CS255401B1

CS255401B1 - Method of powdered fine-grained materials thermal treatment and equipment for realization of this method

Info

Publication number: CS255401B1
Application number: CS85885A
Authority: CS
Inventors: Petr Nemecek; Stanislav Kaspar
Original assignee: Petr Nemecek; Stanislav Kaspar
Priority date: 1985-02-11
Filing date: 1985-02-11
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS88585A1

Abstract

Vyššího stupně tepelného zpracování materiálu se dosáhne v prodlouženém šachtovém disperzním předehřívači, jehož prodloužení tvoři přímo napojená nístěj s fluidující jemnozrnnou hmotou, v níž je rozptylovaná hořlavina v podstatě tím, že energie potřebná pro tepelné zpracování přiváděného materiálu se získává spalováním hořlavého plynu vznikajícího při podstechiometrickém spalování rozptýlené hořlaviny v nístěji, přičemž horké spaliny vznikají spálením hořlavého plynu vycházejícího z fluidující jemnozrnné hmoty po smíšení s potřebným spalovacím vzduchem přiváděným bezprostředně nad fluidní vrstvou.Higher degree of heat treatment material is reached in the elongated shaft dispersion preheater, of which the extension is directly connected to the hearth with fluidising fine-grained mass in which is a scattered flammable substance essentially that the energy needed for heat treatment of the feed material combusting the combustible gas emerging scattered during podstoichiometric combustion combustibles in the hearth, taking hot flue gases are produced by burning a combustible gas emerging from fluidizing fine-grained materials after mixing with the needy combustion air supplied immediately above the fluidized bed.

Description

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování práškovitých a jemnozrnných materiálů, jako vápence, magnezitu, dolomitu, kysličníku hlinitého, cementářské suroviny apod. v prodlouženém šachtovém disperzním předehřívači, v němž jsou předehřátý odpadním teplem a zařízení k provádění navrhovaného způsobu, které je tvořeno k tomu účelu uzpůsobenou nístějí, přímo a souose napojenou ke spodní části protiproudého šachtového předehřívače přechodovým kusem.The invention relates to a method for heat treatment of pulverulent and fine-grained materials such as limestone, magnesite, dolomite, alumina, cement raw material and the like in an extended shaft dispersion preheater, in which they are preheated by waste heat and apparatus for carrying out the proposed method. adapted to the hearth, directly and coaxially connected to the lower part of the countercurrent shaft preheater by a transition piece.

Stupeň tepelného zpracování materiálu v šachtovém disperzním předehřívači je závislý nejen na jeho druhu, ale zejména na maximálním čase setrvání materiálových částic v reakčním prostoru s maximální teplotou, což jsou základní předpoklady pro fyzikálně-chemické přeměny, potřebné pro dosažení požadovaných vlastností produktu’nebo poloproduktu. Proto jsou pracovní prostory šachtových předehřívačů prodlužovány nebo jsou k nim připojovány další nástavby - kalcinátory, v nichž je spalováno palivo, případně je zpracovávaný materiál v nejníže položených výpadových dílech pozdržován v sesuvné nebo fluidující vrstvě za současného přívodu paliva a vzduchu do pozdržovaného materiálu.The degree of heat treatment of the material in the shaft dispersion preheater depends not only on its type, but especially on the maximum residence time of the material particles in the reaction space at the maximum temperature, which are essential for the physico-chemical conversions required to achieve the desired product or semi-product properties. Therefore, the working areas of the shaft preheaters are extended or other superstructures are attached to them - calciners in which fuel is burned, or the material to be processed is kept in a sliding or fluidizing layer while the fuel and air are supplied to the material to be held.

Je však známo, že v prostorech příliš zahuštěných zpracovávaným materiálem, přiváděné palivo velmi obtížně hoří, zejména palivo o nižší výhřevnosti. Rovněž je známo, že se velmi obtížně vytváří sesuvná nebo fluidující vrstva dostatečné výšky a hmotnosti, zejména v případech, kdy granulometrie zpracovávaných částic má charakter práškovitých nebo jemně zrnitých hmot.However, it is known that in areas which are too thickened by the material to be treated, the fuel supplied is very difficult to burn, especially fuel having a lower calorific value. It is also known that a sliding or fluidizing layer of sufficient height and weight is very difficult to form, especially in cases where the particle size of the particles to be treated is in the form of powdery or fine-grained materials.

Vynález si klade za cíl dosáhnout vyššího stupně tepelného zpracování materiálu v prodlouženém šachtovém disperzním předehřívači, jehož prodloužení tvoří přímo napojená nístěj s fluidující jemnozrnnou hmotou, v níž je rozptylována hořlavina v podstatě tím, že energie potřebná pro tepelné zpracování přiváděného materiálu se získává spalováním hořlavého plynu vznikajícího při podstechiometrickém spalování rozptýlené hořlaviny v nístěji, přičemž horké spaliny vznikající spálením hořlavého plynu vycházejícího z fluidující jemnozrnné hmoty po smíšení s potřebným spalovacím vzduchem přiváděným bezprostředně nad fluidní vrstvu, jsou vedeny protiproudně vzhůru vzhledem ke klesajícímu dispergovanému proudu předehřátého zpracovávaného materiálu, který za současné výměny tepla intenzivně kalcinuje a zahušťuje se do částicového mraku nád povrchem fluidní vrstvy, odkud je kontinuálně odváděn jako hotový produkt nebo meziprodukt, za současného, avšak odděleného odvodu popelovin ze spodní části fluidující jemnozrnné hmoty, vytvářené bud přívodem tuhé hořlaviny o granulometrii do 4 mm, nebo výhradně inertního materiálu granulometricky ekvivalentního, do něhož je nastřikována tekutá hořlavina.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to achieve a higher degree of heat treatment of the material in an extended shaft dispersion preheater, the extension of which forms a directly connected hearth with a fluidizing finely divided mass in which the combustible material is dispersed. arising from the substoichiometric combustion of the dispersed combustible in the hearth, wherein the hot combustion gases resulting from the combustion of the combustible gas coming from the fluidizing finely divided mass after mixing with the necessary combustion air supplied immediately above the fluidized bed are guided countercurrently upwardly due to decreasing dispersed stream Heat is intensively calcined and thickened into the particle cloud by the surface of the fluidized bed from where it is continuous This is effected either by the introduction of a solid combustible material having a granulometry up to 4 mm, or solely an inert material granulometrically equivalent into which the liquid combustible is injected.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je tvořeno protiproudým šachtovým disperzním předehřívačem, opatřeným ve spodní části nístějí, se kterou je přímo a souose přechodovým dílem, jehož podstatou je, že do spodní části nístěje je pod úrovní hladiny fluidující jemnozrnné hmoty bočně 2aústěn přívod tuhé hořlaviny, nebo alternativně nástřik tekuté hořlaviny.The apparatus for carrying out the method of the invention consists of a countercurrent shaft dispersion preheater provided with a hearth in the lower part of the hearth, with which it is directly and coaxially a transition element. or alternatively spraying the liquid combustible.

Výhody zařízení k tepelnému zpracování práškovitých a jemnozrnných materiálů podle vynálezu spočívají v tom, že umožňuje aplikovat způsob podle vynálezu, při kterém je možno k tepelnému zpracování, zejména práškovitých materiálů s výhodou využít tepelné energie méněhodnotných paliv, což lze uplatnit zejména při kalcinaci cementářské suroviny. Navíc celý tepelný agregát tvoří kompaktní celek, čímž se snižuje tepelná spotřeba, investiční a provozní náklady a zvyšuje se provozní spolehlivost.Advantages of the apparatus for heat treatment of pulverulent and fine-grained materials according to the invention are that it makes it possible to apply the method according to the invention, in which the thermal energy of inferior fuels can be advantageously used for heat treatment, in particular pulverulent materials. In addition, the entire heat exchanger forms a compact unit, reducing heat consumption, investment and operating costs and increasing operational reliability.

Příkladně provedené řešení podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiloženém výkrese, kde obr. 1 představuje hlavní vyobrazení zařízení, jehož známá část - předehřívač, je zobrazen v pohledu a část dle předmětových nároků je zobrazena v řezu; obr. 2 pak představuje symbol sekundárního vzduchu, obr. 3 symbol zpracovávaného materiálu, obr. 4 symbol odpadních plynů a obr. 5 symbol přiváděné tuhé hořlaviny, používané v hlavním vyobrazení zařízení.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a principal illustration of a device, the known part of which - the preheater, is shown in a view and the part according to the claims is shown in section; Fig. 2 represents the symbol of secondary air, Fig. 3 the symbol of the processed material, Fig. 4 the symbol of the waste gases and Fig. 5 the symbol of the supplied solid combustible used in the main representation of the device.

Vlastni zařízení je sestaveno tak, že spodní část protiproudého šachtového předehřívače je přímo a souose propojeno prostřednictvím kónického přechodového kusu s nístějí 2 obsahující fluidující jemnozrnnou hmotu, do níž je z boku zaústěn přívod 2 tuhé hořlaviny nebo alternativně nástřik 2 tekuté hořlaviny. Pod úrovní těchto přívodů hořlaviny jsou napříč průřezem nístěje 1. umístěny fluidační trubice £, která jsou připojeny na centrální přívod 5 primárního vzduchu od neznázorněného zdroje. Středem - v geometrické ose nístěje je uloženo potrubí 6, jehož ústí převyšuje povrch fluidující jemnozrnné hmoty 7, přičemž jeho výstup na opačné straně je opatřen řízeným uzávěrem 2 spojeným s regulátorem 11 a čidlem 13 teploty, umístěným bočně v nistěji 1_ mezi horní hladinou fluidující jemnozrnné hmoty 2 a zaústěným kanálem 2· Nad ústím potrubí se nachází alespoň jeden tangenciálně zaústěný přívodní kanál 2 sekundárního vzduchu, dodávaného neznázorněným zdrojem.The device itself is constructed such that the lower part of the counterflow shaft preheater is directly and coaxially connected by means of a conical transition piece to the hearth 2 containing a fluidizing fine-grained mass, into which the solid combustible inlet 2 or alternatively the liquid combustible 2 feed. Below the level of these combustible inlets, fluidizing tubes 6 are arranged across the cross-section of the hearth, which are connected to a central primary air inlet 5 from a source (not shown). Centered in the geometric axis of the hearth is a conduit 6 whose mouth exceeds the surface of the fluidizing fine-grained mass 7, its outlet on the opposite side being provided with a controlled closure 2 connected to the regulator 11 and temperature sensor 13 located laterally in the hearth 7 between the upper level of the fluidizing fine-grained Above the mouth of the pipeline there is at least one tangentially inlet duct 2 of the secondary air supplied by a source (not shown).

Spodní část nístěje 2 má tvar kužele, jehož boční vástup je opatřen řízeným výhrabem 10, propojeným s regulátorem 12 a čidly 14, 15 tlaku, umístěnými bočně v nistěji 2 ^v rovinách fluidních trubic 2 ^a kanálu ji·The lower part of the hearth 2 has the shape of a cone, the lateral portion of which is provided with a controlled ejection 10, connected to the regulator 12 and the pressure sensors 14, 15, located laterally in the hearth 2 ^{in the} planes of the fluid tubes 2 ^{and the} channel thereof.

Funkce zařízení je pak následující: materiál určený k tepelnému zpracování, je přiváděn do horní části protiproudého šachtového disperzního předehřívače, kde se předehřívá známým způsobem od odpadních plynů vstupujících do předehřívače, přičemž částice předehřátého materiálu klesají směrem dolů, zatímco odpadni plyny jsou odtahovány vzhůru a odváděny mimo systém.The function of the apparatus is as follows: the material to be heat treated is fed to the top of the countercurrent shaft dispersion preheater, where it is preheated in a known manner from the waste gases entering the preheater, the particles of preheated material dropping downwards, while the waste gases are drawn up and removed outside the system.

V připojené nistěji 2 se nachází jemnozrnná hmota 2 fluidující v důsledku přiváděného primárního vzduchu - vstupujícího rovnoměrně do průřezu nístěje 2 prostřednictvím fluidačních trubic 2 známé konstrukce. Fluidující hmotu tvoří směs složená z převážné části popelin a rozptýlených částic hořlaviny, přiváděné ve formě zrn o velikosti do 4 mm přívodem 2 nebo alternativně nástřikem 2> pokud jde o tekutou hořlavinu. V případě užití tekuté hořlaviny tvoří fludující obsah inertní materiál, granulometricky ekvivalentní s popelovinou. Hořlavina rozptýlená ve fluidující hmotě částečně hoří úměrně k přiváděnému primárnímu vzduchu a dále se pouze zplyňuje. Vzniklý hořlavý plyn uniká z fluidující vrstvy a při styku se sekundárním vzduchem přiváděným kanálem 8 intenzivně hoří v rotačním víru, přičemž spaliny za rotace stoupají vzhůru do předehřívače, kde se eventuálně mísí s odpadními spalinami přiváděnými do předehřívače z vnějšího neznázorněného tepelného agregátu. Částice materiálu předehřáté v předehřívači při tom volně postupují dolů do napojené nístěje, kde v rotujícím víru hořícího plynu intenzivně kalcinují a vytváří zahuštěný částicový mrak 16 nad vlastní fluidní vrstvou. Teplota mraku částic je sledována jako určující technologická hodnota a na základě jejího vyhodnocení regulátorem 11 je prováděno odpouštění materiálových částic výpustí 9 ^z agregátu jako hotového produktu nebo meziproduktu pro další zpracování. Popeloviny tvořící se spalováním tuhé hořlaviny jsou kontinuálně odpouštěny ze spodní části fluidní vrstvy výhrabem 10 na základě vyhodnocení snímaného diferenčního tlaku regulátorem 12, a to tak, aby hmotnostní náplň fluidni vrstvy byla konstantní.In the attached hearth 2 there is a fine-grained mass 2 fluidizing due to the supplied primary air - entering uniformly into the cross-section of the hearth 2 via fluidizing tubes 2 of known construction. The fluidizing mass consists of a mixture composed of a majority of the ash and scattered combustible particles, supplied in the form of grains up to 4 mm in size by inlet 2 or alternatively by spraying 2 for liquid combustible. In the case of the use of liquid combustible material, the flushing content is an inert material, granulometrically equivalent to ash. The combustible material dispersed in the fluidizing mass partially burns in proportion to the primary air supplied and is only gasified. The resulting combustible gas escapes from the fluidizing layer and, upon contact with the secondary air supplied by channel 8, burns intensely in a rotating vortex, whereby the flue gas rises upwardly into the preheater where it eventually mixes with the flue gas fed to the preheater from an external heat generator (not shown). In this process, the material particles preheated in the preheater freely advance down into the connected hearth, where in the rotating vortex of the burning gas they calculate intensively and form a thickened particle cloud 16 above the fluidized bed itself. The cloud temperature of the particles is monitored as a determining technological value and, based on its evaluation by the controller 11, the material particles are drained ^{from the} aggregate as a finished product or intermediate for further processing. The ash formed by the combustion of the solid combustible material is continuously discharged from the bottom of the fluidized bed by a burst 10 based on the evaluation of the sensed differential pressure by the regulator 12, so that the mass loading of the fluidized bed is constant.

V. případě užití tekuté hořlaviny, kdy fluidující hmotu tvoří inertní materiál, je jeho úbytek hrazen nově přiváděným inertem, přičemž jako dávkovači zařízení slouží původní přívod tuhé hořlaviny.In the case of the use of liquid combustible material, where the fluidizing mass is an inert material, its loss is compensated by the newly supplied inert material, whereby the original supply of solid combustible material is used as a dosing device.

Claims

1. A method of heat treating pulverulent and fine-grained materials in an extended shaft dispersion preheater, the extension of which forms a directly connected hearth to a fluidizing fine-grained mass in which the combustible material is dispersed, characterized in that the energy required for heat treatment of the feed is obtained by burning the combustible gas combustion of the dispersed combustible in the hearth, wherein the hot combustion gases resulting from the combustion of the combustible gas coming from the fluidizing fine-grained mass when mixed with the necessary combustion air supplied immediately above the fluidized bed are guided countercurrent upwards due to decreasing dispersed stream of preheated process material. it is thickened and thickened into a particle cloud by the surface of the fluidized bed from which it is continuously discharged n as a finished product or intermediate product, with simultaneous but separate removal of ash from the bottom of the fluidizing, fine-grained mass, formed either by supplying solid combustible with a granulometry up to 4 mm, or solely inert granulometrically equivalent material into which liquid combustible is sprayed.

2. Apparatus for p; The method of claim 1 consisting of a countercurrent shaft dispersion therein. having a hearth at the bottom of the hearth to which it is connected directly and coaxially, characterized in that a solid combustible inlet (2) or, alternatively, an injection (2) is provided at the side of the hearth (1) below the level of the gluing fine-grained mass (7). 3) liquid combustibles.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a grate surface formed by fluidizing tubes (4) connected to the central primary air inlet (5) is located across the hearth (1) below the level of the combustible inlet (2) or spray (3).

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that in the hearth (1) there is a conduit (6) for discharging the heat-treated material, said conduit being located in the geometric axis of the hearth (i) and its mouth exceeding the surface of the fluidizing fine-grained mass (7). .

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that at least one tangentially inlet duct (8) of secondary air is located above the mouth of the pipe (6) for the discharge of the heat-treated material.

Device according to Claim 2, characterized in that the pipe (6) for the removal of the heat-treated material is provided on its outlet side with a controlled closure (9) which separates the space above the fluidized bed against the atmosphere.

7. Apparatus according to claim 2, characterized in that the bottom of the hearth (1) is provided with a controlled ash residue (10).

Device according to one of Claims 6 to 7, characterized in that the controlled closure (9) and the controlled digger (10) are operatively connected to the controllers (7) for the control of the evaluated data of the concentrated particle cloud temperature (16) and the mass of the fluidizing fine-grained mass. 11, 12).

Device according to claim 2, characterized in that the temperature sensor (13) for detecting the temperature of the concentrated particulate cloud (16) is located laterally in the hearth (1) between the upper level of the fluidizing fine-grained mass (7) and the secondary air inlet duct (8).

10. Apparatus according to claim 2, characterized in that, for deriving the mass of the fluidizing fine-grained mass (7), it is provided with pressure sensors (14, 15) disposed in the plane of the fluidization tubes (4) and the inlet plane (8). .