CS212708B2 - Method of and apparatus for heat treatment of finely grained materials - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu - tepelného .zpracování jeminozrniného -materiálu, jako cementové surovinové moučky, který se v přetační peci, přičemž nejméně v jednom pásmu předehřívače již předehřátý -materiál po odloučení z proudu plynu se . - opět zavádí ve dehřívači -předehřívá a rozpálí horkými spalinami z .rotační . pece a pak se slinuje v roformě hustého proudu materiálu působením vlastní - váhy -do· níže - ležícího pásma předehřívače·, ve kterém se tento proud materiálu -opět rozvolní v protisměrném proudu spalin.

Dále -se vynález týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Při výrobě cementu, kysličníku hlinitého, vápna, magnesitu, dolomitu a podobně, -se provádí tepelné zpracování jemnozrnného materiálu často tím - způsobem, že se materiál nejprve předehřeje v předehřívači skládajícím se z více cyklónů horkými spalinami z -rotační pece, načež se pak dopálí respektive slinuje v rotační peci. Při tom největší - část tepelného zpracování se musí provádět v rotační peci, zatím co v předehřívači se- přenese na materiál jen malá část -celkové tepelné energie. Toto rozdělení tepelného zpracování na rotační - pec - a předehřívač není optimální s ohledem na investiční náklady, protože -specifické - Investiční náklady na rotační pec jsou poměrně vysoké.

Aby býlo -možno- rotační pec dimenzovat v -průměru a/nebo - podélně v menších rozměrech, bylo již zkoušeno, mezi predehřívač a rotační pec zařadit předběžné vypalovací pásmo, ve kterém předehřátý -materiál se pokud -možno vysoce rozpálí, avšak aniž by práškovitá pevná fluidní - hmota přecházela z tohoto stavu do stavu -se -zmenšenou fluiditou počínajícím - hrubnutím zrna -a případnou tvorbou tavící fáze. Při vytváření takovéhoto předběžného vypalovacího pásma je zvláštním problémem mimořádně rovnoměrné přivádění paliva k materiálu, aby - se zabránilo přepálení jeho jednotlivých částeček a - všem s - tím -spojeným -nedostatkům, jako je - nalepování, - aglo-merování atd.

' U známého způsobu je toto předběžné vypalovací pásmo tvořeno vířivou vrstvou, bezprostředně vytápěnou hořáky, ze které materiál - přichází do rotační -pece. Jiný známý způsob používá vypalovací komoru . s tangenciálním vstupem a- výstupem pro materiál i palivo. Nevýhoda těchto známých řešení - je ve značných investičních nákladech na předběžné vypalovací pásmo, kterými se podstatná část získaných úspor -na rotační peci - opět ztrácí.

Základem vynálezu je proto úloha, za vyloučení těchto nedostatků vytvořit způsob zpočátku -uvedeného- druhu tak, - aby bylo umožněno rovnoměrné tepelné zpracování materiálu, které je - žádáno, v předběžném vypalovacím pásmu -se zcela nepatrným -nákladem -na zařízení.

Podle vynálezu je - tato úloha řešena tím, že k proudu materiálu před jeho úplným rozvolněním v proudu spalin je přidáváno palivo -ve velmi jemně rozděleném stavu.

U tohoto způsobu podle vynálezu je tím využíváno beztak se vyskytující vedení -spalin od rotační pece k předehřívači jako vypalovací prostor, takže tímto vypalovacím pásmem nevznikají žádné další investiční náklady, které by stály za řeč. Přeložení podstatné části přenášení tepla z rotační pece na toto- vypalovací pásmo umožňuje podstatně menší dimenzování rotační pece a tím značné úspory na investičních -nákladech.

Při pokusech, které jsou základem tohoto vynálezu, bylo zjištěno, že nejdůležitějším předpokladem je velice rovnoměrná směs předehřátého -materiálu -s jemně rozděleným palivem, -aby při následujícím postupu vypalování bylo možno přenášet ' ' velkou tepelnou energii na materiál, -aniž by se při tom jeho jednotlivé částečky přehřály. U způsobu podle vynálezu se při přidávání paliva do ještě nerozvolněného proudu materiálu -pečuje o to, aby -nejméně bezprostředně při přidávání paliva nebyly podmínky pro spalování. Teprv když se - palivo smísené -s proudem materiálu - rozvolní v protisměrném proudu spalin z -rotační pece, vytvoří se spalovací -podmínky zmenšenou koncentrací materiálu - a zvětšeným . . přístupem kyslíku k palivu. Protože palivo se přidává k . ještě. nerozvolněnému proudu 'materiálu, usazují se jednotlivé částečky -paliva -především pevně na -částečkách materiálu -a -tímto způsobem se při rozvolnění proudu materiálu rovnoměrně -rozdělí s ním po -celém průřezu. Tím se dostáváme k velmi rovnoměrnému velkému - rozpálení -materiálu před jeho vstupem do rotační pece. .

Koncentrace kyslíku - u spalin - přiváděných do předběžného- vypalovacího- pásma je účelně mezi - 5 -až 14- %, výhodně mezi 8 až 12 - %. Při tom -se - koncentrace - kyslíku - ve - ’ spalinách z rotační pece účelně - - nastaví . nejméně na 2,5 °/o, tedy -nad jeho ' -obvyklý - -obsah, takže- jen nad tuto hodnotu potřebné zbývající množství kyslíku -se musí přivádět do vypalovacího pásma z jiného zdroje vzduchu, například ve formě - odpadního vzduchu od chladiče vypáleného slínku. Je též -možné veškeré množství kyslíku potřebné provypalov-ací pásmo přivádět se spalinami rotační pecí.

Pro provádění způsobu přivádění paliva k proudu -materiálu jsou různé možnosti. Proti jednoduchému způsobu nasypávání paliva na proud zpracovávaného· materiálu je -však všeobecně výhodnější, místo na . přivádění pálivá umístit v proudu materiálu, aby tímto způsobem bylo vynuceno vnitřní promíchávání se paliva s proudem materiálu, dříve než přijde palivo do styku -s kyslíkem ve vedení pro spaliny.

Přivádění paliva se zásadně může provádět v souproudu -nebo v protiproudu k zaváděnému materiálu. Jako obzvláště výhod né se ukázalo řešení, u kterého vyústění přívodu paliva je směrováno asi ve směru pohybu proudu materiálu.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu bude blíže vysvětleno pomocí vyobrazení, která . představují příklad provedení:

Obr. 1 je svislý. řez částmi zařízení, k provádění způsobu podle vynálezu, které · jsou podstatné pro . jeho· . pochopení, obr. 2 je . -řez podle čáry II—II .· na obr. · 1, obr. .3 ·je schematické znázornění . druhého příkladu . provedení. e :

Na obr. . .1 a 2 jen 'částečně znázorněné . zařízení obsahuje . předehřívač 1 . skládající se z většího počtu· cyklónů a . vířivých . komor umístěných patrové· . nad sebou, z nichž jsou znázorněny pouze oba cyklóny. 2, 3 nejspodnějšího patra. K zařízení dále patří rotační pec 4, jejíž spaliny proudí vedením 5 . pro· spaliny do· obou cyklónů 2 ' a 3.

Do vedení . 5 . pro spaliny je vedením . 6 pro materiál . vnášen . materiál přicházející . z . ústřední vířivé komory nejbližšího vyššího patra. .. Pod vnášecím . . otvorem 7 je ve vedení 5 pro spaliny . můstkový. rozdělovač 8.

Ve vedení 6 pro materiál . je umístěn přívod 9 pro palivo, který je vytvořen jako. vysunoyatelná . . roura. . Vyústění . . 9a tohoto přívodu . 9 paliva je. směrováno. ve směru pohybu proudu materiálu, . naznačeného .. šipkou 10 a . je .· v . blízkosti .vnášecího otvoru . 7, kde ústí „ vedení 6 pro, . materiál do. vedení . . 5 .. pro spaliny. Vyústění 9a přívodu 9a ·.pro .palivo je za normálního . provozu překryto proudem materiálu. Může jich být více.

Pod můstkovým rozdělovačem 8 je. za ' - účelem stabilisace vypalovacího . pásma umístěno. .několik . pomocných hořáků. 11, .. jejichž umístění a . směr . mohou být . .například voleny tak, že palivo' přiváděné.. těmito. pomocnými ... hořáky . může . být vnášeno do- . vedení 5 pro spaliny ve formě vodorovného- . šroubovitého proudění. .

. Nad vnášécím . otvorem . 7 ' . pro. vnášení .materiálu jsou ve . . vedení . 5. pro spaliny další dva, . nejméně jeden pomocný hořák 12, · jako . pojistka . pro případ poruchy.

Dále k tomuto zařízení patří zařízení .ke vzájemnému blokování a regulování přívodu paliva a materiálu.

Zařízení pracuje následovně:

Z horních pater předehřívače již vysoce předehřátý a rozpálený .materiál je vnášen vedením 6 pro materiál do vedení 5 pro spaliny. Při tom ještě poměrně hustému proudu materiálu je přívodem 9 pro palivo přidáváno kapalné nebo pevné palivo v jemně rozděleném stavu, před jeho vstupem do vedení 5 pro spaliny. Při vstupu do vedení 5 pro spaliny a zejména při nárazu na můst kový rozdělovač 8 se proud materiálu rozvolní. Jednotlivé jeho částečky jsou pak unášeny proudem spalin, který postupuje vedením 5 pro spaliny . zespodu nahoru a jsou přiváděny do. cyklónů 2 a 3. V místě můstkového rozdělovače 8 se vytváří vypalovací pásmo, které se . rozprostírá po celém . průřezu., vedení 5 pro spaliny a jehož poloha . je stabilizována pomocnými . hořáky .. 11. Tímto způsobem se . materiál vysoko .rozpálí, .dříve než . se dostane d-o cyklónů . 2 .a 3 a .pak do rotační pece. 4.

Pro. přivádění . . paliva k proudu . materiálu ve vedení 6 pro materiál .je samozřejmě po technické . stránce «mnoho, možností. . Tak například . . je možno· přívod 9 pro palivo, opatřit . vyústěními 9a rozdělenými v podélném směru. Dále je možno uložení vyústění 9a přívodu 9 pro . palivo vytvořit . přestavitelně, aby bylo možno vytvořit optimální provozní podmínky.

Obr. 3 schematicky znázorňuje další příklad provedení, u kterého . předehřívač 13 je tvořen svislou protiproudnou šachtou, která v rozestupu nad sebou má . více zúženin 14, 15 průřezu, s trychtýřovitými kuželovými plochami 16. .....

Do. spodní části této šachty . 13 . jsou zaváděny . spaliny z rotační pece . 17.

V . místě . kuželové plochy 16·.nejspodnějšího zúžení 14: průřezu šachty 13 je . umístěno rovnoměrně ' . po obvodě více přestavitelných trubek 18 pro přívod paliva, . jejichž vyústění 18a je ási .na průměru zúžení 14 průřezu.

Při . provozu zařízení proudí spaliny z rotační . . pece 17 zespodu nahoru protiproudnou šachtou . 13. Jejich .rychlost je při . tom v místě zúžení 14,15 průřezu vždy větší, . než v . . dalších . místech šachty. . Se ..shora přiváděný materiál se .. v pásmech šachty, ' .nacházejících se .. mezi za . sebou . následujícími zúženími, .vždy z . vířivého' proudění . .spalin . vyloučí a . pak z velké části sklouzává . podél kuželových ..ploch . následujícího . zúžení . průřezu. Prorazí-li tento proud materiálu . zúžením průřezu, opět se dostává do. vystupujícího proudu . spalin, . ve kterém se opět rozpojuje.

Podle vynálezu se k proudu materiálu, který .přichází podél kuželové plochy 16 zúžení 14 průřezu protiproudné šachty přidává . palivo, zejména tekuté nebo pevné, v jemně rozděleném stavu, takže se palivo a materiál v místě zúžení průřezu intenzívně, a rovnoměrně navzájem promíchávají dříve, než pak po. následujícím rozvolnění proudu materiálu v místě pod zúžením průřezu nastává spalování, čímž se .materiál před vstupem do rotační pece 17 dále vysoce rozpálí.

Claims (14)

1. Způsob tepelného zpracování jemnozrnného materiálu, jako cementové surovinové moučky, která se v předehřívači předehřeje a rozpálí horkými spalinami z rotační pece a pak v rotační peci se podrobí konečnému výpalu a . slinování, přičemž již předehřátý materiál nejméně v jednom pásmu předehřívače po· odloučení z proudu spalin opět ve formě hustého proudu materiálu působením vlastní váhy přichází do hlouběji ležícího pásma předehřívaěe, ve kterém se proud materiálu opět rozvolňuje v protisměrném proudu plynu, ' přičemž do předehřívaěe je zaváděno další palivo v jemně rozptýleném stavu, vyznačující se tím, že palivo je k materiálu přidáváno· po jeho odloučení z proudu spalin, ale před opětným úplným rozvolněním proudu materiálu v proudu spalin.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že palivo· se zavádí do proudu materiálu.

3. Způsob podle bodů 1 až .2, vyznačující se tím, že do vypalovacího pásma se přivádí spaliny .s koncentrací kyslíku mezi 5 až 14%, výhodně mezi 8 až 12 °/o.

4. Způsob podle· bodu 3, vyznačující se tím, že koncentrace kyslíku ve spalinách z rotační pece· -se nastavuje nejméně na 2,5 °/o, přičemž však výhodně téměř veškeré -množství kyslíku potřebné pro vypalovací pásmo se přivádí spalinami z . rotační pece.

5. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 až 4, u kterého předehřívač se- skládá z více patrové nad sebou umístěných cyklónů a vířivých komor, přičemž do vedení spalin · od rotační · pece do nejspodnějšího patra cyklónů vyúsťuje vynášecí vedení pro materiál z ústřední vířivé komory tvořící nejblíže vyšší patro, vyznačené tím, že přívod (9) pro palivo ve vedení (&) pro materiál je umístěn pod materiálem, čímž vyústění (9a) přívodu paliva · je překryto prouděm^; materiálu.

6. Zařízení podle bodu 5, vyznačené tím, že vyústění (9a) přívodu (9) paliva je smě rováno ve směru pohybu proudu materiálu.

7. Zařízení podle· bodů 5 až 6, vyznačené tím, že vyústění (9a) přívodu (9) paliva je v blízkosti vnášecího otvoru (7) , u vedení (5) pro spaliny.

8. Zařízení podle bodů 5 až 7, u kterého k rozvolňování proudu materiálu Ve· vedení pro spaliny je umístěn rozdělovači člen, vyznačené tím, že těsně pod můstkovým rozdělovačem (8) jsou pomocné hořáky (11) na stabilizování vypalovacího pásma.

9. Zařízení podle bodů 5 až 8, vyznačené tím, že ve vedení (5) pro· spaliny nad vnášecím otvorem (7) je nejméně jeden pomocný hořák (12), jako pojistka pro případ poruchy.

10. Zařízení podle bodů 5 až 9, vyznačené tím, že· má zařízení ke vzájemnému blokování a regulování přívodu paliva a materiálu.

11. Zařízení podle bodů 5 až 10, vyznačené tím, že přívod (9) pro· palivo· tvoří toura posunovatelná ve vedení (6) pro materiál.

12. Zařízení podle bodů 5 až 11, vyznačené tím, že přívod (9) pro palivo má více vyústění (9a) rozdělených v podélném směru.

13. Zařízení podle bodu 5, u kterého je předehřívač tvořen vertikálně uspořádanou protiproudnou šachtou, která má ve vzdálenostech nad sebou více zúžení průřezu s trychtýřovitými kuželovými plochami, přes které · materiál odloučený z proudu spalin přetéká, vyznačené tím, že místa na přivádění paliva jsou v místě kuželové plochy (16) nejspodnějšího· · zúžení (14) průřezu protiproudné · · šachty (13).

14. Zařízení podle bodu 13, vyznačené tím, že v místě kuželové plochy · (16) nejspodnějšího zúžení (14) průřezu šachty (13) je umístěno více· trubek (18) pro přívod paliva, rovnoměrně rozdělených po obvodě a přestavitelných, jejichž vyústění (18a) je výhodně asi na zúžení (14) průřezu šachty (13).