CS240276B1 - Průchodná oblouková plazmová pec - Google Patents

Abstract

Plazmová pec je určená pro tepelné zpracování sypkých, práškovitých nebo zrnitých surovinových směsí, např. cementářské surovinové moučky pro výrobu slínku. Pec je vytvořena z jednoho nebo více na sebe umístěných svislých válcových dílů, tvořících těleso pece. Tyto díly jsou opatřeny bočně po vnitřním obvodu obíhající elektrodou, směřující napříč do vnitřního prostoru pece, a prstencovou chlazenou protielektrodou, umístěnou v odpovídající výšce proti obíhající elektrodě. Obíhající elektrody s příslušnými protielektrodami jsou umístěny spirálovitě po celé výšce pece.

Description

Vynález se týká průchodné obloukové plazmové pece, sestávající z obíhající elektrody a z pevné prstencové chlazené protlelektrody, které jsou umístěné spirálovitě po vnitřním obvodu pece.

Účelem vynálezu je tepelně zpracovat sypké, práškové nebo zrnité surovinové materiály, např. cementářsikou surovinovou moučku pomocí plazmy na cementářský slínek.

Je známo, že doposud výpal práškových a jemně zrnitých materiálů, například cementářské suroviny se próvádí v zařízeních, kde materiály se zpracovávají převážně ve vznosu. V oblasti výroby cementářského slínku výpal se uskuteční v zařízení, u kterých je zařazen mezi rotační pec a dispersní předehřívač kalcinační systém s vlastním přívodem paliva. V tomto kalcinačním systému se uskutečňuje převážná část kalcinace, takže v rotační peci probíhá pouze slinování, popřípadě dokončení kalcinace. Většina kalcinačních systémů sestává z vlastní kalcinační komory, kde probíhá spalování paliva včetně kalcinačního procesu a z odlučovacího tzv. horkého cyklónu, kde se odděluje zkalcinovaná surovina od odpadních plynů. Spojení kalcinační komory a horkého cyklónu je převážně řešeno kanálem pro odtah kouřových plynů.

Toto řešení nerespektuje z hlediska provozní spolehlivosti extrémní stavy prováděného technologického procesu. Během provozu se totiž vyskytují rozkolísané úseky, při kterých dochází k tvorbě nálepků nebo usazenin na vnitřních plochách kalcinační komory.

V důsledku technologického rozdělení výpalu na dvě etapy je nutné rozdělit celkové potřebné množství tepelné energie dříve uvolňované na jednom místě v rotační peci, a každý díl přivádět v tomto místě, kde probíhá příslušná etapa .technologického procesu. Tepelnou energii potřebnou pro etapu zkalcinování suroviny tvoří z části odpadní plyny z následující etapy technologického procesu, slinování, prováděného nejčastěji v rotační peci, a zčásti ji tvoří palivo spalované přímo v prostoru tohoto dispersního kalcinačního stupně. To znamená, že u způsobu výpalu s odělenou kalcinací suroviny jsou za sebou zařazeny dva procesy spalování paliva v odělených prostorech, přičemž jeden se uskutečňuje v rotační peci a druhý v kalcinačním stupni. Do každého spalovacího prostoru je nutno mimo palivo přivádět potřebné množství co nejvíce předehřátého spalovacího vzduchu, jehož zdrojem je chladič slínku, zařazený za rotační pecí, kde předehřátý spalovací vzduch je získán chlazením žhavého slínku přiváděným studeným vzduchem.

Toto řešení má nevýhodu v tom, že předpokladem pro hospodárný a bezpečný chod pecní linky je správné sladění a možnost nezávislé regulace obou těchto spalovacích pochodů, to znamená spalovacích pochodů v rotační peci a spalovacích pochodů v kalcinátoru a proto je obtížné zajistit jejich přibližně stejné tepelné i vzduchotechnické zatížení.

Je známo, že proces výroby portlandského cementu teoreticky vyžaduje značné množství energie a že tepelná účinnost procesu je asi 30 až 50 °/o.

·-. Je dále znám plazmový reaktor zahrnující plazmový hořák obíhající kolem vertikální osy a k ní skloněný, který spolupracuje s protielektrodoú kruhového tvaru umístěnou ve střední oblasti reaktoru. Tento reaktor má tu nevýhodu, že zaváděná surovina hýla vrhaná na stěny tělesa bez efektivního styku s plazmou při svém letu. Plazma působila na tenkou vrstvu roztaveného materiálu'na stěnách pece, proto byly tepelné ztráty stěnamy reaktoru velmi vysoké a spotřeba energie na výrobu cementu byla větší než spotřeba obvyklá cementářsiké pece.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje průchodná oblouková plazmová pec podle vynálezu, sestávající z obíhající elektrody a z.pevné, prstencové chlazené přotielektrodyj jehož podstatou je, že je vytvořena z jednoho nebo více na sebe umístěných svislých válcových dílů, tvořících těleso pece, se vstupem surovinové směsi, v horní části opatřených bočně po vnitřním obvodu obíhající elektrodou, směřující napříč do vnitřního prostoru pece, s pohonnou jednotkou a přívodem proudu, svírající s vertikální osou pece úhel 40° až 90· ° na jednu stranu nebo 90° až 140° na druhou stranu, s prstencovou chlazenou protielektrodoú, umístěnou v odpovídající výšce proti obíhající elektrodě, přičemž obíhající elektrody s příslušnými, protielektrodami jednotlivých nad sebou pevně spojených dílů jsou umístěny spirálovitě po celé výšce pece. :

Výhody průchodné obloukové plazmové pece podle vynálezu spočívají v tom, že mezi jednotlivými obíhajícími elektrodami a příslušnými protielektrodami se vytvářejí plazmové sloupy vykloněné od vertikální, osy· pece od 40 až 90 na jedné straně a od 90P až 140° na druhé straně, které mají různou tepelnou intenzitu, přičemž nejspodnější plazmový sloup je nejvíce dotován tepelnou energií.

Další výhoda spočívá v tom, že v kontinuálním dávkování surovinové moučky v horní části pece a po průchodu středem plazmových sloupů ke dnu pece, kde je největší teplota, odchází kontinuálně jako hotový výrobek mimo pec. Plazmové sloupy vytvořené obíhajícími elektrodami a protielektrodami uspořádanými spirálovitě kolem vertikální osy obloukové plazmové pece dovoluje kontinuální tavení a pálení různorodých materiálů, od sypkých až po zrnité, ve velkých teplotách uvnitř plazmových sloupů.

Na připojených výkresech je znázorněna průchodná oblouková plazmová péc, kde na

240376 obr. 1 je průchodná oblouková plazmová pec ve svislém řezu, na obr. 2 je příčný řez plazmovou pecí z obr. 1 se sestavou spirálovitě umístěných obíhajících elektrod, na obr. 3 je jednotlivý díl plazmové pece ve svislém řezu a na obr. 4 je řez prstencovou chlazenou protielektrodou.

Průchodná oblouková plazmová pec je vytvořena z jednoho nebo více na sebe umístěných svislých válcových dílů 1, tvořících těleso pece se vstupem 7 surovinové směsi v horní části. Válcové díly 1 jsou opatřeny bočně po vnitřním obvodu obíhající elektrodou 2 směřující do vnitřního prostoru pece, s pohonnou jednotkou 5, umístěné na základní pomocné desce 6, a s přívodem 12 proudu. Obíhající elektroda 2 svírá s vertikální osou plazmové pece úhel 40° až 90° na jednu stranu o 90° až 140° na druhou stranu. Proti obíhající elektrodě 2 je umístěna prstencová chlazená protielektroda v odpovídající výšce. Obíhající elektrody 2 s příslušnými protielektrodami 3 jednotlivých na sebe umístěných válcových dílů 1 jsou umístěny spirálovitě po celé výšce plazmové pece. Obíhající elektroda 2 je opatřena dolním vysouvacím zařízením 10 a prstencová protielektroda 3 horním vysouvacím zařízením 11. Jak obíhající elektroda 2, tak i prstencová chlazená protielektroda 3 jsou opatřeny vysokofrekvenční vychylovací cívkou 4. Nad dolním vysouvacím zařízením 10 je umístěn otvor 8 na odvod plynu a jeho spalin. Plazmová pec je opatřena vyzdívkou 9, vyzdívka jednotlivých dílů plazmové pece je opatřena osazením 13 v horní a dolní části. V horní části je plazmová pec ukončena víkem 14, ,ve kterém jsou umístěny dva otvory 15 pro· náhradní přísun materiálu. Na výstupu plazmové pece je zaveden nosný plyn, jehož účelem je udržet práškovou surovinu ve vznosu.

Claims (1)

1. Průchodná oblouková plazmová pec, sestávající z obíhající elektrody a z pevné prstencové chlazené protielektrody, vyznačená tím, že je vytvořena z jednoho· nebo více na sebe umístěných svislých válcových dílů (1) tvořících těleso pece, se vstupem (7) surovinové směsi v horní části, opatřených bočně po vnitřním obvodu obíhající elektrodou (2), směřující napříč do vnitřního prostoru pece, s pohonnou jednotkou (5) a přívovynalezu dem (12) proudu, svírající s vertikální osou pece úhel 40° až 90° na jednu stranu, nebo 90° až 140'·° na druhou stranu a prstencovou chlazenou protielektrodu (3) umístěnou v odpovídající výšce proti obíhající elektrodě (2), přičemž obíhající elektrody (2) s příslušnými protielektrodami (3) jednotlivých nad sebou pevně spojených dílů (1) jsou umístěny spirálovitě po celé výšce pece.