CS263258B1

CS263258B1 - Apparatus for heat treatment of powder or fine grained material

Info

Publication number: CS263258B1
Application number: CS86449A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Ing Csc Krucek
Original assignee: Krucek Zdenek
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS44986A1

Abstract

Podstatou tohoto řešení je křížový kus, ve kterém se s velkou turbulencí střetávají horké plyny unášející předehřívaný práškový materiál, čímž dochází k intenzivní výměně tepla. Dále je u tohoto řešení důležité střídá ní ve vedení plynů a- materiálů vertikálních cyklonovýoh stupňů á horizontálních cyklonovýoh stupňů, čímž zde odpatjají oblouky rourového vedení plynů a materiálů a podstatně se snižují tlakové ztráty v tomto zařízení. Podle tohoto řešení tento předehřívač práškového materiálu má menší konstrukční výšku a proti dosavadním zařízením je konstrukčně i provozně lacinější. Toto zařízení se hlavně uplatní při předehřívání práškového materiálu při výrobě cementářské- ho slínku, ale i magnesitu, vápence, kyslič níku hlinitého, niklové rudy apod.The essence of this solution is a cross piece, in which they clash with great turbulence hot gases entraining pre-heated powder material, thereby exchanging intensively heat. Furthermore, it is important to alternate with this solution in the guidance of gases and materials vertical cyclone steps and horizontal cyclone steps degrees, where the arches are removed pipe lines of gases and materials and substantially pressure loss in this device is reduced. According to this solution, this preheater powdered material has a smaller structural height and against existing devices is cheaper both in terms of construction and operation. This the device is mainly used for preheating powder material in the manufacture of cement- clinker, but also magnesite, limestone, oxygen alloys, nickel ores and the like.

Description

Vynález se týká zařízení k tepelnému zpracovávání prachového nebo jemně zrnitého materiálu, jako například předehřevu nebo i částečného tepelného rozkladu cementářské suroviny, magnezitu, kysličníku hlinitého, niklové rudy apod.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for the thermal treatment of a dusty or fine-grained material, such as preheating or even partial thermal decomposition of cementitious raw material, magnesite, alumina, nickel ore and the like.

V současné době je pro tuto tepelnou úpravu prachových materiálů používáno předehřívání v dispersníoh šachtových, cyklonových nebo šachtocyklonových předehřívačích, v jednoproudém nebo dvouproudém provedeni, u niohž je využíváno souproudé, protiproudé nebo kombinované výměny tepla.At present, preheating in dispersion shaft, cyclone or shaft-cyclone preheaters, in single-flow or dual-flow design, using co-current, counter-current or combined heat exchange, is used for this thermal treatment of the dust materials.

Tyto předehřívače jsou konstruovány jako soustava klasických vertikálních cyklonů nebo šachet kombinovaných s cyklony. Jejich konstrukční provedení, počet a způsob vzájemného propojení, určují jejich tepelnou účinnost, přičemž snahou je dosáhnout co nejnižší tlakové ztráty. Ve snaze dosáhnout co nejvyšší tepelnou účinnost, se v poslední době u klasických cyklonových předehřívačů používá až pět na sebe navazujících cyklonových stupňů, což však přináší zvýšení tlakové ztráty a stavební výšky, tedy zvýšení investičních a provozních nákladů, jež jsou neúměrné k dosažené tepelné činnosti.These preheaters are designed as a set of classic vertical cyclones or shafts combined with cyclones. Their design, number and method of interconnection determine their thermal efficiency, with the aim of achieving the lowest pressure loss. In order to achieve the highest thermal efficiency, up to five consecutive cyclone stages have been used in conventional cyclone preheaters, but this results in an increase in pressure drop and construction height, thus increasing investment and operating costs that are disproportionate to the thermal activity achieved.

Tento nedostatek je podle vynálezu řešen tim, že tepelně výměnná jednotka má křížový kus a vertikální cyklonové stupně s horizontálními cyklonovými stupni a tyto podstatné složky jsou navzájem propojeny rovnými spojovacími kusy bez kolen. Těchto tepelně výměnných jednotek může být více nad sebou a zpracovávaný materiál postupuje shora dolu a horké plyny obráceným směrem. Hlavní výměna tepla probíhá v křížovém kusu, kde při vstřícném protisměrném proudění dochází k velké turbulenci a k intensivnímu převádění tepla z plynů na unášený prachový materiál.This drawback is solved according to the invention in that the heat exchange unit has a cross piece and vertical cyclone stages with horizontal cyclone stages and these essential components are interconnected by straight connecting pieces without elbows. These heat exchanger units may be more superimposed and the material to be processed flows from top to bottom and the hot gases in the reverse direction. The main heat exchange takes place in a cross piece where, in the opposite direction, large turbulence and intense heat transfer from the gases to the entrained dust material occur.

• Zařízení k tepelnému zpracování prachových nebo jemně zrnitých materiálů podle vynálezu je tvořeno tepelně výměnnou jednotkou, která se skládá z křížového kusu, dvojice vertikálních cyklonových stupňů a dvojice horizontálních cyklonových stupňů, které mají dvojici vstupního potrubí vedoucí od dvojice horizontálních cyklonových stupňů do křížového kusu, dvojici výstupního potrubí vedoucí od křížového kusu do dvojice vertikálních cyklonových stupňů, dvojici vstupů horkých plynů vedoucí od výstupu horkých plynů do dvojice horizontálních cyklonových stupňů, dvojici výstupů horkých plynů spojující dvojici vertikálních cyklonových stupňů s dvojicí vstupů do dvojice horizontálních cyklonových stupňů následující tepelně výměnné jednotky, dvojici vstupů prachového materiálu vedoucí do dvojice vstupního potrubí do křížového kusu a dvojici výstupů prachového materiálu, vycházejícího z dvojice horizontálních cyklonových stupňů, dvojici skluzů předehřívaného materiálu vedoucí od dvojice vertikálních cyklonových stupňů do dvojice vstupů horkých plynů do dvojice horizontálních cyklonových stupňů.The apparatus for heat treatment of dusty or fine-grained materials according to the invention consists of a heat exchange unit comprising a cross piece, a pair of vertical cyclone stages and a pair of horizontal cyclone stages having a pair of inlet ducts leading from a pair of horizontal cyclone stages to a cross piece. a pair of outlet piping leading from the cross piece to a pair of vertical cyclone stages, a pair of hot gas inlets leading from a hot gas outlet to a pair of horizontal cyclone stages, a pair of hot gas outlets connecting a pair of vertical cyclone stages with a pair of inlets to a pair of horizontal cyclone stages following heat exchange units a pair of powder material inlets leading to a pair of inlet ducts to the cross piece and a pair of powder material outlets coming out It consists of a pair of horizontal cyclone stages, a pair of chutes of preheated material leading from a pair of vertical cyclone stages to a pair of hot gas inlets to a pair of horizontal cyclone stages.

V tomto zařízení dochází k efektivnějšímu využití tepla při celkově nižší tlakové ztrátě, ve srovnání s klasickými cyklonovými předehřívač!.In this device, more efficient use of heat is achieved with an overall lower pressure drop compared to conventional cyclone preheaters !.

Propojení jednotlivých stupňů pouze přímými kanály snižuje nebezpečí tvorby usazenin a nálepů.Connecting the individual stages with straight channels only reduces the risk of deposits and stickers.

Zařízení bude blíže vysvětleno pomocí vyobrazení, kde schematicky představuje obr. 1 toto zařízení napojené na tepelný agregát, na obr. 2 je tepelně zpracovaný materiál zaváděn ještě do dalších cyklonů s nejteplejšími spalinami z tepelného agregátu a pak teprv je veden do tepelného agregátu k dalšímu zpracovávání a obr. 3 znázorňuje tepelný agregát ještě předřazený obvyklému tepelnému agregátu, který spolu s uvedenými cyklony ještě zvyšuje teplotu zpracovávaného materiálu.The apparatus will be explained in more detail by means of the drawing, where schematically FIG. 1 shows this apparatus connected to a heat generator, in FIG. 2 the heat treated material is introduced into further cyclones with the hottest flue gases from the heat generator and then fed to the heat generator for further processing. and Fig. 3 shows a thermal aggregate still upstream of a conventional thermal aggregate which, together with said cyclones, further increases the temperature of the material being processed.

Zařízení k tepelnému zpracováváni prachového nebo jemně zrnitého materiálu tvoří tepelně výměnnou jednotku JL< která se skládá z křížového kusu 6, dvojice vertikálních cyklono vých stupňů 2 ^a dvojice horizontálních cyklonových stupňů S, které dále mají dvojici vstupního potrubí 2 vedoucího od dvojice horizontálních cyklonových stupňů 2 Ίο křížového kusu 6, dvojici výstupního potrubí 10 vedoucí od křížového kusu 6 do dvojice vertikálních cyklonových stupňů J7, dvojici vstupů 2 horkých plynů vedoucí od výstupů 3^ horkých plynů do dvojice horizontálních cyklonových stupňů 8^, dvojici výstupů 3^ horkých plynů spojující dvojici vertikálních cyklonových stupňů T_ S dvojicí vstupů 2 do dvojice horizontálních cyklonových stupňů 8 následující jednotky, dvojici vstupů _4 prachového materiálu vedoucí do dvojice vstupního potrubí j) do křížového kusu £ a dvojici výstupů _5 prachového materiálu vycházejícího z dvojice horizontálních cyklonových stupňů 8, dvojici skluzů 11 předehřívaného materiálu vedoucí od dvojice vertikálních cyklonových stupňů 7_ do dvojice vstupů 2 horkých plynů do dvojice horizontálních cyklonových stupňů jj.The apparatus for heat treatment of the dusty or fine-grained material forms a heat exchange unit 11 comprising a cross piece 6, a pair of vertical cyclone stages 2 ^{and a} pair of horizontal cyclone stages S, further having a pair of inlet conduit 2 extending from the pair of horizontal cyclone stages 2 Křížο cross piece 6, pair of outlet piping 10 leading from cross piece 6 to pair of vertical cyclone stages 17, pair of hot gas inlets 2 leading from hot gas outlets 3 ^ to pair of horizontal cyclone stages 8 ^, pair of hot gas outlets 3 ^ connecting a vertical pair cyclone stages T with a pair of inlets 2 to a pair of horizontal cyclone stages 8 of the following unit, a pair of inlets 4 of dust material leading to a pair of inlet ducts j) to the cross piece 6 and a pair of outlets 5 of dust material a slope 11 of preheated material leading from a pair of vertical cyclone stages 7 to a pair of hot gas inlets 2 to a pair of horizontal cyclone stages 8.

Několik tepelně výměnných jednotek 2. může být umístěno nad sebou, přičemž dvojice výstupů 2 horkých plynů jednotky níže položené navazuje na dvojici vstupů 2 horkých plynů jednotky výše položené a dvojice výstupů 5 prachového materiálu z jednotky výše položené ústí do dvojice vstupního potrubí 9^ vedoucího od dvojice horizontálních cyklonových stupňů 8 do křížového kusu 6^. U nejhořejší jednotky dvojice výstupů 2 horkých plynů je vedení mimo zařízení a dvojice vstupů 4 prachového materiálu, vychází např. ze zásobníku prachového materiálu určeného k tepelnému zpracování. Tepelně zpracovaný prachový materiál z nejspodnější jednotky A P^ro další, tepelné zpracování přichází do tepelného agregátu 12, případně přizpůsobeného dalšímu postupu zpracovávání, který je opatřen přívodem 13 paliva.A plurality of heat exchanger units 2 may be superposed, wherein the pair of hot gas outlets 2 of the downstream unit is connected to a pair of hot gas inlets 2 of the upstream unit and a pair of dust outlets 5 from the upstream unit into a pair of inlet ducts 9. a pair of horizontal cyclone stages 8 into a cross piece 6 '. In the uppermost unit of the pair of hot gas outlets 2, the line is out of the apparatus and the pair of inlets 4 of the dust material, for example, comes from a reservoir of dust material intended for heat treatment. The thermally treated dust material from the lowest unit AP ^ro further, the heat treatment comes to the heat aggregate 12, possibly adapted to the further processing process, which is provided with a fuel supply 13.

V jiném případě předehřátý prachový materiál přichází do dvojice kanálů 15 horkých plynů, odkud je veden nejteplejšími spalinami z tepelného agregátu 12 do dvojice cyklonových stupňů 14, odkud dvojicí potrubí 16 pro vedení materiálu přichází do tepelného agregátu 12 a horké plyny postupují do dvojice horizontálních cyklonových stupňů f[.Alternatively, the preheated dust material enters a pair of hot gas channels 15, from where it is led through the hottest flue gases from the thermal aggregate 12 to a pair of cyclone stages 14, from which the pair of material conduit 16 enters the thermal aggregate 12 and the hot gases pass into a pair of horizontal cyclone stages F[.

Podle jiného provedení k tepelnému agregátu 12 je na vedení 18 kouřových plynů napojen předřazený tepelný agregát 17, z něhož dvojice kanálů 15 horkých plynů ústí do dvojice cyklonových stupňů 14, odkud tepelně zpracovaný prachový materiál postupuje do tepelného agregátu 12 a horké plyny do dvojice horizontálních cyklonových stupňůAccording to another embodiment, a pre-set 17 is connected to the flue gas line 18, from which the pair of hot gas channels 15 flows into a pair of cyclone stages 14, from where the heat treated dust passes into the set 12 and the hot gases into a pair of horizontal cyclone degrees

Zařízení pracuje tím způsobem, že prachový materiál ze zásobníku je dvojicí vstupů ý prachového materiálu zaváděn do dvojice vstupního potrubí j) vedoucího do křížového kusu 6. Zde dva proudy působí navzájem na sebe, dochází k silné turbulenci a k intensivnímu předávání tepla z plynu na unášený prachový materiál. Odtud tato směs prachového materiálu a horkého plynu jde dvojicí výstupního potrubí 10 od křížového kusu do dvojice vertikálních cyklonových stupňů 7_, odloučený plyn je odváděn mimo provoz a prachový materiál dvojicí skluzů 11 předehřívaného materiálu přichází do dvojice horizontálních stupňů j3, odkud dvojicí •výstupů !5 prachového materiálu přichází do dvojice vstupního potrubí 9_ a do křížového kusu 6 níže položené tepelně výměnné jednotky a další postup se opakuje, jak již bylo uvedeno.The device operates in such a way that the dust from the storage tank is introduced into the pair of inlet ducts (j) leading to the cross piece 6 via a pair of inlets ý of the dust material. Here two streams interact with each other, strong turbulence and intense heat transfer from gas to entrained dust. material. From there, this mixture of dust and hot gas goes through a pair of outlet ducts 10 from the cross piece to a pair of vertical cyclone stages 7, the separated gas is discharged out of operation and the dust material through a pair of pre-heated material slides 11 enters a pair of horizontal stages 3 from where The pulverulent material enters the pair of inlet duct 9 and the cross piece 6 of the lower heat exchanger unit, and the procedure is repeated as mentioned above.

Z poslední tepelně výměnné jednotky tepelně zpracovaný prachový materiál přichází buá přímo do tepelného agregátu 12 s přívodem 13 paliva a spaliny z něho výstupním a vstupním potrubím 3, 2 horkých plynů postupují do dvojice horizontálních cyklonových stupňů 8, nebo mezi tepelný agregát 12 a tepelně výměnnou jednotku 1. j^e vřazena dvojice cyklonových stupňů 14, pak předehřívaný prachový materiál je zaváděn do dvojice kanálů 15 horkých plynů, které jsou dále vedeny do tepelně výměnné jednotky 2. a prachový materiál přichází do tepelného agregátu 12 Je-li mezi tepelný agregát 12 a dvojici cyklonových stupňů 14 zařazen předřazený tepelný agregát 17, například karbonizační stupeň, pak prachový materiál přichází do předřazeného tepelného agregátu 17, z něho do dvojice cyklonových stupňů 14 a do tepelného agregátu 12 Horké plyny postupují z tepelného agregátu 12 vedením 18 kouřových plynů do předřazeného tepelného agregátu 17 a dvojicí kanálů 15 horkých plynů do dvojice cyklonových stupňů 14 a do tepelně výměnné jednotky 2·From the last heat exchange unit, the thermally treated dust material comes either directly to the heat generator 12 with the fuel inlet 13 and the flue gas from it flows through the hot gas outlet and inlet pipes 3, 2 into a pair of horizontal cyclone stages 8 or between the heat generator 12 and the heat exchange unit. i ^e the first pair being included preheater 14, then preheated powdery material is introduced into the pair of channels 15 of the hot gas which is introduced into a heat exchange unit and the second powdery material passes into the heat unit 12 If the thermal unit 12 and a pair of the dusty material enters the upstream heat exchanger 17, from which it enters the pair of cyclone stages 14 and the heat exchanger 12. The hot gases pass from the heat exchanger 12 via the flue gas line 18. into a pre-heat generator 17 and a pair of hot gas channels 15 into a pair of cyclone stages 14 and a heat exchange unit 2 ·

Tepelná účinnost jedné tepelně výměnné jednotky zařízení podle vynálezu je 'minimálně . stejně velká, jako tepelná účinnost 2,5 klasických cyklonových stupňů, při tlakové ztrátě odpovídající maximálně dvěma těmto cyklonovým stupňům, a to v důsledku toho, že zde nejsou oblouky v kanálech a že stavební výška jedné tepelně výměnné jednotky podle tohoto řešení odpovídá stavební výšce pouze jednoho cyklonového stupně doposud používaného, včetně přívodního kanálu opatřeného vstupem prachového materiálu.The thermal efficiency of one heat exchange unit of the device according to the invention is minimal. as high as the thermal efficiency of 2.5 conventional cyclone stages, at a pressure loss corresponding to a maximum of two cyclone stages, due to the absence of arcs in the channels and the construction height of one heat exchange unit according to this solution only corresponds to the construction height one cyclone stage used hitherto, including a feed channel provided with a dust inlet.

Je-li nad sebou řazeno více tepelně výměnných jednotek, pak např. při třech těchto jednotkách se dosáhne tepelné účinnosti 7,5 až 8stupňového cyklonového předehřívače při tlakové ztrátě na úrovni 6 až 5,5stupňového cyklonového předehřívače a stavební výšce třístupňového cyklonového předehřívače, což přináší snížení provozních i investičních nákladů.If more than one heat exchanger unit is arranged one above the other, for example, three of these units achieve a thermal efficiency of 7.5 to 8-degree cyclone preheater at a pressure loss of 6 to 5.5-degree cyclone preheater and construction height of the three-stage cyclone preheater. reduction of operating and investment costs.

Claims

Device for heat treatment of dusty or fine-grained materials, characterized in that it forms a heat exchange unit (1), consisting of a cross piece (6), a pair of vertical cyclone stages (7) and a pair of horizontal cyclone stages (8), further having a pair of inlet ducts (9) extending from a pair of horizontal cyclone steps (8) to a cross piece (6), a pair of outlet ducts 10) extending from a cross piece (6) to a pair of vertical cyclone steps (7), a pair of inlets ( 2) hot gases leading from the hot gas outlet (3) to a pair of horizontal cyclone stages (8), a pair of hot gas outlets (3) connecting a pair of vertical cyclone stages (7) with a pair of inlets (2) to a pair of horizontal cyclone stages (8) following heat exchange units (1), a pair of inlets (4) of dust material leading to a pair of inlet pots; a cross-piece (9) into a cross piece (6) and a pair of outlets (5) of dust material coming out of a pair of horizontal cyclone stages (8), a pair of sliders (11) of preheated material leading from a pair of vertical cyclone stages (7) to a pair of inlets (2) hot gases into a pair of horizontal cyclone stages (8).

A device according to claim 1, characterized in that several heat exchange units (1) are placed one above the other, the pair of hot gas outlets (3) of the unit below being connected to a pair of hot gas inlets (2) of the unit above and a pair of outlets ( 5) the dust from the unit upstream of the pair of inlet ducts (9) of the downstream unit, leading from the pair of horizontal cyclone stages (8) to the cross piece (6), and the uppermost unit of the pair of hot gas outlets (3) is routed outside and a pair of inlets (4) of the dust material exiting from the reservoir of the dust material to be heat treated, wherein in the lowermost heat exchange unit (1) both the gas conduit and the heated material are connected to the heat generator (12).

Device according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the pair of outlets (5) of the dusty material flows into a pair of hot gas channels (15) leading from the heat generator (12) to a pair of cyclone stages (14). 3) the hot gases are introduced into the heat exchange unit (1) and the pair of pipes (16) for guiding the material into the heat generator (12).

Device according to one or more of Claims 1 to 2, characterized in that the thermal unit (12) is connected to the upstream thermal unit (17) via a flue gas line (18) which connects the hot gas channels (15) to a pair of cyclone columns (14). wherein the inlet of the heat-treated material is introduced into the upstream or downstream flue gas line (18) and the discharge from the pair of cyclone stages (14) of the separated material is led to the heat unit (12).