CZ300330B6

CZ300330B6 - Zpusob a zarízení pro výrobu cementu z cementárské surovinové smesi ve forme cástic

Info

Publication number: CZ300330B6
Application number: CZ20023258A
Authority: CZ
Inventors: Hundebol@Soren
Original assignee: F. L. Smidth & Co A/S
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2009-04-22
Also published as: CA2403564C; WO2001072654A1; PT1296905E; TW487689B; PL357276A1; CA2403564A1; AU2391301A; CN1418178A; EP1296905A1; JP2003528793A; ATE314328T1; ZA200206493B; PL201015B1; AU2001223913B2; CN1227179C; DK1296905T3; BR0109587A; RU2248946C2; DE60116308D1; MXPA02008394A

Abstract

Predložené rešení se týká zpusobu, jakož i zarízení pro výrobu cementového slínku z cementárské surovinové smesi ve forme cástic, prostrednictvím kterých se cerstvá surovinová smes predehrívá a prípadne predbežne kalcinuje ve vznosu v predehríváku (1, 3) jejím podrobováním výmene tepla se spalinami, predehrátá a prípadne predbežne kalcinovaná surovinová smes se finálne kalcinuje a vypaluje na slínek v rotacní vypalovací peci (7), horký slínek z rotacní vypalovací pece se ochlazuje v chladici (9) slínku, a prach obsažený ve spalinách z predehríváku se oddeluje ve filtracní jednotce (11). Navrhovaný zpusob a zarízení jsou charakteristické tím, že na filtru oddelený prach se z filtracní jednotky (11) zavádí na vstupní konec rotacní vypalovací pece (7) pro privádení materiálu ve smeru, který je vzhledem ke smeru pruchodu pecních plynu opacný. Popsaným zpusobem se docílí podstatná redukce vytvárení nánosových povlaku na stenách stoupacího potrubí vypalovací pece.

Description

Způsob a zařízení pro výrobu cementu z cementářské surovinové směsi ve formě částic

Oblast techniky

Předložený vynález se týká způsobu výroby cementového slínku z cementářské surovinové směsi ve formě částic, při kterém se čerstvá surovinová směs předeliřívá a případné předběžně kalcinuje ve vznosu v předehříváku prostřednictvím jejího podrobování výměně tepla se spalinami, předehřátá a případně předběžně kalcinovaná surovinová smčs se finálně kalciiuije a vypaluje na io slínek v rotační vypalovací peci, horký slínek z rotační vypalovací pece se ochlazuje v chladiči slínku a prach obsažený ve spalinách z předehříváku se odděluje ve filtrační jednotce. Předložený vynález se dále týká zařízeni k provádění způsobu navrženého podle tohoto vynálezu.

Dosavadní stav techniky

Způsoby a zařízení shora zmiňovaného typu jsou ze stávajícího stavu techniky známé.

V podslatč všechny cementářské surovinové směsi používané pro výrobu cementu obsahují ales2o ροή malá množství chlóru Cl, draslíku K. dusíku Na a síry S nebo podobných prvků, která jsou do těchto směsí dodávaná s přiváděným palivem. Ve vypalovací peci, respektive ve vypalovací zóně této pece se při působení tepla budou tyto prvky slučovat a odpařovat ve formě různých sloučenin, například chloridu draselného KCL chloridu sodného NaCl. a hydroxidu draselného KOH. zatímco síra se bude odpařovat ve formě plynného oxidu siřičitého SO₂. V důsledku toho může na studeném konci rotační vypalovací pece a v kouřové komoře nebo ve stoupaeím potrubí této pece docházet ke kondenzaci různých solí, které zde budou přítomné v roztaveném stavu daném obvyklými pracovními teplotami, jejichž velikost se pohybuje v rozmezí 900 až I 100 °C. Rovněž tak může docházet k vytváření síranů. Uvedené soli zde působí jako pojivo nevyhnutelně přítomného prachu, což může ve svém důsledku způsobovat vytváření pevných celistvých nánosu sových povlaků, s doprovodným rizikem zablokování stoupaeího potrubí vypalovací pece. Odstraňování těchto nánosových povlaků si může vynutit přerušení provozního chodu zařízení, přičemž může dojít k poškození vyzdívky pece bud' v důsledku její reakce s vytvořenými nánosovými povlaky, nebo v důsledku jejího mechanického poškození způsobeného během odstraňování těchto nánosových povlaků.

í s

Až do současnosti bylo obvyklou praxí zavádět předehřátou surovinovou smés do stoupaeího potrubí rotační vypalovací pece hned po odtažení spalin z této pece. přičemž toto opatření by mělo zajistit zachycování a ulpívání ve spalinách obsažených solí namísto na stěnách stoupaeího potrubí na povrchu přiváděné surovinové směsi. V souvislosti s tímto opatřením však inůže být

4o obtížné docílit distribuci předehřáté surovinové směsi ve spalinách přes celou průřezovou plochu stoupaeího potrubí vypalovací pece. Důvodem toho je skutečnost, že surovinová smčs se přivádí prostřednictvím odtahového potrubí z nejníže na výstupním konci uspořádaného cyklónu, což surovinové směsi zabraňuje dosahování rychlosti, která je nezbytně nutná pro zajištění její distribuce přes celou průřezovou plochu, která může vykazovat šířku několik metrů.

V patentových dokumentech US 4 002 420 a US 4 108 593 jsou popsané způsoby a zařízení, podle kterých se ohřátá surovinová směs odtahuje z nejníže na výstupním konci cyklónového předehříváku uspořádaného cyklónu a zavádí do spalin na vstupním konci rotační vypalovací pece pro přivádění materiálu. Tímto způsobem se zajistí docílení snížení teploty pecních plynů a

5(i tím zaručí určitá kondenzace nežádoucích par, například alkalických par, sirných par a par obsahujících chlór, což ve svém důsledku redukuje problém spojený s vytvářením nánosových povlaků na stěnách stoupaeího potrubí vypalovací pece. Docílená redukce tvorby nánosových povlaků se nicméně ukázala jako nedostatečná. Příčinou toho může být několik faktorů. Jedním vysvětlením by mohla být skutečnost, že k uvedenému snížení teploty nedojde v dostatečně vyhovující

CZ 300330 Bó míře a s nedostatečnou rychlostí, potřebnou pro zajištění kondenzace par na povrchu částic surovinové směsi ve spalinách namísto jejich ukládání na stěny stoupaeího potrubí vypalovací pece. Dalším vysvětlením by mohla být skutečnost, žc se distribuce surovinové směsi přes průřezovou plochu vypalovací pece neuskutečňuje v dostatečně vyhovujícím stupni homogenity a/nebo že plocha specifického povrchu surovinové směsi není dostatečně velká.

Další zásadní nevýhoda spojená s použitím předehřáté surovinové směsi spočívá v tom. že tato surovinová směs bude často obsahovat soli v roztaveném, zkapalněném stavu, a že při obvyklých teplotách mohou být soli v takovém stavu příčinou toho. že částice surovinové směsi tvoří shluky, hroudy a větší celky, což ve svém důsledku vede k redukci účinné plochy jejich specifického povrchu pro zachycování soli obsažených v pecních plynech.

7. hlediska dalšího vývoje se předpokládá, že nánosové povlaky vytvářející se ve stoupacím potrubí vypalovací pece budou, vzhledem k jejich zvyšování tepelného zatěžováni vypalovacích pecí, a současně vzhledem k tomu, že se tyto pece, eo se týče jejich rozměrových dimenzí, zkracují tak. že je možné je ukládal namísto tří pouze prostřednictvím dvou úložných podpěr, představovat závažný problém.

Podstata vy náIezip

Vzhledem k uvedeným skutečnostem jc proto cílem předloženého vynálezu posky tnout jak způsob, tak i zařízení pro výrobu cementového stínku, které jsou schopné shora zmiňované problémy spojené s vytvářením nánosových povlaků na stěnách stoupaeího potrubí vypalovací pece snížit na minimum nebo v podstatě eliminovat.

Uvedeného cíle je dosaženo prostřednictvím způsobu v úvodu zmiňovaného typu, který' dále spočívá v tom, že na filtru oddělený prach se z filtrační jednotky zavádí na vstupní konec rotační vypalovací pece pro přivádění materiálu ve směru, který je vzhledem ke směru průchodu pecních plynů opačný. Teplota na filtru odděleného prachu je typicky menší než 300 °C a tento prach může být vhodným způsobem, například prostřednictvím tlakového plynu, zaváděný na vstupní konec rotační vypalovací pece pro přivádění materiálu za použiti prostředků zahrnujících přívodní trubku, která je zakončená v kouřové komoře rotační vypalovací pece nebo přímo v samotné rotační vypalovací peci, a která se rozkládá v podstatě rovnoběžně s podélnou osou této vypalovací pece.

Uvedeným způsobem se docílí podstatné redukce vytváření nánosových povlaků na stěnách stoupaeího potrubí vypalovací pece. Zásadní příčina docílené redukce spočívá zčásti v tom. že teplota na filtru odděleného prachu je nižší než teplota předehřáté surovinové směsi, což ve svém důsledku umožňuje zpracovávané surovinové směsi absorbovat větší množství koncentrovaného tepla, zčásti v tom, že na filtru oddělený prach tvoří nejjemnější frakci surovinové směsi, což, jinak řečeno, znamená, žc vy kazuje značně velkou plochu specifického povrchu, a zčásti v tom, že se na filtru oddělený prach do vypalovací pece zavádí ve směru, který je vzhledem ke směru průchodu pecních plynů opačný, což ve svém důsledku zajišťuje rovnoměrnou distribuci pecních plynů přes celý příčný průřez vypalovací pece.

Až do současností bylo obvyklou praxí přimíchávat na filtru oddělený prach do směsi surovinové směsi ještě před jejím zaváděním do předehříváku. Odtahování alespoň dílčí Části množství na filtru odděleného prachu a její zavádění na vstupní konec rotační vypalovací pece pro přivádění materiálu tak, jak se navrhuje podle předloženého vynálezu, ve svém důsledku povede k mírné redukci účinnosti procesu výměny tepla, která se uskutečňuje v předehříváku. Nicméně, tato přímá nevýhoda je kompenzovaná faktem, že surovinová směs v případě snížení obsahu na filtru odděleného prachu získá, ve spojení s jejím zpracováváním v cyklónech, lepší prašné vlastnosti v cyklónech. Výsledkem toho bude snížená vnitřní cirkulace prachu v předehříváku, a tím zvýšení

C7. 300330 Bó výkonnosti tohoto předehříváku. v souvislosti s čímž se současně očekává také snížení doby nečinnosti předehříváku způsobované zablokováním jeho jednotlivých cyklónu. Kromě toho bude sníženo zatížení filtrační jednotky, posuzované na základě množství prachu odděleného na filtru v tunách za hodinu, což vc svém důsledku přináší úsporu ohledně zařízení pro dopravu pra5 chu.

V souladu s předloženým vynálezem múž.e být, jako prostředků pro potírání vytváření nánosových povlaků, namísto využití pouze dílčí části jeho celkového množství upřednostňováno využití veškerého množství na filtru odděleného prachu a jeho zavádění na vstupní konec rotační m vypalovací pece pro přivádění materiálu. Toto opatření představuje docílení podstatné výhody a užitku, které spočívají ve využití vedlejšího produktu. Zavádění velkého množství na filtru odděleného prachu do pecní soustavy bude takto usnadňovat regulaci chemického složení slínku.

Chemické složení na filtru odděleného prachu, s ohledem na zbývající surovinovou směs. vykazuje obvy kle odchy lky, přičemž může mít, například, nadměrně zvýšený obsah vápna, například i? až 200 LSI·'. Jestliže se na filtru oddělený prach zavádí zpátky do zásobníku surovinové směsi, což je ve stávající praxi obvyklé, bude nezbytné zajistit účinné smíehávání tohoto prachu se surovinovou směsí, čehož základním záměrem a cílem je udržování kolísáni složení surovinové směsi v rozsahu, který je nezby tně nutný pro docílení požadovaného složení slínku. Nicméně, v případě kdy se upřednostňuje zavádění veškerého množství na filtru odděleného prachu do vypalovací pece, je potřebné složení surovinové směsi přizpůsobovat pouze na rozsah, ve kterém se toto složení mírně - v závislosti na obsahu popela v palivu - odlišuje od požadovaného chemického složení slínku. V této souvislosti je předem rozhodnutou záležitostí, že zařízení pro mletí surovinové směsi zahrnuje prostředky pro oddělování cementářských surovinových směsí od spalin, které se následně odvádí do filtrační jednotky za účelem jejich finálního odfiltrování za oddělení prachu. V případech, ve kterých se filtrační jednotka použije také pro oddělování eementářské surovinové směsi, se z. důvodu maximální míry praktické vy užitelnosti surovinové směsi upřednostňuje použití nejjemnější frakce (frakcí) na filtru odděleného prachu pro zavádění do rotační vypalovací pece.

ni V souladu s předloženým vynálezem bude možné studenou surovinovou smčs a/nebo létavý popílek zavádět do vypalovací pece současně s na filtru odděleným prachem.

Přehled obrázku na výkrese

Předloženy vy nález bude nyní blíže vysvětlen prostřednictvím podrobného popisu příkladu jeho konkrétního provedení ve spojení s připojeným výkresem, jehož jediný obrázek 1 představuje schématické znázorněni zařízení pro výrobu cementu podle předloženého vynálezu.

4(1

Příklady provedeni vynález ll

Na připojeném obrázku je znázorněné zařízení pro výrobu cementu, které zahrnuje vícestupňový předehřívák 1 pro zpracovávání materiálu ve vznosu, kalcinační pec 3 zásobovanou, prostřed4? nictvím množství hořáků 4, palivem a, prostřednictvím stoupacího potrubí 5 vypalovací pece a kouřové komory 6. vzduchem pro spalování, rotační vypalovací pec 7 zásobovanou, prostřednictvím hořáku m, palivem, chladič 9 slínku a filtrační jednotku J_f

Cemenlárská surovinová směs zpracovaná v blíže nespecifikovaném mlecím zařízení 13 se zavá5(i dí do předehříváku f v místě označeném šipkou E. Odtud se příslušná surovinová směs vede skrze předehřívák 1 a kalcinační pec 3 ve směru dolů a v protiproudu vzhledem k průchodu horkých spalin odtahovaných z rotační vypalovací pece 7. Z oddělovacího cyklónu kalcinační pece 3 se kaleinovaná surovinová smčs vede do rotační vypalovací pece 7, vc které se podrobuje vypalováni na cementový stínek, který sc následně ochlazuje v chladiči 9 slínku. Pecní plyny se

C7. 300330 Bó vedou z chladiče 9 slínku skrze rotační vypalovací pec 7, ve které dochází k jejich ohřevu, v opačném směru vzhledem ke směru průchodu zpracovávané surovinové směsi a dále procházej í skrze kouřovou komoru 6, stoupací potrubí 5 vypalovací pece, kalcinační pec 3 a předehřívák I, přičemž průchod těchto plynů skrze pecní soustavu je realizovaný pomocí ventilátoru 15. K uve5 děnému postupu nezbytně patří skutečnost, že během procesu předchřivání surovinové směsi nedojde u části této surovinové směsi, zejména její nejjemnější frakce, k jejímu účinnému oddělení v cyklónech kalcinační pece a tudíž ani k jejímu strhávání spalinami a, přes ventilátor 15 a případně mlecí zařízeni, unášení do filtrační jednotky JJ.

κι Z důvodu eliminace v úvodu tohoto popisu zmiňovaného problému spojeného s vytvářením nánosových povlaků na stěnách stoupacílio potrubí 5 vypalovací pece se podle předloženého vynálezu navrhuje zavádění na filtru odděleného prachu z filtrační jednotky JJ na vstupní konec rotační vypalovací pece pro přivádění materiálu. Na filtru oddělený prach může být vhodným způsobem, například prostřednictvím tlakového plynu, zaváděný na vstupní konec rotační vypa15 lovaeí pece 7 pro přivádění materiálu prostřednictvím přívodní trubky 17. která je zakončená v kouřové komoře 6 rotační vypalovací pece nebo přímo v samotné rotační vypalovací peci 7, a která se rozkládá v podstatě rovnoběžně s podélnou osou této vypalovací pece.

Takto se, během provozního chodu zařízení pro výrobu cementu podle předloženého vynálezu.

2(i na filtru oddělený prach z filtrační jednotky JJ zavádí do rotační vypalovací pece 7 v protiproudu vzhledem k průchodu pecních plynů. Obvykl, e se prach ve filtrační jednotce 11 ochladí na teplotu menší než 300 °C a často až na teploty v rozmezí 100 až 150 °C. přičemž, kromě toho, bude tento prach přítomný v množství dostatečném pro zajištění vyhovujícího ochlazováni pecních plynů na vstupním konci rotační vypalovací pece pro přivádění materiálu. Zavádění na filtru odděleného prachu může být z důvodu docíleni optimálního ochlazování pecních plynů regulování v závislosti na typu a chemickém složení solí, které jsou v pecních plynech obsažené. Zavádění na filtru odděleného prachu ve svém důsledku a vzhledem k uvedeným skutečnostem umožňuje ochlazování pecních plynů na vstupním konci rotační vypalovací pece 7 pro přivádění materiálu z teplot v rozmezí 900 až 1200 °C na teploty v rozmezí 830 až 850 °C. přičemž tyto teploty io představují dekarbonizační teplotu základní složky zpracovávané surovinové směsi, kterou je uhličitan vápenatý, výsledkem čehož je zajištění kondenzace a usazování solí na povrchu jemných částic na filtru odděleného prachu.

Řešení navrhované podle předloženého vynálezu bylo prakticky odzkoušeno při provozním chodu odpovídajícího zařízení pro výrobu cementu, přičemž výsledkem tohoto testováni bylo zjištění, že požadavek na provádění čisticích operací spojených s odstraňováním nánosových povlaků ze stěn stoupacílio potrubí 5 vypalovací pece byl snížen z nezbytnosti provádění takové operace každých 8 hodin na její provádění pouze jednou za týden.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

45 1. Způsob výroby cementového slínku z eementářské surovinové směsi ve formě částic, při kterém se čerstvá surovinová směs předehřívá a případně předběžně kalcinuje ve vznosu v předehříváku (I, 3) jejím podrobováním výměně tepla se spalinami, předehřátá a případně předběžně kaleinovaná surovinová směs se finálně kalcinuje a vypaluje na slínek v rotační vypalovací peci (7). horký slínek z rotační vypalovací pece se ochlazuje v chladiči (9) slínku a prach obsa5d ženy ve spalinách z předehříváku se odděluje ve filtrační jednotce (II). vyznačující se t í ni, že na filtru oddělený prach se z filtrační jednotky (JI) zavádí na vstupní konec rotační vypalovací pece (7) pro přivádění materiálu ve směru, který' je vzhledem ke směru průchodu pecních plynů opačný.

-4 CZ. 300330 B6
2. Způsob podle nároku 1. v y z n a č u j í c i se t í m . že veškeré množství na filtru odděleného prachu se z filtrační jednotky (11) zavádí na vstupní konec rotační vypalovací pece (7) pro přivádění materiálu vc směru, který je vzhledem ke směru průchodu pecních plynů opačný.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2. v y z n a č u j í c í se t í ni. že na filtru oddělený prach se do rotační vypalovací pece (7) zavádí prostřednictvím tlakového plynu.
4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím. že se studená surovinová m směs a/nebo létavý popílek zavádí současně s na filtru odděleným prachem.
5. Zařízení k provádění způsobu podle nároku I zahrnuje vícestupňový předehřívák (I) pro zpracovávání materiálu ve vznosu, kalcinační pec (3) s množstvím hořáků (4), stoupací potrubí (5) vypalovací pece, kouřovou komoru (6), rotační vypalovací pec (7) s hořákem (8), chladič (9)

15 slínku, a filtrační jednotku (11), v y z n a č u j í c í se t í m , že dále zahrnuje prostředky (17) pro zavádění na filtru odděleného prachu z filtrační jednotky (11) na vstupní konec rotační vypalovací pece (7) pro přivádění materiálu ve směru, který je vzhledem ke směru průchodu pecních plynů opačný.

2i) 6. Zařízení podle nároku 5, v v z n a č u j í e í sc tím, že uvedené prostředky (17) pro zavádění na filtru odděleného prachu zahrnují přívodní trubku, která je zakončená v kouřové komoře (6) rotační vypalovací pece nebo přímo v samotné rotační vypalovací peci (7). a která se rozkládá v podstatě rovnoběžně s podélnou osou rotační vypalovací pece.