CZ300338B6

CZ300338B6 - Zpusob a zarízení na výrobu cementového slínku

Info

Publication number: CZ300338B6
Application number: CZ20030232A
Authority: CZ
Inventors: Lars Skaarup@Jensen; Thomsen@Kent
Original assignee: F. L. Smidth A/S
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2009-04-22
Also published as: BR0113341A; US6733283B2; KR20030024903A; TW482883B; CA2417376A1; AU6938901A; EP1313994A1; PL359846A1; ATE343773T1; ES2273857T3; WO2002016849A1; CZ2003232A3; ZA200300965B; DE60124116T2; CA2417376C; DK174307B1; PT1313994E; EP1313994B1; AU2001269389B2; DK200001253A

Abstract

U zpusobu na výrobu cementového slínku se cementová surová moucka predehrívá v predehrívaci (1), kalcinuje se v kalcinacní peci (3) sestávající z horního konce (3a) a dolního konce (3b), vypaluje se na slínek v peci (5) a chladí se v následujícím chladici (7) slínku. Spaliny z pece (5) se zavádejí do horního konce (3a) kalcinacní pece (3) a palivo se také zavádí do horního konce (3a) kalcinacní pece (3). Suspenze spalin a paliva se vede dolu skrz kalcinacní pec (3). Predehrátý vzduch z chladice (7) slínku a predehrátá surová moucka z cyklónového predehrívace (1) v kombinaci nebo zvlášt se dodávají do kalcinacní pece (3) v míste pod zónou, kde se privádejí spaliny z pece (5) a palivo. Predehrátý vzduch se vede dolu skrz kalcinacní pec (3), pricemž se postupne smešuje se suspenzí spalin s palivem. Surová moucka se pusobením zemské tíže vede dolu skrz kalcinacní pec (3) podél jeho steny, pricemž se suspenduje ve spalinách na dolním konci (3b) kalcinacní pece (3) a suspenze spalin a surové moucky se odvádí z dolního konce (3b) kalcinacní pece (3) a dopravuje se do delicího cyklonu (4) k oddelení surové moucky, která se následne vede do pece (5). Soucástí rešení je i zarízení k provádení tohoto zpusobu.

Description

Způsob a zařízení na výrobu cementového slínku

Oblast techniky

Vynález se tyká způsobil výroby cementového slínku u kterého se cementová surová moučka předehřívá v předehřívači. kaleinuje se v kalcinační peci sestávající z horního konce a dolního konce, vypaluje se 11a slínek v peci a chladí se v následujícím chladiči slínku. Vynález se také týká zařízení na prováděni tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Zařízení výše uvedeného druhu na výrobu cementového slínku je dobře známo z literatury.

V některých zařízeních je kalcinační pec specificky zkonstruována na používání paliv majících nízký obsah těkavých složek, jako je petrolejový koks, přičemž v jiných zařízeních je kalcinační pec specificky zkonstruována na dosahování nízkých hladin emisí NO_V Existují pádné důkazy pro to. že napříště budou vyžadovány přísnější požadavky co se tyče přijatelných hladin emisí NO, a že využívání paliv s nízkým obsahem těkavých složek bude nadále výhodné. Proto je třeba co mít způsob, jakož i zařízení na výrobu cementového slínku, které budou mít oba tyto příznivé účinky současně.

K omezování hladin emisí NO, a ke spalování paliv s nízkým obsahem těkavých složek v zařízeni výše uvedeného druhu je k dispozici řada technologií. Bude možné omezovat hladiny emisí

NO, primárními způsoby, jako je vhodná konstrukce spalovacího zařízení, vhodná konstrukce kalcinační pece a předehřívače nebo sekundární způsoby, mezi které patří vstřikování vnějších látek, jako je čpavek a močovina v určitých místech v předehřívači.

Například z japonské patentové přihlášky JP 155433—1978 je známa pec typu 1EC dávající nízké emise NO,, foto zařízení se skládá ze spalovací komory, která je umístěna mezi pecí a kalcinační pecí a která v praxi představuje spodní část kalcinační pece. Omezení emisí NO, se dosahuje vstřikováním paliva do spalovací komory, která vytváří tak zvanou redukční zónu. kde dochází kc spalování paliva reakcí s NO, obsaženými ve spalinách z pece. čímž se sníží obsah NO,. Podle novějších známých způsobů se může do této zóny zavést malé množství předehřáté surové moučky z předehřívače, aby se omezila teplota. Předehřátý vzduch z chladiče slínku, jakož i předehřála surová moučka z. předehřívače se následně vedou do kalcinační pece. II tohoto známého zařízení s pecí se spaliny z pece zavádějí 11a spodku spalovací komory, čímž se způsobuje, že plyny proudí vzhůru skrz spalovací komory, čímž se způsobuje, že plyny proudí vzhůru skrz spalovací komoru a následnou kalcinační pec. U tohoto typu kalcinační pece se tak musí surová moučka vést vzhůru skrz. hlavní část kalcinační pec suspendovaná v proudu plynu, který proudí vzhůru skrz kalcinační pec. Co se týče tohoto typu kalcinační pece, výraznou nevýhodou je, že se nedá dosáhnout nízkých emisí NO„ když se spalují paliva s nízkým obsahem těkavých složek v kalcinační peci, protože se suspenze plynu a paliva nadměrně chladí.

Například zařízení s pecí typu SLC-ID je známo z patentového spisu 4 014 641 a I’CT/DK.97/00029. Tento typ zařízení obsahuje kalcinační pec, která má komoru uspořádanou jako směrem dolů směřující plynový kanál, který je na svém spodním konci připojen k vzhůru směřujícími plynovému kanálu, který je dále připojen ke konci výstupu spalin z pece. Kalcinace se v podstatě odehrává v plynovém kanálu směřujícím dolů. Většina paliva použitého v kalcinační peci se

51) zavádí axiálně v horní části kalcinační pece. Předehřátý vzduch / chladiče slínku a předehřátá surová moučka se směřují tangenciálně do horní části kalcinační pece. Úplné spalování podstatné části paliva v kalcinační peci se tak dosáhne v kalcinační peci. zatímco surová moučka se současně kaleinuje během svého průchodu dolů skrz komoru. Suspenze spalin, nespáleného paliva a alespoň části kaleinované surové moučky z kalcinační pece se spolu spojují v plynovém kanálu směřujícím vzhůru s vzestupným proudem spalin z pece, k čemuž se může přidat malé

C.7. 300338 B6 množství paliva zkalcinační pece a malé množství předehřáté surové moučky. Zkombinovaná nebo promíchaná suspenze spalin a materiálu následně protéká vzhůru skrz vzhůru směřující plynový kanál, kde se dá přidat zbytkové množství surové moučky a předehřátého vzduchu, které dosud nebyly dodány z chladiče stínku. Výhodou tohoto známého typu zařízení je, že paliva s nízkým obsahem těkavých složek mohou být použita díky speciálnímu provedení kalcinaění pece, který umožňuje dosáhnout vysokého stupně účinnosti spalování i když se používají taková paliva. Dále tvorba NC\ v kalcinaění peci je poměrně nízká, ale nevýhodou tohoto typu zařízení s pecí je, ze je nutně přidat část nekalcinovanc surové moučky přímo do spalin z pece, aby se bojovalo proti povlakům v kouřové komoře pece anebo ve vzestupném kanálu pece. Výsledkem lo je, že suspenze spalin a pálíva je nadmeme chlazena, eož s sebou přináší omezené možnosti snižování N(\. který je vytvářen v peci, když se používá palivo s nízkým obsahem těkavých složek. Cílem předmětného vynalezu jc poskytnout způsob, jakož i zařízení k výrobě cementového slinku, s jehož pomocí bude možné získat vysoký stupeň účinnosti spalování i když se používá palivo s nízkým obsahem těkavých složek a dosáhnout nízké hladiny emisí N()_v

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je způsob výroby cementového slinku u kterého se cementová surová mouě2b ka předchřivá v předehřívaěi, kalcinuje se v kalcinaění peci sestávající z horního konce a dolního konce, vypaluje se na slínek v peci a chladí se v následujícím chladiči slinku, přičemž spaliny se z pece zavádějí do horního konce kalcinaění pece a palivo sc také zavádí do horního konce kalcinaění pece, suspenze spalin a paliva se vede dolů skrz kalcinaění pec a předehřátý vzduch z chladiče slinku a předehřátá surová moučka z předehřívače se v kombinaci nebo zvlášť dodá25 vají do kalcinaění pece v místě pod zónou pro přivádění spalin z pece a paliva. Předehřátý vzduch se vede dolů skrz kalcinaění pec, přičemž se postupně směšuje se suspenzi spalin a paliva a surová moučka se působením zemské tíže vede dolů skrz kalcinaění pec podél jeho stěny, přičemž se suspenduje ve spalinách na dolním konci kalcinaění pece a suspenze spalin a surové moučky se odvádí ze spodního konce kalcinaění pece a dopravuje do dělicího cyklónu k odděleni to surové moučky, která se následně zavádí do pece. Spaliny z pece se přivádějí do horního konce kalcinaění pece radiálně, tangenciálně nebo axiálně. Palivo se přivádí do horního konce kalcinaění pece spolu se spalinami z pece. Rovněž podstatou vynálezu je i to, že se palivo přivádí do horního konce kalcinaění pece odděleně.

Dále je podstatou vynálezu to, že se palivo vstřikuje axiálně /, horního konce kalcinaění pece, smíchaná suspenze ze spalin z pece a paliva se vede dolů skrz kalcinaění pec. přičemž se v její středově části vytváří plamen. Předehřátý vzduch z chladiče slinku a předehřátá surová moučka z předehřívače se zavádějí do kalcinaění pece jako kombinovaní suspenze vzduchu a surové moučky. Suspenze vzduchu a surové moučky se zavádí tangenciálně tak, že se surová moučka

4(i vrhá směrem na stěnu kalcinaění pece, přičemž klouže dolů podél stěny působením zemské tíže, zatímco vzduch vytváří obklopující vzduchový polštář kolem plamene, takže se vzduch postupně směšuje se suspenzí spalin a paliva. Předehřátá surová moučka se zavádí do kalcinaění pece v několika místech podél kalcinaění pece. Předehřátá surová moučka z předehřívače se zavádí do spodního konce kalcinaění pece nebo do přechodové sekce. Předehřátá surová moučka z přede45 hřívaěe se vede do kalcinaění pece spolu se spalinami z pece. Předehřátá surová moučka, zaváděná tímto způsobem, se zavádí do proudu spalin z pece ihned po vypuštění těchto spalin z. pece.

Podstatou vynálezu je i zařízení k provádění způsobu podle tohoto vynálezu, které zahrnuje předehrívaě, kalcinaění pec opatřenou horním koncem a dolním koncem, pec a následný chladič slinku. Dále má vstupní kanál pro zavádění spalin z pece do horního konce kalcinaění pece, hořák pro přivádění paliva do horního konce kalcinaění pece. kanál pro dopravu předehřátého vzduchu /.chladiče slinku do kalcinaění pece v místě pod zónou pro zavádění spalin z, pece a paliva ve směru technologického postupu pro zavádění předehřáté surové moučky do kalcinaění pece v místě pod zónou pro zavádění spalin z pece a paliva, ventilátor pro odvádění suspenze

CZ 300338 Bó spalin a surové moučky ze spodního konce kalcinační pece a pro její dopravu do dělicího cyklónu a kanál pro dopravu oddělené surové moučky do pece.

Výhodou předloženého vynálezu je skutečnost, že surová moučka je kvůli dolů směřujícímu prů5 chodu skrz kalcinační pec vedena dolů podél stěny kalcinační pece v podstatě působením tíže. To sníží chladicí účinek surové moučky na suspenzi spalin a paliva během spalování paliva. Vysoká spalovací teplota také zabezpečuje navíc k nízké čisté tvorbě N(\ i rychlé spalování paliva, což je nutné pro stabilní provoz zařízení. Surová moučka, která je vedena dolů podél stěny kalcinační pece, bude také chránit zařízení před vysokými teplotami, které se mohou objevovat a také bude mít doprovodný příznivý účinek, kterým je sníženi míry nánosů na stěnách. Spaliny z pece mohou být zaváděny do horního konce kalcinační pece různými vhodnými způsoby, jako je radiálně. tangenciálně nebo axiálně. Výhodou je i to, že smíchaná suspenze ze spalin z pece a paliva se vede dolů skrz kalcinační pec. přičemž se v její středové části vytváří plamen.

i? Pro řízení spalovací teploty v kalcinační peci a tudíž k zabezpečeni uspokojivého stupně spálení paliv, které vyžadují relativně dlouhou dobu vysoké teploty, jako jsou paliva mající nízký obsah těkavých látek, je výhodné, když je předehřátá surová moučka zavedena do kalcinační pece v několika místech podél toku v jednotce. Proto sc dává přednost tomu, aby byla předehřátá surová moučka zavedena do dolní čisti kalcinační pece. Surová moučka zavedená do kalcinační

2ii pece projde rychle kalcinací. čímž se sníží teplota na úroveň, která se aplikuje na způsob kaicinacc. Předehřátá surová moučka z předehřívače může být dále zavedena do kalcinační pece spolu se spalinami z. pece, aby se jejich katalytickým působením způsobila další redukce úrovně směsi oxidů dusíku o různím skupenství, dále jen N(\, tj. podpořením reakce NO + CO na N₂ + CO₂. Předehřátá surová moučka, která se přivádí tímto způsobeni, může s výhodou být zavedena do

2^ proudu spalin z pece ihned po vypuštění těchto spalin z pece. Důsledkem toho je. že surová moučka snižuje teplotu spalin z pece, čímž se snižují problémy s připékánim v kanálu, který vede spaliny z pece do kalcinační pece. Podle tohoto scénáře může být suspenze spalin se surovou močkou s výhodou zaváděna tangenciálně do horního konce kalcinační pece tak. aby sc zabezpečilo, že se surová moučka udržuje v blízkosti stěny kalcinační pece. Výsledkem je. že množství sc surové moučky v středové části redukční zóny kalcinační pece bude poměrně malé, a to znamená, že vysoká teplota a tudíž výhodné podmínky pro zapálení a redukci NCf mohou být dosaženy i když se používají paliva mající nízký obsah těkavých složek.

Přehled obrázku na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém obr. I znázorňuje zařízení na provádění způsobu podle vynálezu.

411

Příklady provedení vynálezu

Na obr. I je znázorněno zařízení s pecí 5 na výrobu cementového slínku. Toto zařízení má eyklónový předehřívaě i z něhož je znázorněn jenom poslední cyklon, kalcinační pec 3 s dělicím pro45 středkem kterým je dělicí cyklon 4, rotační pec 5, jakož i chladič 7 slínku. Zařízení má také vzestupný kanál 9 pece pro dopravu spalin z pece 5 do kalcinační pece 3 a kanál H. pro dopravu předehřátého vzduchu / chladiče 7 slínku do kalcinační pece 3. Surová moučka z instalovaného mlýna, který není znázorněn, se predeliřívá v cyklónovém předehřívači ý v protiproudu se spalinami. načež se odděluje v cyklónovém předehřívači 1 a vede se do kalcinační pece 3, ve které

5» prochází kalcinací. Ze spodního výstupu dělicího cyklonu 4 se kaleinovaná surová moučka vede kanálem 8 pro dopravu moučky do rotační pece 5. ve které se vypaluje na cementový stínek, který sc následně chladí v chladiči 7 slínku. Spaliny z rotační pece 5 a kalcinační pece 3 se odvádějí /kalcinační pece 3 dělícím cyklonem 4 a skrz předehřívaě J pomocí schematicky zobrazeného ventilátoru 6.

Podle vynálezu se spaliny z pece 5 přivádějí do horního konce 3a kalcinační pece 3 buď současně, nebo spolu ihned po přivedení alespoň hlavní části paliva do kalcinační pece 3. U znázorněného provedení sc palivo přivádí do kalcinační pece 3 hořákem B. který je uspořádán tak, že vyčnívá axiálně do vršku kalcinační pece 3, zatímco spaliny z pece 5 jsou přiváděny prostředkem. kterým je vstupní kanál _15 pro zaváděni spalin tangenciálně do boku horního konce 3a kalcinační pece 3. Proto se spalování paliva, kterým je hořák B pro přivádění paliva, zahajuje v atmosféře, která se skládá ze spalin z pece 5 s nízkým obsahem kyslíku. Výsledkem je, žc se vytvoří redukční zóna ve které reagují NO_X. které se dodávají spolu se spalinami z pece 5 s palivem, čímž se sníží hladina NO_V Dále po proudu v kalcinační peci 3, za redukční zónou náležité délky, se přivádí předehřátý vzduch z chladiče 7 slínku kanálem J_L kterým se vzduch vypouští tangenciálně do kalcinační pece 3. Hlavní část předehřáté surové moučky z predehřívaěe 1 se zavádí do kalcinační pece 3 tak, jak je to znázorněno šipkou R spolu s předehřátým vzduchem z chladiče. Kvůli tangenciálnímu způsobu zavádění předehřátá suspenze vzduchu a surové moučky protéká směrem dolů skrz následnou spalovací zónu, přičemž sleduje spirálově tvarovanou cestu, což způsobuje, že se surová moučka vrhá směrem ven proti stěně kalcinační pece 3, načež klouže dolů podél této stěny působením zemské tíže, zatímco předehřátý vzduch obalí plamen v centrální části kalcinační pece 3 tak, že se postupně smíchá se suspenzí spalin a paliva. Výsledkem je, že je množství surové moučky v středové části spalovací zóny kalcinační pece 3 poměrně malé a to znamená, že sc dá dosáhnout vysoká teplota a tudíž vysoký stupeň vyhořeni paliva i když se používají paliva mající nízký obsah těkavých složek. Surová moučka, která klouže dolů podél stěny kalcinační pece 3 se kalcinuje akumulací tepla z centrální spalovací zóny kalcinační pece 3 a tak slouží jako tepelný štít, který chrání stěnu kalcinační pece 3 před vysokými teplotami, které převládají ve spalovací zóně. V dolním konci 3b kalcinační pece 3 se suspenduje surová moučka v proudu spalin směřujících dolů, což způsobuje, že surová moučka prochází další kaleinací a snižuje se teplota spalin. Suspenze spalin a surové moučky se následně dopravuje přes přechodovou sekci 3c do dělicího cyklonu 4, ve kterém se odděluje surová moučka od spalin a dopravuje se do rotační pece 5 přes spodní výstup dělicího cyklonu 4.

Křížení teploty ve spalovací zóně a zabezpečení současného sníženi výstupní teploty spalin / kalcinační peci 3 se malé množství předehřáté surové moučky může zavádět do dolního konce 3b kalcinační pece 3 tak. jak je to znázorněno šipkou J9 nebo do přechodové sekce 3c. Malé množství předehřáté surové moučky z předehřívače 1 se může dále zavést do proudu spalin z pece 5 ihned poté, co byl tento proud vypuštěn z rotační pece 5 tak. jak je to znázorněno šipkou 2L Tato surová moučka potom sníží teplotu spalin z pece 5, čímž. se sníží problémy s vytvářením úsad ve vzestupném kanálu 9. Také díky katalytickému účinku tato surová moučka dále snižuje hladinu NO, v kalcinační peci 3. V tomto případě se zavádí suspenze spalin se surovou moučkou tangenciálně do horního konce kalcinační pece 3, aby se udržela surová moučka v blízkosti stěny kalcinační pece 3. Výsledkem je, že množství surové moučky v středové části redukční zóny kalcinační pece 3 bude poměrně malé, což znamená, že se dají dosáhnout výhodné podmínky pro zapálení a redukci NO, i když se používají paliva s nízkým obsahem těkavých složek.

Claims

1. Způsob výroby cementového slínku u kterého se cementová surová moučka předehřívá v předehřivači (1). kaleinuje se v kalcinačni peci (3) sestávající / horního konce (3a) a dolního konce (3b), vypaluje se na slinek v peci (5) a chladí se v následujícím chladiči (7) slínku. vyznačující se t í m . že se spaliny z pece (5) zavádějí do horního konce (3a) kalcinačni pece (3). a že se palivo také zavádí do horního konce (3a) kalcinačni pece (3). a že se suspenze spalin a paliva vede dolů skrz kalcinačni pec (3), a žc sc předehřátý vzduch z chladiče (7) slínku a předehřátá surová moučka z předehřívačc (1) v kombinaci nebo zvlášť dodávají do kalcinačni pece (3) v místě pod zónou pro přivádění spalin z pece (5) a paliva, a žc sc předehřátý vzduch vede dolů skrz kalcinačni pec (3), přičemž se postupně směšuje se suspenzí spalin a paliva, a že se surová moučka působením zemské tíže vede dolů skrz kalcinačni pec (3) podél jeho stěny, přičemž sc suspenduje ve spalinách na dolním konci (3b) kalcinačni pece (3) a že se suspenze spalin a surové moučky odvádí z dolního konce (3b) kalcinačni pece (3) a dopravuje se do dělicího cyklónu (4) k oddělení surové moučky, která sc následně vede do pece (5).

2. Způsob podle nároku I. vy zn a č u j í c í se t í m , že se spaliny z pece (5) přivádějí do horního konce (3a) kalcinačni pece (3) radiálně, tangenciálně nebo axiálně.

3. Způsob podle nároku 2. v y z n a č u j í c i se t í m . že se palivo přivádí do horního konce (3a) kalcinačni pece (3) spolu se spalinami z pece (5).

4. Způsob podle nároku I,vyznačuj ící se t í m , že se palivo přivádí do horního konce (3a) kalcinačni pece (3) odděleně.

5. Způsob podle nároku 4₅ vyznačující se t i m , že se palivo vstřikuje axiálně z horního konce kalcinačni pece (3).

6. Způsob podle nároku {.vyznačující se t í m , že se smíchaná suspenze ze spalin z pece (5) a paliva vede dolů skrz kalcinačni pec (3), přičemž se v její středové části vytváří plamen.

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m . že se předehřátý vzduch z chladiče (7) slínku a předehřátá surová moučka z předehřívače (I) zavádějí do kalcinačni pece (3) jako kombinovaná suspenze vzduchu a surové moučky.

8. Způsob podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se t ί m , že se suspenze vzduchu a surové moučky zavádí tangenciálně tak. že se surová moučka vrhá směrem na stěnu kalcinačni pece (3). přičemž klouže dolů podél stěny působením zemské tíže, zatímco vzduch vytváří obklopující vzduchový polštář kolem plamene, takže se vzduch postupně směšuje se suspenzi spalin a paliva.

9. Způsob podle nároku I, vyznačující se t í m , že se předehřátá surová moučka zavádí do kalcinačni pece (3) v několika místech podél kalcinačni pece.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se t í m . že se předehřátá surová moučka z předehřívače (I) zavádí do dolního konce (3b) kalcinačni pece (3) anebo do přechodové sekce (3c).

11. Způsob podle nároku 1. v y z n a č u j í c í se t í m , že se předehřátá surová moučka z předehřívače (1) vede do kalcinačni pece (3) spolu se spalinami z pece (5).

- s CZ 300338 B6

12. Způsob podle nároku 11, v y z n a č u j í c í s c t í m . že se předehřátá surová moučka, zaváděná tímto způsobem, zavádí do proudu spalin z pece (5) ihned po vypuštění těchto spalin z pece (5).

13. Zařízeni, které zahrnuje předehřívač (I), kalcinacní pcc (3) mající horní konec (3a) a dolní konec (3b). pec (5) a následný chladič (7) slínku pro provádění způsobu podle nároků I až 12, vyznačující s c t í m . žc má vstupní kanál (15) pro zaváděni spalin z pece (5) do horního konce (3a) kalcinacní pece (3), hořák (13) pro přivádění paliva do horního konec (3a) kalcinacní pece (3), kanál (II ) pro dopravu předehřátého vzduchu z chladiče (7) slínku do kalcinacní pece (3) v místě pod zónou pro zavádění spalin z pece (5) a paliva ve směru technologického postupu pro zavádění předehřáté surové moučky do kalcinacní pece (3) v místě pod zónou pro zavádění spalin z. pece (5) a paliva, ventilátor (6) pro odvádění suspenze spalin a surové moučky z dolního konce (3b) kalcinacní pece (3) a pro jejich dopravu do dělicího cyklónu (4) a kanál (8) pro dopravu oddělené surové kalcinované moučky do pece (5).