CS247069B2 - Production method of cement and apparatus to perform this method - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby cementu, při kterém se surová moučka před odkyselením v kalcinátoru a následném vypálení v peci předehřívá ve vícestupňovém tepelném výměníku proudy spalin z pece a z kalcinátoru ve dvou rovnoběžných spalinových větvích, přičemž proud surové moučky se vede vystřídané z jednoho tepelně-výměníkového stupně jedné spalinové větve к tepelně-výměníkovému stupni druhé spalinové větve až к tepelně-výměníkovému stupni bezprostředně předřazenému kalcinátoru a připojenému na proud spalin z pece, jakož i zařízení к provádění tohoto způsobu.

Pro zdokonalení odkyselení v kalcinátoru zmenšením parciálního tlaku kysličníku uhličitého a pro zdokonalení předehřívání surové moučky před vstupem do kalcinátoru je již známé, viz například vyložená přihláška vynálezu NSR č. 29 31 590, zásobovat kalcinátor nikoli spalinami z pece, nýbrž chladicím vzduchem, který se ohřívá při ochlazování již vypáleného cementového slínku. Proudy spalin z pece a z kalcinátoru se vedou ve dvou navzájem oddělených, rovnoběžných spalinových větvích vícestupňového tepelného výměníku, přičemž proud surové moučky se vede vystřídané z jednoho tepelně výměníkového· stupně jedné spalinové větve к jednomu tepelně-výměníkovému stupni druhé spalinové větve až do kalcinátoru. Na základě těchto opatření nemohou působit spaliny z pece žádným rušivým vlivem na odkyselování surové moučky v kalcinátoru. Mimoto se proud surové moučky přivede před vstupem do kalcinátoru na vyšší předehřátou teplotu než při jednoproudém vedení spalin, protože teplata spalin pece je vyšší než teplota spalin z kalcinátoru.

Hlavní nevýhoda tohoto známého způsobu spočívá v tom, že surovou moučku je třeba přivádět do tepelného výměníku ve dvou dávkovaných dílčích proudech, aby se zajistily alespoň zhruba stejné teplotní poměry obou spalinových proudů na studeném konci tepelného výměníku. Tyto dílčí proudy surové moučky se sice opět znovu spojí a vedou se společně sem a tam mezi tepelně-výměníkovými stupni obou spalinových větví, avšak takové vedení surové moučky přece jenom zvyšuje náklady. К tomu přistupuje ještě ta skutečnost, že na základě různých teplot a tlaků spalin je třeba použít samostatná dmýchadla pro každou spalinovou větev. Konečně další nevýhoda spočívá v tom, že pro obě spalinové větve je třeba použít různě upravených tepelně-výměníkových jednotek, protože ve větvi kalcinátoru je podstatně větší množství spalin. Mimoto může koncentrace těch odpadních látek ve spalinách z pece, které mají sklon ke spékání, vyžadovat zvláštní opatření, aby se zabránilo připékání v tepelně-výměníkových stupních a v potrubích.

Vynález si klade za úkol odstranit uvedené nedostatky a zdokonalit způsob výroby cementu v úvodu popsaňého druhu tak, aby se podstatně zmenšily náklady na zařízení a aby se do značné míry zabránilo připékání odpadních látek, obsažených v pecním plynu.

Vytčený úkol se řeší vynálezem, jehož podstata spočívá v tom, že část proudu horkých spalin z kalcinátoru o teplotě zhruba 950 °C se přimíchává к proudu horkých spalin z pece před tepelně-výměníkpvým stupněm bezprostředně předřazeným kalcinátoru nebo v jeho oblasti.

Přimíšením části proudu spalin z kalcinátoru к proudu spalin z pece lze nejprve pro obě spalinové větve zajistit stejná množství spalin, což umožňuje využít pro obě spalinové větve shodných tepelně-výměníkových jednotek a tím i zajištění shodných poměrů v obou spalinových větvích. Tím se nejen sníží náklady na zařízení, avšak zdokonalí se také tepelná účinnost, protože při jinak shodných podmínkách závisí výstupní teplota spalinových proudů na hmotovém poměru mezi surovou moučkou a spalinami a lze přivádět celý proud surové moučky nerozděleně do jedné tepelně-výměníkové jednotky tepelného výměníku. Na podkladě do značné míry souhlasných poměrů v obou spalinových větvích lze použít pro obě spalionvé větve společné dmýchadlo. Mimoto se dosáhne přimíšením části proudu spalin z kalcinátoru к proudu spalin z pece zředění koncentrace odpadních látek v pecních spalinách, což do značné míry sníží nebezpečí připékání.

Zvláště výhodnou možnost zajištění souhlasných poměrů v obou spalinových větvích lze získat podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu tak, část proudu horkých spalin z pece se před přimíšením dílčího proudu spalin z kalcinátoru přivádí do kalcinátoru.

Toto opatření zajišťuje, že i v kalcinátorové větvi je к dispozici směsný proud spalin, což dále snižuje koncentraci odpadních látek. Mimoto lze přizpůsobeným ovládáním do kalcinátoru přiváděného dílčího proudu spalin z pece zajistit konstantní podmínky pro předehřívání a pro předběžné odkyselování surové moučky, pokud se při kolísání pecního provozu vytvářejí změny v množství spalin a teploty spalin z pece. Protože se do kalcinátoru přivádí toliko jeden dílčí proud spalin z pece a převážný podíl proudu plynu přiváděný do kalcinátoru je s výhodou z předehřátého vzduchu, nehraje nepříznivý vliv spalin z pece podle praktických zkušeností při kalcinačním procesu žádnou roli.

Aby bylo možné využít vyšší teploty pecních spalin pro vysoké předehřátí surové moučky, lze surovou moučku přivádět do proudu horkých spalin z pece před tepelně-výměníkovým stupněm bezprostředně předřazeným kalcinátoru před tím, než se smísí proud spalin z pece s dílčím proudem spalin z kalcinátoru. Tímto smíšeným proudem, který má ve srovnání se spalinami z pece nižší teplotu, se potom přivádí surová moučka ’ do ve směru proudění surové moučky posledního tepelně-výměníkového stupně, před tím, než se dostane do kalcinátoru.

Pokud se dílčí proud horkých spalin z kalcinátoru u jiného vytvoření vynálezu přivádí do proudu spalin z pece před oddělením surové moučky ze spalin kalcinátoru, dopravuje se dílčím proudem spalin z kalcinátoru dílčí proud surové moučky do tepelně-výměníkového stupně, bezprostředně předřaženého před kalcinátorem, ze kterého právě kalcinátorem vedená surová moučka přichází s ostatní surovou moučkou do kalcinátoru, čímž se zvětší doba prodlevy tohoto materiálu, a tím i jeho stupeň odkyselení. To znamená, že buď na základě velkého odkyselení v kalcinátoru lze zmenšit rozměry pece nebo při stejném stupni odkyselení zmenšit rozměry kalcinátoru.

Protože jak známo odkyselení závisí mimo jiné na velikosti zrna surové moučky, lze odpovídajícím proséváním dosáhnout toho, · že především hrubý podíl zrna surové moučky se vede v kruhu, čímž se nakonec dosáhne toho, že při příchodu do· _ pece má podíl hrubého zrna a podíl jemného· zrna stejný stupeň odkyselení.

Pro provádění způsobu podle vynálezu lze vycházet ze zařízení, které je opatřeno pecí pro pálení odkyselené surové moučky, a kalcinátorem, který je předřazen peci a ke kterému je předřazen vícestupňový tepelný výměník, jehož tepelně-výměníkové Jednotky jsou zapojeny za sebou do dvou rovnoběžných, ke spalinovým potrubím pece a kalcinátoru připojených spalinových větví, přičemž vynášecí potrubí surové moučky tepelně-výměníkových jednotek jedné spalínové větve jsou vystřídané spojena s plnicími potrubími tepelně výměníkových jednotek druhé spalinové větve. Aby bylo možné přivádět část proudu spalin z kalcinátoru do proudu spalin z pece, je podle podstaty zařízení podle vynálezu spalinové potrubí kalcinátoru spojeno se spalinovým potrubím pece odbočným potrubím, ve kterém je upraven ovládací orgán, například ovládací šoupátko. Tak lze prostřednictvím ovládacího orgánu ovládat množství dílčího proudu spalin z kalcinátoru, které se přivádí ke spalinám z pece.

Pokud je ve směru proudění spalin před odbočným potrubím upraveno mezi spalinovým potrubím pece a kalcinátorem spojovací potrubí s ovládacím orgánem, lze do kalcinátoru přivádět horké spaliny, což zajišťuje směsný proud spalin v kalcinátorové větvi tepelného výměníku a tím i výhodu menší koncentrace odpadních látek náchylných k připékání v obou větvích a souhlasné podmínky pro obě tyto větve.

Další možnost směšovat proud spalin z pece s dílčím proudem kalcinátoru spočívá v tom, že kalcinátor je ve střední oblasti výšky opatřen tečným vynášecím potrubím pro surovou moučku a části proudu spalin a v horní oblasti spalinovým potrubím, vyúsťujícím v bezpostředně předřazené tepelně-výměníkové jednotce, přičemž spalinové potrubí pece je připojeno· ke kalcinátoru nad vynášecím potrubím.

Tímto opatřením lze zajistit rychlé promísení proudu spalin z pece a dílčího proudu z kalcinátoru, zbaveného surové moučky, což má velký význam zejména tehdy, když vynášecí potrubí ve směru toku surové moučky předposlední tepelně-výměníkové jednotky vyúsťuje ve směru proudění pecních spalin do· spalinového potrubí pece před kalcinátorem. Surovou moučku, která se dopravuje pecními spalinami do dolní oblasti kalcinátoru, lze tak vnitřně smísit s proudem spalin již vně poslední tepelně-výměníkové jednotky, čímž lze dále zlepšit přestup tepla a tím i tepelnou účinnost.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu na výrobu cementu je v dalším znázorněno na příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je znázorněno zařízení podle vynálezu v blokovém schématu a na obr. 2 je znázorněna konstrukční varianta zařízení podle vynálezu rovněž v blokovém schématu.

Surová moučka, jejíž tok je schematicky znázorněn čárkovanou čarou, se přivádí plnicím potrubím 1 do vícestupňového výměníku tepla, který je vytápěn spalinami z válcové rotační pece 2 na vypalování předehřáté a kalcinované surové moučky a spalinami z kalcinátoru 3, který je předřazen válcové rotační peci 2. Tento výměník tepla má podle obr. 1 dvě spalinové větve 4 a 5, které jsou tvořeny cyklonově vytvořenými tepelně-výměníkovými jednotkami 4a, 4b, 4c, 4d na jedné straně a tepelně výměníkovými jednotkami 5a, 5b, 5c na straně druhé.

Jak je patrno ze chématu toku proudů spalin, které jsou znázorněny plnými čarami, jsou spalinové větve 4 a 5' ke spalinovým potrubím 6 a 7 válcové rotační pece a kalcinátoru 3. Surová moučka se stupňovitě ohřívá spalinami z válcové rotační pece 2 a z kalcinátoru 3, přičemž se vede sem a tam vystřídané mezi tepelně-výměníkovými jednotkami obou spalinových větví 4 a 5, protože vynášecí potrubí 8 tepelně výměníkových jednotek každé spalinové větve jsou spojena s plnicími potrubími 9 (vždy opačné spalinové větve) až k tepelně výměníkové jednotce 4a, jejíž vynášecí potrubí 10 vyúsťuje v kalcinátoru

3. Surová moučka, která se v kalcinátoru odkyseluje, je vynášena z kalcinátoru 3 proudem spalin a přivádí se do odlučovače 11, ve kterém se surová moučka odděluje od proudu spalin a potom se dopravuje do válcové rotační pece 2. Přídavné množství tepla, které je potřebné pro odkyselení, se vytváří spalováním paliva v kalcinátoru 3, přičemž jako spalovacího vzduchu se s výhodou využívá části ohřátého chladicího vzduchu z chladiče 12, zařazeného za válcovou rotační pecí 2. V tomto chladiči 12 se ochlazuje surová moučka vypálená v peci 2 na cementový slínek. Zbývající část chladicího vzduchu z chladiče 12 se přivádí jako spalovací vzduch do válcové rotační pece 2.

Ve srovnání se známými zařízeními je u zařízení podle vynálezu, které je znázorněno na obr. 1, spojeno spalinové potrubí 7 kalcinátoru 3 se spalinovým potrubím 6 válcové rotační pece 2 odbočným potrubím 13, ve kterém je upraveno ovládací šoupátko 14 pro ovládání průtočného množství. Protože odbočné potrubí 13 je z hlediska proudění surové moučky uspořádáno před odlučovačem 11, dopravuje se dílčím proudem spalin z kalcinátoru 3 část surové moučky, která byla již podrobena procesu odkyselování v kalcinátoru 3, do proudu spalin z válcové rotační pece 2 a dostává se tak do tepelně-výměníkové jednotky 4a, která je bezprostředně předřazena před kalcinátorem 3. Tak se přivádí tento podíl surové moučky v kruhovém oběhu znovu do kalcinátoru 3, čímž se příslušně zvětší doba prodlevy v kalcinátoru 3 a tím i stupeň odkyselení. Pokud by nebyl takový kruhový oběh částečného množství surové moučky žádoucí, lze odbočné potrubí 13 zařadit za odlučovač 11 ve spolinovém potrubí 7 kalcinátoru 3. V takovém případě se využívá toliko ta výhoda, že spalinám z pece 2 se přimíchává část proudu spalin z kalcinátoru 3, což zajišťuje shodná množství spalin v obou spalinových větvích 4 a 5, protože na spaliny z pece 2 připadají toliko dvě třetiny proudu spalin z kalcinátoru 3.

Těmito souhlasnými poměry, které se dosahují na popsaném zařízení, lze upravit pro obě spalinové větve 4 a 5 shodné tepelně-výměníkové jednotky, které jsou potom připojeny na společné dmýchadlo 15 na spalinové plyny.

Další výhoda popsaného odvodu spalin spočívá v tom, že přimíšením části proudu spalin z kalcinátoru 3 ke spalinám z pece 2 se sníží koncentrace odpadových látek ve spalinách z pece 2, které mají sklon к připékání. Tento účinek lze dále ještě zvýšit tak, že ve směru proudění se před odbočným potrubím 13 upraví mezi spalinovým potrubím 6 pece 2 a kalcinátorem 3 přídavné spojovací potrubí 16, kterým se přivádějí horké spaliny z pece 2 do kalcinátoru 3. Množství spalin z pece 2, které se přivádí do kalcinátoru 3, lze opět volit podle požadavků ovládáním ovládacího šoupátka 14. Spojovací potrubí 16 zajišťuje také pro spalinovou větev 5 kalcinátoru 3 směsný proud spalin, který dále zdokonaluje shodnost obou spalinových větví 4 a 5 z hlediska provozních poměrů.

Spojovacím potrubím 16 lze také samozřejmě přivádět z kalcinátoru 3 do válcové rotační pece 2 kouřové plyny, pokud je ve zvláštních případech třeba zajistit odtah části spalin z pece 2 při příliš vysokém zatížení škodlivými látkami.

Zařízení podle obr. 2 se liší od zařízení podle obr. 1 tím, že kalcinátor 3 je opatřen ve střední oblasti nad zúžením 17 tečným vynášecím potrubím 7a, které přivádí proud surové moučky s částí proudu spalin do odlučovače 11, ze kterého se přivádí proud spalin z kalcinátoru 3 do spalinové větve 5, zatímco odloučená surová moučka vstupuje do pece 2. Spaliny z pece 2 se vedou spalinovým potrubím 6, do kterého vyúsťuje vynášecí potrubí 8 ve směru proudění předposlední tepelně-výměníkové jednotky 5a (viz obr. 1), nad vynášecím potrubím 7a do kalcinátoru 3, kde se uskutečňuje rychlé a úplné smísení s dílčím proudem spalin z kalcinátoru 3, který byl zbaven surové moučky. Spalinovým potrubím 7b se potom přivádí směsný proud spalin se surovou moučkou do poslední, kalcinátoru 3 bezprostředně předřazené tepelně-výměníkové jednotky 4a. Tak lze zvláště výhodným způsobem využívat značné odpadní teplo proudů spalin. Pro rovnoměrné rozdělení proudů spalin do obou spalinových větví 4 a 5 lze opět bezprostředně přivádět část spalin z pece 2 spojovacím potrubím 16 do kalcinátoru 3. Pro ovládání jednotlivých proudů plynu jsou samozřejmě upravena odpovídající ovládací ústrojí, která však pro přehlednost nejsou zakreslena.

Claims (8)

1. Způsob výroby cementu, při kterém se surová moučka před odkyselením v kale··· nátoru a následném vypálení v peci předehřívá ve vícestupňovém tepelném výměníku proudy spalin z pece a z kalcinátoru ve dvou rovnoběžných spalinových větvích, přičemž proud surové moučky se vede vystřídané z jednoho tepelně-výměníkového stupně jedné spalinové větve k tepelně-výměníkovému stupni druhé spalinové větve až k tepelně-výměníkovému stupni, to je k tepelně-výměníkové jednotce, bezprostředně předřazenému kalcinátoru a připojenému na proud spalin z pece, vyznačený tím, že část proudu horkých spalin z kalcinátoru o teplotě zhruba 950 °C se přimíchává k proudu horkých spalin z pece před přidáním zpracovávaného materiálu tak, že k oběma predehřívacím proudům se přidává vždy zhruba 50 % celkového množství spalin.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že část až do hodnoty 20% proudu horkých spalin z pece se před přimíšením dílčího proudu spalin z kalcinátoru přivádí do kalcinátoru.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že surová moučka se přivádí do proudu horkých spalin z pece před tepelně-výměníkovým stupněm, to je tepelně-výměníkovou jednotkou, bezprostředně předřazeným kalcinátoru před tím, než se smísí proud spalin z pece s dílčím proudem spalin z kalcinátoru.

4. Způsob podle bodu 1 nebo· 2, vyznačený tím, že dílčí proud horkých plynů z kalcinátoru se přivádí do proudu spalin z pece před oddělením surové moučky ze spalin kalcinátoru.

5. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho z bodů 1 až 4 s pecí pro vypalová ní odkyselené surové moučky a s kalcinátorem, který je předřazen před pec, a ke kterému je předřazen vícestupňový tepelný výměník, jehož tepelně-výměníkové jednotky jsou zapojeny za sebou do dvou rovnoběžných, ke spalinovým potrubím a ke kalcinátoru připojených spalinových větví, přičemž vynášecí potrubí surové moučky tepelně-výměníkových jednotek jedné spalinové větve jsou vystřídané spojena s plnicími potrubími tepelně-výměníkových jednotek druhé spalinové větve, vyznačené tím, že spalinové potrubí (7) kalcinátoru (3) je spojeno se spalinovým potrubím [6] pece (2) odbočným potrubím (13), ve kterém je upraven ovládací orgán, například ovládací šoupátko (14).

6. Zařízení podle bodu 5, vyznačené tím, že mezi spalinovým potrubím (6) pece (2) a kalcinátorem (3) je ve směru proudění spalin před odbočným potrubím (13) uspořádáno spojovací potrubí (16) s ovládacím orgánem.

7. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho z bodů 1 až 4, vyznačené tím, že kalcinátor (3) je ve střední oblasti výšky opatřen tangenciálním vynášecím potrubím (7a) pro surovou moučku a části proudu spalin a v horní oblasti spalinovým potrubím (7b), vyúsťujícím v bezprostředně předřazené tepelně-výměníkové jednotce (4a), přičemž spalinové potrubí (6) pece (2) je připojeno ke kalcinátoru (3) nad vynášecím potrubím (7a).

8. Zařízení podle bodu 7, vyznačené tím, že vynášecí potrubí (8) surové moučky předposlední tepelně-výměníkové jednotky (5a) vyúsťuje ve směru proudění spalin pece (2) do spalinového potrubí (6) pece (2) před kalcinátorem (3).