CZ25006U1 - Lože pro tepelnou úpravu popílků - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká lože pro tepelnou úpravu popílků, vytvářející základ vsázky v žíhací peci, určené pro snižování obsahu spalitelných látek v popílku žíháním vlastním obsahem spali5 telných látek.

Dosavadní stav techniky

U velkých elektráren a tepláren, především v zahraničí, například v Rusku, nebo na Ukrajině, které spalují vysoce kvalitní antracitické uhlí, jsou produkovány ve velkých objemech jako pevné zbytky spalování popílky, mající vysoký obsah spalitelných látek, který se pohybuje obvykle v hodnotách 14 až 28 % hmotnostních popílku, vztaženo na sušinu. Z tohoto důvodu tyto popílky nemohou být použity jako přísada při výrobě betonů, případně ani jako vstupní surovina pro výrobu pórobetonů.

Uvedené klasické vysokoteplotní popílky jsou, společně se struskou, ukládány ve velkých objemech na složiště producentů. Odtěžením, vysušením a odtříděním tohoto materiálu je možno získat vysoce hodnotný popílek frakce do 1 mm, který vykazuje vysoký obsah spalitelných látek. Oddělené frakce větších zrn mají obsah spalitelných látek podstatně nižší.

V minulých letech byla v USA vyvinuta a do úrovně praktického užití zavedena technologie tepelné úpravy popílků. V úpravnickém zařízení, konstrukčně řešeném na principu fluidního kotle, bylo bez použití speciálního ložového materiálu, fluidní lože vytvořeno pouze tepelně upravo20 váným popílkem, který byl pro žíhání , průběžně přiváděn do žíhací pece. Popílek s vysokým obsahem spalitelných látek, který byl převážně vyšší než 12 % hmotnostních, byl žíhán vlastním obsahem této spalitelné složky a takto získaný upravený popílek vykazoval konečný zbytkový obsah spalitelných látek maximálně 3 % hmotnostní. Tento žíháním upravený popílek je výlučně určen jako velmi kvalitní pucolánová přísada pro výrobu betonů na ústředních betonámách.

Nevýhodou uvedeného způsobu tepelné úpravy popílků je nepřítomnost elementu, který by v průběhu žíhání stabilizoval teplotu v žíhaném popílku a snižoval vliv případných výkyvů teploty žíhání podle obsahu spalitelných látek v popílku, který je průběžně přiváděn do žíhací pece k žíhání.

Známá je rovněž technologie tepelné úpravy popílků s vysokým obsahem spalitelných látek podle českého užitného vzoru CZ 23332 Ul. Jako stabilizačního prvku teploty žíhané vrstvy popílku je použito lože, tvořené buďto z ostře tříděných křemičitých písků frakce do 4 mm nebo z ostře tříděné sklovité strusky.

Nevýhodou tepelné úpravy popílků v žíhací peci podle uvedeného řešení je použití pískového lože z ostře tříděných křemičitých písků, zejména s ohledem na jejich vysokou cenu. V případě použití sklovité strusky dvou ostře tříděných frakcí jsou náklady na její úpravu, to znamená vysušení a odtřídění, také značně vysoké. V průběhu žíhání je třeba pískové lože z drahých křemičitých písků nebo sklovité strusky v určitém rozsahu průběžně doplňovat. Tím se náklady na pořízení potřebného množství ostře tříděného křemičitého písku a strusky dále zvyšují.

K nevýhodám použití lože z křemičitých písků nebo ze sklovité strusky rovněž patří, že pro tento materiál, po jeho odebrání ze žíhací pece, není další vhodné využití.

U obou uvedených známých případů úpravy popílku žíháním se jedná o investičně a provozně poměmě nákladná zařízení.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje lože pro tepelnou úpravu popílků, vytváře45 jící základ vsázky v žíhací peci, určené pro snižování obsahu spalitelných látek v popílku žíhá- 1 CZ 25006 Ul ním vlastním obsahem spalitelných látek podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, zeje drtí z vápencové horniny, s granulometrickým složením do 6 mm, s obsahem hlavní složky, kterou je čistý uhličitan vápenatý, minimálně 85 % hmotnostních, vztaženo na sušinu.

Uvedené technické řešení umožňuje racionálním způsobem žíhání, na technicky a ekonomicky méně náročném technologickém uspořádání žthací pece, s nižšími investičními a provozními náklady, snížit obsah spalitelných látek v popílcích, vznikajících spalováním i vysoce kvalitního antracitického uhlí, z poměrně vysokých hodnot 14 až 28 % hmotnostních popílku, na hodnotu až pod 5 % hmotnostních a vyrobit popílek, který vyhovuje evropským normám a je určen jako vstupní surovina, jako vysoce kvalitní pucolánová přísada, pro výrobu betonů v ústředních betoio nářkách nebo jako vstupní surovina pro výrobu pórobetonů.

Takto upravený popílek je vhodný rovněž pro výrobu lehkého umělého spékaného kameniva, agloporitu. V tomto případě je možno hodnotu obsahu spalitelných látek v upraveném popílku snížit jen na hodnotu 6 až 8 % hmotnostních.

Přitom je pro stabilizaci teploty žíhání, zajištění potřebné teplotní setrvačnosti v žíhací peci a snížení vlivu případného výkyvu obsahu spalitelných látek v popílku přiváděném do žíhací pece k žíhání, výhodně použito lože ze zrnitého minerálního materiálu. Poměrně drahý, ostře tříděný křemičitý písek nebo sklovitá struska, kterou je třeba poměrně nákladně upravovat, vysušit a odtřídit, jsou však nahrazeny levnou a dostupnou drtí z vápencové horniny.

Další výhodou je, že při nevhodném zvýšení teploty v žíhací peci je možné její snížení a udržo20 vání na potřebné hodnotě docílit jednoduchým a velmi efektivním způsobem, prostým přisypáním menšího množství vápencové drti. Ta odvádí teplo a stabilizuje teplotu v žíhací peci jednak tím, že určitou část tepla spotřebuje ke svému ohřevu na teplotu v peci a jednak část tepla z prostoru pece spotřebuje k endotermní reakci, při níž dochází k pomalému rozkladu vápence na vápno CaO a na kysličník uhličitý CO₂. Při úpravě množství spalitelných látek v žíhaném popíl25 ku tak dochází současně k výrobě kvalitního vápna, které má, společně s žíháním upraveným popílkem, široké uplatnění ve stavebnictví.

Výhodou je rovněž, že při použití lože tvořeného drtí z vápencové horniny, je pro žíhání dostačující teplota 750 až 950 °C.

Při vytvoření lože alespoň ze dvou ostře tříděných frakcí drti z vápencové horniny, je po vyžíhání popílku získán produkt, který kromě samotného popílku s nízkým obsahem spalitelných látek obsahuje i část vápencového lože tvořenou frakcí 0 až 1 mm drti z vápencové horniny, která se však při žíhací teplotě přeměnila na vápno CaO, které bude, společně s vyžíhaným popílkem, odnášeno prosávaným horkým vzduchem z žíhacího prostoru žíhací pece do filtrů. Takto je získána velmi kvalitní směs popílku s vápnem, která je kvalitní přísadou do betonových směsí.

Drť z vápencové horniny se v loži žíhací pece ponechává 3 až 6 hodin. Vyžíhaný popílek je z filtrů průběžně odebírán a do prostoru pece je postupně přisypáván další popílek určený k žíhání.

Žíhání popílku trvá 0,5 až 1 hodinu. Vyžíhaný popílek s vyšším obsahem spalitelných látek, a to 6 až 8 % hmotnostních, je velmi vhodný pro výrobu umělého spékaného kameniva agloporitu.

Velmi přínosné je i využití předsušeného popílku odděleného tříděním od vysušené strusko40 popílkové směsi uložené na složišti. Tato struskopopílková směs je na složiště plavena řadu let, postupně vlivem klimatických podmínek dochází k jejímu proplachování a vyluhování toxických látek, a tím je získána z ekologického hlediska naprosto nezávadná surovina.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Pro tepelnou úpravu popílku v žíhací peci se použije popílek frakce do 1 mm, odtříděný ze struskopopílkové směsi uložené řadu roků na složišti producenta, obsah spalitelných látek v popílku je 18 až 25 % hmotnostních. Tento popílek je vnášen do technologické žíhací pece a tepelně

-2 CZ 25006 Ul upravován žíháním vlastním obsahem spalitelných látek při teplotě 750 až 950 °C. Upravený popílek po jeho vyžíhání bude mít obsah spalitelných látek 5 % hmotnostních.

Do žíhací pece určené pro provádění tepelné úpravy popílků je místo dosud používaného lóžového materiálu tvořeného křemičitým pískem o granulometrii 1 až 3 mm uložen stejný objem ložo5 vého materiálu tvořeného vápencovou drtí frakce 2 až 4 mm. V případě nárůstu teploty v úpravnickém zařízení se jejího snížení a udržení na požadované výši dosáhne přidáním malého množství vápencové drtě, která odběrem tepla zajistí pokles teploty v žíhací peci.

Příklad 2

Pro tepelnou úpravu je zvolen popílek jako pevný zbytek spalování uhlí a odebraný přímo z io elektrofiltrů. Frakce popílku je do 1 mm s tím, že 85 % hmotnostních tvoří popílek s granulometrií do 0,5 mm a zbytek, to je 15 % hmotnostních frakce 0,5 až 1 mm. Obsah spalitelných látek v popílku se pohybuje v rozmezí 16 až 20 % hmotnostních. Tento popílek je vnášen do technologické žíhací pece a tepelně upravován žíháním vlastním obsahem spalitelných látek při teplotě

750 až 950 °C.

Vápencové lože v technologické žíhací peci je z vápencové drtě frakce do 6 mm a sestává ze dvou frakcí, 40 % hmotnostních tvoří frakce vápence do 1 mm a 60 % hmotnostních frakce 1 až 6 mm. Po vyžíhání popílku je získán upravený produkt, který kromě samotného popílku s nízkým obsahem spalitelných látek obsahuje i část vápencového lože frakce do 1 mm, tento jemný podíl odchází společně s upravovaným popílkem do filtrů.

Průmyslová využitelnost

Lože pro tepelnou úpravu popílků podle tohoto technického řešení lze použít ve formě náhrady běžně používaných ostře tříděných křemičitých písků při provozu žíhacích pecí určených ke snížení obsahu spalitelných látek v upravovaném popílku. Podobně a vhodné využití je i v případě náhrady sklovité strusky použité jako pískové lože, která vzniká při spalování antracitického černého uhlí v kotlích s výtavným topeništěm při teplotách vyšších než 1 400 °C,

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Lože pro tepelnou úpravu popílků, vytvářející základ vsázky v žíhací peci určené pro snižování obsahu spalitelných látek v popílku žíháním vlastním obsahem spalitelných látek, vyznačující se tím, že je tvořeno drtí z vápencové horniny, s granulometrickým slože30 ním do 6 mm a s obsahem hlavní složky, kterou je čistý uhličitan vápenatý, minimálně 85 % hmotnostních, vztaženo na sušinu.
2. 2. Lože pro tepelnou úpravu popílků podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m , že je při výrobě připraveno alespoň ze dvou ostře tříděných frakcí drti z vápencové horniny, z nichž jedna frakce vykazuje maximální velikost zrna 1 mm, v množství až do 40 % hmotnostních, vztaženo

   35 na sušinu, a druhá frakce vykazuje minimální velikost zrna 1 mm, v množství alespoň 60 % hmotnostních, vztaženo na sušinu.