CS253054B1 - Způsob výpalu cementářského slínku s použitím uhelných odpadů - Google Patents

Abstract

Řešení se týká výpalu cementářského slínku. Účelem je použití méněhodnotného paliva a dosažení úspory ušlechtilého paliva. Tohoto účelu je dosaženo tím, že v jednom a/nebo více hořácích pálicí jednotky,, např. rotační pece, se současně spaluje ušlechtilé palivo s výhřevností nad 23 MJ.kg"i s uhelnými odpady s výhřevností nižší než 17 MJ.kg“! s obsahem popela vyšším než 30 %, jejichž množství je dáno chemickým složením popela z těchto odpadů i ušlechtilého paliva spolu s chemickým složením surovinové cementářské směsi v závislosti na požadovaných hodnotách silikátového modulu Mg = 1,8 až 3,0, aluminátového modulu Ma = 1,5 až 4,0 a sycení vápnem Slp = 90 až 100 výsledného portlandského slínku, přičemž teoretická teplota spalování výsledné palivové směsi musí být vyšší než 1 700 °C.

Description

Vynález se týká způsobu výpalu cementářského slínku s použitím uhelných odpadů.

Výpal cementářského slínku se v současné době provádí převážně v rotačních pecích s použitím v rotačních pecích s použitím kvalitních plynných, kapalných nebo tuhých paliv, tj. především topného oleje, zemního plynu a černého uhlí o výhřevnosti nad 23 MJ.kg \ Obecně převládá názor, že tuhá paliva o výhřevnosti pod 23 MJ.kg jsou v důsledku nízké teploty spalování pro výpal cementářského slínku nevhodná.

Ojediněle se pro výpal slínku používají i hnědé uhlí a lignity, avšak jen o výhřevnostech a složení zaručujícím ve vysušeném stavu spalovací teploty na úrovni spalovací teploty černého uhlí o uvedené výhřevnosti 23 MJ.kg .

Nevýhodou stávajícího stavu je nedostatek kvalitních paliv a jejich stále se zvyšující cena. Možnost částečné náhrady těchto paliv černým nebo hnědým uhlím o nižší výhřevnosti způsobuje zvýšení měrné spotřeby tepla a tím i absolutní spotřeby paliva, nehledě k tomu, že podíl tohoto paliva je limitován obsahem a složením popela. Z hlediska ekonomického znamená použití tuhých paliv o nižší kvalitě určité vícenáklady na jejich dopravu, úpravnictví a sušení, oproti použití původního jednosložkového paliva.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem výpalu cementářského slínku, jehož podstata spočívá v tom, že v jednom a/nebo více hořácích pálicí jednotky, např. rotační pece, se současně spaluje ušlechtilé palivo s výhřevností nad 23 MJ.kg s uhelnými odpady s výhřev ností nižší než 17 MJ.kg s obsahem popela vyšším než 30 %, jejichž množství se stanoví s ohledem na chemické složení popela z těchto odpadů i ušlechtilého paliva spolu s chemickým složením surovinové cementářské směsi v závislosti na požadovaných hodnotách silikátového modulu Mg = 1,8 až 3,0, aluminátového modulu M^ = 1,5 až 4,0 a sycení vápnem S_Lp = 9é až 100 výsledného portlandského slínku, přičemž teoretická teplota spalování výsledné palivové směsi musí být vyšší, než 1 700 °C.

Předmětným způsobem je možno částečně nahradit ušlechtilá paliva jako je topný olej či zemní plyn, méněhodnotnými tuhými palivy, např. uhelnými odpady. I takováto částečná náhrada výrobních ušlechtilých paliv pak představuje výrazné snížení výrobních nákladů při výpalu cementářského slínku.

Vynález bude dále podrobněji objasněn na příkladech jeho praktického provedení.

Při stanovování množství méněhodnotného paliva, které je možno spalovat aniž by byla ovlivněna kvalita výsledného produktu, se vychází z následujících vztahů:

S silikátový modul M_ = S a + F aluminátový modul M_a = A F sycení vápnem S_Lp

C

2,85.S + 1,18.A + 0,65F kde C je obsah oxidu vápenatého CaO v % hmot.

S je obsah oxidu křemičitého SiC^ v % hmot.

A je obsah oxidu hlinitého AJ^Og v % hmot.

F je obsah oxidu železitého F®2°3 ^v % ^^mot· přičemž obsahy oxidů jsou vztaženy bud na slínek, nebo na surovinu.

Teoretická teplota spalováni ^Qn ^{+ Q}C02 ^{+ Q}H2O ^{+ Q}VZ

T. _

B + D + E + G + H + J + X + Y kde Q_n je výhřevnost paliva (kJ.j paliva)

Q_co je chemicky vázané teplo disociovaných podílů oxidu uhličitého CO^ (kJ.j ¹ paliva)

QfO ~ . Q ^lu2 2 2 CO kde</cQ 3^e stupeň disociace CO^

-* Λ

3-1 ^VCO2 °kj^ein CC>2 ve spalinách (m . j paliva) _3

Q je disociační teplo C0₉ na CO (kj.m )

CO ' _]_ θ je chemicky vázané teplo disociovaných podílů H^O (kJ.j paliva) ³H O rf' O ‘ ^VH O ‘ ^Qn 2 ₂ ^{2 H}2 kde je stupeň disociace H_nO

HqU z

3-1 θ je objem H^O ve spalinách (m .j paliva) _v _3 je disociacni teplo H₂O na H₂ )kJ.m )

Q_vz je tepelný obsah spalovacího vzduchu (kJ.j ³ paliva)

B .... tepelná kapacita nedisociovaného podílu CO₂ ve spalinách ^{B V}CO2 ⁽¹ - CO2’ ^Cco₂

-3 -1 kde c_nn je měrné teplo oxidu uhličitého (kJ.m .K ) ^cu2 tepelná kapacita disociovaného podílu CO? ve spalinách, tj. oxidu uhelnatého CO ^{C V}CO₂ · CO₂ · ^Cco kde c_CQ je měrné teplo oxidu uhelnatého (kj.m \k 5

E .... tepelná kapacita kyslíku O, vzniklého disociací CO, ^D = ^VCO2 · 2 ^CO, · ^CO2

-3 -1 kde c je měrné teplo kyslíku 0₉ (kJ.m .K ) z ²

G .... tepelná kapacita nedisociovaného podílu H₂O ve spalinách ^{G = V}H,0 ’ ⁽¹ ’^^H2⁰⁾ · °H,0 z ₂ z

-3-1 kde c_ŤT . je měrné teplo H_nO (kJ.m .K ) d₂U z

H ..... tepelná kapacita disociovaného podílu H₂O, tj. vodíku, ve spalinách

H = V_TT . <Á/

-3 -1 kde c.. je merne teplo vodíku (kJ.m .K ) ^H2

J .... tepelná kapacita kyslíku vzniklého disociací H₉0

X .... tepelná kapacita dusíku

X = V . c 2

-1 kde V_M je objem dusíku ve spalinách (m .j paliva) 2 _i c_M je měrné teplo dusíku (kJ.m ,Κ ^χ) ^W2

Y .... tepelná kapacita kyslíku O₂

-1 kde V_n je objem kyslíku ve spalinách (m .j paliva) ^u2

Příklad 1

Pro výpal portlandského slínku bylo jako paliva použito těžkého topného oleje o výhřevnosti 40 MJ.kg . Současně byl v rotační peci spalován i uhelný odpad o výhřevnosti 11,7 MJ . .kg 1, o obsahu vody 3 % a obsahu poepla 55 %. Hmotnost spalovaného uhelného odpadu tvořila 20 % celkové dávky paliva. Toto množství bylo stanoveno s použitím výše uvedených vztahů, na základě chemického složení popela obou druhů paliv a zpracovávaných surovin pro dosažení požadovaných hodnot silikátového modulu Mg = 2,3, aluminátového modulu M^ = 1,8, sycení vápnem S_Lp = 92. Teoretická teplota spalování byla vypočtena na 1 750 °C. Vyrobený slínek vyhovoval ČSN 72 2121 pro cement třídy 325. Touto technologií výpalu došlo k úspoře 23 % topného oleje oproti tradičnímu způsobu výpalu.

Při použití stejných paliv, avšak spalovaných při obohacení spalovacího vzduchu o 5 % kyslíku bylo dosaženo další úspory 10 % topného oleje.

Příklad 2

Pro pokusný výpal portlandského slínku byl v kombinaci s těžkým olejem o stejné výhřevnosti jako v předchozích případech použit uhelný odpad o výhřevnosti 6,5 MJ.kg s obsahem popela 70 %. S ohledem na chemické složení popela paliv a složení surovinové moučky byl pro požadované hodnoty silikátového modulu M_g - 2,6, aluminátového modulu M_A = 1,6 a sycení vápnem S_Lp - 90 použitím výše uvedených vztahů stanoven poměr obou paliv na 1:2,5. Teoretická teplota spalování byla vypočtena na 1 720 °C. Vyrobený slínek odpovídal žádaným hodnotám pro cement třídy 250 dle ČSN 72 2122.

Spalování obou druhů paliv je možno provést bud jedním kombinovaným hořákem nebo ve více hořácích spalujících samostatně jednotlivá paliva.

Vynález je možno rovněž využít pro výpal vápna v rotačních pecích.

I

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob výpalu cementářského slínku s použitím uhelných odpadů, vyznačující se tím, že v jednom a/nebo více hořácích pálicí jednotky, např. rotační pece, se současně spaluje ušlechtilé palivo s výhřevností nad 23 MJ.kg ¹ s uhelnými odpady s výhřevností nižší než

   17 MJ.kg 1 s obsahem popela vyšším než 30 % hmot., jejichž množství se stanoví s ohledem na chemické složení popela z těchto odpadů i ušlechtilého paliva spolu s chemickým složením surovinové cementářské směsi v závislosti na požadovaných hodnotách silikátového modulu M_g = = 1,8 až 3,0, aluminátového modulu M^ - 1,5 až 4,0 a sycení vápnem S_Lp = 90 až 100 výsledného portlandského slínku, přičemž teoretická teplota spalování výsledné palivové směsi musí být vyšší než 1 700 °C.
2. 2. Způsob výpalu cementářského slínku podle bodu 1, vyznačující se tím, že spalovací vzduch se obohacuje kyslíkem.