CS250215B2 - Method of raw material powder calcination especially for cement production and equipment for its realization - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu kalcinace surovinové moučky, zvláště pro výrobu cementu, u něhož se surovinová moučka pro 'předehřátí kalcinuje za dalšího přívodu tepla alespoň ve dvou stupních před vlastním pálením v peci.

Aby bylo lze co nejlépe krýt potřebu tepla při kalcinaci surovinové moučky z tepla vlastního· pálení v peci, surovinová moučka se obvykle odkyselí v kalcinátoru, napojením na proud spalin pražící pece, případně na proud teplého· vzduchu chladiče zapojeného za pražící pecí, což vše snižuje dodatečnou potřebu paliva. Přesto je však zapotřebí většího množství paliva než teoretického, jelikož u známých kalcinátorů lze těžko' vzít v úvahu závislost reakční doby na velikosti zrn materiálu. Zkoušky prokázaly, že reakční doba potřebná pro· ikalcinaci klesá se stoupající teplotou surovinové moučky a s klesající velikostí zrn. Je tudíž nutno k zajištění úplného odkyselení i hrubých zrn surovinové moučky, přivádět množství tepla odpovídající velikosti nejhrubších zrn materiálu. Jemnozrnnější podíl však toto množství tepla nepotřebuje, čehož důsledkem je pak rozdíl mezi teoretickou potřebou tepla a skutečně potřebným množstvím paliva. Důsledkem větší spotřeby paliva je též vyšší teplota spalin a tím horší stupeň termické účinnosti procesu.

Aby bylo lze lépe využít paliva, potřebného ke kalcinaci, je známo například z popisu vynálezu DE-OS 27 24 654 provádět kalcinaci předehřáté surovinové moučky alespoň ve dv-ou· stupních a tuto surovinovou moučku odloučit z proudu odtahovaných plynů předchozího kalcinačního stupně, před jejím přivedením do dalšího kalcinačního stupně. Tím se sice docílí, že množství paliva přidávané každému kalcinačnímu stupni a tvořící pouze část celkové potřeby paliva, se se surovinovou moučkou dobře -promísí a spálí, čímž se docílí rovnoměrné teploty surovinové moučky podporované výměnou tepla při jejím pohybu při odlučování, což do značné míry zabrání místnímu přehřátí surovinové moučky; avšak i při tomto známém způsobu se v reakční době přivádí stejné množství tepla hrubým i jemným částicím materiálu, což má v důsledku vyšší spotřebu paliva.

Úkolem vynálezu je tudíž návrh způsobu kalcinace surovinové moučky, u něhož by bylo lze volit dodatečné množství paliva potřebného pro jejich kalcinaci, ve srovnání s potřebným teoretickým teplem v závislosti na podílech různých velikostí zrn surovinové moučky.

Úkol byl podle vynálezu vyřešen tím, že za prvním kalcinačním stupněm ve směru proudu surovinové moučky se před každým následujícím kalcinačním stupněm odlučuje z proudu surovinové moučky již kalcinovaný jemnozrnnější podíl, který se přivádí přímo do· válcové rotační pece.

Dále bylo navrženo zařízení k provádění způsobu podle vynálezu sestávající z kalcinátoru, odlučováku kalcinované surovinové moučky uspořádaného v proudu spalin z kalcinátoru spojeného s válcovou rotační pecí a několikastupňového výměníku teploty surovinové moučky, vytápěného spalinami z kalcinátoru, případně z válcové rotační pece, přičemž kalcinátor sestává alespoň ze dvou 'kalcinačních jednotek spolu spojených odlučovákem surovinové moučky tak, že odlučovák surovinové moučky mezi kalcinačníml jednotkami je vytvořen jako hrubozrnný odlučovák, jehož vynášecí potrubí je spojeno- s druhou kalcinační jednotkou, zařazenou za ním ve směru proudu surovinové moučky a jehož výstupní potrubí plynu je spojeno s jemnozrnným odlučovákem připojeným na válcovou rotační pec.

Výhodou řešení podle vynálezu je, že v důsledku odlučování stále jemnozrnnějšího podílu surovinové moučky za každým kalcinačním stupněm je zapotřebí přivést každému kalcinačnímu stupni pouze takové množství tepla, které je potřebné k odkyselení tohoto jemnozrnnějšího podílu z celkového proudu surovinové moučky. Dodatečné palivo potřebné pro kalcinaci hrubozrnnějších podílů surovinové moučky se přivádí následujícím kalcinačním stupňům, před nimiž právě kalcinovaný jemnozrnnější podíl byl odloučen a přiveden do pražicí pece. Jemnozrnnější podíl surovinové moučky se v důsledku toho nezahřívá zbytečně s podílem hrubozrnným, což zajišťuje vyrovnání skutečné potřeby paliva s teoreticky potřebným množstvím tepla. V důsledku toho se při stejném kalcinačním výkonu snižuje · spotřeba paliva. Kromě toho se nastaví nižší teplota spalin a tím se docílí vyšší termická účinnost procesu.

Při řešení podle vynálezu se vychází ze zařízení sestávajícího z kalcinátoru, odlučováku kalcinované surovinové . . moučky uspořádaném v proudu spalin z kalcinátoru a spojeném s pražicí pecí a několikastupňového výměníku teploty surovinové -moučky vytápěného spalinami z kalcinátoru, případně z pražicí pece, přičemž kalcinátor sestává alespoň ze dvou kalcinačních jednotek vzájemně spojených odlučovákem surovinové moučky a pro provádění způsobu podle - vynálezu se tedy navrhuje vytvoření odlučováku mezi kalcinačními jednotkami jako hrubozrnného odlučováku, jehož vynášecí potrubí je spojeno -s druhou (kalcinační jednotkou ve směru proudu surovinové moučky a jehož výstupní potrubí spalin je spojeno s jemnozrnným odlučovákem spojeným s pražící pecí.

Surovinová moučka vystupující z prvého kalcinačního stupně se dělí hrubozrnným odlučovákem v závislosti na velikosti zrna do dvou dílčích proudů, a sice v jemnozrnný podíl a podíl hrubozrnný, přičemž jemnými a hrubými zrny se rozumí jem250215 nější a hrubší velikosti zrn nynějšího vyskytujícího se podílu velikostí zrn. Jemnoarnný podíl zcela odkyselený, se přivání přes výstupní potrubí spalin hrubozrnného odlučováku do jemnozrnného odlučováku, v němž se jemnozrnná _ surovinová moučka odděluje z proudu nosného plynu a přivádí do pražící pece k pálení. Vynášecím potrubím hrubozrnného odlučováku se přivádí hrubozrnnější surovinová moučka do druhé kalcinační jednotky k dokončení kalcinačního procesu. V závislosti na dělení podle velikosti zrn lze uspořádat dvě nebo více kalcinačních jednotek s mezioddělováním dílčího proudu již kalcinované surovinové moučky.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu bude dále podrobně popsáno ve vztahu k připojeným výkresům, na nichž značí: obr. 1 soustavu k výrobě cementu opatřenou zařízením podle vynálezu ke kalcinaci surovinové moučky ve schematickém blokovém znázornění a obr. 2 rovněž schematické blokové znázornění konstrukční obměny kalcinačního zařízení.

Soustava k výrobě cementu znázorněná na obr. 1 sestává z několikastupňového výměníku teploty surovinové moučky, která se po předehřátí postupně ve dvoukalcinačních jednotkách 1, 2 kalcinátoru odkyseluje před pálením ve válcové rotační peci 3 na cementový slínek.

Výměník tepla má · ve dvou soustavách výměníku 4, 5 teploty upraveny cyklónové výměníkové jednotky 4a, 4b, případně 5a, 5b, 5c, do nichž se přivádí dílčí proudy Ba, 6b surovinové moučky, přičemž oba tyto dílčí proudy 6a, 6b se před vstupem do první kalcinační jednotky ve směru proudu surovinové moučky spojují ve společný proud 6 surovinové moučky. Ve výměníkové první kalcinační jednotce 1 připojené na potrubí 7 spalin válcové rotační pece 3, do kteréžto výměníkové první kalcinační jednotky se hořákem 8 přivádí přídavné teplo, se předehřátá surovinová moučka v prvním stupni odkyselí do té míry, že jemnozrnný podíl surovinové moučky se úplně kalcinuje, avšak hrubozrnný podíl nikoli. Surovinová moučka vynášená z kalcinační jednotky 1 proudem spalin vyznačeným na obr. 1 plnými čarami, na rozdíl od cesty surovinové moučky vyznačené na obr. 1 čárkovaně, se v hrubozrnném odlučováku 9 dělí ve dva dílčí proudy 10a, 10b, přičemž z proudu spalin odloučený hrubozrnný dílčí proud 10b se vede do druhé kalcinační jednotky 2 k dokončení odkyselení. Již odkyselený jemnozrnný dílčí proud 10a surovinové moučky vynášený z hrubozrnného odlučováku 9 se vede k jemnozrnnému odlučováku 11 a odtud do válcové rotační pece 3 k pálení. Proud spalin z jemnozrnného odlučováku 11 se použije k vytápění soustavy 4 výměníku tepla.

K úplnému odkyselení hrubozrnného díl čího proudu 10b surovinové moučky se přivádí potrubím 13 teplý vzduch do· druhé kalcinační jednotky 2 z chladiče 12 zařazeného za válcovou rotační pecí 3 a dodatečně se ohřívá hořákem 8. Hrubozrnnějšímu podílu surovinové moučky se pak pro úplnou kalcinaci přivádí potřebné teplo v druhém kalcinačním stupni, takže jemnozrnnější podíl surovinové moučky není spolu s hrubozrnnějším podílem zbytečně zahříván. Surovinová moučka s hrubozrnnějším podílem, odkyselená v druhé kalcinační jednotce 2, se· po oddělení z proudu spalin z druhé kalcinační jednotky 2 vede přes odlučovák 14 do válcové rotační pece 3. Proud spalin ohřátý v druhé kalcinační jednotce 2 slouží obdobně k ohřátí soustavy 5 výměníku tepla. Obsahuje-li surovinová moučka větší obsah hrubých zrn, lze provádět kalcinaci ve více než dvou stupních, což umožní lepší přizpůsobení množství paliva příslušným podílům velikostí zrn surovinové moučky a tím dovolí další úsporu paliva.

V důsledku přívodu tepla do kalcinačních jednotek 1, 2 řízeného v závislosti na podílech velikostí zrn surovinové moučky, dochází rovněž ke snížení teploty spalin, což příznivě ovlivňuje stupeň termické účinnosti procesu. Kromě toho mohou být odsávací ventilátory 15 spalin soustav 4, 5 výměníku tepla konstruovány na nižší teplotu.

Na rozdíl od příkladu provedení podle obr. 1 se zařízením podle obr. 2 vzduch ohřátý v chladiči 12 vede potrubími 13a, 13b do obou kalcinačních jednotek 1, 2, zatímco· potrubí 7 spalin z válcové rotační pece 3 je připojeno k nejdolejší výměníkové jednotce 16 neznázorněného vícestupňového výměníku tepla, v němž se používá k předehřívání surovinové moučky spalin z kalcinačních jednotek 1, 2. Jelikož uspořádání výměníku tepla má pro· stupňovanou kalcinaci podřadný význam, bylo· v obr. 2 upuštěno od jeho bližšího znázornění.

Jelikož jsou spaliny z válcové rotační pece 3 bezprostředně vedeny do nejdolejší výměníkové jednotky 16, lze je ochladit pod teplotu spalin kalcinační jednotky 1. V souvislosti s menšíni · množstvím spalin, ve srovnání s poměry podle obr. 1, odtahovaným z kalcinační jednotky 1 lze dosáhnout nižší konečné teploty spalin a tím lepšího celkového využití tepla. Vedení spalin a surovinové moučky mezi nejdolejší výměníkovou jednotkou 16 tepla a válcovou rotační pecí 3 zůstává stejné. Vynášecí potrubí 17 hrubozrnného· odlučováku 9 zapojené za první kalcinační jednotkou 1 je opět spojeno s druhou kalcinační jednotkou 2, zatímco výstupní potrubí 18 plynu je spojeno s jemnozrnným odlučovákem 11. Proud surovinové moučky z první kalcinační jednotky 1 se proto dělí pomocí hrubozrnného odlučováku 9 do dvou dílčích proudů 10a, 10b, z nichž jemnozrnnější dílčí proud 10a je veden do válcové rotační pece 3 a hrubozrnnější dílčí proud 10b je veden do druhé kalcinační jednotky 2. Jako odlučováků lze použít odlučováků cyklónových. Za účelem docílení menších tlakových ztrát lze použít rovněž uklidňovacích komor nebo vratných odlučováků k dělení proudu surovinové moučky.

Příklad

V zařízení schematicky znázorněném na obr. 1 se zpracovává 130 t/hod surovinové moučky, přičemž na jeden kilogram slínku připadá 1,55 kg surovinové moučky. Tato surovinová moučka má podíly zrnění:

% hmot, o velikosti zrn do 12 «m (střed, vel. zrn 4 μΐη) % hmot, o velikosti zrn od 12 do 64 ^m (střed, vel. zrn do 28 μη)

Zbytkový podíl % hmot, o, velikosti zrn větších než 64 μ-m (střed, velikost zrn 90 μη).

Tento proud surovinové moučky se kal-

Claims (2)

1. Způsob kalcinace 'surovinové moučky, zejména pro výrobu cementu, u něhož se surovinová 'moučka po předehřátí kalcinuje za dalšího přívodu tepla alespoň ve dvou stupních před vlastním pálením ve válcové rotační peci, vyznačený tím, že za prvním kalcinačním stupněm surovinové moučky se před každým následujícím kalcinačním stupněm odlučuje z proudu surovinové moučky již kalcinovaný jemnozrnnější podíl, který se přivádí přímo do válcové rotační pece.

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, sestávající z kalcinátoru, odlučováku kalcinované surovinové moučky, uspořádaného v proudu spalin z 'kalcinátoru, cinuje v prvé kalcinační jednotce při teplotě 800 °C, přičemž zmíněný podíl 46 % hmot, surovinové moučky o střední velikosti zrn 4 ^m se zcela odkyselí, takže tento dílčí proud 10a lze vynést proudem 'spalin z hrubozrnného odlučováku 9 a přes jemnozrnný odlučovák 11 jej přivést do válcové rotační pece 3. Dílčí proud 10b •odloučený z proudu spalin hrubozrnného odlučováku 9 se přivádí do druhé kalcinační jednotky 2, v níž je nastavena kalcinační teplota 840 ^CC. V této druhé kalcinační jednotce 2 lze odkyselit 32 % hmot, podíl surovinové moučky o střední velikosti zrn 28 ^m. Zbývajících 22 % hmot, o střední velikosti zrn 90' μΐη se poté zcela odkyselí až ve válcové rotační peci 3 a pálí společně s ostatními podíly surovinové moučky.

Dosud neodkyselený podíl surovinové moučky o střední velikosti zrn 90 μ-m lze však také přivést do dalšího kalcinačního stupně O' kalcinační teplotě 880' °C, za účelem odkyselení celkového proudu surovinové moučky dříve, než je přiveden do válcové rotační pece 3.

VYNÁLEZU spojeného s válcovou rotační pecí a několikastupňového výměníku tepla surovinové moučky vytápěného· spalinami z kalcinátoru, případně z válcové rotační pece, přičemž kalcinátor sestává alespoň ze dvou kalcinačních jednotek spolu spojených odlučovákem surovinové moučky, vyznačené tím, že odlučovák surovinové moučky mezi kalcinačními jednotkami (1, 2) je vytvořen jako· hrubozrnný odlučovák (9), jehož vynášecí potrubí (17) je spojeno 's druhou kalcinační jednotkou (2), zařazenou za ní ve směru proudu surovinové moučky a jehož výstupní potrubí (18) plynu je spojeno s jemnozrnným odlučovákem (11), připojeným na válcovou rotační pec (3).