CS239614B1 - Způsob vytápění rotačních pecí pevnými palivy a zařízení k provádění způsob - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je odstranění sušení a mletí uhlí na prášek před spalováním v rotační peci a využití uhlí horší kvality. Tohoto účelu se dosahuje tím, že předehřátý spalovací vzduch ze zdroje předehřátého vzduchu se dělí alěspoň na dva proudy, z nichž jen první proud je do místa spalování zaváděn přímo, zatímco druhý působí ve zvláštním prostoru nejdříve na pevné ‘palivo, jež je k dispozici v množství odpovídajícím celému množství spalovacího vzduchu, způsobí jeho hoření za nedostatku vzduchu a teprve vzniklé plyny jsou vedeny do místa spalování, kde hoří po smísení s prvním proudem předehřátého vzduchu.

Description

Vynález se týká způsobu vytápění rotačních pecí pevnými palivy, a to zejména cementářských rotačních pecí a zařízení k provádění způsobu.

V cementářských rotačních pecích se při teplotě asi 1 450 °C vypaluje cementářská surovina na cementářský slinek, který po výpalu vypadává z rotační pece přes žárovou hlavu do chladiče slínku, např. roštového. Zde se ochlazuje vzduchem, který se tak ohřívá a slouží v rotační peci jako vzduch spalovací. Palivo k výpalu se přivádí hořákem zasunutým přes žárovou hlavu do rotační pece.

V posledních asi 20 letech se jako paliva používalo převážně těžkého oleje, nebo zemního plynu, výjimečně kvalitního černého uhlí.

V poslední době však se zvýšily ceny oleje a plynu natolik, že je ekonomicky výhodné vytápět cementářské rotační pece uhlím, a to pokud možno méně kvalitním, které je v nákupu nejlevnější. Zde však vznikají problémy.

Topení uhlím se až dosud řešilo zásadně tak, že se uhlí suší a mele na prášek, který se hořákem za pomoci .primárního vzduchu fouká do rotační pece. Tento způsob je energeticky náročný, avšak dosti dobře vyhovuje při použití kvalitního uhlí s nízkým obsahem popela. Není však výhodný při využíváni méně hodnotných uhlí s vyšším obsahem prchavé hořlaviny a popela.

Tato uhlí se mimo jiné obtížně suší, mletí a skladování semletého uhlí z důvodů možného samovznícení nebo i exploze je velmi náročné.

Se stoupajícím obsahem popela v uhlí při práškovém topení, kdy i popel je vrhán do plamene, klesá teplota plamene, klesá výkon slinovacího pásma, tedy i rotační pece, spotřeba tepla pro výpal se zvyšuje. Od určitého obsahu popela může být teplota plamene do té míry snížena, že se nedosáhne slinovacích teplot v rotační peci vůbec a provoz tedy není vůbec možný.

Při vyšším obsahu popela se rovněž někdy stává, že popel svým.chemickým složením neodpovídá dané surovinové základně, takže jeho přítomnost v surovině z hlediska kvality vypáleného slínku není žádoucí.

Vynález si klade za cíl vyřešit popsané nedostatky tak, aby se uhlí před spalováním v rotační peci vůbec nemuselo mlít a sušit a aby i méně hodnotné uhlí s vyšším obsahem popela bylo pro vytápění cementářské rotační pece použitelné bez výrazného zvýšení spotřeby tepla pro výpal a bez újmy na kvalitě slínku.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob vytápění rotačních pecí pevnými palivy podle vynálezu, jehož podstata záleží v tom, že předehřátý spalovací vzduch ze zdroje předehřátého vzduchu se dělí alespoň na dva proudy, z nichž jen první proud je do místa spalování zaváděn přímo, zatímco nejméně jeden další proud působí ve zvláštním prostoru nejdříve na pevné palivo, jež je k dispozici v množství, odpovídajícím celému množství spalovacího vzduchu, způsobí jeho hoření za nedostatku vzduchu a teprve vzniklé plyny jsou vedeny do místa spalování, kde hoří po smísení s prvním proudem předehřátého vzduchu.

Podstatou zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je to, že je vytvořeno jako rotační buben, uložený otočně kolem své osy a opatřený mechanickým pohonem, na obou koncích kuželovité zúžený a přecházející tak na jednom konci ve vstupní hrdlo, na druhém konci ve válcovou trysku, vstupním hrdlem navazující na kanál předehřátého vzduchu, válcovou tryskou procházející otvorem v čele žárové hlavy rotační pece, přičemž do vstupního hrdla je přes přivrácenou část kanálu předehřátého vzduchu zavedeno potrubí pro přívod paliva.

Zavedením vynálezu se odstraní nutnost uhlí před spalováním v rotační peci sušit a mlít na prášek, což zjednodušuje strojní zařízení, snižuje provozní náklady a odstraňuje nebezpečí samovznícení a explozí práškového uhlí.

Zavedení vynálezu dále umožňuje využívat pro výpal cementářského slínku i uhlí horší kvality s vyšším obsahem popela, což vše je ekonomicky velmi významné.

Zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno v řezu a v nárysu na výkrese.

Zařízení pozůstává z válcového bubnu který je na obou koncích kuželovité zúžen a přechází tak na jednom konci ve vstupní hrdlo 2 ^{a na} druhém konci ve válcovou trysku 2· Válcový buben 2 j^e kolem své osy otočně uložen a opatřen motorickým pohonem, což však není na výkrese znázorněno.

Válcový buben 1_ na jedné straně je svou válcovou tryskou 2 zasunut otvorem do čela žárové hlavy 4., uzavírající výpadový konec rotační pece 5, na druhé straně hrdlem 2 navazuje na kanál 6 předehřátého vzduchu.

Kanál 6 předehřátého vzduchu i žárová hlava £ svými spodními částmi jsou propojeny s prostorem nad roštem 7. vysokoteplotní části chladiče j3 slínku, např. roštového.

Kanál _6 předehřátého vzduchu je v části navazující na prostor nad roštem 7. chladiče .8 slínku plynule zúžen, čímž vytváří konfuzor 9. a směrem nahoru se opět rozšiřuje, čímž vytváří difuzor 10.

V nejužším místě mezi konfuzorem 9 a difuzorem 10 je zaústěna ve směru osy o difuzoru 10 tryska 11 pomocného média, např. tlakového vzduchu a vodní páry.

Do hrdla 2 válcového bubnu 1. je přivrácenou částí kanálu jí předehřátého vzduchu zavedeno potrubí 12 pro přívod paliva (uhlí), zapalovací hořák 13, tryska 14 pro přívod vody nebo vodní páry. Tryska 14 pro přívod vody nebo vodní páry může být alternativně konstrukčně spojena se zapalovacím hořákem 13. Celé zařízení je v částech, podrobených účinkům vysokých teplot zevnitř opatřeno žáruvzdornou vyzdívkou 15.

Zařízení pracuje následujícím způsobem:

Válcový buben 1_ se otáčí kolem své osy dle velikosti svého průměru takovými otáčkami, že obvodová rychlost válcového bubnu 1. je mírně podkritická, zatímco obvodová rychlost hrdla 2 a válcové trysky .3 vzhledem k jejich menšímu průměru je silně podkritická.

Potrubím 12 pro přívod paliva je do hrdla 2 válcového bubnu JL přiváděno nemleté uhlí. Vlivem otáčení válcového bubnu 1. mírně podkritickými otáčkami, je zde uhlí prakticky ve vznosu, takže jeho povrch je ve srovnání s ležící vrstvou mnohonásobně větší.

V činnosti je známým způsobem i chladič j3 slínku a rotační pec 5^ z níž vypálený slínek . vypadává na rošt 7. chladiče £ slínku, je jím posunován, zespodu profukován chladicím vzduchem, chlazen, přičemž se chladicí vzduch vysoce předehřívá. Předehřátý vzduch se v chladiči j3 slínku nad roštem 7_ dělí na dvě části: Jedna část vstupuje vlivem podtlaku v rotační peci .5 žárovou hlavou 4^ do rotační pece .5 bezprostředně a slouží jako spalovací vzduch pro její vytápění. Druhá část vzduchu postupuje kanálem j6 předehřátého vzduchu hrdlem 2, do válcového bubnu 1^.

Uhlí ve válcovém bubnu 1 se v proudu předehřátého vzduchu z kanálu 6_ předehřátého vzduchu velmi rychle zapaluje a hoří.

Horkého vzduchu se do válcového bubnu 1. přivádí -pouze takové množství, aby produktem hoření nebyly běžné spaliny, ale topný plyn.

Vyráběný topný plyn je válcovou tryskou _3' čelem žárové hlavy £ vefukován do rotační pece ji, kde se smísí s předehřátým vzduchem, který vstupuje do rotační pece _5 bezprostředně, zde velmi intenzívně hoří a vytápí tak rotační pec 5.

239514

Pohyb předehřátého vzduchu postupujícího kanálem 6 předehřátého vzduchu hrdlem 2, topného plynu rotačním bubnem _1 a válcovou tryskou 2 ^a také regulace jeho množství je zajištěna jednak podtlakem v rotační peci jednak injekčním účinkem velmi rychlého regulovaného proudu malého množství pomocného média například tlakového vzduchu dmýchaného z trysek 11 ve směru osy o difuzorů 10 a následným přetlakem difuzoru 10.

Popel z uhlí, jež shořelo ve válcovém bubnu _1 za vznosu, postupuje) válcovou tryskou 2 již ve vrstvě, vlivem jejího menšího průměru a tím menší obvodové rychíosti a padá přes žárovou hlavu do chladiče 8 slínku, kde se spolu se slínkem chladí a odevzdává své volné teplo.

Výroba topného plynu probíhá nejčastěji při teplotě 900 °C, kdy u většiny uhlí ještě nehrozí tání popela a je z hlediska této teploty regulována především množstvím předehřátého vzduchu přiváděného do válcového bubnu 1^ ve vazbě na množství přiváděného uhlí.

Za účelem zlepšení výhřevnosti topného plynu se podle potřeby do rotačního bubnu _1 přivádí tryskou 14 voda nebo vodní pára, čímž topný plyn získává do určité míry vlastnosti vodního plynu.

V některých případech je možné a účelné pomocné médium, například tlakový vzduch dmýchaný tryskami 11 nahradit zčásti, nebo úplně vodní párou.

Žáruvzdorná vyzdívka 15 chrání vnitřní stěny celého zařízení ohrožené účinkem vysokých teplot.

Až dosud byla popisována funkce zařízení v běžném provozním stavu. Na počátku provozu, kdy se ještě nevyrábí slínek a není k dispozici předehřátý vzduch z chladiče ji slínku, je zapotřebí nejprve uhlí v rotačním bubnu zapálit a zahájit výrobu topného plynu. Slouží k tomu zapalovací hořák 13 zpravidla na kapalné, nebo i plynné palivo, který může být po uvedení celého zařízení do provozu využíván pro přívod vody, nebo vodní páry, na místo trysky 14

Claims (10)

1. Způsob vytápěni rotačních pecí pevnými palivy, vyznačující se tím, že předehřátý spalovací vzduch ze zdroje předehřátého vzduchu se dělí alespoň na dva proudy, z nichž jen první proud je do místa spalování zaváděn přímo, zatímco druhý proud působí ve zvláštním prostoru nejdříve na pevné palivo, jež je k dispozici v množství odpovídajícím celému množství spalovacího vzduchu, způsobí jeho hoření za nedostatku vzduchu a teprve vzniklé plyny jsou vedeny do místa spalování, kde hoří po smíšení s prvním proudem předehřátého vzduchu.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že prouděni prvního proudu předehřátého vzduchu do místa spalování je způsobeno rozdílem tlaků v místě spalování a ve zdroji předehřátého vzduchu, zatímco proudění druhého proudu předehřátého vzduchu je způsobeno jednak rozdílem tlaků v místě spalování a ve zdroji předehřátého vzduchu, jednak injekčním účinkem pomocného média, přiváděného do druhého proudu předehřátého vzduchu ve směru jeho proudění, přičemž změnou množství pomocného média se řídí vzájemný poměr množství předehřátého vzduchu v obou proudech.

3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že jako pomocné médium pro vytvoření injekčního účinku v druhém proudu předehřátého vzduchu se využívá tlakového vzduchu, nebo vodní páry, nebo jejich kombinace.

4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že do prostoru hoření pevného paliva se přivádí voda nebo vodní pára.

5. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že je vytvořeno jako rotační- buben (1) , uložený otočně kolem své osy a opatřený mechanickým pohonem, na obou koncích kuželovité zúžený a přecházející tak na jednom konci ve vstupní hrdlo (2), na druhém konci ve válcovou trysku (3), vstupním hrdlem navazující na kanál (6) předehřátého vzduchu, válcovou tryskou (3) procházející otvorem v čele žárové hlavy (4) rotační pece (5), přičemž do vstupního hrdla (2) je přes přivrácenou část kanálu (6) předehřátého vzduchu zavedeno potrubí pro přívod paliva (12).

6. Zařízení podle bodu 5, vyznačené tím, že kanál (6) předehřátého vzduchu i žárová hlava (4) jsou svými spodními částmi propojeny s prostorem nad roštem (7) chladiče (8) slínku.

7. Zařízení podle bodů 5 a 6, vyznačené tím, že kanál (6) předehřátého vzduchu je v části navazující na prostor nad roštem {7) chladiče (8) slínku plynule zúžen, čímž je vytvořen konfuzor (9) a směrem nahoru pak rozšířen, čímž je vytvořen difuzor (10), přičemž v nejnižším místě mezi konfuzorem (9) a difuzorem (10) je zaústěna ve směru osy (o) difuzoru (10) jedna nebo více,trysek (11) pomocného média-například tlakového vzduchu a také vodní páry s možností regulace množství.

8. Zařízení podle bodů 5 až 7, vyznačené tím, že do hrdla (2) válcového bubnu (1) je přes přivrácenou stranu kanálu (6) předehřátého vzduchu zaústěna jedna, nebo více trysek (14) pro přívod vody, nebo vodní páry.

9. Zařízení podle bodů 5 až 8, vyznačené tím, že do hrdla (2) válcového bubnu (1) je přes přivrácenou stranu kanálu (6) předehřátého vzduchu zaveden zapalovací hořák (13).

&

10. Zařízení podle bodů 5 až 9, vyznačené tím, že zapalovací hořák (13) je konstrukčně spojen s tryskou (14) pro přívod vody nebo vodní páry.