DK167004B1 - Fremgangsmaade og anlaeg til varmebehandling af pulverformet materiale - Google Patents

Description

DK 167004 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til varmebehandling af pulverformet materiale i et anlæg, der omfatter en forvarmer, eksempelvis en suspensionsforvarmer, en suspensions-kalcinator med to kamre og en køler, eksempelvis en 5 suspensionskøler, ved hvilken fremgangsmåde materialet forvarmes i forvarmeren ved hjælp af røggas fra varmebehandlingen, brændes i kalcinatoren og afkøles i køleren med luft, der anvendes som forbrændingsluft i kalcinatoren.

10 Brænding af kalk i en suspensionskalcinator, en såkaldt Gas Suspension Calciner af ovennævnte art er kendt fra Britisk patent nr. 1.463.124.

En fremgangsmåde af ovennævnte art og det tilhørende anlæg 15 er kendt fra beskrivelsen til tysk patent DE 25 50 469. Ifølge dette patentskrift skal anvendelsen af to kamre i kalcinatoren sikre optimale brændingsbetingelser, når anlægget anvendes til brænding af forskellige materialer.

Alt materiale, som brændes i anlægget, ledes gennem begge 20 kalcinatorens kamre.

Dette kendte anlæg fungerer i princippet som et anlæg, af hvilket nærværende opfindelse er en videreudvikling, og som er nærmere beskrevet i tidsskriftet ZEMENT-KALK- GIPS, 25 hæfte 10/1980, side 493-497 og endvidere vist i vedlagte figur 1.

I nævnte tidsskriftartikel er forklaret et typisk industrielt anlæg til brænding af kalk, der omfatter en 3-trins 30 cyklonforvarmer, i hvilken råmaterialet forvarmes ved hjælp af røggassen fra kalcinatoren som er udstyret med en udskillecyklon, i hvilken det brændte materiale udskilles fra røggassen og ledes til en 2-trins cyklonkøler.

35 Imidlertid har en fremgangsmåde og et anlæg af denne art den egenskab, at den færdigbrændte kalk i de fleste DK 167004 B1 2 tilfælde er meget reaktiv. Selvom en sådan høj reaktivitet i visse tilfælde kan være en fordel, er den i andre tilfælde en ulempe.

5 Eksempelvis anvendes brændt kalk til fremstilling af kalkmælk, som er en suspension af kalciumhydroksydpartik-ler, (Ca(0H)2), i vand, og som udnyttes bl.a. til miljørensningsformål. Kalkmælk fremstillet af stærkt reaktiv kalk bliver ofte klumpet, idet den indeholder store 10 agglomerater af Ca(0H)2 partikler i stedet for mange små partikler, og dette medfører paradoksalt nok, at kalkmælken er mindre reaktiv og derfor mindre anvendelig til visse formål.

15 Det har vist sig muligt, over en kortere periode, at fremstille en mindre reaktiv kalk ved hjælp af en sus-pensionskalcinator; men det har ikke været muligt at opretholde en uforstyrret, kontinuerlig produktion, da der hertil kræves en højere kalcineringstemperatur end de 20 normale 900-1100°C i kalcinatoren. På grund af denne højere temperatur vil udskillecyklonen efter kalcinatoren også arbejde ved en højere temperatur, hvilket medfører, at kalkproduktet kan blive temmelig klæbrigt, og resulterer i akkumulering af materialet i udskillecyklonen og til-25 stopning af denne med deraf følgende uheldig indflydelse på produktionen.

Det skal bemærkes, at der findes andre metoder og anlæg til brænding af kalk, så at det færdige produkt bliver væsent-30 lig mindre reaktivt, f.eks. ved at brænde kalken i roterovne eller i skaktovne. Imidlertid har sådanne anlæg, specielt roterovne, den ulempe, at anlægsudgifterne er væsentlig større og varmeøkonomien væsentlig ringere end for et suspensionsanlæg af den indledningsvis nævnte art.

35 Specielt i forhold til en skaktovn er et suspensionsanlæg betydelig lettere at starte og stoppe, ligesom det er DK 167004 Bl 3 lettere at regulere temperaturer og overskudsluft, samt fastholde et konstant, lavt glødetab på produktet. Endvidere er et suspensionsanlæg bedre egnet end andre anlæg til som råmateriale at anvende kalksand og finere spildpro-5 dukter af kalksten og til at behandle materialer, som slet ikke egner sig for andre typer anlæg.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en fremgangsmåde til varmebehandling af pulverformet materiale, såsom 10 kalk, i et anlæg af den indledningsvis nævnte art til opnåelse af en forudbestemt reaktivitet af det færdige produkt. Dette opnås ved fremgangsmåden iflg. opfindelsen ved, at en del af det materiale, som er brændt i det første kalcinatorkammer ledes til en yderligere brænding i det 15 andet kalcinatorkammer ved en højere temperatur end i det første kammer og derfra recirkuleres til det første kalcinatorkammer, medens den resterende del af materialet fra det første kammer ledes til køleren.

20 Ved at lede en del af materialet fra det første kalcinatorkammer til brænding ved en højere temperatur i det andet kalcinatorkammer opnås, at dette recirkulerede materiale har en lavere reaktivitet og dermed, at det samlede produkt, som ledes til udskillecyklonen fra det første 25 kalcinatorkammer, ligeledes har en lavere reaktivitet end uden recirkulation, samtidig med at temperaturen ikke forøges i udskillecyklonen, hvorved tilstopning af denne undgås.

30 Ved at styre andelen af materialet, der recirkuleres, er det således muligt at styre reaktiviteten af det færdige produkt, som ledes til køleren, og dermed styre læsketiden og andre egenskaber af den brændte kalk.

35 Brændingstemperaturen i det første kammer kan hensigtsmæssigt ligge i området 600-1300°C, medens temperaturen i DK 167004 B1 4 det andet kalcinatorkammer hensigtsmæssigt kan ligge i området 800-1800°C.

Opfindelsen angår også et anlæg til udøvelse af ovennævnte 5 fremgangsmåde iflg. opfindelsen og omfattende en forvarmer, en suspensionskalcinator med to kamre, begge forsynet med brændselsindløb, og med en udskillecyklon, der har et delearrangement i sit materialeudløb, samt en køler, hvilken kalcinators første kammer har et materialeindløb, 10 der er forbundet med forvarmerens materialeudløb, kendetegnet ved, at det første kammer har et gasudløb, der via udskillecyklonen er forbundet med forvarmerens gasindløb, at udskillecyklonens delearrangement er forbundet både til køleren og til det andet kalcinatorkammer, at de to 15 kalcinatorkamre har en indbyrdes passage for tilførsel af materiale-/gassuspension fra det andet til det første kammer, og at kølerens gasudløb er forbundet til det andet kalcinatorkammer.

20 Opfindelsen forklares nærmere i det følgende ved hjælp af et udførelseseksempel på et anlæg ifølge opfindelsen og under henvisning til tegningen, som er skematisk og i Fig. 1 viser et anlæg af kendt art,som er basis for opfindelsen, og i 25 Fig. 2 viser et anlæg iflg. opfindelsen.

Figur 1 viser et anlæg af kendt udformning til brænding af f.eks. kalk og omfattende en cyklonforvarmer, f.eks. bestående af tre cykloner 1, 2, 3, en såkaldt Gas Suspen-30 sion Calciner 4 med en udskillecyklon 5 samt en suspensionskøler, der f.eks. består af to cykloner 6 og 7.

Anlægget fungerer på den måde, at kalkråmateriale ledes ind i cyklonforvarmeren ved 8 og passerer ned gennem denne i 35 modstrøm til den opstigende røggas fra kalcinatoren 4 på kendt måde.

DK 167004 B1 5

Forbrændings- og køleluft ledes ind i anlægget ved 9, og røggas ledes ud af anlægget ved 10 og derfra til et ikke vist røggasfilter for udskillelse af støv, som derefter i større eller mindre omfang kan returneres til anlægget 5 enten via råmaterialeindløbet 8 eller direkte til kalcinatoren .

Fra den nederste cyklon 3 i cyklonforvarmeren ledes materialet via en ledning 19 til kalcinatoren 4, som 10 ligeledes forsynes med brændsel fra brændselsindløbet 11.

I kalcinatoren 4 brændes kalken i suspension, og suspensionen ledes til udskillecyklonen 5, hvor den brændte kalk udskilles fra røggassen og via en ledning 12 ledes til cyklonkøleren 6, 7. Fra kølerens nederste cyklon 7 ledes 15 den færdigbrændte og afkølede kalk ud af anlægget via et cyklonudløb 13.

Figur 2 viser et anlæg ifølge opfindelsen, og dette adskiller sig fra anlægget i figur 1 ved, at der under 20 kalcinatorkammeret 4 er anbragt endnu et kalcinatorkammer 14 med brændselsindløb 15.

Endvidere er materialeudløbet fra udskillecyklonen 5 forsynet med et delearrangement, f.eks. et delespjæld 16, 25 som er forbundet både med det andet kalcinatorkammer 14 og med cyklonkøleren 6, 7, som vist ved ledninger, henholdsvis 17 og 18.

Dette anlæg fungerer på den måde, at materiale som er 30 forvarmet i cyklonforvarmeren 1, 2, 3 ledes fra den nederste cyklon 3 via ledningen 19 til kalcinatorkammeret 4, hvor den forvarmede kalk suspenderes i varm gas, der kommer op fra det andet kalcinatorkammer 14, og opvarmes til den temperatur, f.eks. 1050°C, som er nødvendig for 35 kalcineringen (CaC03 —> CaO + C02) . Fra kammeret 4 ledes den kalcinerede kalk til udskillecyklonen 5, hvor den DK 167004 B1 6 udskilles fra røggassen, som ledes til forvarmeren 1, 2, 3, medens den udskilte kalk ledes til delespjældet 16. Delespjældet 16 deler den kalcinerede kalk i to strømme.

Den ene strøm ledes til det andet kalcinatorkammer 14, 5 medens den anden strøm ledes direkte til køleren 6, 7. Den første strøm suspenderes i kalcinatorkammeret 14 i forbrændingsluft fra køleren, og også her tilføres brændsel fra et brændselsindløb 15 til opnåelse af en høj temperatur på f.eks. 1300°C. Suspensionen af kalk, der er brændt i 10 kalcinatoren 14, og røggas ledes gennem en passage 20 til kammeret 4 og blandes her med ukalcineret kalk fra forvarmeren 1, 2, 3 .

Dette arrangement resulterer i et produkt, der er sammensat 15 af to fraktioner, nemlig en første fraktion, som har været udsat for en forholdsvis lav temperatur i kammeret 4 i en givet tidsperiode og vil være næsten fuldstændig færdigbrændt, d.v.s. C02-indholdet vil være uddrevet, men hvis reaktivitet er høj, og en anden fraktion, som efter at være 20 kalcineret i kammeret 4 ledes til det andet kammer 14 via udskillecyklonen 5 og brændes ved en forholdsvis høj temperatur, hvorved reaktiviteten reduceres, og som derefter ledes op og blandes med materialet i kammeret 4.

25 Den del af den brændte kalk, som fra udskillecyklonen 5 via delespjældet 16 ledes til køleren 6, 7, og som udledes fra denne som et færdigt produkt, vil således indeholde begge fraktioner, så at det færdige produkt vil have en mindre reaktivitet end et produkt, som kun var brændt i det første 30 kalcinatorkammer 4. Indstillingen af delespjældet 16 er således bestemmende for reaktiviteten af det færdige produkt.

Det skal slutteligt bemærkes, at fremgangsmåden ikke er 35 begrænset til kalkbrænding, men også kan anvendes til andre processer for karbonater og hydroksyder, såsom dolomit, 7 DK 167004 B1 magnesit, raagnesiumhydroksyd, aluminiumhydrat, etc, hvor det er ønskeligt at kunne influere på produktets reaktivitet, samt til behandling af alle finkornede mineraler, hvor en flertrins eller særlig intensiv kalcinering er ønskelig.

5 Opfindelsen kan endvidere også anvendes ved ombrænding af kalkslam, f.eks. til papirmøller, hvor der ligeledes ønskes kalk med lille reaktivitet.

10 15 20 25 30 35

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til varmebehandling af pulverformet materiale i et anlæg, der omfatter en forvarmer, en suspensionskalcinator med to kamre og en køler, ved hvilken 5 fremgangsmåde materialet forvarmes i forvarmeren ved hjælp af røggas fra varmebehandlingen, brændes i kalcinatoren og afkøles i køleren med luft, der anvendes som forbrændings-luft i kalcinatoren, kendetegnet ved, at en del af det materiale, som er brændt i det første kalcinatorkammer 10 ledes til en yderligere brænding i det andet kalcinatorkammer ved en højere temperatur end i det første kammer og derfra recirkuleres til det første kalcinatorkammer, medens den resterende del af materialet fra det første kammer ledes til køleren. 15

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1 kendetegnet ved, at brændingstemperaturen i det første kammer ligger i området 600-1300°C, medens temperaturen i det andet kammer ligger i området 800-1800°C. 20

3. Anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 eller 2 og omfattende en forvarmer, en suspensionskalcinator med to kamre, begge forsynet med brændselsindløb, og med en udskillecyklon, der har et delearrangement i sit 25 materialeudløb, samt en køler, hvilken kalcinators første kammer har et materialeindløb, der er forbundet med forvarmerens materialeudløb kendetegnet ved, at det første kammer (4) har et gasudløb, der via udskillecyklonen (5) er forbundet med forvarmerens (1, 2, 3) gas indløb, at ud- 30 skillecyklonens (5) delearrangement (16) er forbundet (17, 18. både til køleren (6, 7) og til det andet kalcinatorkammer (14) , at de to kalcinatorkamre (4, 14) har en indbyrdes passage (20) for tilførsel af materiale-/gassuspension fra det andet (14) til det første kammer (4) , og at kølerens 35 (6, 7) gasudløb er forbundet til det andet kalcinatorkammer (14) .