CS214650B1 - Způsob predehřívání a kalcinace práškovitých materiálů, zejména eementářské surovinové moučky a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu a zařízení pro předehřev a kalcinaci práškového materiálu, zejména suroviny pro výrobu cementu. Přívodním kanálem 11, ve kterém jsou palivové hořáky i7, se vedou horké spaliny z rotační pece 10 do šachtového výměníku 1, do kterého ústí tangenciálně. Potrubím od kuželové výsypky 3 šachtového výměníku 1 se vede předehřátý materiál do přívodního kanálu 11 plynů, odkud část předehřátého materiálu se vede do rotační pece 10 a část se recirkuluje do válcové šachty 2 přes palivové hořáky 17, čímž dochází k jeho částečné kalcinaci. Přívodní kanál 11 i rourová vedení od výsypky 3 do přívodního kanálu 11 mohou být obměněny.

Description

Vynález se týká způsobu předehřívání a kalcinace práškovitých materiálů, především cementářské surovinové moučky před jejím slinováním v dalším zařízení, nejčastěji v rotační peci, při suchém způsobu výpalu cementářského slínkú a zařízení k provádění tohoto způsobu.

V posledních letech se stále více uplatňuje tzv. třístupňový způsob výpalu cementářského slínku, kdy se zvyšuje měrná výkonnost rotační pece tím, že se zvyšuje stupeň kalcinace práškové suroviny ve výměníku tak, že se spaluje část paliva v oblasti výměníku. Prakticky se ve většině případů instaluje speciální kalcinátor do plynové trasy mezi rotační pec a výměník. Do kalcinátoru se přivádí předehřátá surovina, palivo a předehřátý vzduch z chladiče slínku, spálením paliva vzniklé plyny vynášejí zkalcinovanou surovinu z kalcinátoru. Zkalcinovaná surovina se z plynů odlučuje v cyklonu a zavádí se do rotační pece ke slinávání. Kalcinátory jsou topeniště nejěastěji cyklonového typu. Jedná se vesměs o zařízení, v nichž kalcinace probíhá za únosu suroviny proudem horkých plynů, tedy v souproudu. Tato zařízení technologicky pracují uspokojivě, avšak jejich konstrukce je velmi členitá a složitá, jedná se o soustavu rozměrných· cyklonů, kalcinátorů, různých spojovacích kanálů což si vynucuje stavět. složité nosné konstrukce a řešit tepelné dilatace, což není výhodné. Složitost řešení rovněž snižuje provozní spolehlivost.

U šachtových protiproudých výměníků byly mimo to prováděny pokusy s přitápěním V dolní části šachty. Postupem času se došlo k závěru, že kalcinace v této části šachty výměníku neprobíhá zcela uspokojivě, což je dáno především protiporudým postupem suroviny a plynů, kdy krátkodobé setkání příslušných plynů s jim příslušnou surovinou nestačí k zajištění potřebného přestupu tepla pro tepelně tak náročný proces, jako je kalcinace.

Problém byl do určité míry vyřešen instalací zvláštního kalcinátoru v prodloužení šachty výměníku směrem dolů, v němž je doba styku plynů a materiálu prodloužena úpravou poměrů porudění. Toto řešení však přináší podstatné zvýšení výšky výměníku, což rovněž není výhodné.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob předehřívání a kalcinace práškovitých materiálů podle vynálezu v podstatě tím, že předehřátý práškovitý materiál sé dělí účinkem proudu plynů, kde část práškovitého materiálu se proudem plynů strhává do recirkulaěního okruhu, tvořeného přívodním kanálem plynů a šachtovým výměníkem a část propadá do rotační pece, přičemž se v recirkulačním okruhu spaluje palivo. Zařízení k provádění . tohoto způsobu je v podstatě vytvořeno potrubím práškovitěho materiálu od kuželové výsypky šachtového výměníku, zaústěným do spodní části . přívodního kanálu plynů nad úrovní rotační pece.

Řešením podle vynálezu se dosáhne především . značné úspory na investičních nákladech, neboť se dosáhne zvýšeného stupně kalcinace cementářské suroviny nevelkou úpravou stávajících šachtových výměníků, bez instalace dalších cyklonů, kalcinátorů, propojovacích potrubí apod. a bez podstatného zvýšení stavební výšky. Zařízení podle vynálezu je mimo to neobyčejně jednoduché a tudíž funkčně spolehlivé.

Příkladné provedení zařízení pro předehřívání a kalcinaci práškovitých materiálů podle vynálezu je schematicky znázorněno na obr. 1, jeho další varianta je znázorněna na obr. 2.

Zařízení na obr. 1 pozůstává ze šachtového výměníku 1, tvořeného válcovou šachtou 2, ukončenou ve spodní části kuželovou výsypkou 3. Válcová šachta 2, v horní části přechází v potrubí 4, jež je rozvedeno do cyklonů 5, které jsou svými výdechy připojeny na odvodní potrubí 6 plynů, pokračující ke kouřovému ventilátoru, který není znázorněn. Cyklony 5 ve své svodní části jsou propojeny potrubími 7 práškovitých materiálů s klapkami 8 s horní částí válcové šachty 2, kde je pod výpady potrubí 7 práškovitých materiálů umístěn tříštící kužel 9. Šachtový výměník 1 je s rotační pecí 10 spojen přívodním kanálem 11 plynů, který je do válcové šachty 2 zaústěn tagnenciálně. Pro přívod práškovitých materiálů určených ke zpracování je do potrubí 4 zaústěno přívodní potrubí 12 nejčastěji od pneudopravy, což není znázorněno.

Zařízení je podle vynálezu upraveno následovně: kuželová výsypka 3 běžně spojovaná potrubím s rotační pecí 10, jepodle vynálezu propojena potrubím 14 práškovitého materiálu se spodní částí přívodního kanálu 11 plynů, nad úrovní rotační pece 10.

Přívodní kanál 11 plynů je nad rotační pecí 10 zúžen a nad zúženým místem je zaústěno přívodní potrubí 16 horkého vzduchu od chladiče slínku, který není znázorněn.

Alternativně přívodní kanál 11 plynů nad rotační pecí 10 nemusí být zúžen, pak není zapotřebí instalovat přívodní potrubí 16 horkého vzduchu (obr. 2).

Do přívodního kanálu 11 plynů jsou bud v jedné, nebo více horizontálních rovinách zaústěny palivové hořáky 17.

Potrubí pro vedení práškovitého materiálu do proudu plynů, jako přívodní potrubí 12, 14, jsou v místě svého zaústění opatřena tříštícími elementy 19 z plechu, popřípadě z vyzdívky.

Zařízení pracuje následovně:

Horké kouřové plyny z rotační pece 10 prosává kouřový ventilátor přívodním kanálem 11 plynů a šachtovým výměníkem 1. Vlivem zúžení ve spodní části přívodního kanálu 11 plynů se v tomto místě vyvozuje zvýšený podtlak, který umožňuje přisávání horkého vzduchu z chladiče přívodním potrubím 16 horkého vzduchu.

Vlivem tangenciálního zaústění přívodního kanálu 11 plynů do válcové šachty 2, plyny po celé výšce válcové šachty 2 rotují. Postupují dále potrubím 4 do cyklonů 5, odvodním potrubím 6 plynů a kouřovým ventilátorem k odprašovacímu zařízení, nebo k dalšímu využití - toto již není na obrázcích znázorněno.

Práškovitý materiál, určený k předehřevu a kalcinaci, je nejčastěji pneumaticky dopravován přívodním potrubím 12 práškovitého materiálu do potrubí 4, kde'' se tříští na tříštícím elementu. 19, rozptýlí se v plynech) je jimi vysušen a částečně předehřát a unesen do cyklonů 5, kde se odloučí. Je zaváděn potrubími 7 práškovitého materiálu přes klapky 8 do horní části válcové šachty 2, kde se tříští na tříštícím kuželi 9 a rozptyluje se do proudu rotujících plynů. Na počátku provozu je unášen znovu do cyklonů 5, znovu se vrátí do válcové šachty 2, ale po několika okamžicích se popsaný recirkulaóní okruh natolik práškovitým materiálem přetíží, že z místa, kde je nosnost plynů nejnižší, a to je horní část válcové šachty 2, začne' práškovitý materiál postupovat válcovou šachtou 2 za rotace proti proudu rotujících plynů směrem dolů, čímž se protiproudým způsobem vysoce předehřívá a částečně kalcinuje. Předehřátý práškovitý materiál se shromažďuje v kuželové výsypce 3 a postupuje potrubím 14 do spodní části přívodního kanálu 11 plynů, kde se na tříštícím elementu 19 tříští do proudu plynů. Rychlostní poměry proudu plynů v přívodním kanálu 11 plynů jsou v místě zaústění potrubí 14 práškovitého materiálu vhodnou volbou rozměrů tak upraveny, že plyny unášejí požadované množství práškovitého materiálu zpět do válcové šachty 2 šachtového výměníku 1, kde se odlučuje a spolu s nově přicházejícím práškovitým materiálem z šachtového výměníku 1 se opět vrací do spodní části přívodního kanálu 11 plynů. Za několik okamžiků po spuštění provozu vzroste množství práškovitého materiálu v takto vytvořeném recirkulačním okruhu nad mez únosnosti plynů a v přívodním kanále 11 plynů a přebytečné množství práškovitého materiálu pak propadá do rotační pece 10 k dalšímu zpracování. Do přívodního kanálu 11 plynů je hořáky 17 zaváděno palivo, které zde hoří. Teplota směsi plynů a práškovitého materiálu však příliš nestoupá, teplo se spotřebovává na intenzívní kalcinaci práškovitého materiálu. Dávkování paliva lze tak seřídit, že teplota směsi plynů a práškovitého materiálu je v celém recirkulačním okruhu přibližně stejná, což znamená, že tepelně technologický stav práškovitého materiálu v celém okruhu je velmi homogenní. Za tohoto stavu pak lze z recirkulačního okruhu odebírat jeden díl práškovitého materiálu předehřátého a vysoce zkalcinovaného a nahrazovat jej surovinou přicházející nově válcovou šachtou 2 šachtového výměníku 1 proti proudu rotujících plynů. ·

Popsaný způsob využívá ke spalování paliva v přívodním kanále 11 plynů horkého vzduchu z chladiče, přiváděného přívodním potrubím 16 horkého vzduchu, umožňuje vysokou kalcinaci práškovitého materiálu v recirkulačním okruhu a tím zvýšení výkonnosti rotační pece 10 o 100 % i více.

Za určitých okolností, např. při 'mírném zvyšování výkonu rotační pece 10, např. o 20%, je možno přivést spalovací vzduch rotační pecí 10 v podobě přebytku vzduchu. Pak odpadá přívodní potrubí 16 horkého vzduchu a zúžení přívodního kanálu 11 plynů v jeho spodní části, neboť zde není zapotřebí zvyšovat podtlak. Jinak je princip stejný, jak byl již popsán. Pro tento druh využití je určené zařízení na obr. 2. .

Funkční princip, kalcinace práškovitého materiálu za'recirkulace, kdy je do proudu směsi plynů a suroviny přiváděno palivo, lze aplikovat v řadě dalších variant. Lze kombinovat dva i více výměníků, kdy se jedná o zvýšení výkonnosti stávající rotační pece 10, kdy stávající šachtový výměník nemá dostatečnou hltnost pro zvýšené množství plynů po zvýšení výkonnosti. V tom případě je zapotřebí přistavit další výměník. V jiném případě kdy se jedná o pecní linku, mimořádně vysoké výkonnosti, se běžně užívají dva šachtové výměníky 1, u nichž lze funkční princip rovněž úspěšně využít.

Praktické zkušenosti ukazují, že aplikace funkčního principu kalcinace práškovitého materiálu za recirkulace vede k určitému pozitivnímu výsledku ve stupni kalcinace i když se hořáky 17 palivo nepřivádí. Tehdy je zvýšená kalcinace kryta přerozdělením tepla ž rotační pece 10 ve prospěch vysokoteplotního tepla, schopného zvýšit stupeň kalcinace.

Claims (4)

1. ' PŘEDMĚT

   1. Způsob předehřívání a kalcinace prásko vitých materiálů, zejména cementářské Surovinové moučky v šachtovém výměníku, sestávajícím z válcové šachty, cyklonův její horní části, kuželové výsypky v její dolní části, přívodního kanálu plynů od rotační pece, jež je do spodní části válcové šachty zaústěn tangenciálně, z potrubí pro vedení práškovitého materiálu a plynů, vyznačující se tím, že předehřátý práškovitý materiál se dělí účinkem proudu plynů, kdé část práškovitého materiálu se proudem plynů strhává do reciikulačního okruhu tvořeného přívodním kanálem plynů a šachtovým výměníkem a část propadá do rotační pece, přičemž se v recirkulačním okruhu spaluje palivo.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, obsahující šachtový výměník, kde do spodní části

   VYNÁL-EZU jeho válcové šachty je tangenciálně zaústěn přívodní kanál plynů od rotační pece, vyznačené tím, že potrubí (14) práškovitého materiálu od kuželové výsypky (3) šachtového výměníku (1) je zaústěno do spodní části přívodního kanálu (11) plynů nad úrovní rotační pece (10).
3. 3. Zařízení podle bodu 2. vyznačené tím, že do přívodního kanálu (11) plynů jsou alespoň v jedné horizontální rovině zaústěny palivové hořáky· (17).
4. 4. Zařízení podle bodů 2 až 3, vyznačené tím, že přívodní kanál (11) plynů je ve své spodní části zúžen, přičemž nad tímto zúžením, nebo v místě tohoto zúžení, je zaústěno přívodní potrubí (16) horkého vzduchu.