CS239614B1

CS239614B1 - Method of firing rotary furnace with solid fuel and device to perform the method

Info

Publication number: CS239614B1
Application number: CS8367A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Zacpal
Original assignee: Zdenek Zacpal
Priority date: 1983-01-05
Filing date: 1983-01-05
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS6783A1

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.The purpose of the invention is to eliminate drying and grinding coal to powder prior to combustion in rotary furnaces and the use of poor quality coal. This is achieved by preheating combustion air from a preheated source the air is divided into two streams, of which only the first stream is to the combustion site introduced directly while the other acts in special space first on solid fuel, which is available in a quantity appropriate the entire amount of combustion air its burning under lack of air a only the resulting gases are led to the site burning where it burns after mixing with the first flow of preheated air.

Description

Vynález se týká způsobu vytápění rotačních pecí pevnými palivy, a to zejména cementářských rotačních pecí a zařízení k provádění způsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for heating rotary kilns with solid fuels, in particular cement kilns and apparatus for carrying out the method.

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.In cement kilns, at about 1450 ° C, the cement raw material is fired into cement clinker, which, after firing, falls out of the rotary kiln via a hot-head into a clinker cooler, eg grate. Here it is cooled by air, which is thus heated and serves as combustion air in the rotary kiln. The fuel to be fired is fed into the rotary kiln by a burner inserted through the hot head.

V posledních asi 20 letech se jako paliva používalo převážně těžkého oleje, nebo zemního plynu, výjimečně kvalitního černého uhlí.Over the past 20 years, fuel has been predominantly heavy oil, or natural gas, of exceptionally high quality hard coal.

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.Recently, however, oil and gas prices have risen to such an extent that it is economically advantageous to heat cement kilns of rotary furnaces with coal, if possible of lower quality, which is the cheapest to purchase. Here, however, problems arise.

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.Coal heating has hitherto been solved principally by drying the coal and grinding it into a powder which is blown into a rotary kiln with the aid of primary air with a burner. This method is energy intensive, but works well with high-quality, low-ash coal. However, it is not advantageous when using less valuable coal with a higher content of volatile combustible and ash.

Tato uhlí se mimo jiné obtížně suší, mletí a skladování semletého uhlí z důvodů možného samovznícení nebo i exploze je velmi náročné.Among other things, these coals are difficult to dry, grinding and storing ground coal due to possible autoignition or even explosion is very difficult.

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.With increasing ash content in coal during powder heating, when the ash is also thrown into the flame, the temperature of the flame decreases, the output of the sintering zone, including the rotary kiln, decreases, the heat consumption for firing increases. From a certain ash content, the flame temperature can be reduced to such an extent that the sintering temperatures in the rotary kiln are not reached at all and operation is therefore not possible at all.

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.At higher ash content, it also sometimes happens that the ash composition does not correspond to the given raw material base due to its chemical composition, so that its presence in the raw material is not desirable in terms of the quality of the burnt clinker.

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.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to avoid the need to grind and dry coal prior to combustion in a rotary kiln, and to make less valuable coal with higher ash content usable for heating a cement kiln without significantly increasing heat consumption for firing. on clinker quality.

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.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method of heating rotary kilns with solid fuels according to the invention, which consists in that the preheated combustion air from the preheated air source is divided into at least two streams of which only the first stream is fed directly to the combustion point. In a special space, it first acts on the solid fuel available in an amount corresponding to the entire amount of combustion air, causes it to burn in the absence of air and only the resulting gases are directed to the combustion site where it burns after mixing with the first stream of preheated air.

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.The essence of the device for carrying out the method according to the invention is that it is designed as a rotary drum mounted rotatably about its axis and provided with a mechanical drive, conically tapered at both ends and merging at one end into the inlet throat, at the other end into a cylindrical nozzle a nozzle adjoining the preheated air duct, a cylindrical nozzle extending through an opening in the head of the rotary furnace heat head, wherein a fuel supply pipe is introduced into the inlet throat via the upstream portion of the preheated air duct.

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.The introduction of the invention eliminates the need to dry and grind the coal prior to combustion in a rotary kiln, which simplifies machinery, reduces operating costs and eliminates the risk of spontaneous combustion and pulverized coal explosions.

Zavedení vynálezu dále umožňuje využívat pro výpal cementářského slínku i uhlí horší kvality s vyšším obsahem popela, což vše je ekonomicky velmi významné.The implementation of the invention also makes it possible to utilize inferior quality coal with a higher ash content for firing cement clinker, which is economically very important.

Zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno v řezu a v nárysu na výkrese.The device according to the invention is shown schematically in section and in front view in the drawing.

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.The equipment consists of a cylindrical drum which is on both ends of a tapered and passes and at one end of the inlet connector 2 ^{and at the} other end a cylindrical nozzle 2 · Cylindric drum 2 i ^e around its axis is rotatably mounted and provided with a motor drive, but this is not drawing shown.

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.On the one hand, the cylindrical drum 7 is inserted with its cylindrical nozzle 2 through an opening into the face of the hot-head 4 closing the outlet end of the rotary furnace 5 and on the other hand connects to the duct 6 of preheated air.

Kanál 6 předehřátého vzduchu i žárová hlava £ svými spodními částmi jsou propojeny s prostorem nad roštem 7. vysokoteplotní části chladiče j3 slínku, např. roštového.The preheated air duct 6 and the heat head 6, with their lower portions, are connected to the space above the grate 7 of the high temperature portion of the clinker cooler 3, e.g.

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.The pre-heated air duct 6 is continuously narrowed in the part adjacent to the space above the grate 7 of the clinker cooler 8, thereby forming the confuser 9 and expanding again upwards, thereby forming the diffuser 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.At the narrowest point between the confuser 9 and the diffuser 10, an auxiliary medium nozzle 11, e.g. of compressed air and water vapor, opens in the direction of the axis o of the diffuser 10.

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.A fuel supply line (12), an ignition burner (13), a nozzle (14) for supplying water or steam are introduced into the neck (2) of the cylindrical drum (1) through the upstream part of the preheated air duct. The water or steam supply nozzle 14 may alternatively be structurally connected to the pilot burner 13. The entire apparatus is provided with a refractory lining 15 in parts subjected to high temperature effects from the inside.

Zařízení pracuje následujícím způsobem:The device works as follows:

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.The drum 1 rotates about its axis according to the size of its diameter at such a speed that the peripheral speed of the drum 1 is slightly subcritical, while the peripheral speed of the throat 2 and the cylindrical nozzle 3 is strongly subcritical.

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.Unground coal is supplied to the neck 2 of the drum 1 through the fuel supply line 12. Due to the rotation of the cylindrical drum 1 by slightly subcritical revolutions, the coal is practically soaring here, so that its surface is many times larger compared to the lying layer.

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^.The clinker cooler 13 and the rotary kiln 5 from which the clinker is fired are also known in the art. it falls on the grate of the clinker cooler 7, is moved by it, blown from below by cooling air, cooled, whereby the cooling air is highly preheated. The preheated air is divided into two parts in the clinker cooler 3 above the grate 7: One part enters the rotary kiln 5 directly by means of the vacuum in the rotary kiln 5 and serves as the combustion air for heating it. The second part of the air passes through the preheated air channel 16 through the neck 2, into the cylindrical drum 11.

Uhlí ve válcovém bubnu 1 se v proudu předehřátého vzduchu z kanálu 6_ předehřátého vzduchu velmi rychle zapaluje a hoří.The coal in the cylindrical drum 1 ignites and burns very rapidly in the preheated air stream from the preheated air duct 6.

Horkého vzduchu se do válcového bubnu 1. přivádí -pouze takové množství, aby produktem hoření nebyly běžné spaliny, ale topný plyn.The hot air is supplied to the drum 1 only in such a quantity that the combustion product is not a combustion product but a fuel gas.

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.The produced fuel gas is blown into the rotary kiln by a cylindrical nozzle 3 through the face of the hot head, where it is mixed with preheated air, which enters the rotary kiln 5 immediately, here burning very intensively and heating the rotary kiln 5.

239514239514

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.The movement of the preheated air through the preheated air channel 6 through the throat 2, the fuel gas by the rotary drum 1 and the cylindrical nozzle 2 ^and also by controlling the amount thereof is ensured both by vacuum in the rotary furnace in the direction of the axis o of the diffusers 10 and the subsequent overpressure of the diffuser 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.Coal ash, which burned in the drum 1 during the hovering, proceeds through the cylinder nozzle 2 already in the layer, due to its smaller diameter and thus less peripheral speed and falls through the heat head into the clinker cooler 8 where it cools and free heat.

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.The production of fuel gas is most often carried out at a temperature of 900 [deg.] C., where most of the coal does not yet have a melting of ash and is regulated in terms of this temperature mainly by the amount of preheated air supplied to the drum 1 in relation to the amount of coal supplied.

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.In order to improve the calorific value of the fuel gas, water or water vapor is supplied to the rotary drum 1 as required, whereby the fuel gas acquires to some extent the properties of the water gas.

V některých případech je možné a účelné pomocné médium, například tlakový vzduch dmýchaný tryskami 11 nahradit zčásti, nebo úplně vodní párou.In some cases, it is possible and expedient to replace the auxiliary medium, for example the compressed air blown through the nozzles 11, partially or completely with water vapor.

Žáruvzdorná vyzdívka 15 chrání vnitřní stěny celého zařízení ohrožené účinkem vysokých teplot.The refractory lining 15 protects the interior walls of the entire apparatus at risk of high temperatures.

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 14Until now, the operation of the device in the normal operating state has been described. At the beginning of the operation, when the clinker is not yet produced and there is no preheated air from the clinker cooler, the coal in the rotary drum must first be ignited and the fuel gas production started. For this purpose, an ignition burner 13 is usually used for liquid or even gaseous fuel, which can be used to supply water or water vapor to the nozzle 14 after commissioning the entire plant.

Claims

Method for heating rotary kilns with solid fuels, characterized in that the preheated combustion air from the preheated air source is divided into at least two streams, of which only the first stream is fed directly to the combustion site, while the second stream acts first in the special space the fuel, which is available in an amount corresponding to the entire amount of combustion air, causes it to burn in the absence of air, and only the resulting gases are directed to the combustion site where it burns after mixing with the first preheated air stream.

2. The method of claim 1, wherein the flow of the first preheated air stream to the combustion site is caused by a difference in pressure at the combustion site and at the preheated air source, while the flow of the second preheated air stream is caused by a difference in pressure at the combustion site and at the preheated source. The injection of the auxiliary medium supplied to the second stream of preheated air in the direction of its flow, and by varying the amount of auxiliary medium, the relative ratio of the amount of preheated air in the two streams is controlled.

3. Method according to claim 1, characterized in that compressed air or water vapor, or a combination thereof, is used as an auxiliary medium for producing the injection effect in the second preheated air stream.

4. A method according to claim 1, characterized in that water or water vapor is fed into the combustion space of the solid fuel.

Device for carrying out the method according to Claims 1 to 4, characterized in that it is designed as a rotary drum (1) rotatably mounted about its axis and provided with a mechanical drive, conically tapered at both ends and merging at one end into an inlet throat (2), at the other end in a cylindrical nozzle (3), an inlet throat adjacent to the preheated air duct (6), a cylindrical nozzle (3) passing through an opening at the head of the heat head (4) of the rotary furnace (5); 2) a fuel supply pipe (12) is introduced through the upstream part of the preheated air duct (6).

Device according to claim 5, characterized in that the preheated air duct (6) and the hot head (4) are connected by their lower parts to the space above the grate (7) of the clinker cooler (8).

Device according to Claims 5 and 6, characterized in that the preheated air duct (6) is continuously tapered in the part adjoining the space above the grate (7) of the clinker cooler (8), thereby forming a confusor (9) and widening upwards thereby forming a diffuser (10), wherein at the lowest point between the confuser (9) and the diffuser (10) one or more auxiliary medium nozzles (11), e.g. also water vapor with possibility to regulate the quantity.

Device according to Claims 5 to 7, characterized in that one or more nozzles (14) for the supply of water or water vapor are connected to the neck (2) of the cylindrical drum (1) via the facing side of the preheated air duct (6).

Device according to Claims 5 to 8, characterized in that an ignition burner (13) is introduced into the neck (2) of the cylindrical drum (1) via the facing side of the preheated air duct (6).

&

Device according to Claims 5 to 9, characterized in that the pilot burner (13) is structurally connected to a nozzle (14) for supplying water or steam.