CS219873B2

CS219873B2 - Způsob tepelného zpracování jemnozrnného materiálu a zařízení provádění způsobu

Info

Publication number: CS219873B2
Application number: CS761572A
Authority: CS
Inventors: Kunibert Brachthauser; Hubert Ramesohl; Klaus Beisner; Horst Herchenbach
Original assignee: Kluckner Humboldt Deutz Ag
Priority date: 1975-03-10
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1983-03-25
Also published as: JPS51112833A; FR2303772A1; AU1164276A; FR2303772B1; US4066470A; DK100276A; GB1542957A; ES445778A1; JPS6144826B2; DE2510312C3; ZA761470B; BR7601421A; DE2510312A1; DE2510312B2; AU507678B2

Abstract

Vynález spadá do oboru výroby stavebních hmot, zejména cementu, jakož 1 do oboru stavebního, zejména cemeintářského strojírenství. Vztahuje se na způsob výroby zejména slínku, při němž slinkováni probíhá v rotační peci, kdežto kalcinace ve zvláštním zařízení, které je rotační peci předřazeno. Nevýhodou dosavadních způsobů je nerovnoměrné rozdělení teploty v kalcinačním zařízení, což způsobuje, že dosahovaná teplota místy překračuje teplotu spékání zpracovávaného materiálu, který se pak napéká na části zařízení a způsobuje poruchy. Úkolem vynálezu je zabránit i místnímu vzniku nadměrných teplot. Toho se podle vynálezu dosáhne tím, že palivo pro kalcinaci se nejprve spaluje nedokonale a teprve pak se míchá se vsazovaným materiálem a spaluje se úplně v proudu odpadních žhavých plynů z rotační pece, do kterého se případně přidává plyn obsahující kyslík, zejména předehřátý vzduch.

Description

Vynález se vztahuje na způsob tepelného zpracování jemnozrnného materiálu, zejména: na pálení cementu v několika stupních, při němž se výchozí materiál nejprve předehřívá a potom pálí na hotovo v pásmu pálení a před vstupem do pásma pálení se předběžně pálí v proudu horkých plynů společně s přiváděným palivem, jakož i na zařízení k provádění způsobu.

Při výrobě cementu probíhá v rotační peci obvykle jak kalcinace, tak i slinování. Z německého patentového spisu č. 446 029 je znám způsob výroby cementu, přiněmž kalcinace a slinování jsou od sebe odděleny a to tak, že slinování se provádí v rotační peci, kdežto kalcinace se provádí v předřazené části zařízení, kde materiál k pálení se vznáší ve vzduchovém proudu. Předřazenou částí zařízení může být například cyklónový výměník tepla. Rotační pec může být menší. Protože náklady na rotační pec jsou vyšší, než na výměník tepla, protože rotační pec je namáhána dynamicky, kdežto výměník jen staticky, jsou úspory, dosažené zmenšením rozměrů rotační pece větší, než náklady na zřízení výměníku tepla.

Pro ; provádění předběžné kalcinace je nutno zajistit přívod potřebného množství tepelné energie, přičemž v žádném místě pásma předběžné kalcinace nesmí teplota překročit určitou maximální mez, při které se kalcinovaný materiál začíná připékat na části zařízení a tím vyvolávat poruchy. Z těch důvodů byly vytvořeny různé, značně nákladné spalovací komory, zařazené mezi předehřívač a rotační pec, jejichž účelem je zajistit intenzivní promíšení suroviny s palivem, aby se zabránilo vzniku teplotních špiček.

Podle německých patentových spisů čísel 2 324 519 a 2 324 565 se předběžná kalcinace provádí v plynovém potrubí mezi rotační pecí a předehřívačem. Aby se zabránilo nežádoucímu přehřátí, mísí se palivo se surovinou pro kalcinaci dříve, než se palivo rozptyluje v proudu spalných plynů, vystupujících z rotační pece. Palivo se mísí se surovinou pro kalcinaci v místě, kde koncentrace suroviny je tak vysoká, že palivo se nemůže vznítit. Tato vysoká koncentrace suroviny v určitém místě plynového potrubí má nutně za následek, že v jiných místech je koncentrace suroviny značně nízká, takže přívod paliva do těchto míst nutně vyvolává teplotní špičku.

Úkolem vynálezu je vytvořit způsob tepelného zpracování jemnozrnného materiálu, jakož i zařízení k provádění způsobu, zaručující rovnoměrné rozdělení teplot při kalcinaci a zabraňující přehřátí kalcinovaného materiálu bez použití nákladných směšovacích komor nebo jiných nákladných zařízení.

Úloha je řešena vytvořením způsobu tepelného zpracování materiálu, zejména pálení cementu v několika stupních, při němž se výchozí materiál nejprve předehřívá a potom pálí na hotovo v pásmu pálení a před vstupem do pásma pálení se předběžně pálí v proudu horkých plynů společně s přiváděným palivem, jež se od známých způsobů podle vynálezu odlišuje tím, že palivo se nejdříve spaluje neúplně v pásmu nedokonalého spalování a pak se v proudu spalných plynů, vystupující zejména z rotační pece a obsahujících až 10 % kyslíku, mísí alespoň s částí přiváděného jemnozrnného výchozího materiálu, načež se spaluje úplně.

Podle vynálezu lze provádět neúplné spalování paliva přímo v proudu spalných plynů, případně za pásmem nedokonalého spalování lze přivádět proud přídavného plynu, obsahujícího kyslík.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je podle vynálezu vytvořeno tak, že mezi rotační pecí a zařízení k předehrívání výchozího materiálu je upraveno vzestupné potrubí pro odpadní plyn z rotační pece, opatřené hořáky a nad nimi nejméně jedním přívodem výchozího materiálu, přičemž svislá vzdálenost mezi hořáky a přívodem výchozího materiálu je větší, než dráha spadu výchozího materiálu ve vzestupném proudu odpadního plynu.

Pro zabránění nežádoucího spadu výchozího materiálu je podle vynálezu bezprostředně pod jeho přívodem upraveno odrazné rozptylné zařízení přiváděného výchozího materiálu.

Rovněž podle vynálezu může být do vzestupného potrubí vyústěna spalovací komora pro nedokonalé spalování, vytvořená soustředně kolem vzestupného potrubí.

. Pro dosažení co nejvýhodnějšího tepelného režimu je podle vynálezu svislá vzdálenost mezi vyústěním přívodu výchozího materiálu a vyústěním hořáku nejméně jednou čtvrtinou teoretické délky plamene.

Způsob i zařízení podle vynálezu mají tu výhodu, že použitím jednoduchých a tím i levných prostředků se dosáhne rovnoměrného rozložení teploty při kalcinování, takže nevznikají přehřátá místa, kde dochází k napélkání kalcinovaného materiálu. Dále se zlepšuje využité tepelné energie, což se mimo jiné projevuje i poměrně nízkou teplotou odpadních plynů a relativně nízkým podílem škodlivin v nich.

Příklady provedení způsobu i zařízení podle vynálezu jsou uvedeny na připojených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno zařízení s předběžným spalováním paliva přímo v plynovém potrubí a na obr. 2 zařízení s předběžným spalováním paliva ve spalovací komoře.

Před rotační pecí 1, jejíž vstupní konec je na obr. znázorněn ve zmenšeném měřítku, je uspořádána vstupní komora 2, do níž ústí násypné potrubí 3 pro zpracovávaný materiál, vyvedené z posledního cyklónu 4 cyklónového předehřívače. Z horní části posledního cyklónu 4 je vyvedeno ply219873 nové potrubí 5 k předcházejícím stupňům cyklónového předehřívače. Ze vstupní komory 2 je svisle vyvedeno vzestupné potrubí 6 pro odvod spalných plynů z rotační pece 1. Do vzestupného potrubí 6 je zaveden přívod 7 výchozího materiálu a pod ním jsou uspořádány hořáky 9 a to buď přímo ve vzestupném potrubí 6, jak znázorněno na obr. 1, nebo ve spalovací komoře 10, jak znázorněno na obr. 2. Mezi přívodem 7 a hořáky 9 je uspořádáno odrazné rozptylné zařízení 8, vytvořené ve znázorněném příkladě jako posuvná deska. Jeho účelem je zabránit tomu, aby výchozí materiál nepadal z přívodu 7 do spodní části vzestupného potrubí 6. Pod orazným rozptylným zařízením 8 mohou být uspořádány kyslíkové přívody 11, jak znázorněno na obr. 1.

Kalcinace způsobem podle vynálezu na zařízení, vytvořeném podle vynálezu, probíhá takto:

Z rotační pece 1 vystupují odpadní plyny, někdy až s 10 % kyslíku, do vstupní komory 2 a odtud vzestupným potrubím 6 do cyklónu 4. Do vzestupného potrubí 6 se přírozměry rotační peci výměník produkce slínku podíl paliva, přiváděného do hořáků 9 tepelné zatížení slinovacího pásma specifické zatížení průřezu specifické zatížení pecního prostoru teplota odpadních plynů celková tlaková ztráta v systému měřitelné odsíření specifická spotřeba tepla objem výstupních plynů za normálního tlaku a teploty emise NO_X

Zkoušky byly prováděny na nejjednodušším zařízení bez přídavného reaktoru, opatřeném pouze jediným hořákem 9. Již při náběhu zařízení na plný výkon, který trval dvě hodiny, probíhal celý proces naprosto stabilně. Během náběhu byl zkoušen různý podíl paliva, spalovaný v hořáku 9 v rozmezí od 30 % do 65 °/o. Nejlepší výsledky byly při podílu kolem 45 %. Dosažená průvodem 7 přivádí výchozí materiál, určený ke kalcinaci. Palivo, potřebné ke kalcinaci se přivádí do hořáků 9, přičemž podmínky hoření je možno regulovat též pomocí kyslíkových přívodů 11. Plyn, dmýchaný do kyslíkových přívodů 11 může být buď proud ohřátého chladicího vzduchu z cyklónových výměníků tepla nebo od rotační pece 1, přiváděný zvláštním potrubím od chladiče slínku. Žhavý okysličený plyn proudí kolem odrazného rozptylného zařízení 8 směrem vzhůru a strhává s sebou výchozí materiál, padající přívodem 7, takže tento výchozí materiál nemůže padat do spodní části vzestupného potrubí 6. Délka plamene se nastavuje a sladuje tak, aby teplota v horní části vzestupného potrubí 6, kam se přivádí výchozí materiál, nebyla vyšší než 1100 °C, takže kalcinované části se nepřehřívají a nenapékají.

Způsob tepelného zpracování jemnozrnného materiálu podle vynálezu byl zkoušen v nepřetržitém sedmidenním provozu, přičemž byly dosaženy tyto výsledky:

4.6 m X 70 m dvoustupňový cyklón 3547 tun za den %

2,0 X 10⁷ kj na m² a hodinu 272 tun na m² a den 3,89 tun na m³ a den 360 °C

70.6 kPa 80 až 85 %

3205 kj na kg slíniku

230 600 m³ za hodinu 130 ppm měrná specifická spotřeba tepla 3205 kj na kg slínku je velmi příznivá. Pozoruhodná je i nízká teplota výstupních plynů 360 °C, která ukazuje na vysokou tepelnou účinnost procesu. Rovněž objem odpadních plynů je velmi nízký. Za povšimnutí stojí i malý podíl škodlivin, zejména NO_X, k němuž přispívá i nízký parciální tlak kyslíku.

Claims

pRedmEt

1. Způsob tepelného zpracování jemnozrnného materiálu, zejména pálení cementu v několika stupních, při němž se výchozí materiál nejprve předehřívá a potom pálí na hotovo v pásmu pálení a před vstupem do pásma pálení se předběžně pálí v proudu horkého plynu společně s přiváděným palivem, vyznačený tím, že palivo se nejdříve spaluje neúplně v pásmu nedokonalého spalování a pak se v proudu spalných plynů, vystupujících zejména z rotační pece a obsahujících až 10 °/o kyslíku mísí alespoň s částí výchozího materiálu, načež se spaluje úplně.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že palivo se neúplně spaluje v pásmu nedokonalého spalování přímo v proud spalných plynů s obsahem kyslíku a pák se do tohoto proudu přidává jemnozrnný výchozí materiál.

3. Způsob podle hodů 1 a 2, vyznačený tím, že za pásmem nedokonalého spalování se do proudu plynů přivádí přídavný proud plynu, obsahujícího kyslík, zejména předehřátý vzduch.

4. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že mezi rotační vynalezu pecí (1) a zařízením k předehřívání výchozího materiálu je upraveno vzestupné potrubí (6) pro odpadní plyn z rotační pece (1), opatřené hořáky (9) a nad nimi nejméně jedním přívodem (7) výchozího materiálu, přičemž svislá vzdálenost mezi hořáky (9) a přívodem (7) výchozího materiálu je větší, než dráha spadu výchozího materiálu ve vzestupném proudu odpadního plynu.

5. Zařízení podle bodu 4, vyznačené tím, že bezprostředně pod přívodem (7) výchozího materiálu je upraveno odrazné rozptýlené zařízení (8) přiváděného výchozího materiálu.

6. Zařízení podle bodů 4 a 5, vyznačené tím, že do vzestupného potrubí (6) je vyústěna spalovací komora (10) pro nedokonalé spalování paliva.

7. Zařízení podle bodu 6, vyznačené tím, že spalovací komora (10) je uspořádána prstencově kolem vzestupného potrubí (6).

8. Zařízení podle bodů 4 až 6, vyznačené tím, že svislá vzdálenost mezi vyústěním přívodu (7) výchozího materiálu a vyústěním hořáků (9) je nejméně jednou čtvrtinou teoretické délky plamene.

2 listy výkresů