CS260405B1

CS260405B1 - Method of hot cement clinker cooling

Info

Publication number: CS260405B1
Application number: CS851113A
Authority: CS
Inventors: Josef Plsek
Original assignee: Josef Plsek
Priority date: 1985-02-18
Filing date: 1985-02-18
Publication date: 1988-12-15
Also published as: CS111385A1

Abstract

Je řešen způsob chlazení horkého cementářského slínku, vystupujícího z vypalovací pece studeným vzduchem, při minimálních ztrátách tepla povrchovými ztrátami a ztrátami na vychlazeném slínku. Při hodnotě těchto ztrát do 15 % se všechen chladicí vzduch při chlazení slínku ohřívá na stejnou a co nejvyšší teplotu minimálně 60 stupňů Celsia. Dále se 20 až 35 % chladicího vzduchu vede příčně přes pohybující se vrstvu nejteplejšího slínku. Rovněž se 20 až 35 % chladícího vzduchu vede přes vrstvu nejteplejšího slínku, udržovanou průchodem tohoto chladicího vzduchu ve vířivém pohybu.The method of cooling the hot cement is solved clinker emerging from the firing furnaces with cold air, at minimum heat loss by surface losses a losses on chilled clinker. At value these losses up to 15% with all cooling air while cooling clinker warms to same and as high as possible minimum 60 degrees Celsius. Furthermore, 20 to 35% of the cooling air it runs across the moving layer of the hottest clinker. Also, 20 to 35% cooling air leads through the hottest layer clinker, maintained by the passage of this cooling air in vortex motion.

Description

Vynález se týká způsobu chlazeni horkého cementářského slínku, vystupujícího z vypalovací pece, studeným vzduchem a jeho účelem je zvýšit využití tepla z ochlazovaného slínku ve srovnání se způsoby chlazení užívanými v současné době.The present invention relates to a method of cooling the hot cement clinker exiting a kiln with cold air to increase the utilization of heat from the cooled clinker compared to the cooling methods currently used.

Při výpalu cementářského slínku vystupuje horký stínek z rotační pece do chladiče, kde se ochlazuje na nízkou teplotu, která vyhovuje návazné technologické fázi výroby. Při tom je snahou vracet teplo získané z chlazení horkého slínku zpět do procesu výpalu. Užívané způsoby chlazení a typy chladiče toho však dosahují jon v určité míře. Značná část tepla, zpravidla více než 30 %, se ztrácí.When the cement clinker is fired, the hot shade exits from the rotary kiln to the cooler, where it is cooled down to a low temperature that suits the subsequent technological phase of production. The aim is to return the heat obtained from the cooling of the hot clinker back to the firing process. However, the cooling methods used and the cooler types achieve this to some extent. Much of the heat, usually more than 30%, is lost.

U roštových chladičů je to především v odpadním vzduchu, n jiných chladicích zařízení jsou ztráty představovány hlavně vysokou teplotou vychlazeného slínku a vysokými ztrátami tepla povrchem chladiče. Snaha o maximální vrácení tepla ze zóny chlazení do vypalovacího procesu vedla i ke stavbě šachtových chladičů s protiprondou výměnou tepla, které mají pracovat bez odpadního vzduchu. Ani zde se však nepodařilo najít uspokojivé a provozně spolehlivé řešení.In the case of grate coolers, this is mainly in the exhaust air, in other cooling devices the losses are mainly represented by the high temperature of the cooled clinker and high heat losses through the surface of the cooler. Efforts to maximize the return of heat from the cooling zone to the firing process have also led to the construction of shaft coolers with counter-heat exchangers to operate without exhaust air. Even here, however, no satisfactory and operationally reliable solution was found.

Obtížnost daného problému spočívá v tom, že slínek, vycházející z vypalovací pece, obsahuje velké množství tepla (v závislosti na jeho teplotě 1 380 až 1 500 kj . kg^-1 slínku), které lze vracet do vypalovacího procesu prakticky jen prostřednictvím ohřevu sekundárního spalovacího vzduchu.The difficulty of the problem lies in the fact that the clinker coming from the kiln contains a large amount of heat (depending on the temperature of 1 380 and 1 500 kJ. Kg ^-1 clinker) which can be returned to the burning process practically only by heating the secondary combustion air.

Při suchém způsobu výpalu a při stále nižších spotřebách tepla na výpal slínku je množství spalovacího vzduchu poměrně malé. Při použití pevného paliva se sekundární vzduch dále zmenšuje o zvýšené množství primárního vzduchu. Množství sekundárního vzduchu, pomocí kterého lze vracet teplo z chlazení slínku, dosahuje cca 0,75 až 0,88 Nm³ . kg^-1 slínku. Aby se vrátilo do procesu výpalu veškeré teplo z ochlazovaného slínku, musela by teplota sekundárního spalovacího vzduchu dosahovat hodnot 1100 až 1 300 °C. Naděje dosáhnout spolehlivého konstrukčního řešení konce pece navazujícího na zónu chlazení (žárové hlavy, hořáku a výstupního konce pece apod.) pro uvedené vysoké teploty, je malá, nehledě na to, že by také slínek na vstupu do chladiče dosahoval příliš vysokých teplot.With a dry firing process and increasingly low heat consumption for clinker firing, the amount of combustion air is relatively small. When solid fuel is used, the secondary air is further reduced by an increased amount of primary air. The amount of secondary air through which the heat from the clinker cooling can be returned is about 0.75 to 0.88 Nm ³ . kg ^-1 clinker. In order to return all heat from the cooled clinker to the firing process, the temperature of the secondary combustion air would have to be between 1100 and 1300 ° C. The chances of achieving a reliable design of the furnace end downstream of the cooling zone (heat head, burner and furnace outlet end, etc.) for these high temperatures is small, notwithstanding that the clinker at the inlet to the cooler also reaches too high temperatures.

Dosavadní způsob chlazení slínku s minimálními ztrátami tepla povrchem a vychlazeným produktem pomocí roštového chladiče se vyznačuje tím, že značná část tepla, kterou již nelze vrátit do procesu výpalu, je odváděna odpadním vzduchem. Jeho teplota je relativně nízká 200 až 250 °C a tedy pro odvedení daného množství tepla je jeho množství značné, kolem 1,5 Nm³ . .kg^-1 slínku. Jeho odprášení si vyžaduje investičně i provozně nákladné řešení a možnost využití jeho tepla je značně omezená vzhledem k jeho relativně nízké teplotě.The prior art method of cooling the clinker with minimal heat loss through the surface and the cooled product by means of a grate cooler is characterized in that a considerable part of the heat which can no longer be returned to the firing process is removed by the exhaust air. Its temperature is relatively low 200 to 250 ° C and therefore for the removal of a given amount of heat its amount is considerable, around 1.5 Nm ³ . .kg ^-1 clinker. Its dedusting requires a costly and operationally costly solution and the possibility of using its heat is considerably limited due to its relatively low temperature.

Ani dosavadní využití protiproudé výměny tepla u šachtových chladičů nedosahuje očekávaných výsledků. To proto, že chlazený materiál ve vrstvě nemá rovnoměrnou granulometrii, nebot při nesypání žhavého slínku o velmi vysoké teplotě z pece do minimálně se pohybující vrstvy u šachtového chladiče dochází ke slepování granulí sliním do bloků. To podstatně narušuje rovnoměrný průchod chladicího vzduchu vrstvou. U šachtových chladičů se chladicí vzduch přes naznačené nedostatky ohřívá na vysokou teplotu, což zvyšuje teplotu slínku na vstupu do šachty chladiče a podmínky pro slepování materiálu do bloků se zvýrazíiují.Even the current utilization of counter-current heat exchange in shaft coolers does not achieve the expected results. This is because the cooled material in the layer does not have a uniform granulometry, since the non-pouring of the very high temperature hot clinker from the furnace into the minimally moving layer at the shaft cooler causes the granules to stick together in blocks. This substantially disrupts the uniform passage of the cooling air through the layer. In shaft coolers, the cooling air is heated to a high temperature despite the shortcomings indicated, which increases the temperature of the clinker at the inlet of the cooler shaft and the conditions for bonding the material to the blocks are enhanced.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem chlazení horkého cementářského slínku, vystupujícího z vypalovací pece studeným vzduchem podle vynálezu, při minimálních ztrátách tepla povrchovými ztrátami a ztrátami na vychlazeném slínku, jehož podstata spočívá v tom, že při hodnotě těchto ztrát do 15 % se všechen chladicí vzduch při chlazení slínku ohřívá na stejnou a co nejvyšší teplotu minimálně 600 °C, nepřesahující však maximálně přípustnou teplotu určenou podmínkami konstrukčního provedení konce pece, přičemž 80 až 65 % chladicího vzduchu se vede v protiproudu proti postupu chlazeného slínku a 20 až 35 procent se vede odděleně přes nejteplejsí slínek přímo za výpadem z vypalovací pece pro chlazení slínku z nejvyšších teplot na teplotu neohrožující slepováním slínku následné intenzívní protiproudé chlazení v málo pohyblivé vrstvě, načež část ohřátého chladicího vzduchu, převyšující množství potřebného spalovacího vzduchu se odvádí mimo vypalovací proces k jinému využití tepla.The above drawbacks are overcome by the method of cooling the hot cement clinker leaving the furnace by the cold air of the invention, with minimal heat loss by surface losses and losses on the cooled clinker, the principle being that at these losses up to 15% all cooling air when cooling the clinker, it heats to the same and maximum temperature of at least 600 ° C, but not exceeding the maximum permissible temperature determined by the furnace end design conditions, 80 to 65% of the cooling air being countercurrent to the cooled clinker and 20 to 35 percent separately through the hottest clinker directly behind the discharge from the kiln to cool the clinker from the highest temperatures to a temperature not compromising clinker clinking, followed by intensive countercurrent cooling in a low-moving layer, then part of the heated cooling air, The higher amount of combustion air required is diverted outside the firing process for other heat recovery.

Způsob chlazení horkého cementářského slínku se dále vyznačuje tím, že 20 až 35 % chladicího vzduchu se vede příčně přes pohybující se vrstvu nejteplejšího slínku.The method of cooling hot cement clinker is further characterized in that 20 to 35% of the cooling air is passed transversely through the moving layer of the hottest clinker.

Způsob chlazení horkého cementářského slínku podle vynálezu se dále vyznačuje tím, že 20 až 35 % chladicího vzduchu se vede přes vrstvu nejteplejšího slínku udržovanou průchodem tohoto chladicího vzduchu ve vířivém pohybu.The method of cooling the hot cement clinker according to the invention is further characterized in that 20 to 35% of the cooling air is passed through a layer of warmest clinker maintained by the passage of this cooling air in a swirling motion.

Výhody způsobu ochlazení horkého comeiitářskébo slínku podle vynálezu spočívají v tom, že při zhruba stejných ztrátách tepla povrchem chladiče a teplotou vychlazeného slínku odvádí mimo vypalovací proces část tepla, kterou nelze z konstrukčních důvodů vracet do vypalovacího procesu, vzduchem ohřátým na stejnou úroveň jako u spalovacího vzduchu, tedy na teplotu až cca 800 °C. To vytváří podmínky pro dokonalé a výhodné využití daného množství tepla. Tím, že přebytečné teplo je odváděno vzduchem o vysoké teplotě, je jeho množství malé a tedy i nároky na jeho odprášení jsou odpovídající malému množství, které je cca 5krát menší než při chlazení pomocí roštových chladičů. Při teplotě tohoto vzduchu cca 800 °C bude se jeho množství pohybovat jen kolem 0,3 Nm³ . kg^-1 simku. Vzduch s tak vysokou teplotou lze mimo jiné efektivně využít i pro výrobu páry pro energetické účely.The advantages of the method of cooling the hot clinker according to the invention are that, with roughly the same heat losses through the surface of the cooler and the temperature of the cooled clinker, temperature, up to about 800 ° C. This creates the conditions for perfect and advantageous use of a given amount of heat. Since the excess heat is dissipated by high-temperature air, its amount is small and hence the demands on its dedusting are corresponding to a small amount, which is about 5 times less than when using grate coolers. At an air temperature of about 800 ° C, the amount will be only about 0.3 Nm ³ . kg ^-1 simku. Air with such a high temperature can also be used effectively for steam production for energy purposes.

Pro dosažení vysoké efektivnosti chlazení bude při tomto způsobu chlazení použito v rozhodující míře protiproudé výměny tepla mezi vrstvou chlazeného simku a chladicím vzduchem při jejich vzájemně protisměrném postupu. Vysoká efektivnost takové výměny tepla zajistí dostatečně nízkou teplotu vychlazeného produktu a vysokou teplotu chladicího vzduchu, dosaženou průchodem vrstvou chlazeného materiálu, při poměrně malém celkovém množství chladicího vzduchu. To bude prakticky určováno horní přípustnou teplotou spalovacího vzduchu, odváděného do vypalovací pece a bude cca poloviční ve srovnání s dnešním chlazením pomocí roštového chladiče.In order to achieve a high cooling efficiency, a countercurrent heat exchange between the cooled sim layer and the cooling air will be used in this cooling method in a counter-directional manner. The high efficiency of such heat exchange will ensure a sufficiently low temperature of the cooled product and a high temperature of the cooling air achieved by passing through the layer of cooled material with a relatively low total amount of cooling air. This will be practically determined by the upper allowable temperature of the combustion air discharged into the kiln and will be about half compared to today's grate cooler cooling.

Aby bylo možno využít mimořádné intenzity protiproudé výměny tepla při protisměrném postupu vrstvy chlazeného materiálu a chladicího vzduchu, procházejícího vrstvou, musí být materiál ve vrstvě co nejrovnoměrnější z hlediska granulometrie.In order to take advantage of the extreme intensity of countercurrent heat exchange in the counter-flow of the layer of cooled material and the cooling air passing through the layer, the material in the layer must be as uniform as possible in terms of granulometry.

Aby se zabránilo slepování slínku, které značně znehodnocuje teoretické možnosti zvoleného způsobu výměny tepla, způsob chlazení horkého cementářského slínku podle vynálezu uplatňuje intenzívní předchlazení slínku z vysoké teploty na výstupu z vypalovací pece na teplotu, kdy již nehrozí slepování slínku v málo pohyblivé vrstvě slínku v protiproudé šachtě. Při tomto intenzívním předchlazení, které také zlepšuje mineralogickou skladbu slínku, jsou granálie slínku ve vzájemném pohybu, což zabraňuje jejich slepování. I když intenzita přestupu tepla je zde nižší, dosáhne se díky vysokému teplotnímu spádu i ohřátí chladicího vzduchu v této části na vysokou teplotu, odpovídající mezní hodnotě plynoucí z konstrukčního provedení konce vypalovací pece s příslušenstvím.In order to avoid clinker sticking, which greatly degrades the theoretical possibilities of the selected heat exchange method, the hot cement clinker cooling method according to the invention applies intensive pre-cooling of the clinker from the high temperature of the kiln exit to a clinker clinker. shaft. With this intense pre-cooling, which also improves the mineralogical composition of the clinker, the clinker granules are in mutual motion, preventing them from sticking together. Although the heat transfer rate is lower here, due to the high temperature gradient, the cooling air in this section is also heated to a high temperature corresponding to the limit value resulting from the design of the end of the furnace with accessories.

Způsobem chlazení horkého cementářského slínku podle vynálezu s využitím protiproudého přestupu tepla je převážná část studeného chladicího vzduchu 80 až 65 % vedena proti postupu chlazeného slínku a chladí horký slínek s využitím maximální efektivnosti protiproudé výměny tepla a menší část studeného chladicího vzduchu (20 až 35%) je vedena odděleně přes nejteplejší slínek přímo za výpadem z pece a intenzívně chladí slínek z pece z nejvyšších teplot na teplotu, která neohrožuje slepováním slínku plynulost a dokonalost následného protiproudého chlazení slínku v málo pohyblivé vrstvě.By the method of cooling the hot cement clinker according to the invention using countercurrent heat transfer, most of the cold cooling air is 80-65% directed against the cooled clinker process and cools the hot clinker using maximum countercurrent heat exchange efficiency and a smaller fraction of cold cooling air (20-35%). it is routed separately through the hottest clinker directly behind the furnace discharge and intensively cools the clinker from the furnace from the highest temperatures to a temperature that does not compromise the continuity and perfection of the clinker clinker in the less movable layer.

Konkrétní provedení způsobu chlazení slínku používá pro předchlazení slínku před vstupem do zóny protiproudého chlazení, ochlazování s využitím kříženého postupu pohybující se vrstvy ve vířivé vrstvě chlazeného slínku.A particular embodiment of the clinker cooling method uses, for the precooling of the clinker prior to entering the countercurrent cooling zone, cooling using a crossover moving layer in the swirl layer of the cooled clinker.

Tedy 20 až 35 % studeného chladicího vzduchu pro předchlazení slínku ihned za výpadem z pece z nejvyšších teplot na teploty vyhovující následnému protiproudému chlazení ve vrstvě je vedeno přes příčně postupující pohyblivou vrstvu slínku s nejvyššími teplotami.Thus, 20 to 35% of the cold cooling air for precooling the clinker immediately after the furnace exit from the highest temperatures to temperatures satisfying the subsequent countercurrent cooling in the layer is passed through a transversely moving movable clinker layer at the highest temperatures.

Podle dalšího provedení způsobu podle vynálezu 20 až 35 % studeného chladicího vzduchu pro předchlazení slínku ihned za výpadem z pece z nejvyšších teplot na teploty vyhovující následnému protiproudému chlazení ve vrstvě je vedeno přes vrstvu nejteplejšího slínku, udržovanou průchodem tohoto chladicího vzduchu ve vířivém pohybu.According to another embodiment of the method of the invention, 20 to 35% of the cold cooling air for precooling the clinker immediately after leaving the furnace from the highest temperature to temperatures satisfying the subsequent countercurrent cooling in the layer is passed through the hottest clinker layer maintained by the cooling air.

Claims

SUBJECT

1. A method of cooling hot cement clinker leaving a kiln with cold air with minimal heat loss consisting of superficial losses of the cooling device and losses on the cooled clinker, characterized in that at a value of up to 15% all cooling air is heated during clinker cooling. to the same and as high as a minimum temperature of 600 degrees Celsius, but not exceeding the maximum permissible value determined by the design conditions of the furnace end, 80 to 65% of the cooling air being countercurrent to the cooled clinker and 20 to 35% separated separately over the warmest clinker directly behind the outlet from the kiln and cooling the clinker from the highest temperatures to a temperature not compromising clinker clinking, followed by intensive countercurrent cooling in a low moving layer, whereupon part of the heated cooling air exceeds the amount of needs combustion air, is discharged outside the firing process for other heat recovery.

2. A method for cooling hot cement clinker according to claim 1, wherein 20 to 35% of the cooling air is passed transversely through the moving layer of the hottest clinker.

3. A method for cooling hot cement clinker according to claim 1, wherein 20 to 35% of the cooling air is passed through a layer of warmest clinker maintained by the passage of the cooling air in a swirling motion.