CZ290901B6 - Zařízení pro výrobu cementového slínku - Google Patents

Abstract

e en se t²k za° zen pro v²robu cementov ho sl nku. Za° zen se skl d z p°edeh° va e, pra ic pece, ve kter se surovina kalcinuje za teploty vy ne 800 .degree.C, a kde se palivo a plyn obsahuj c kysl k uv d do nejspodn j z ny pra ic pece v horizont ln m sm ru, pece. Pra ic pec (2) m pevn² spodek (27). Men ° zen mno stv nekalcinovan surov drti se m e uv d t do nejspodn j z ny (23) v pra ic peci. e en poskytuje za° zen pro v²robu cementu, ve kter m je mo n spalovat hroudovit palivo v pra ic peci, p°i em je z rove zachov na mo nost prodlu ov n reten n doby a eventu ln i zvy ov n teploty materi lu uv d n ho do nejspodn j z ny v pra ic peci.\

Description

Zařízení pro výrobu cementového slínku

Oblast techniky

Předložený vynález se týká zařízení pro výrobu cementového slínku. Zařízení se skládá z předehřívače, ve kterém se suroviny předehřívají, pražící pece, ve které se surovina kaleinuje za teploty více než 800 °C, a kde se palivo a plyn obsahující kyslík uvádí do nej spodnější zóny pražící pece, a pece, ve které se suroviny pálí a transformují na slínek.

Dosavadní stav techniky

V obvyklém zařízení pro výrobu cementového slínku je možno nahradit až 20 % základního paliva v rotační peci levným odpadním palivem jako jsou pryžové pneumatiky bez obětování kvality konečného cementového produktu.

Normálně maximálně 40 % paliva celkově spotřebovaného v cementovém zařízení se spálí ve slinovací peci, přičemž zbývajících 60 % se spálí v pražící peci. V důsledku toho v obyčejném pecním zařízení je možné nahradit odpadním palivem pouze asi 20 % ze 40 % paliva spalovaného v rotační peci, to je přibližně 8 % celkového množství paliva. Proto by bylo výhodné, kdyby větší část paliva spáleného v pražící peci mohla být nahrazena odpadním palivem.

Nicméně jsou jistá omezení v druzích odpadů, které mohou být s výhodou spáleny v pražící peci.

Teplota v pražící peci je typicky v rozmezí 850 až 950 °C, což znamená, že není výhodné spalovat nebezpečný odpad, protože škodlivé látky, které musí být rozloženy a neutralizovány během spalování, by vyžadovaly vyšší teploty a delší retenční dobu než je vhodné v pražící peci.

Pražící pece jsou normálně závěsného typu, což znamená, že předehřátý vzduch z chladiče slínku nebo z pece se vede přes vedení a ohebnou trubici zohýbanou ke spodku pražící pece. Jestliže se hroudovitý odpad jako jsou trhané pryžové pneumatiky uvádí do pražící pece, spadne dolů do oblouku trubice a způsobí její zablokování. V důsledku toho pražící pece se spodkem konfigurovaným tímto způsobem nejsou vhodné pro pálení hroudovitých paliv.

Také může být obtížné využívat palivo, které je obtížné zapálit, např. jisté druhy uhlí s nízkým obsahem těkavých sloučenin, protože retenční doba v pražící peci je relativně krátká a teplota relativně nízká.

V dánském patentu DK č. 155 726 (Metallgesellschafit AG) je popsána pražící pec s fluidním ložem, do které se fluidizační vzduch obsahující kyslík uvádí skrze spodek pražící pece a kde se může dále sekundární vzduch obsahující kyslík uvádět horizontálně k oblasti rozprostírající se od minimálně 1 metru nad výchozím bodem fluidizačního vzduchu do alespoň 30 % pražící pece.

V tomto systému alespoň 65 % paliva, které je použito k pokrytí celkové spotřeby tepla, se uvádí do pražící pece, a alespoň 10 % paliva se uvádí do následující pece. Při vytváření fluidního lože v pražící peci je možné dosáhnout vysokého stupně kalcinace, dokonce i v případě rozmanitosti pokud jde o zrnitost. Nicméně fluidizace znamená, že se podstatné množství falešného vzduchu uvádí do systému, což má nepříznivý vliv na využití tepla. Současné vstřikování fluidizačního vzduchu také vyžaduje jistý přísun energie.

Z dánského patentu DK č. 170368 (F. L. Smidth & Co. A/S) je známa praxe uvádění hroudovitého materiálu jako jsou trhané automobilové pneumatiky do rozkladné komory instalované ve spojení s pražící pecí. Podle tohoto patentu se předehřátá nebo částečně

-1 CZ 290901 B6 kalcinovaná surová drť uvádí do rozkladné komory pro ohřívání odpadního paliva. Teplota, které je žádoucí dosáhnout v rozkladné komoře, musí být dostatečně vysoká k zajištění uskutečnění pyrolytického procesu, ale na druhé straně nesmí být tak vysoká, aby měla za následek granulaci surové drtě. Spalitelné plyny z rozkladné komory postupně proudí do spalovací komory 5 sestávající ze samotné pražící pece a zbylé produkty se extrahují ze spodku rozkladné komory a mohou se transportovat do rotační pece. Nicméně užití rozkladné komory, ve které je používán vzduchový deficit, neumožňuje extrahovat z odpadu v pražící peci stejné množství energie jaké může být získáno ve spojení s úplným spalováním za podmínky dostatečného přívodu kyslíku.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je poskytnout zařízení pro výrobu cementu, ve kterém je možné spalovat hroudovité palivo v pražící peci, přičemž je zároveň zachována možnost prodlužování retenční 15 doby a eventuálně i zvyšování teploty materiálu uváděného do nejspodnější zóny v pražící peci.

Tohoto cíle je dosaženo podle vynálezu tím, že pražící pec má pevný spodek, a tím dovoluje spalitelnému materiálu uváděnému do pražící pece usadit se na spodku, a tím, že se plyn obsahující kyslík uvádí horizontálně do pražící pece skrze otvory v nej spodnější zóně pražící 20 pece. Že se plyn obsahující kyslík uvádí horizontálně znamená, že plyn se zavádí skrze vertikální strany/stěny pražící pece a ne skrze spodek.

Uváděním spalitelného materiálu a vzduchu obsahujícího kyslík je tedy možné vytvořit spalovací komoru v nejspodnější zóně pražící pece, ve které teplota překračuje běžnou teplotu ve zbývající 25 části pražící pece, s teplotou udržovanou nejlépe v rozmezí 1100 až 1300 °C. Zvláštní výhoda této spalovací komory je, že nemá žádné požadavky týkající se uváděného paliva. Ani týkající se velikosti jakéhokoli hroudovitého paliva, konzistence paliva, ani tepelné hodnoty a zbytkového obsahu paliva.

Také modifikace existujícího zařízení je uskutečnitelná relativně jednoduše, protože je nezbytné pouze modifikovat spodek pražící pece a systém přívodu vzduchu.

Za účelem řízení teploty v nejspodnější zóně je nezbytné zajistit možnost řízení přísunu surové drtě, protože přísun velkých množství surové drtě snižuje teplotu, což je způsobeno tím, že 35 kalcinace je endotermní proces.

Za účelem zajištění řízeného přísunu surové drtě do nejspodnější zóny je nezbytné zajistit, aby surová drť uváděná do nejhomější zóny v pražící peci nepropadla do nejspodnější zóny.

Jakémukoli takovému propadu surové drtě lze vhodně předejít tím, že se zajistí pozitivní a relativně jednotný rychlostní profil nahoru proudícího vzduchu v nejhomější části spodní zóny pražící pece.

Jsou četné cesty k zajištění pozitivního rychlostního profilu napříč celým průřezem nejspodnější 45 zóny. Jednoduchá metoda je zajistit, že plyn obsahující kyslík proudí do nejspodnější zóny takovým způsobem, že se v průřezu nevyskytují proudy směřující dolů.

Ve zvláště vhodném vytvoření vynálezu, ve kterém se plyn obsahující kyslík zavádí a distribuuje vhodným způsobem, strana (strany) v nejspodnější zóně pražící pece má (mají) několik menších 50 otvorů, kterými se všemi uvádí horký plyn obsahující kyslík z prstencovité komory. V této variantě je pouze třeba, aby komora byla opatřena jedním jednoduchým přívodním bodem horkého plynu.

I

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude nyní popsán v dalších detailech s odkazem na výkres, kde obr. 1 znázorňuje obvyklé zařízení pro výrobu cementu, obr. 2 a 3 znázorňují vytvoření pražící pece v zařízení podle vynálezu, obr. 4 znázorňuje preferované vytvoření pražící pece v zařízení podle vynálezu, obr. 5 znázorňuje rychlostní profil plynu ve spalovací komoře 23 podle přímky II na obr. 4.

Příklady provedení vynálezu

Na obrázku 1 je znázorněno obecně známé zařízení na výrobu cementu. Toto zařízení se skládá z předehřívače 1, který se skládá ze tří předehřívacích cyklonů a, b a c, pražící pece 2, za níž následuje odděleně instalovaný cyklon 3, a pece 4, která je následována chladičem 5.

Suroviny padají dolů skrze zařízení proti proudu horkého plynu z pece 4 a z chladiče 5, který se pohybuje nahoru skrze pražící pec 2 apředehřívač L Suroviny se tak zavádějí do zařízení na nejhomějším konci předehřívače 1 přes vedení 6. Suroviny se následně dopravují v suspenzi v proudu horkého plynu do předehřívacího cyklonu a, ve kterém se materiál odděluje ze suspenze a řídí se přes vedení dolů do ještě více horkého proudu plynu, který nese surovinu do předehřívacího cyklonu b. Podobným způsobem je surovina vedena z cyklonu b do cyklonu c. Plyn, ze kterého se surovina odděluje v cyklonu a se odvádí přes vedení 7 do elektrostatického precipitátoru a pak se vyúsťuje do komína.

Jakmile surovina prošla skrze předehřívaČ 1, směruje se přes vedení 8 do pražící pece 2 a předehřátá surovina se normálně ihned uvádí nad spodkem do pražící pece.

Pražící pec 2 na obrázku 1 je SLC-typu (Separate Line Calciner) a proto se do ní uvádí pouze vzduch bohatý na kyslík z chladiče přes vedení 9. Do pražící pece ILC-typu (In-Line Calciner) se uvádí horký vzduch z pece spolu s horkým vzduchem obsahujícím kyslík z chladiče. Ve spojení s pražící pecí typu SLC horký vzduch z pece prochází kolem pražící pece a vede se přímo do předehřívače.

Jeden nebo více hořáků 10 zajišťují, že se teplota v pražící peci zvyšuje na úroveň přibližně 850 až 950 °C a poté, co byla surová drť kalcinována, se vede do suspenze přes oddělený cyklon 3, ve kterém se kalcinovaná surová drť odděluje od suspenze a řídí se přes vedení 11 do slinovací pece 4. Horký plyn z pražící pece 2 stoupá k výstupu na vrcholu odděleného cyklonu 3 a předává se předehřívači L Nakonec kalcinovaná surová drť prochází skrze pec 4, ve které se surová drť vystavuje teplotám vyšším než 1400 °C. Výsledkem je tvorba roztavené hmoty, ve které se mohou tvořit slínkové minerály. Roztavená hmota se slínkovými minerály se hrudkuje, a dokončený slínek padá do chladiče, kde se slínek zchlazuje na úroveň kolem 100 °C.

Obrázky 2 a 3 znázorňují vytvoření pražící pece 2 pro zařízení podle vynálezu. Na obrázku 3 je tedy pražící pec 2 z obrázku 2 rozříznuta podle přímky I.

Horký plyn se uvádí do pražící pece 2 přes dvoje vedení 21, která směřují horký plyn horizontálně do pražící pece 2 skrze dva otvory 20, z nichž jeden lze vidět na obrázku 3. Surová drť se uvádí do horní části pražící pece 2 přes vedení 8 a pod vedením 8 může být upraven lyžařský můstek 22 pro zabránění tomu, aby veškerá surová drť skončila v nejspodnější zóně pražící pece 2.

Účinná distribuce surové drti napříč plochou průřezu pražící pece, buď rozvinutím lyžařského 5 můstku, nebo užitím jiného distribučního mechanismu, který zajistí vhodné zastavení surové drti, minimalizuje také tlakovou ztrátu napříč touto částí pražící pece.

V nejspodnější části pražící pece je vytvořena spalovací komora 23, do které se uvádí palivo přes vedení 24 a teplota ve spalovací komoře 23 může být řízena přidáváním menšího množství ío surové drti přes vedení 25. Palivo se do horní zóny pražící pece dodává přes jeden nebo více hořáků 10. Pevný spodek 27 je uspořádán na spodku spalovací komory 23. Pevný spodek znamená, že spalitelnému materiálu uváděnému přes vedení 24 se dovoluje usazení na spodku, a tím vytváření stacionárního ohně. Spodek 27 může být konfigurován tak, že jakýkoliv zbylý materiál může být odstraněn, buď stíráním, nebo kapáním materiálu skrze spodek nebo 15 odfouknutím do suspenze. Toto vytvoření je opatřeno pro extrahování zbylého materiálu otvory 26 pod spodkem 27.

Na obrázku 4 je ilustrováno jiné vytvoření pražící pece pro zařízení podle vynálezu. V tomto vytvoření se do nej spodnější zóny pražící pece 2 uvádí horký plyn skrze vedení 21, které přes 20 prstencovitou komoru 28 distribuuje horký plyn skrze několik otvorů 20 ve stěnách pražící pece.

Na obrázku 5 je vidět rychlostní profil pro nejhomější část nejspodnější zóny v zařízení podobném tomu znázorněnému na obrázku 4 na přímce II, podle které se horký plyn obsahující kyslík uvádí do spalovací komory 23 přes prstencovitou komoru 28.

Jak je zřejmé z obrázku, rychlost je pozitivní, tj. stoupající napříč celou plochou průřezu. Jestliže je plyn uveden do otáčení v komoře, například tangenciálním zaváděním plynu, existuje nebezpečí, že rychlostní profil se stane pro střední zónu negativním, tj. s rychlostí směřující dolů. >

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro výrobu cementového slínku zahrnující předehřívač a pražící pec, ve které se cementová surová drť kalcinuje za teploty vyšší než 800 °C a kde se palivo a plyn obsahující kyslík uvádí do nejspodnější zóny pražící pece, a pec, ve které se surová drť pálí a transformuje na slínek, vyznačující se tím, že spodní konec pražící pece (2) má pevný spodek (27),

   40 a že plyn obsahující kyslík se uvádí do nejspodnější zóny (23) v horizontálním směru, a že menší řízené množství nekalcinované surové drti se může uvádět do nejspodnější zóny (23) v pražící peci.
2. 2. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že teplota v nejspodnější zóně (23) 45 v pražící peci (2) je vyšší než teplota v horní zóně pražící pece.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že teplota v nej spodnější zóně (23) v pražící peci (2) je vyšší než 1000 °C.

   50
4. 4. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že teplota v nej spodnější zóně v pražící peci (2) se udržuje v rozmezí 1100 až 1300 °C.

   -4CZ 290901 B6

   I
5. 5. Zařízení podle nároku 1 až 4, vyznačující se tím, že se plyn obsahující kyslík uvádí do nejspodnější zóny (23) pražící pece (2) skrze alespoň dva otvory (20) ve straně (stranách) pražící pece (2).

   5 6. Zařízení podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se plyn obsahující kyslík uvádí do nejspodnější zóny (23) pražící pece (2) skrze alespoň dva otvory (20) ve straně pražící pece (2), přičemž uvedené otvory jsou uspořádány tak, že se udržuje pozitivní rychlostní profil pro nahoru proudící proud plynu v horní části nejspodnější zóny (23).
6. 10 7. Zařízení podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že vnitřní průměr horní části pražící pece je 1,5 až 2 krát větší než vnitřní průměr nejspodnější zóny.