslík, takže ve spodní ěásti kalcinační komory obklopujíce středový proud plynu se tvoří koncentrované víry částic suroviny, do kterých se zavádí palivo, takže topný plyn přispívá k vytváření suspenze částic suroviny v těchto vírech.

V praxi dochází k tomu, že plyn obsahující kyslík vstupuje do kalcinační komory uprostřed jejího dna a rychlost proudění plynu se snižuje, protože tento plyn ·při postupu kalcinační komorou směrem nahoru zvětšuje svůj objem. Plynový proud podporuje tvoření vírů unášením suspenze · topného plynu a částic, když přichází do styku s jeho boční stranou, protože suspenze je v kalcinační komoře unášena nejdříve nahoru a potom klesá dolů směrem k obvodu, načež je opět unášena nahoru. Při stoupání vírů kalcinační komorou, popřípadě jejich vynášéní ven z horní části kalcinační komory se snižuje koncentrace těchto vírů. Během tohoto procesu přicházejí dokonale smísené a rovnoměrně rozložené surovinné částice s topným plynem periodicky do styku s molekulami kyslíku, takže palivo hoří. Před vytvořením dostatečného plamene však začne kalcinace přilehlých částic horké suroviny, a protože kalcinace představuje endotermní proces, snižuje se lokální teplota tak, že palivo hoří bez tvoření p^lamene, avša^k uvozuje teplo ^po^třebn^{é p}ro k^cinaci. Ka^inace ^probíhá ^ta^kto v ^pods^tat^ě izotermn^{ě př}i ^po^žadované n^íz^{ké t}e^plo^tě, na^příkla^d mezi. 850 až 1 000 °C.

Kuželový tvar spodní stěny kalcinační komory je výhodný proto, že surovina zaváděná na tuto spodní stěnu sklouzává dolů a dostává se do styku s proudem plynu obsahujícího kyslík, kterým je unášena a vytváří víry. ' Palivo může být pak zaváděno směrem nahoru skrze tuto kuželovou spodní stěnu radiálně směrem ke kanálu, kterým je zaváděna surovina, takže palivo je vypouštěno vzhůru do suroviny, která sklouzává dolů po spodní stěně.

Jestliže je použit jediný přívod pro surovinu, může se k rozdělování vypouštěné suroviny směrem ke středovému proudu plynu použít přepážka, takže surovina je zaváděna symetricky kolem obou stran proudu plynu. Jestliže se použijí dva nebo více přívodů suroviny, může být surovina zaváděna symetricky a tangenciálně vůči středovému proudu plynu obsahujícího kyslík, opět za účelem rozdělení suroviny po celém obvodě proudu plynu.

Jestliže je kuželová spodní stěna kalcinační komory hladká, surovina se po ní rozkládá rovnoměrně a sklouzává dolů jako tenká vrstva. Je však výhodné, jestliže jsou na povrchu spodní stěny vytvořeny střídavě hřebeny a úžlabí, které probíhají dovnitř směrem ke středovému přívodu plynu, například radiálně nebo tangenciálně. Hřebeny a úžlabí mohou být tvořeny zvlněním vlastní dolní stěny nebo mohou být vytvořeny ve vložce uložené na horní straně této spodní stěny.

Výhoda spodní stěny s hřebeny a úžlabími spočívá v tom, že surovina nesklouzává po spodní stěně v rovnoměrné tenké vrstvě, nýbrž v praméncích tekoucích úžlabími. Jedna výhoda spočívá v tom, že jestliže surovina dosáhne středového vzhůru protékajícího proudu·plynu obsahujícího kyslík, její praménky působí jako trysky a vnikají do proudu plynu, kde se mísí s jeho vnitřním jádrem. Jen pro srovnání, jestliže je spodní stěna hladká a surovina sklouzává dolů jako tenká vrstva, dochází k nepatrnému pronikání, surovina je ihned vrhána vzhůru a ven působením plynového proudu a do styku s vnitřním jádrem proudu plynu přichází až výše v kalcinační komoře.

Druhá ·výhoda spočívá v tom, že při zavádění paliva radiálně vůči přívodnímu kanálu pro surovinu a do dna úžlabí nastane dokonalejší smísení paliva · s poměrně silným proudem suroviny, do kterého je zaváděno, než při zavádění paliva do tenké vrstvy suroviny klouzající dolů po hladké spodní stěně. Zásluhou dokonalého smísení, zejména jestliže palivem je kapalina, například olej, nebo tuhá látka, například uhelný prach, se uvnitř suroviny dosáhne ⁱn^tenzⁱvn^ího uvolnov^án^í to^pn^ého ^plynu.

V případě rotační vypalovací pece, například pece na pálení cementu, obsahující upravené kalcinační zařízení, může být tato pec opatřena vírovým předehřívačem, z jehož předposledního stupně se předehřátá surovina přivádí do kalcinační komory a jehož poslední stupen p^ůso^bí jako o^dlu^čova^{č p}ro ^kalcinovanou suroviny v^ystupujíc^í z horn^í strany ^kalcina^ční komory. Odloučený materiál je pak z posledního stupně cyklonu zaváděn do horního konce vypalovací pece. Plyn obsahující kyslík, může · být předehříván. Zejména výhodné je využití odpadového chladicího vzduchu použitého v chladiči, ve kterém je materiál z pece později ochlazen. Odpadní chladicí vzduch může být zčásti využit k živení.plamene ve vypalovací peci a částečně jako plyn zaváděný do kalcinační komory.

Podstata vynálezu je dále objasněna na neomezujících příkladech jeho provedení, které jsou ^pops^ány ^pomoc^í p^řipojených výkres^ ^kter^é znázorňuji ohr. 1 centrální ^svⁱs^lý ^řez kalcinační komorou, obr. 2, 3, 4 a 5 řezy v rovině II-II z obr. 1 čtyřmi různými provedeními kalcinační komory, obr. 6 řez v rovině VI-VI z obr. 1, avšak v úpravě podle obr. 4, a obr. 7, zčásti v řezu, blokové schéma pece pro pálení cementu.

Kalcinační komora znázorněná na obr. 1 sestává z válcového tělesa £ se svislou osou, spodní stěnou 2 a horní stěnou 2 ve tvaru komolých kuželů. Přívodní roura £ pro plyn obsahující kyslík ústí centrálně ve spodní stěně £ a výstupní roura ž je připojena centrálně k horní stěně ·· Přívodní roura £, pro surovinu prochází spodní částí válcového tělesa £ přibližně pod stejným úhlem jako spodní stěna £.

Přívodní roura X pro palivo prochází dolní stěnou 2 u přívodní roury £. pro surovinu a · radiálně k ní. Jestliže je palivo plynné nebo kapalné, například olej, může se přivádět přívodní rourou χ pro palivo pod tlakem. Jestliže se používá tuhé palivo, například uhelný prach, může být přívodní rourou X pro palivo dopravováno pomocí šnekového dopravníku. Lze také použít směsi paliv.

Středová šipka v přívodní rouře £ pro plyn obsahující kyslík na obr. 1 óznačuje proud tohoto plynu, který proudí vzhůru do kalcinační komory. Obloukové šipky označují schematicky víry, které se tvoří uvnitř kalcinační komory v jejím válcovém tělese £ a způsobůjí, že se surovina a palivo dostávají plynule do styku se středovým proudem plynu obsahujícího kyslík. Při · ' stoupání vírů v kalcinační komoře klesá koncentrace částic v oblacích těchto částic. Obloukové šipky jsou vyznačeny také na obr. 2 a 3. Kalcinované částice a spaliny vycházejí z·kalcinační komory výstupní rourou 2, která vede k odlučovači částic.

Obr. 1 a 2 ukazují použití jediné přívodní roury 6 pro surovinu a obr. 2 navíc znázornuje ^pou^{žití př}e^pážk^y 8, která slouží ^k rozdělov^iní proudu surovⁱn^{y k}o^lem středov^ého proudu plynu obsahujícího kyslík. Na obr. 2 je přívodní roura X pro palivo znázorněna přibližně proti přívodní rouře 6 pro surovinu.

Na obr. 3 je znázorněno jiné provedení, ve kterém jsou použity dvě přívodní roury 6, 6 pro surovinu, které jsou uspořádány tangenciálně na protilehlých stranách středového proudu plynu obsahujícího kyslík. V tomto případě jsou použity také dvě přívodní roury X, 7' pro palivo.

Na obr. 4 a 6 je znázorněno provedení, ve kterém jsou na horní straně spodní stěny 2 střídavě vytvořeny paprskovitě probíhající hřebeny 36 a úžlabí 37. Přívodní roura X pro palivo v tomto případě ústí do dna úžlabí 37 radiálně vůči přívodní rouře 6 pro surovinu, která zavádí surovinu do stejného úžlabí 2X·

Na obr. 5 je znázorněno provedení, které se liší od provedení podle obr. 4 tím, že hřebeny 36 a úžlabí 37 probíhají vzhledem ke středovému proudu plynu obsahujícího kyslík tangenciálně a dvojice přívodních rour 6, 7, 6 . 7 pro surovinu a palivo jsou uspořádány diametrálně proti sobě.

Ne obr. 7 je kalcinační komora součástí zařízení pro pálení cementu. Zařízení je vybfiveno rotačním bubnovým chladičem 2, který je opatřen obvodovými trubkami 10. kterými se zpracovaný materiál odvádí do výsypky 11. Odpadní chladicí vzduch z chladiče 2 prochází odtahem 12 a je rozdělován ve směru šipky 13 do přívodní roury Д pro plyn obsahující kyslík do válcového tělesa 1 kalcinační komory a ve směru Šipky 14 do vypalovací pece 12, v níž se vypaluje cementový slínek, který po opuštění vypalovací pece 15 padá odtahem 12 do chladiče 2·

Vypalovací pec 15 je opatřena vírovým předehřívačem, jehož spodní cyklona 16 není součástí vlastního předehřívače. Spodní cyklona 16 je prostřednictvím stoupacího potrubí IX spojena s horní cyklónou 18. která je prostřednictvím stoupácího potrubí 19 připojena к cyklóně 20. jejíž odpadní plyn prochází potrubím 20*. ventilátorem 21. filtrem 22 a výfukem 23 do atmosféry. Cyklóny 18, 20 tvoří vlastní předehřívač.

Surovina je do zařízení přiváděna násypkou 24 a potrubím 26 opatřeným regulačním ventilem 25. a je předhřívána obvyklým způsobem, tj. prochází stoupacím potrubím 19 je odlučována v cyklóně £0, prochází uzavíracím Šoupátkem 27 a potrubím 28 do stoupacího potrubí 17. kde je dále předehřívána, dříve než je oddělena v horní cyklóně 18. Předehřátá surovina je přívodní rourou 2 zaváděna do kalcinační komory. Vstup přívodní roury 6 pro surovinu je opatřen šoupátkem 29.

Kalcinovaná surovina unášená plynem, který opouští kalcinační komoru výstupní rourou 2» je odlučována od plynu ve spodní cyklóně 16, prochází uzavíracím Šoupátkem 30 a potrubím 31 do krytu 32. a tím dále do vypalovací pece 12· Vypalovací pec 15 je vyhřívána plamenem 33 z hořáku 34. Odpadní spaliny z vypalovací pece 15 jsou potrubím 35 odváděny do předehřívače.

Claims (5)

1. Zařízení pro kalcinaci předehřáté práškové suroviny, složené z vápna nebo obsahující vápno, které sestává z rourové kalcinační komory se svislou osou, v jejíž spodní straně je vytvořen centrální vstupní otvor a průchody pro plyn obsahující kyslík a v jejíž horní straně je vytvořen centrální výstupní otvor, ke kterému je připojen odlučovač částic od plynu, vyznačující se tím, že ke spodní části válcového tělesa (1) kalcinační komory je připojena nejméně jedna přívodní roura (6, 6*) pro surovinu směřující shora dolů a spodní stěnou (2) kalcinační komory prochází nejméně jedna nahoru směřující přívodní roura (7, 7*) pro palivo.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že spodní stěna (2) kalcinační komory, které navazuje na válcové těleso (1) této kalcinační komory, má tvar komolého kužele.

3. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že přívodní roury (6, 6*) pro surovinu a ^přívo^dn^í rour^{y (}7, 7*) ^pro ^paHvo jsou zdvojené.

4. Zařízení ^: podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že na horní straně spodní stěny (2) kalcinační komory jsou vytvořeny hřebeny (36) a úžlabí. (37)·

5. ^Za^řízení ^podle ^bo^{du 1}, ³ a 4^, v^yzna^čuj^ící se ^m, ^že ^přívo^dn^í rour^y (⁶, ⁶*) ^pro surov^ínu smě^řuj^{í d}o ^úžla^bí (3⁷) a ^přívo^dn^í rour^{y (}7, 7*) ^pro ^pa^livo .^úst^í ve <3nec^h tčcMo úžlabí (37).