EA044382B1 - METHOD FOR MANUFACTURING CEMENT CLINKER - Google Patents
METHOD FOR MANUFACTURING CEMENT CLINKER Download PDFInfo
- Publication number
- EA044382B1 EA044382B1 EA202292532 EA044382B1 EA 044382 B1 EA044382 B1 EA 044382B1 EA 202292532 EA202292532 EA 202292532 EA 044382 B1 EA044382 B1 EA 044382B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- furnace
- oxygen
- cooling
- gas
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 96
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 96
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 96
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims description 90
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 75
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 44
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 43
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 42
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 29
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 28
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 27
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 22
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 15
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 15
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 15
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims description 14
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 19
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 7
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 6
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 229910021534 tricalcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
Изобретение относится к способу изготовления цементного клинкера.The invention relates to a method for producing cement clinker.
Из уровня техники известно о возможности подачи содержащего кислород газа для сжигания топлива во вращающейся печи или в кальцинаторе установки для изготовления цемента. Для уменьшения количества отходящего газа и для возможности отказа от дорогостоящих способов очистки, например, из DE 10 2018 206 673 А1 известно о возможности использования максимально обогащенного кислородом газа для горения, чтобы содержание CO2 в отходящем газе было высоким. В документе DE 10 2018 206 673 А1 описана возможность подачи богатого кислородом газа во впускную зону охлаждающего устройства для предварительного нагрева газа и охлаждения клинкера.It is known from the prior art that it is possible to supply oxygen-containing gas for combustion of fuel in a rotary kiln or in a calciner of a cement production plant. To reduce the amount of exhaust gas and to avoid expensive cleaning methods, for example, from DE 10 2018 206 673 A1 it is known that it is possible to use combustion gas that is maximally oxygen-enriched so that the CO 2 content in the exhaust gas is high. DE 10 2018 206 673 A1 describes the possibility of supplying oxygen-rich gas to the inlet zone of a cooling device to preheat the gas and cool the clinker.
Показателем состава и качества цементного клинкера служит, среди прочего, коэффициент насыщения известью. Например, при коэффициенте насыщения известью 95 содержание алита (трехкальциевого силиката, C3S) составляет обычно 60-65%, а содержание белита (двухкальциевого силиката, C2S) составляет обычно 10-20%, причем минералогия клинкера регулируется посредством состава сырьевой смеси и выбранными условиями обжига. Изготовленный посредством вышеуказанного способа цемент имеет обычно значительное содержание белита (двухкальциевого силиката). Это приводит обычно к небольшой ранней прочности цемента и большим затратам энергии при измельчении цемента.An indicator of the composition and quality of cement clinker is, among other things, the coefficient of lime saturation. For example, at a lime saturation factor of 95, the alite (tricalcium silicate, C3S) content is typically 60-65% and the belite (dicalcium silicate, C2S) content is typically 10-20%, with clinker mineralogy controlled by the composition of the raw material mixture and the selected firing conditions . The cement produced by the above method usually has a significant content of belite (dicalcium silicate). This usually leads to low early cement strength and high energy consumption when grinding cement.
Поэтому задача заявленного изобретения состоит в том, чтобы преодолеть вышеуказанные недостатки и представить способ энергоэффективного изготовления цемента, причем цемент в оптимальном варианте имеет высокое содержание алита (трехкальциевого силиката).Therefore, the objective of the claimed invention is to overcome the above-mentioned disadvantages and provide a method for energy-efficient production of cement, the cement optimally having a high alite (tricalcium silicate) content.
Эта задача решена в соответствии с изобретением посредством способа с признаками независимого пункта 1 формулы изобретения и посредством устройства с признаками независимого пункта 9 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения будут очевидны на основании зависимых пунктов формулы изобретения.This problem is solved in accordance with the invention by means of a method with the features of independent claim 1 of the claims and by means of a device with the features of independent claim 9 of the claims. Preferred embodiments of the invention will be apparent from the dependent claims.
В соответствии с первым аспектом способ изготовления цементного клинкера включает: предварительный нагрев сырьевой смеси в устройстве предварительного нагрева, кальцинирование предварительно нагретой сырьевой смеси в кальцинаторе, обжиг предварительно нагретой и кальцинированной сырьевой смеси в печи для получения цементного клинкера, причем в печи подают газ для горения с содержанием кислорода и определяют температуру внутри печи, и охлаждение цементного клинкера в охлаждающем устройстве.According to the first aspect, a method for producing cement clinker includes: preheating the raw material mixture in a preheating device, calcining the preheated raw material mixture in a calciner, calcining the preheated and calcined raw material mixture in a kiln to produce cement clinker, wherein the kiln is supplied with combustion gas with oxygen content and determine the temperature inside the kiln, and the cooling of the cement clinker in the cooling device.
Способ дополнительно включает управление подачей кислорода в печь в зависимости от определенной температуры внутри печи. Под подачей кислорода понимается количество, в частности объем, кислорода, который проходит в единицу времени в печь.The method further includes controlling the supply of oxygen to the furnace depending on a determined temperature within the furnace. Oxygen supply refers to the amount, in particular the volume, of oxygen that passes into the furnace per unit time.
Увеличение коэффициента насыщения известью возможно, например, посредством регулировки более высокой температуры в зоне спекания при одинаковом времени пребывания обжигаемого материала в печи. В этом случае при одинаковом содержании свободной извести в продукте достигается повышенное содержание алита. Обогащенные алитом клинкеры имеют улучшенные прочностные свойства в цементе, по сравнению с не насыщенными алитом клинкерами. Так как белит-компонент более сложен в измельчении, чем алит-компонент, то при повышенном содержание алита, кроме того, достигается снижение необходимого расхода электроэнергии для измельчения цементного клинкера. В частности, коэффициент насыщения известью может регулироваться посредством ранее описанного способа.Increasing the coefficient of lime saturation is possible, for example, by adjusting a higher temperature in the sintering zone with the same residence time of the fired material in the furnace. In this case, with the same content of free lime in the product, an increased alite content is achieved. Clinkers enriched with alite have improved strength properties in cement compared to clinkers not saturated with alite. Since the belit component is more difficult to grind than the alit component, with an increased alit content, in addition, a reduction in the required energy consumption for grinding cement clinker is achieved. In particular, the lime saturation ratio can be adjusted by the previously described method.
Поданный в печь газ для горения имеет, например, содержание кислорода более 20,5 в частности более 30, предпочтительно более 95%. Газ для горения состоит, например, полностью из чистого кислорода, причем содержание кислорода в газе для горения составляет 100%. Для управления подачей кислорода, например, содержание кислорода в газе для горения увеличивается или уменьшается, причем, например, поток газа для горения, поступающий в печь, остается постоянным. Также возможно увеличивать или уменьшать поток газа для горения для увеличения или уменьшения подачи кислорода в печь. Например, для управления подачей кислорода в печь поток газа для горения и/или содержание кислорода в потоке газа для горения увеличивается или уменьшается.The combustion gas supplied to the furnace has, for example, an oxygen content of more than 20.5, in particular more than 30, preferably more than 95%. The combustion gas consists, for example, entirely of pure oxygen, the oxygen content of the combustion gas being 100%. To control the oxygen supply, for example, the oxygen content of the combustion gas is increased or decreased, while, for example, the flow of combustion gas entering the furnace remains constant. It is also possible to increase or decrease the combustion gas flow to increase or decrease the oxygen supply to the furnace. For example, to control the supply of oxygen to the furnace, the combustion gas flow and/or the oxygen content of the combustion gas stream is increased or decreased.
Под печью, предпочтительно, понимается вращающаяся печь, содержащая вращающуюся трубу, выполненную с возможностью поворота вокруг своей продольной оси, которая, предпочтительно, в направлении подачи обжигаемого материала имеет небольшой наклон, так что материал, вследствие поворота вращающейся трубы и силы тяжести, перемещается в направлении подачи. Предпочтительно, на одном своем конце печь имеет впускное отверстие для материала, предназначенное для подачи через него предварительно нагретой сырьевой смеси, а на конце, противоположном впускному отверстию для материала, имеет выпускное отверстие для материала, предназначенное для выпуска обожженного клинкера в охлаждающее устройство. На конце печи со стороны выпускного отверстия для материала, предпочтительно, расположена головка печи, которая имеет горелку для обжига материала и, предпочтительно, впускное отверстие для топлива, предназначенное для подачи через него топлива в печь, предпочтительно в горелку. Предпочтительно, печь имеет зону спекания, в которой материал по меньшей мере частично расплавляется и имеет, в частности, температуру от 1500 до 1800, предпочтительно от 1450 до 1700°С. Зона спекания содержит, например, головку печи, предпочтительно в направлении подачи материала заднюю треть или задние две трети печи. Температура определяется, предпочтительно, внутри зо- 1 044382 ны спекания и/или впускного отверстия для материала печи.By kiln is preferably meant a rotary kiln comprising a rotating tube rotatable about its longitudinal axis, which preferably has a slight inclination in the direction of supply of the material to be fired, so that the material, due to the rotation of the rotating tube and the force of gravity, moves in the direction submissions. Preferably, at one end of the kiln there is a material inlet for supplying the preheated raw material mixture therethrough, and at the end opposite the material inlet there is a material outlet for discharging the calcined clinker into the cooling device. At the material outlet end of the furnace there is preferably a furnace head which has a burner for firing the material and preferably a fuel inlet for supplying fuel therethrough to the furnace, preferably a burner. Preferably, the furnace has a sintering zone in which the material is at least partially melted and has, in particular, a temperature of from 1500 to 1800, preferably from 1450 to 1700°C. The sintering zone comprises, for example, a furnace head, preferably in the material feed direction the rear third or rear two thirds of the furnace. The temperature is preferably determined within the sintering zone and/or the furnace material inlet.
Газ для горения, например, полностью или частично подается непосредственно в головку печи, причем головка печи имеет, например, впускное отверстие для газа для горения. В предпочтительном варианте газ для горения полностью или частично вводится в печь через ее выпускное отверстие для материала.The combustion gas is, for example, completely or partially supplied directly to the furnace head, the furnace head having, for example, an inlet for the combustion gas. In a preferred embodiment, the combustion gas is introduced wholly or partially into the furnace through its material outlet.
К выпускному отверстию для материала печи, предпочтительно, примыкает охлаждающее устройство для охлаждения цементного клинкера.Adjacent to the kiln material outlet is preferably a cooling device for cooling the cement clinker.
Управление подачей кислорода в печи в зависимости от температуры внутри печи, в частности зоны спекания или впускного отверстия печи, обеспечивает преимущество простого управления температурой печи, причем, предпочтительно, регулируется стехиометрическое или сверхстехиометрическое горение.Controlling the oxygen supply to the furnace depending on the temperature inside the furnace, in particular the sintering zone or the furnace inlet, provides the advantage of simple control of the furnace temperature, preferably stoichiometric or superstoichiometric combustion being controlled.
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения температура внутри печи определяется непосредственно при помощи устройства для измерения температуры или опосредованно при помощи параметров процесса, в частности: содержания оксида азота в печи, энергопотребления печи, содержания кислорода в печи, подачи топлива в печь, наружной температуры стенки печи и/или подачи сырьевой смеси в устройство предварительного нагрева. Каждый параметр процесса определяется, предпочтительно, посредством соответствующего измерительного устройства и, предпочтительно, передается на устройство управления. Устройство управления, в частности, выполнено с возможностью определения температуры внутри печи на основании одного или нескольких измеренных параметров. В частности, устройство управления выполнено с возможностью управления температурой и/или для регулирования температуры.According to a first embodiment of the invention, the temperature inside the furnace is determined directly by means of a temperature measuring device or indirectly by means of process parameters, in particular: nitrogen oxide content of the furnace, energy consumption of the furnace, oxygen content of the furnace, fuel supply to the furnace, external wall temperature oven and/or supplying the raw mixture to the preheating device. Each process parameter is determined preferably by means of a corresponding measuring device and is preferably transmitted to the control device. The control device is in particular configured to determine the temperature inside the furnace based on one or more measured parameters. In particular, the control device is configured to control the temperature and/or to regulate the temperature.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения подача кислорода в печь и в кальцинатор регулируется таким образом, чтобы в кальцинаторе и в печи происходило сверхстехиометрическое, в частности близкое к стехиометрическому, горение. Сумма кислорода, поданного в печь, и кислорода, поданного в кальцинатор, является общим количеством кислорода в процессе. Предпочтительно, устройство для измерения кислорода расположено внутри устройства предварительного нагрева, так что определяется содержание кислорода в газе, проходящем через устройство предварительного нагрева. Предпочтительно, устройство управления выполнено с возможностью определения общего количества кислорода в процессе на основании определенного содержания кислорода в газе, проходящем через устройство предварительного нагрева. В частности, разделение общего количества кислорода в процессе, поданного в кальцинатор и в печь, регулируется, предпочтительно, посредством устройства управления в зависимости от определенной концентрации кислорода в газе, проходящем через устройство предварительного нагрева, так что, предпочтительно, в печи и кальцинаторе осуществляется близкое к стехиометрическому или сверхстехиометрическое горение топлива. Общее количество кислорода в процессе, которое было определено, разделяется между печью и кальцинатором в зависимости от определенной температуры внутри печи, в частности внутри зоны спекания и/или впускного отверстия для материала печи. Устройство управления, предпочтительно, выполнено с возможностью разделения количества кислорода, которое проходит в печь и/или в кальцинатор, таким образом, чтобы сумма соответствовала общему количеству кислорода, которое необходимо для сверхстехиометрического горения. Предпочтительно, подача кислорода в кальцинатор и в печь дополнительно регулируется в зависимости от поданного в печь и/или в кальцинатор количества топлива и/или от количества поданной в устройство предварительного нагрева сырьевой смеси.According to another embodiment of the invention, the supply of oxygen to the furnace and to the calciner is controlled such that superstoichiometric, in particular near-stoichiometric, combustion occurs in the calciner and furnace. The sum of the oxygen supplied to the kiln and the oxygen supplied to the calciner is the total amount of oxygen in the process. Preferably, the oxygen measuring device is located within the preheating device so that the oxygen content of the gas passing through the preheating device is determined. Preferably, the control device is configured to determine the total amount of oxygen in the process based on the determined oxygen content of the gas passing through the preheater. In particular, the division of the total amount of oxygen in the process supplied to the calciner and the furnace is preferably controlled by a control device depending on the determined concentration of oxygen in the gas passing through the preheating device, so that, preferably, close to stoichiometric or superstoichiometric combustion of fuel. The total amount of oxygen in the process that has been determined is divided between the furnace and the calciner depending on the determined temperature inside the furnace, in particular within the sintering zone and/or the furnace material inlet. The control device is preferably configured to divide the amount of oxygen that passes into the furnace and/or calciner such that the sum corresponds to the total amount of oxygen that is required for superstoichiometric combustion. Preferably, the supply of oxygen to the calciner and to the furnace is further regulated depending on the amount of fuel supplied to the furnace and/or to the calciner and/or on the amount of the raw material mixture supplied to the preheating device.
Определенная температура сравнивается с заданным значением и при отклонении определенной температуры от заданного значения подача кислорода в печь и/или в кальцинатор увеличивается или уменьшается. Под заданным значением понимается заданное значение температуры, которое представляет собой желаемую температуру внутри зоны спекания и/или впускного отверстия для материала печи.The determined temperature is compared with the set value and if the certain temperature deviates from the set value, the oxygen supply to the furnace and/or calciner is increased or decreased. By set point is meant a temperature set point that represents the desired temperature inside the sintering zone and/or the furnace material inlet.
Заданное значение регулируется в зависимости от распределения размеров частиц и/или коэффициента насыщения известью. Предпочтительно различные коэффициенты насыщения известью необходимо назначать различным заданным значениям температуры. Например, заданное значение составляет от 1360 до 1520°С при коэффициенте насыщения известью 95, или заданное значение составляет, например, от 1480 до 1620°С при коэффициенте насыщения известью 100, или заданное значение составляет, например, от 1580 до 1680°С при коэффициенте насыщения известью 104.The set value is adjusted depending on the particle size distribution and/or lime saturation factor. Preferably, different lime saturation factors should be assigned to different temperature setpoints. For example, the set point is 1360 to 1520°C at a lime saturation factor of 95, or the set point is, for example, 1480 to 1620°C at a lime saturation factor of 100, or the set point is, for example, 1580 to 1680°C at lime saturation coefficient 104.
Также возможно, чтобы различные значения распределения размеров частиц были назначены различным заданным значениям. Неточное распределение размеров частиц требует большего заданного значения, по сравнению с более точным распределением размеров частиц. Сырьевая смесь с относительно неточным распределением размеров частиц имеет, например, примерно от 20 до 25% или более осадка на 90 мкм. За счет регулировки соответствующего заданного значения температуры обеспечивается то обстоятельство, что обычно сырьевая смесь при одинаковом времени обработки в зоне спекания полностью прореагирует и что образуются соответствующие минералы клинкера, в частности алит. Это приводит к существенной экономии энергии на измельчение при изготовлении цементной сырьевой смеси.It is also possible for different particle size distribution values to be assigned to different target values. An imprecise particle size distribution requires a larger set point compared to a more accurate particle size distribution. A feedstock mixture with a relatively imprecise particle size distribution has, for example, about 20 to 25% or more sediment per 90 microns. By adjusting the appropriate temperature setpoint, it is ensured that the raw material mixture usually reacts completely at the same processing time in the sintering zone and that the corresponding clinker minerals, in particular alite, are formed. This leads to significant energy savings for grinding in the production of cement raw materials.
Назначение заданного значения определенным значениям распределения величины частиц и коэф- 2 044382 фициенту насыщения известью, предпочтительно, задано заранее и сохранено, в частности, в устройстве управления.The assignment of a set value to certain values of the particle size distribution and the lime saturation coefficient is preferably predetermined and stored, in particular, in the control device.
Предпочтительно, общее количество кислорода в процессе подается в печь, причем поданный в печь газ для горения имеет содержание кислорода более 95%, так что горение в печи осуществляется сверхстехиометрически, при этом содержание кислорода в отходящем газе печи составляет от 50 до 70%. Отходящий газ печи подается затем к кальцинатору и образует в полном объеме газ для горения кальцинатора.Preferably, the total amount of oxygen in the process is supplied to the furnace, and the combustion gas supplied to the furnace has an oxygen content of more than 95%, so that combustion in the furnace is superstoichiometric, with the oxygen content of the furnace exhaust gas being from 50 to 70%. The furnace exhaust gas is then supplied to the calciner and forms the complete combustion gas for the calciner.
Также возможно, чтобы в печь подавалась лишь часть общего количества кислорода в процессе, а газ для горения кальцинатора лишь частично образовывался из отходящего газа печи, и часть газа для горения подавалась непосредственно в кальцинатор.It is also possible that only a portion of the total amount of oxygen in the process is supplied to the furnace, and that the combustion gas for the calciner is only partially generated from the exhaust gas of the furnace, and part of the combustion gas is supplied directly to the calciner.
В обоих ранее указанных случаях устройство управления осуществлено следующим образом. Если определенная температура превышает заданное значение, то, предпочтительно, количество газа для горения и/или количество кислорода в газе для горения увеличивается. Если значение определенной температуры оказывается ниже заданного значения, то количество газа для горения и/или количество кислорода в газе для горения уменьшается, при том, что значение определенной температуры оказывается ниже заданного значения. Слишком большое количество газа для горения обеспечивает, по мнению изобретателя, падение температуры внутри печи, так как внутреннее пространство печи охлаждается за счет избыточного газа для горения, который не преобразуется в процессе горения.In both previously mentioned cases, the control device is implemented as follows. If the determined temperature exceeds a predetermined value, then preferably the amount of combustion gas and/or the amount of oxygen in the combustion gas increases. If the detected temperature value is lower than the predetermined value, the amount of combustion gas and/or the amount of oxygen in the combustion gas is reduced while the detected temperature value is lower than the predetermined value. Too much combustion gas, according to the inventor, causes a drop in temperature inside the furnace, since the interior of the furnace is cooled by excess combustion gas, which is not converted during the combustion process.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения в печь подается топливо, причем подача топлива регулируется в зависимости от определенной температуры внутри печи. Предпочтительно подача топлива увеличивается или уменьшается, если определенная температура отличается от заранее заданного значения.According to another embodiment of the invention, fuel is supplied to the furnace, the fuel supply being controlled depending on a certain temperature inside the furnace. Preferably, the fuel supply is increased or decreased if the detected temperature differs from a predetermined value.
Если определенная температура превышает заранее заданное значение, то подача топлива, например, уменьшается. Если значение определенной температуры оказывается ниже заранее заданного значения, то подача топлива, например, увеличивается. Также возможно, чтобы подача топлива регулировалась в зависимости от температуры, определенной на входе в печь, и/или количества оксида азота в отходящем газе устройства предварительного нагрева.If a certain temperature exceeds a predetermined value, the fuel supply is reduced, for example. If the value of a certain temperature is lower than a predetermined value, then the fuel supply, for example, is increased. It is also possible for the fuel supply to be regulated depending on the temperature detected at the furnace inlet and/or the amount of nitrogen oxide in the exhaust gas of the preheating device.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения охлаждающее устройство имеет камеру для охлаждающего газа, через которую в поперечном направлении может проходить поток охлаждающего газа для охлаждения сыпучего материала, причем камера для охлаждающего газа содержит первый участок камеры для охлаждающего газа с первым потоком охлаждающего газа и примыкающий к нему в направлении подачи клинкера второй участок камеры для охлаждающего газа со вторым потоком охлаждающего газа, причем поданный в печь газ для горения образуется полностью или частично из первого потока охлаждающего газа, при этом подача газа для горения регулируется в зависимости от температуры, определенной внутри печи. Предпочтительно подача газа для горения увеличивается или уменьшается, если определенная температура отличается от заранее заданного значения. Если определенная температура превышает заранее заданное значение, то подача газа для горения, например, уменьшается. Если значение определенной температуры оказывается ниже заранее заданного значения, то подача газа для горения, например, увеличивается.According to another embodiment of the invention, the cooling device has a cooling gas chamber through which a flow of cooling gas can pass in a transverse direction to cool the bulk material, the cooling gas chamber comprising a first section of the cooling gas chamber with a first cooling gas flow and an adjacent thereto in the direction of the clinker supply, a second section of the cooling gas chamber with a second cooling gas stream, wherein the combustion gas supplied to the kiln is formed wholly or partly from the first cooling gas stream, wherein the supply of combustion gas is controlled depending on the temperature determined inside the kiln . Preferably, the supply of combustion gas is increased or decreased if the determined temperature differs from a predetermined value. If a certain temperature exceeds a predetermined value, the supply of combustion gas, for example, is reduced. If the determined temperature is lower than a predetermined value, the supply of combustion gas, for example, is increased.
Охлаждающее устройство содержит транспортирующее устройство для транспортировки сыпучего материала в направлении подачи через камеру для охлаждающего газа. Камера для охлаждающего газа имеет первый участок камеры для охлаждающего газа с первым потоком охлаждающего газа и примыкающий к нему в направлении подачи сыпучего материала второй участок камеры для охлаждающего газа со вторым потоком охлаждающего газа. Камера для охлаждающего газа, предпочтительно, ограничена вверху посредством крышки камеры для охлаждающего газа, а внизу посредством подвижного и/или неподвижного колосника, предпочтительно расположенным на нем сыпучим материалом. Под камерой для охлаждающего газа понимается, в частности, все пространство охлаждающего устройства, через которое проходит охлаждающий газ, выше сыпучего материала. Поток охлаждающего газа проходит через подвижный и/или неподвижный колосник, в частности, через транспортирующее устройство, через сыпучий материал и в камеру для охлаждающего газа. Первый участок камеры для охлаждающего газа расположен, предпочтительно, в направлении потока охлаждаемого сыпучего материала непосредственно за впускным отверстием охлаждающего устройства, в частности выпускным отверстием для материала печи. Предпочтительно, клинкер из печи попадает в первый участок камеры для охлаждающего газа.The cooling device includes a transport device for transporting bulk material in a supply direction through the cooling gas chamber. The cooling gas chamber has a first cooling gas chamber section with a first cooling gas flow and a second cooling gas chamber section with a second cooling gas flow adjacent to it in the direction of bulk material supply. The cooling gas chamber is preferably limited at the top by a cover of the cooling gas chamber, and at the bottom by a movable and/or stationary grate, preferably with bulk material located on it. By cooling gas chamber is meant in particular the entire space of the cooling device through which the cooling gas passes, above the bulk material. The flow of cooling gas passes through the movable and/or fixed grate, in particular through the transport device, through the bulk material and into the cooling gas chamber. The first section of the cooling gas chamber is preferably located in the flow direction of the bulk material to be cooled immediately downstream of the inlet opening of the cooling device, in particular the outlet opening for the furnace material. Preferably, the clinker from the kiln enters the first section of the cooling gas chamber.
Первый участок камеры для охлаждающего газа, предпочтительно, содержит неподвижный колосник и/или подвижный колосник, который расположен ниже выпускного отверстия для материала печи, так что выходящий из печи клинкер под действием силы тяжести падает на неподвижный колосник. Под неподвижным колосником понимается, например, колосник, установленный под углом к горизонтали от 10 до 35, предпочтительно от 12 до 33, в частности от 13 до 21°, при этом через колосник снизу проходит первый поток охлаждающего газа. Предпочтительно, в первый участок камеры для охлаждающего газа проходит лишь первый поток охлаждающего газа, который ускоряется, например, посредством вентилятора. Второй участок камеры для охлаждающего газа примыкает в направлении подачи сыпучего мате- 3 044382 риала к первому участку камеры для охлаждающего газа и, предпочтительно, газонепроницаемым образом отделен от первого участка камеры для охлаждающего газа посредством разделительного устройства. Во втором участке камеры для охлаждающего газа проходит, предпочтительно, лишь второй поток охлаждающего газа, который ускоряется, например, посредством вентилятора.The first section of the cooling gas chamber preferably comprises a fixed grate and/or a movable grate which is located below the kiln material outlet so that the clinker exiting the kiln falls by gravity onto the fixed grate. By fixed grate is meant, for example, a grate installed at an angle to the horizontal of 10 to 35, preferably 12 to 33, in particular 13 to 21°, with a first flow of cooling gas passing through the grate from below. Preferably, only the first flow of cooling gas passes into the first section of the cooling gas chamber, which is accelerated, for example, by a fan. The second cooling gas chamber section is adjacent in the bulk material supply direction to the first cooling gas chamber section and is preferably separated in a gas-tight manner from the first cooling gas chamber section by means of a separating device. In the second section of the cooling gas chamber, preferably only a second flow of cooling gas passes through, which is accelerated, for example by a fan.
Второй участок камеры для охлаждающего газа, предпочтительно, содержит подвижный колосник для подачи сыпучего материала через камеру для охлаждающего газа. Подвижный колосник содержит транспортирующее устройство для транспортировки материала в направлении подачи, причем транспортирующее устройство имеет, например, вентилируемый пол, через который проходит охлаждающий газ, с большим количеством проходных отверстий для прохода охлаждающего газа. Охлаждающий газ подается, например, при помощи вентиляторов, расположенных ниже вентилируемого пола, так что через охлаждаемый сыпучий материал в поперечном направлении относительно направления подачи проходит охлаждающий газ. Вентилируемый пол, предпочтительно, образует плоскость, на которой располагается сыпучий материал. Предпочтительно, транспортирующее устройство также содержит множество транспортирующих элементов, выполненных с возможностью перемещения в направлении подачи и против направления подачи. Предпочтительно, вентилируемый пол образуется частично или полностью посредством транспортирующих элементов, которые будучи расположены рядом друг с другом, образуют плоскость для приема сыпучего материала.The second portion of the cooling gas chamber preferably includes a movable grate for supplying bulk material through the cooling gas chamber. The movable grate contains a conveying device for transporting material in the supply direction, the conveying device having, for example, a ventilated floor through which cooling gas passes, with a large number of passage holes for the passage of cooling gas. The cooling gas is supplied, for example, by means of fans located below the ventilated floor, so that the cooling gas passes through the cooled bulk material in a direction transverse to the direction of supply. The ventilated floor preferably forms a plane on which the bulk material is located. Preferably, the transport device also includes a plurality of transport elements configured to move in the feed direction and against the feed direction. Preferably, the ventilated floor is formed partly or completely by means of transport elements, which, when positioned next to each other, form a plane for receiving bulk material.
Под проходящим через первый участок камеры для охлаждающего газа первым потоком охлаждающего газа понимается, например, поток чистого кислорода или газа с содержанием азота менее 35, в частности менее 21% по объему, предпочтительно 15% или менее, и/или аргона, и/или с содержанием кислорода менее 20,5, в частности более 30, предпочтительно более 95%. Первый участок камеры для охлаждающего газа, предпочтительно, примыкает непосредственно к выпускному отверстию для материала печи, предпочтительно к головке печи, так что охлаждающий газ нагревается в охлаждающем устройстве и затем проходит во вращающуюся печь, где используется в качестве газа для горения. Под вторым потоком охлаждающего газа понимается, например, поток воздуха.By first cooling gas flow passing through the first section of the cooling gas chamber is meant, for example, a flow of pure oxygen or a gas having a nitrogen content of less than 35%, in particular less than 21% by volume, preferably 15% or less, and/or argon, and/or with an oxygen content of less than 20.5, in particular more than 30, preferably more than 95%. The first portion of the cooling gas chamber is preferably adjacent directly to the furnace material outlet, preferably the furnace head, so that the cooling gas is heated in the cooling device and then passes into the rotary kiln where it is used as combustion gas. By second cooling gas flow is meant, for example, an air flow.
Охлаждающее устройство, предпочтительно, содержит разделительное устройство для газонепроницаемого отделения участков камеры для охлаждающего газа друг от друга.The cooling device preferably includes a separating device for gas-tightly separating sections of the cooling gas chamber from each other.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения печь имеет множество впускных отверстий для газа для горения, через которые газ для горения проходит в печь, причем подача газа для горения к соответствующим впускным отверстиям для газа для горения регулируется, соответственно, в зависимости от определенной температуры внутри печи. Предпочтительно, впускные отверстия для газа для горения расположены в зоне спекания печи или соединены с ней через трубопроводы или направляющие средства. Подача газа для горения регулируется, например, средствами подачи, такими как клапаны, заглушки или дроссели.According to yet another embodiment of the invention, the furnace has a plurality of combustion gas inlets through which combustion gas flows into the furnace, wherein the supply of combustion gas to the respective combustion gas inlets is adjusted accordingly depending on a determined internal temperature ovens. Preferably, the combustion gas inlets are located in the sintering zone of the furnace or are connected thereto via conduits or guide means. The supply of combustion gas is controlled, for example, by supply means such as valves, plugs or throttles.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения определяется количество топлива, которое подается в печь и в кальцинатор, содержание оксидов азота в отходящем газе печи, содержание кислорода в отходящем газе печи, количество поданной в устройство предварительного нагрева сырьевой смеси, при этом подача кислорода в печь и/или в кальцинатор регулируется в зависимости от по меньшей мере одного из определенных значений.In accordance with another embodiment of the invention, the amount of fuel that is supplied to the furnace and the calciner, the content of nitrogen oxides in the furnace exhaust gas, the oxygen content in the furnace exhaust gas, the amount of the raw material mixture supplied to the preheating device, while supplying oxygen to the furnace is determined and/or in the calciner is adjusted depending on at least one of the determined values.
Предпочтительно, температура материала внутри зоны спекания составляет от 1450 до 1800, предпочтительно от 1500 до 1700°С. Температура газа, в частности температура на внутренней стороне стенки печи, составляет внутри зоны спекания, предпочтительно, от 2000 до 2600, предпочтительно от 2100 до 2500°С. Для определения положения зоны спекания печи, например, определяется наружная температура стенки печи во множестве точек измерения, и, предпочтительно, составляется профиль температур по наружной стенке печи.Preferably, the temperature of the material inside the sintering zone is from 1450 to 1800, preferably from 1500 to 1700°C. The gas temperature, in particular the temperature on the inside of the furnace wall, inside the sintering zone is preferably from 2000 to 2600, preferably from 2100 to 2500°C. To determine the position of the sintering zone of the furnace, for example, the external temperature of the furnace wall is determined at a plurality of measurement points, and preferably a temperature profile is generated along the external furnace wall.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения определение температуры внутри печи включает определение температуры газовой фазы, внутренней поверхности стенки, и/или клинкера внутри зоны спекания, и/или впускного отверстия для материала печи, причем определение температуры осуществляется, например, бесконтактным способом. Также возможно определение температуры посредством термоэлемента.According to another embodiment of the invention, determining the temperature inside the kiln includes determining the temperature of the gas phase, the inner surface of the wall, and/or the clinker within the sintering zone, and/or the inlet of the kiln material, the temperature being determined, for example, in a non-contact manner. It is also possible to determine the temperature using a thermocouple.
Температура внутри печи определяется, предпочтительно, посредством одного или нескольких устройств для измерения температуры, которые размещены в зоне спекания и/или во впускном отверстии для материала печи. Под устройством для измерения температуры понимается, например, пирометр. Пирометр, предпочтительно, выполнен с возможностью измерения температуры бесконтактным способом, причем измерительное устройство, предпочтительно, работает в коротковолновом и средневолновом диапазоне освещения. Например, измерительное устройство выполнено с возможностью определения температуры внутренней стороны стенки печи и/или клинкера внутри печи. Под измерительным устройством понимается, например, инфракрасное измерительное устройство (NIR, MIR).The temperature inside the furnace is determined preferably by one or more temperature measuring devices which are located in the sintering zone and/or in the material inlet of the furnace. A device for measuring temperature means, for example, a pyrometer. The pyrometer is preferably configured to measure temperature in a non-contact manner, the measuring device preferably operating in the short and medium wave range of illumination. For example, the measuring device is configured to determine the temperature of the inner side of the furnace wall and/or the clinker inside the furnace. By measuring device is meant, for example, an infrared measuring device (NIR, MIR).
Изобретение относится также к установке для изготовления цемента, содержащей: устройство предварительного нагрева сырьевой смеси, кальцинатор для кальцинирования предварительно нагретой сырьевой смеси,The invention also relates to an installation for the production of cement, containing: a device for preheating the raw material mixture, a calciner for calcining the preheated raw material mixture,
- 4 044382 печь для обжига сырьевой смеси для получения цементного клинкера, причем печь содержит устройство для измерения температуры, предназначенное для определения температуры внутри печи и впускное отверстие для газа для горения, предназначенное для подачи через него газа для горения с содержанием кислорода в печь, и охлаждающее устройство для охлаждения цементного клинкера.- 4 044382 a kiln for calcining a raw mixture for producing cement clinker, the kiln comprising a temperature measuring device for determining the temperature inside the kiln and a combustion gas inlet for supplying combustion gas containing oxygen therethrough to the kiln, and cooling device for cooling cement clinker.
Установка для изготовления цемента дополнительно содержит устройство управления, которое соединено с устройством для измерения температуры и с впускным отверстием для газа для горения и выполнено с возможностью управления подачей кислорода в печь в зависимости от определенной температуры внутри печи.The cement manufacturing plant further comprises a control device which is connected to the temperature measuring device and to the combustion gas inlet and is configured to control the supply of oxygen to the kiln depending on a determined temperature inside the kiln.
Описанные выше варианты осуществления изобретения и преимущества способа изготовления цементного клинкера распространяются также и на установку для изготовления цемента.The above-described embodiments of the invention and the advantages of the method for producing cement clinker also apply to a plant for producing cement.
Предпочтительно, впускное отверстие для газа для горения содержит средства регулировки потока газа для горения, поступающего в печь, например клапан, заглушку, дроссель, вентиль или вентилятор для ускорения газа для горения при подаче в печь. Устройство управления, в частности, соединено с указанным средством, так что оно управляет или регулирует поток газа для горения, поступающий в печь.Preferably, the combustion gas inlet includes means for regulating the flow of combustion gas entering the furnace, such as a valve, plug, restrictor, valve or fan for accelerating the combustion gas as it enters the furnace. The control device is in particular connected to said means so that it controls or regulates the flow of combustion gas entering the furnace.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения устройство предварительного нагрева содержит устройство для измерения кислорода, которое соединено с устройством управления и предназначено для определения содержания кислорода в газе, проходящем через устройство предварительного нагрева, причем устройство управления выполнено с возможностью управления подачей кислорода в кальцинатор и в печь таким образом, что в печи и в кальцинаторе осуществляется стехиометрическое или сверхстехиометрическое, в частности близкое к стехиометрическому, горение. В частности, устройство для измерения кислорода в направлении потока газа расположено в устройстве предварительного нагрева перед последней циклонной ступенью. Под первой циклонной ступенью понимается самая верхняя циклонная ступень, в которую подается сырьевая смесь. Последняя циклонная ступень находится непосредственно перед впускным отверстием для материала печи. Также возможно, чтобы устройство для измерения кислорода было расположено после второго циклона, предпочтительно после кальцинатора. Устройство для измерения кислорода может быть подключено также после устройства предварительного нагрева.According to yet another embodiment of the invention, the preheating device comprises an oxygen measuring device which is coupled to a control device and is configured to determine the oxygen content of a gas passing through the preheating device, the control device being configured to control the supply of oxygen to the calciner and to the furnace in such a way that stoichiometric or superstoichiometric, in particular close to stoichiometric, combustion occurs in the furnace and in the calciner. In particular, a device for measuring oxygen in the direction of gas flow is located in the preheating device before the last cyclone stage. The first cyclone stage refers to the uppermost cyclone stage into which the raw material mixture is supplied. The last cyclone stage is located just before the furnace material inlet. It is also possible for the oxygen measuring device to be located after the second cyclone, preferably after the calciner. The oxygen measuring device can also be connected after the preheating device.
Устройство управления, предпочтительно, соединено с устройством для измерения кислорода таким образом, что устройство для измерения кислорода передает определенные значения концентрации кислорода на устройство управления. Устройство управления, предпочтительно, выполнено с возможностью сравнения определенного значения концентрации кислорода с ранее установленным заданным значением и увеличения или уменьшения подачи кислорода в кальцинатор и/или в печь при отклонении концентрации кислорода от заданного значения. Например, устройство управления выполнено с возможностью увеличения подачи кислорода в кальцинатор и/или в печь, если определенная концентрация кислорода оказывается ниже заданного значения. Например, устройство управления выполнено с возможностью уменьшения подачи кислорода в кальцинатор и/или в печь, если определенная концентрация кислорода превышает заданное значение.The control device is preferably connected to the oxygen measuring device such that the oxygen measuring device transmits the determined oxygen concentration values to the control device. The control device is preferably configured to compare the determined oxygen concentration value with a previously set set value and increase or decrease the oxygen supply to the calciner and/or furnace when the oxygen concentration deviates from the set value. For example, the control device is configured to increase the supply of oxygen to the calciner and/or to the furnace if the determined oxygen concentration is below a predetermined value. For example, the control device is configured to reduce the oxygen supply to the calciner and/or the furnace if the determined oxygen concentration exceeds a predetermined value.
Устройство управления выполнено с возможностью сравнения определенной температуры в печи с заданным значением и увеличения или уменьшения подачи кислорода в печь и/или в кальцинатор при отклонении определенной температуры от заданного значения. Например, устройство управления выполнено с возможностью увеличения подачи кислорода, если определенная температура превышает заданное значение. Например, устройство управления выполнено с возможностью увеличения подачи кислорода, если определенная температура превышает заданное значение. Заданное значение регулируется в зависимости от распределения размеров частиц и/или коэффициента насыщения известью.The control device is configured to compare a certain temperature in the furnace with a set value and increase or decrease the supply of oxygen to the furnace and/or to the calciner when the certain temperature deviates from the set value. For example, the control device is configured to increase the supply of oxygen if a certain temperature exceeds a predetermined value. For example, the control device is configured to increase the supply of oxygen if a certain temperature exceeds a predetermined value. The set value is adjusted depending on the particle size distribution and/or lime saturation factor.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения как кальцинатор, так и печь содержат одно или несколько средств подачи топлива соответственно в печь и в кальцинатор, причем устройство управления соединено с по меньшей мере одним указанным средством и выполнено с возможностью управления подачей топлива в кальцинатор и/или в печь в зависимости от определенной температуры внутри печи. Под по меньшей мере одним средством понимается, например, трубопровод для топлива с клапаном, дросселем или вентилем, который регулирует количество потока кислорода через трубопровод. Например, устройство управления выполнено с возможностью уменьшения подачи топлива, если определенная температура превышает заданное значение. В частности, устройство управления выполнено с возможностью увеличения подачи топлива, если определенная температура оказывается ниже заданного значения.In accordance with yet another embodiment of the invention, both the calciner and the kiln comprise one or more means for supplying fuel to the kiln and the calciner, respectively, wherein a control device is connected to at least one of said means and is configured to control the supply of fuel to the calciner and/ or into the oven depending on a certain temperature inside the oven. By at least one means is meant, for example, a fuel line with a valve, throttle or gate that controls the amount of oxygen flow through the line. For example, the control device is configured to reduce the fuel supply if a certain temperature exceeds a predetermined value. In particular, the control device is configured to increase the fuel supply if a certain temperature falls below a predetermined value.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения печь имеет множество впускных отверстий для газа для горения, через которые газ для горения вводится в печь, причем устройство управления выполнено с возможностью управления подачей газа для горения к соответствующим входным отверстиям для газа для горения, соответственно, в зависимости от определенной температуры внутри печи.According to another embodiment of the invention, the furnace has a plurality of combustion gas inlets through which combustion gas is introduced into the furnace, wherein the control device is configured to control the supply of combustion gas to the respective combustion gas inlets, respectively, in depending on a certain temperature inside the oven.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения устройство для измерения температуры выполнено с возможностью бесконтактного измерения температуры внутренней поверхности стенки печи и/или клинкера внутри зоны спекания.According to another embodiment of the invention, the temperature measuring device is configured to non-contactly measure the temperature of the inner surface of the furnace wall and/or clinker within the sintering zone.
- 5 044382- 5 044382
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Далее изобретение поясняется более детально на основании нескольких примеров осуществления со ссылкой на приложенные фигуры.The invention will now be explained in more detail on the basis of several exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
На фиг. 1 показано схематичное изображение установки для изготовления цемента с устройством управления в соответствии с примером осуществления изобретения;In fig. 1 shows a schematic diagram of a cement production plant with a control device in accordance with an example embodiment of the invention;
на фиг. 2 - схематичное изображение установки для изготовления цемента с устройством управления в соответствии с еще одним примером осуществления изобретения.in fig. 2 is a schematic diagram of a cement manufacturing plant with a control device in accordance with another embodiment of the invention.
На фиг. 1 показана установка 10 для изготовления цемента с имеющим одну ветвь устройством 12 предварительного нагрева для предварительного нагрева сырьевой смеси, кальцинатором 14 для кальцинирования сырьевой смеси, печью 16, в частности вращающейся печью, для обжига сырьевой смеси для получения клинкера и охлаждающим устройством 18 для охлаждения обожженного в печи 16 клинкера.In fig. 1 shows a plant 10 for the production of cement with a single-branch preheating device 12 for preheating the raw mixture, a calciner 14 for calcining the raw mixture, a kiln 16, in particular a rotary kiln, for calcining the raw mixture to produce clinker, and a cooling device 18 for cooling the calcined material. There are 16 clinkers in the kiln.
Устройство 12 предварительного нагрева содержит множество циклонов 20 для выделения сырьевой смеси из газового потока сырьевой смеси. Например, устройство 12 предварительного нагрева содержит пять циклонов 20, которые расположены в четыре циклонные ступени друг под другом. Устройство 12 предварительного нагрева имеет впускное отверстие (не показано) для материала, предназначенное для подачи через него сырьевой смеси в самую верхнюю циклонную ступень устройства 12 предварительного нагрева, содержащую два циклона 20. Сырьевая смесь проходит последовательно через циклоны 20 циклонных ступеней в противотоке к отходящему газу печи и/или кальцинатора и за счет этого нагревается. Между последней и предпоследней циклонными ступенями расположен кальцинатор 14. Кальцинатор 14 содержит стояк с по меньшей мере одним местом горения для разогрева сырьевой смеси, так что в кальцинаторе 14 происходит кальцинирование сырьевой смеси. Кроме того, кальцинатор 14 имеет впускное отверстие 24 для топлива, предназначенное для подачи топлива в стояк. Кальцинатор 14 также имеет впускное отверстие 26 для газа для горения, предназначенное для подачи через него газа для горения в стояк кальцинатора 14. Под газом для горения понимается, например, воздух, обогащенный кислородом воздух, чистый кислород или газ с содержанием кислорода по меньшей мере 85%. Отходящий газ кальцинатора подается в устройство 12 предварительного нагрева, предпочтительно на предпоследнюю циклонную ступень, и покидает устройство 12 предварительного нагрева сзади самой верхней циклонной ступени в виде отходящего газа 22 устройства предварительного нагрева.The preheating device 12 includes a plurality of cyclones 20 for separating the feed mixture from the feed mixture gas stream. For example, the preheating device 12 contains five cyclones 20, which are arranged in four cyclone stages below each other. The preheating device 12 has a material inlet (not shown) for supplying the raw material mixture therethrough to the uppermost cyclone stage of the preheating device 12 containing two cyclones 20. The raw material mixture flows sequentially through the cyclone stage cyclones 20 in countercurrent to the exhaust gas. oven and/or calciner and thereby heats up. Between the last and penultimate cyclone stages there is a calcinator 14. The calciner 14 contains a riser with at least one combustion site for heating the raw material mixture, so that the calcination of the raw material mixture occurs in the calciner 14. In addition, the calciner 14 has a fuel inlet 24 for supplying fuel to the riser. The calciner 14 also has a combustion gas inlet 26 for supplying combustion gas therethrough to the riser of the calciner 14. By combustion gas is meant, for example, air, oxygen-enriched air, pure oxygen, or a gas with an oxygen content of at least 85 %. The calciner exhaust gas is supplied to the preheater 12, preferably the penultimate cyclone stage, and leaves the preheater 12 behind the uppermost cyclone stage as preheater exhaust gas 22.
Устройство 12 предварительного нагрева подсоединено к печи 16 ниже по потоку сырьевой смеси, так что предварительно нагретая в устройстве 12 предварительного нагрева и кальцинированная в кальцинаторе 14 сырьевая смесь проходит в печь 16. Впускное отверстие 25 для материала печи 16 соединено непосредственно со стояком кальцинатора 14, так что отходящий газ печи проходит в кальцинатор 14, а затем в устройство 12 предварительного нагрева. Под печью 16 понимается, например, вращающаяся печь, содержащая вращающуюся трубу, выполненную с возможностью поворота вокруг собственной продольной оси и расположенную под небольшим углом наклона. Внутри вращающейся трубы, на конце со стороны выпускного отверстия для материала, печь 16 имеет горелку 28 и соответствующее впускное отверстие 30 для топлива. Выпускное отверстие для материала печи 16 расположено на конце вращающейся трубы, противоположном впускному отверстию 25 для материала, так что сырьевая смесь внутри вращающейся трубы, за счет поворота вращающейся трубы, подается в направлении горелки 28 и выпускного отверстия для материала. Сырьевая смесь обжигается внутри печи 16 для получения цементного клинкера, причем сырьевая смесь во вращающейся печи проходит, в основном, фазы образования клинкера, при этом в направлении течения потока смеси примерно в последней трети печи образуется C3S.The preheating device 12 is connected to the furnace 16 downstream of the raw material mixture, so that the raw material mixture preheated in the preheating device 12 and calcined in the calciner 14 passes into the furnace 16. The material inlet 25 of the furnace 16 is connected directly to the riser of the calciner 14, so that the furnace exhaust gas passes into the calciner 14 and then into the preheating device 12. By kiln 16 is meant, for example, a rotary kiln comprising a rotating tube, rotatable about its own longitudinal axis and located at a slight angle of inclination. Within the rotating tube, at the material outlet end, the furnace 16 has a burner 28 and a corresponding fuel inlet 30. The material outlet of the furnace 16 is located at the end of the rotary pipe opposite the material inlet 25, so that the raw material mixture inside the rotary pipe is supplied towards the burner 28 and the material outlet by rotating the rotary pipe. The raw material mixture is fired inside the kiln 16 to produce cement clinker, the raw material mixture in the rotary kiln undergoing mainly clinker formation phases, with C3S being formed in the direction of flow of the mixture in approximately the last third of the kiln.
При этом в последней трети печи устойчивым образом формируется слой твердого нагара, который имеет толщину примерно до 250 мм и который с химической/минералогической точки зрения соответствует цементному клинкеру. Зона печи 16, в которой образуется C3S, обозначена далее как зона 32 спекания. Зона 32 спекания содержит дальнюю зону вращающейся трубы со стороны выпускного отверстия для материала, предпочтительно заднюю в направлении потока материала треть, в частности задние две трети, вращающейся трубы. Предпочтительно, зоной 32 спекания является зона печи 16, в которой температура составляет примерно от 1450 до 1800, предпочтительно от 1500 до 1700°С.In this case, in the last third of the kiln, a layer of hard carbon deposits is steadily formed, which has a thickness of up to approximately 250 mm and which from a chemical/mineralogical point of view corresponds to cement clinker. The zone of the furnace 16 in which C3S is formed is hereinafter referred to as the sintering zone 32. The sintering zone 32 comprises a distal zone of the rotating tube on the material outlet side, preferably the rear third, in particular the rear two thirds, of the rotating tube in the direction of material flow. Preferably, the sintering zone 32 is a zone of the furnace 16, in which the temperature is from about 1450 to 1800, preferably from 1500 to 1700°C.
К выпускному отверстию печи 16 примыкает охлаждающее устройство 18 для охлаждения клинкера. Охлаждающее устройство 18 имеет камеру 34 для охлаждающего газа, в которой клинкер охлаждается посредством потока охлаждающего газа. Клинкер транспортируется через камеру 34 для охлаждающего газа в направлении F подачи. Камера 34 для охлаждающего газа имеет первый участок 36 камеры для охлаждающего газа и второй участок 38 камеры для охлаждающего газа, который в направлении F подачи примыкает к первому участку 36 камеры для охлаждающего газа. Печь 16 через выпускное отверстие для материала печи 16 соединена с охлаждающим устройством 18, так что обожженный во вращающейся печи 16 клинкер попадает в охлаждающее устройство 18.Attached to the outlet of the kiln 16 is a cooling device 18 for cooling the clinker. The cooling device 18 has a cooling gas chamber 34 in which the clinker is cooled by a flow of cooling gas. The clinker is transported through the cooling gas chamber 34 in the supply direction F. The cooling gas chamber 34 has a first cooling gas chamber portion 36 and a second cooling gas chamber portion 38, which in the supply direction F is adjacent to the first cooling gas chamber portion 36. The kiln 16 is connected to the cooling device 18 through the kiln material outlet 16, so that the clinker fired in the rotating kiln 16 enters the cooling device 18.
Первый участок 36 камеры для охлаждающего газа расположен ниже выпускного отверстия для материала печи 16, так что клинкер из печи 16 попадает в первый участок 36 камеры для охлаждающего газа. Первый участок 36 камеры для охлаждающего газа представляет собой зону входа охлаждающего устройства 18 и, предпочтительно, содержит неподвижный колосник 40, на который попадает выходящий из печи 16 клинкер. Неподвижный колосник 40, в частности, полностью расположен в первом уча- 6 044382 стке 36 камеры для охлаждающего газа охлаждающего устройства 18. Предпочтительно, клинкер попадает из печи 16 непосредственно на неподвижный колосник 40. Неподвижный колосник 40 расположен, предпочтительно, полностью под углом от 10 до 35, предпочтительно от 14 до 33, в частности от 21 доThe first cooling gas chamber portion 36 is located below the material outlet of the kiln 16, so that clinker from the kiln 16 enters the first cooling gas chamber portion 36. The first section 36 of the cooling gas chamber is the inlet area of the cooling device 18 and preferably contains a stationary grate 40 onto which the clinker exiting the kiln 16 falls. The fixed grate 40 is in particular completely located in the first section 36 of the cooling gas chamber of the cooling device 18. Preferably, the clinker falls from the kiln 16 directly onto the fixed grate 40. The fixed grate 40 is preferably located completely at an angle of 10 up to 35, preferably from 14 to 33, in particular from 21 to
25°, к горизонтали, так что клинкер скользит по неподвижному колоснику 40 в направлении подачи.25° to the horizontal, so that the clinker slides along the fixed grate 40 in the direction of delivery.
К первому участку 36 камеры для охлаждающего газа примыкает второй участок 38 камеры для охлаждающего газа охлаждающего устройства 18. В первом участке 36 камеры для охлаждающего газа охлаждающего устройства 18 клинкер охлаждается, в частности, до температуры менее 1100°С, причем охлаждение осуществляется таким образом, что происходит полное отверждение имеющихся в клинкере жидких фаз в твердые фазы. При выходе из первого участка 36 камеры для охлаждающего газа охлаждающего устройства 18 клинкер, предпочтительно, полностью находится в твердой фазе при температуре максимум 1100°С. Затем клинкер охлаждается во втором участке 38 камеры для охлаждающего газа охлаждающего устройства 18, предпочтительно, до температуры менее 100°С. Предпочтительно, второй поток охлаждающего газа может быть разделен на несколько отдельных потоков газа, которые имеют различные температуры.Adjacent to the first cooling gas chamber section 36 is a second cooling gas chamber section 38 of the cooling device 18. In the first cooling gas chamber section 36 of the cooling device 18, the clinker is cooled in particular to a temperature of less than 1100° C., the cooling being carried out in such a way that that the liquid phases present in the clinker are completely cured into solid phases. When leaving the first section 36 of the cooling gas chamber of the cooling device 18, the clinker is preferably completely in the solid phase at a temperature of a maximum of 1100°C. The clinker is then cooled in the second section 38 of the cooling gas chamber of the cooling device 18, preferably to a temperature of less than 100°C. Preferably, the second cooling gas stream can be divided into several separate gas streams that have different temperatures.
Неподвижный колосник первого участка 36 камеры для охлаждающего газа имеет, например, проходные отверстия, через которые охлаждающий газ входит в охлаждающее устройство 18 и в клинкер. Поток охлаждающего газа создается, например, посредством по меньшей мере одного вентилятора, расположенного ниже неподвижного колосника 40, так что первый поток 42 охлаждающего газа проходит снизу через неподвижный колосник 40 в первый участок 36 камеры для охлаждающего газа. Под первым потоком 42 охлаждающего газа понимается, например, поток чистого кислорода или газа с содержанием азота 15% по объему или менее и с содержанием кислорода 50% по объему или более. Первый поток 42 охлаждающего газа проходит через клинкер и затем попадает в печь 16. Первый поток охлаждающего газа, например, частично или полностью образует газ для горения для печи 16. Высокое содержание кислорода в газе для горения приводит к образованию отходящего газа устройства предварительного нагрева, который состоит по существу из CO2 и водяного пара, и обеспечивает преимущество, которое заключается в том, что можно отказаться от использования дорогостоящих осуществляемых ниже по потоку процессов очистки отходящего газа. Также достигается уменьшение количества технологического газа, так что установка может иметь существенно меньшие габариты.The fixed grate of the first section 36 of the cooling gas chamber has, for example, passage openings through which the cooling gas enters the cooling device 18 and the clinker. The cooling gas flow is generated, for example, by at least one fan located below the stationary grate 40, such that the first cooling gas flow 42 passes from below through the stationary grate 40 into the first section 36 of the cooling gas chamber. By first cooling gas stream 42 is meant, for example, a stream of pure oxygen or a gas having a nitrogen content of 15% by volume or less and an oxygen content of 50% by volume or more. The first cooling gas stream 42 passes through the clinker and then enters the kiln 16. The first cooling gas stream, for example, partially or completely forms combustion gas for the kiln 16. The high oxygen content of the combustion gas results in the formation of preheater off-gas, which consists essentially of CO 2 and water vapor, and provides the advantage that the use of expensive downstream off-gas purification processes can be eliminated. A reduction in the amount of process gas is also achieved, so that the installation can have significantly smaller dimensions.
Внутри охлаждающего устройства 18 охлаждаемый клинкер перемещается в направлении F подачи. Второй участок 38 камеры для охлаждающего газа, предпочтительно, имеет подвижный, в частности перемещающийся, колосник 44, который в направлении F подачи примыкает к неподвижному колоснику 40. Подвижный колосник 44 содержит, в частности, транспортирующее устройство, которое транспортирует клинкер в направлении F подачи. Под транспортирующим устройством понимается, например, транспортер с перемещающимся полом, который имеет множество транспортирующих элементов для транспортировки сыпучего материала. Под транспортирующими элементами транспортера с перемещающимся полом понимается множество планок, предпочтительно планок колосника, которые образуют вентилируемый пол. Транспортирующие элементы расположены рядом друг с другом и выполнены с возможностью перемещения в направлении F подачи и против направления F подачи. Через транспортирующие элементы в виде подающих планок или планок колосника, предпочтительно, может проходить поток охлаждающего газа, при этом они расположены по всей длине второго участка 38 камеры для охлаждающего газа охлаждающего устройства 18 и образуют поверхность, на которой располагается клинкер. Транспортирующим устройством может быть также перемещающийся транспортер, причем в данном случае транспортирующее устройство имеет неподвижный вентилируемый пол, через который может проходить поток охлаждающего воздуха, и множество транспортирующих элементов, выполненных с возможностью перемещения относительно вентилируемого пола. Транспортирующие элементы перемещающегося транспортера расположены, предпочтительно, выше вентилируемого пола и имеют захваты, расположенные перпендикулярно направлению подачи. Для транспортировки клинкера вдоль вентилируемого пола транспортирующие элементы выполнены с возможностью перемещения в направлении F подачи и против направления F подачи. Транспортирующие элементы перемещающегося транспортера и транспортера с перемещающимся полом могут быть выполнены с возможностью перемещения по принципу подвижный пол, причем все транспортирующие элементы одновременно перемещаются в направлении подачи и не одновременно против направления подачи. В альтернативном варианте возможны также другие принципы подачи, используемые для сыпучих материалов.Inside the cooling device 18, the cooled clinker moves in the feed direction F. The second section 38 of the cooling gas chamber preferably has a movable, in particular movable, grate 44, which in the feed direction F is adjacent to the fixed grate 40. The movable grate 44 in particular contains a transport device which transports the clinker in the feed direction F. By transport device is meant, for example, a conveyor with a moving floor, which has a plurality of transport elements for transporting bulk material. By conveying elements of a moving floor conveyor is meant a plurality of slats, preferably grate slats, which form a ventilated floor. The transport elements are located next to each other and are configured to move in the feed direction F and against the feed direction F. A flow of cooling gas can preferably pass through transport elements in the form of feed bars or grate bars, which are located along the entire length of the second section 38 of the cooling gas chamber of the cooling device 18 and form the surface on which the clinker is located. The transport device can also be a moving conveyor, in which case the transport device has a fixed ventilated floor through which a flow of cooling air can pass, and a plurality of transport elements configured to move relative to the ventilated floor. The transport elements of the moving conveyor are preferably located above the ventilated floor and have grips located perpendicular to the direction of delivery. To transport clinker along the ventilated floor, the transport elements are configured to move in the feed direction F and against the feed direction F. The transport elements of a moving conveyor and a conveyor with a moving floor can be configured to move according to the moving floor principle, with all transport elements moving simultaneously in the feed direction and not simultaneously against the feed direction. Alternatively, other feeding principles used for bulk materials are also possible.
Ниже подвижного колосника 44 расположено, например, множество вентиляторов, посредством которых второй поток 46 охлаждающего газа подается снизу через подвижный колосник 44. Под вторым потоком 46 охлаждающего газа понимается, например, поток воздуха.Below the movable grate 44 there are, for example, a plurality of fans, by means of which a second cooling gas flow 46 is supplied from below through the movable grate 44. By the second cooling gas flow 46 is meant, for example, an air flow.
К подвижному колоснику 44 второго участка 38 камеры для охлаждающего газа примыкает на фиг. 1, например, измельчающее устройство 48. Под измельчающим устройством 48 понимается, например, дробилка с по меньшей мере двумя вращающимися навстречу друг другу дробильными валками и образованным между ними дробильным зазором, в котором происходит измельчение материала. К измельчающему устройству 48 примыкает дополнительный подвижный колосник 50, расположенный ниже из- 7 044382 мельчающего устройства 48. Предпочтительно, холодный клинкер 52 на выходе из охлаждающего устройства 18 имеет температуру 100°С или менее.The movable grate 44 of the second section 38 of the cooling gas chamber is adjacent in FIG. 1, for example, a crushing device 48. By crushing device 48 is meant, for example, a crusher with at least two crushing rollers rotating towards each other and a crushing gap formed between them, in which the material is crushed. Adjacent to the grinding device 48 is an additional movable grate 50 located below the grinding device 48. Preferably, the cold clinker 52 leaving the cooling device 18 has a temperature of 100° C. or less.
Например, из второго участка 38 камеры для охлаждающего газа отводится отходящий воздух 54 охлаждающего устройства и подается в сепаратор 56, например циклон, для отделения от твердых фаз. Твердые фазы снова подаются, например, в охлаждающее устройство 18. Ниже по потоку относительно сепаратора 56 подключен теплообменник 58 типа воздух-воздух, так что охлажденный отходящий воздух внутри теплообменника 58 предварительно нагревает воздух, который подается, например, к сырьевой смеси.For example, the cooling gas exhaust air 54 is removed from the second cooling gas chamber section 38 and supplied to a separator 56, such as a cyclone, for separation from solids. The solids are fed back into, for example, the cooling device 18. An air-to-air heat exchanger 58 is connected downstream of the separator 56, so that the cooled exhaust air within the heat exchanger 58 preheats the air that is supplied, for example, to the raw material mixture.
Внутри печи 16, предпочтительно внутри зоны 32 спекания печи 16, расположено устройство 60 для измерения температуры, предназначенное для определения температуры газа и/или клинкера внутри печи 16. Устройство 60 для измерения температуры соединено с устройством 62 управления, так что полученные данные о температуре передаются на устройство 62 управления. Устройство 62 управления соединено с впускным отверстием 26 для газа для горения кальцинатора 14 для регулирования количества газа для горения, который проходит в кальцинатор 14. Предпочтительно, устройство 62 управления выполнено с возможностью регулирования первого потока 42 охлаждающего газа, входящего в первый участок 36 камеры для охлаждающего газа охлаждающего устройства 18. Устройство 62 управления, в частности, выполнено с возможностью регулирования количества воздуха для горения, поступающего в печь, и/или количества воздуха для горения, поступающего в кальцинатор 14, предпочтительно, в зависимости от определенной температуры внутри печи 16, в частности внутри зоны 32 спекания. В частности, устройство 62 управления выполнено с возможностью регулирования количества кислорода, подаваемого в кальцинатор 14 и/или в печь 16. Количество кислорода, подаваемого в кальцинатор 14 и/или печь 16, регулируется, например, посредством количества газа для горения или содержания кислорода в газе для горения. Предпочтительно, устройство 62 управления соединено с одним или несколькими вентиляторами для ускорения газа для горения из печи 16 и/или кальцинатора 14, так что устройство управления, например, регулирует скорость вращения вентилятора.Located within the kiln 16, preferably within the sintering zone 32 of the kiln 16, is a temperature measuring device 60 for determining the temperature of the gas and/or clinker inside the kiln 16. The temperature measuring device 60 is connected to the control device 62 so that the resulting temperature data is transmitted to the control device 62. A control device 62 is coupled to combustion gas inlet 26 of the calciner 14 to control the amount of combustion gas that flows into the calciner 14. Preferably, the control device 62 is configured to control the first cooling gas flow 42 entering the first cooling chamber portion 36. gas of the cooling device 18. The control device 62 is particularly configured to regulate the amount of combustion air entering the furnace and/or the amount of combustion air entering the calciner 14, preferably depending on a certain temperature inside the furnace 16, in particularly within the sintering zone 32. In particular, the control device 62 is configured to regulate the amount of oxygen supplied to the calciner 14 and/or the furnace 16. The amount of oxygen supplied to the calciner 14 and/or the furnace 16 is controlled, for example, by the amount of combustion gas or the oxygen content in combustion gas. Preferably, the control device 62 is connected to one or more fans for accelerating combustion gas from the furnace 16 and/or calciner 14, such that the control device, for example, controls the speed of rotation of the fan.
Также возможно, чтобы устройство 62 управления было соединено с соответствующим впускным отверстием для подачи газа для горения в кальцинатор 14 или в печь 16, чтобы оно регулировало величину открытия соответствующего впускного отверстия. Также возможно, чтобы устройство 62 управления было соединено с трубопроводом для подачи кислорода в газ для горения и осуществляло регулирование количества кислорода, поступающего в газ для горения через трубопровод. Кислород, предпочтительно, подается из резервуара под давлением либо в газообразной, либо в жидкой форме. От источника жидкого кислорода газ подается в испаритель и там переводится в жидкую фазу. При газообразной подаче подача осуществляется либо из испарителя, либо из газообразного источника под давлением, причем, предпочтительно, предварительное давление создается так, что должна быть совершена всего лишь небольшая работа сжатия или ускорения посредством вентилятора или компрессора/нагнетателя. Предпочтительно, подача к соответствующим входным отверстиям в печи регулируется посредством одного или нескольких клапанов. На участке предусмотрены, например, средства измерения расхода кислорода.It is also possible for the control device 62 to be connected to a corresponding inlet for supplying combustion gas to the calciner 14 or furnace 16 so that it controls the opening amount of the corresponding inlet. It is also possible for the control device 62 to be connected to the combustion gas oxygen supply line and control the amount of oxygen supplied to the combustion gas through the line. Oxygen is preferably supplied from a pressurized reservoir in either gaseous or liquid form. From the liquid oxygen source, the gas is supplied to the evaporator and there it is converted into the liquid phase. In gaseous supply, the supply is either from an evaporator or from a pressurized gaseous source, preferably pre-pressurizing such that only a small amount of compression or acceleration work needs to be done by a fan or compressor/supercharger. Preferably, the supply to the respective inlets in the furnace is controlled by one or more valves. The site is provided, for example, with means for measuring oxygen consumption.
Предпочтительно, устройство 62 управления выполнено с возможностью сравнения полученного значения температуры внутри зоны 32 спекания печи 16 с предварительно заданным значением и увеличения или уменьшения количества газа для горения, в частности количества кислорода, проходящего в печь 16 и/или в кальцинатор 14, при отклонении полученного значения температуры от заданного значения. Например, устройство 62 управления выполнено с возможностью увеличения количества газа для горения, в частности количества кислорода в газе для горения, при превышении полученным значением температуры заданного значения. Предпочтительно, устройство 62 управления выполнено с возможностью уменьшения количества газа для горения, в частности количества кислорода в газе для горения, когда полученное значение температуры ниже заданного значения. Слишком большое количество газа для горения обеспечивает, по мнению изобретателя, падение температуры внутри печи 16, так как внутреннее пространство печи охлаждается за счет избытка газа для горения, который в ходе процесса горения не преобразовывается. При этом, в принципе, следует исходить из понятия сверхстехиометрического горения.Preferably, the control device 62 is configured to compare the obtained temperature value inside the sintering zone 32 of the furnace 16 with a predetermined value and increase or decrease the amount of combustion gas, in particular the amount of oxygen passing into the furnace 16 and/or into the calciner 14, if the obtained value is deviated temperature value from the set value. For example, the control device 62 is configured to increase the amount of combustion gas, in particular the amount of oxygen in the combustion gas, when the obtained temperature value exceeds a set value. Preferably, the control device 62 is configured to reduce the amount of combustion gas, in particular the amount of oxygen in the combustion gas, when the obtained temperature value is lower than the set value. Too much combustion gas, according to the inventor, causes a drop in temperature inside the furnace 16, since the interior of the furnace is cooled by excess combustion gas, which is not converted during the combustion process. In this case, in principle, one should proceed from the concept of superstoichiometric combustion.
Такое регулирование температуры печи позволяет осуществлять изготовление клинкера с заданным содержанием алита простым способом.This control of the kiln temperature allows the production of clinker with a given alite content in a simple way.
Заранее заданное значение температуры внутри печи, в частности внутри зоны 32 спекания, позволяет осуществлять регулировку высокого коэффициента насыщения известью в сырьевой смеси и, как результат этого, в цементном клинкере, и, таким образом, в значительной степени является важным для качества продукции. Несмотря на высокий коэффициент насыщения известью, например выше 100-105, за счет более высоких температур зоны спекания обычно может осуществляться полное или практически полное преобразование белита с оксидом кальция в алит. Полученный в результате этого цементный клинкер имеет долю алита по меньшей мере 65, в частности более 75, предпочтительно, однако, до 85%, в то время как доли белита и не преобразованного оксида кальция (свободный кальций) близки к нулю.A predetermined temperature inside the kiln, in particular inside the sintering zone 32, makes it possible to control the high lime saturation coefficient in the raw mixture and, as a result, in the cement clinker, and is thus significantly important for product quality. Despite the high coefficient of lime saturation, for example above 100-105, due to higher temperatures of the sintering zone, complete or almost complete conversion of belite with calcium oxide into alite can usually be carried out. The resulting cement clinker has an alite proportion of at least 65, in particular more than 75, but preferably up to 85%, while the proportions of belite and unconverted calcium oxide (free calcium) are close to zero.
На основании этого для ЦЕМ I с содержанием клинкера 95-100% в соответствии с DIN EN 197-1 уже при небольшой тонкости помола цемента менее 600 м2/кг по Блейну, предпочтительно менее 500Based on this, for CEM I with a clinker content of 95-100% in accordance with DIN EN 197-1, even with a small cement grinding fineness of less than 600 m 2 /kg Blaine, preferably less than 500
- 8 044382 м2/кг по Блейну, получается 2-дневная начальная прочность явно выше 30, в частности выше 40, предпочтительно выше 50 МПа, и 28-дневная нормативная прочность значительно выше 50, в частности выше 60, предпочтительно выше 70 МПа.- 8,044,382 m 2 /kg according to Blaine, the result is a 2-day initial strength clearly higher than 30, in particular higher than 40, preferably higher than 50 MPa, and a 28-day standard strength significantly higher than 50, in particular higher than 60, preferably higher than 70 MPa.
Для регулировки сверхстехиометрического горения регулируется весь объем подачи кислорода в процессы горения, в частности, подача кислорода в кальцинатор 14 и подача кислорода в печь 16. Предпочтительно, измерительное устройство для определения содержания кислорода в устройстве предварительного нагрева 12, предпочтительно в газе устройства предварительного нагрева, в направлении течения потока газа расположено за второй циклонной ступенью, причем первая циклонная ступень является самой верхней циклонной ступенью. Количество кислорода, которое в целом подается в процессы горения внутрь кальцинатора 14 и печи 16, регулируется в зависимости от измеренного содержания кислорода после второй циклонной ступени, количества топлива, которое подается в процессы горения, и, предпочтительно, количества сырьевой смеси, которая вводится в устройство предварительного нагрева, так что внутри кальцинатора 14 и печи 16 происходит сверхстехиометрическое горение.To control superstoichiometric combustion, the entire oxygen supply to the combustion processes is controlled, in particular the oxygen supply to the calciner 14 and the oxygen supply to the furnace 16. Preferably, a measuring device for determining the oxygen content in the preheater 12, preferably in the preheater gas, in in the direction of gas flow is located downstream of the second cyclone stage, the first cyclone stage being the uppermost cyclone stage. The amount of oxygen that is generally supplied to the combustion processes inside the calciner 14 and furnace 16 is adjusted depending on the measured oxygen content after the second cyclone stage, the amount of fuel that is supplied to the combustion processes, and, preferably, the amount of the raw material mixture that is introduced into the device preheating so that superstoichiometric combustion occurs within the calciner 14 and furnace 16.
Измеренное общее количество кислорода, в зависимости от определенной температуры внутри печи 16, в частности внутри зоны 32 спекания, разделяется на печь 16 и кальцинатор 14. Устройство 62 управления выполнено с возможностью разделения количества кислорода, которое проходит в печь 16 и/или в кальцинатор 14, таким образом, чтобы сумма соответствовала общему количеству кислорода, которое необходимо для сверхстехиометрического горения.The measured total amount of oxygen, depending on the determined temperature inside the furnace 16, in particular inside the sintering zone 32, is divided into the furnace 16 and the calciner 14. The control device 62 is configured to divide the amount of oxygen that passes into the furnace 16 and/or into the calciner 14 , such that the sum corresponds to the total amount of oxygen required for superstoichiometric combustion.
На фиг. 2 показан еще один пример выполнения установки для изготовления цемента, который по большей части соответствует примеру, показанному на фиг. 1, причем одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. В отличие от примера, показанного на фиг. 1, устройство 60 для измерения температуры расположено в качестве примера во впускном отверстии 25 для материала печи 16. Устройство 60 для измерения температуры, предпочтительно, выполнено с возможностью определения температуры входящего в печь 16 материала. Полученная температура передается на устройство 62 управления и служит, в частности, для регулирования подачи кислорода в печь и/или кальцинатор, как описано ранее со ссылкой на фиг. 1. Также возможно, чтобы устройство 60 для измерения температуры было выполнено с возможностью определения как температуры во впускном отверстии 25 для материала, так и в зоне 32 спекания печи 16 и ее передачи на устройство 62 управления.In fig. 2 shows another example of a cement manufacturing plant, which largely corresponds to the example shown in FIG. 1, with like elements designated by like reference numerals. Unlike the example shown in FIG. 1, a temperature measuring device 60 is located, as an example, in the material inlet 25 of the furnace 16. The temperature measuring device 60 is preferably configured to detect the temperature of the material entering the furnace 16. The resulting temperature is transmitted to the control device 62 and serves, in particular, to regulate the supply of oxygen to the furnace and/or calciner, as previously described with reference to FIG. 1. It is also possible for the temperature measuring device 60 to be configured to sense both the temperature at the material inlet 25 and the sintering zone 32 of the furnace 16 and transmit it to the control device 62.
В дополнение к температуре в зоне 32 спекания и/или во впускном отверстии 25 для материала печи 16 также возможно, чтобы определялись другие параметры, например подача топлива к кальцинатору 14 и/или к печи 16, подача сырьевой смеси в устройство 12 предварительного нагрева или содержание оксидов азота в отходящем газе печи, отходящем газе кальцинатора или отходящем газе устройства предварительного нагрева -и передавались на устройство 62 управления. Подача кислорода в печь 16 и/или в кальцинатор регулируется, например, в зависимости от ранее указанных параметров.In addition to the temperature in the sintering zone 32 and/or in the material inlet 25 of the furnace 16, it is also possible for other parameters to be determined, such as the fuel supply to the calciner 14 and/or the furnace 16, the feed mixture supply to the preheating device 12, or the content nitrogen oxides in the furnace exhaust gas, the calciner exhaust gas, or the preheater exhaust gas, and were transmitted to the control device 62. The supply of oxygen to the furnace 16 and/or to the calciner is controlled, for example, depending on previously specified parameters.
Например, дополнительно определяется энергопотребление печи 16 и передается на устройство управления. Оно передает указание по работе печи и по необходимости регулирующего воздействия. Например, подача кислорода в печь дополнительно регулируется устройством 62 управления в зависимости от энергопотребления печи 16.For example, the energy consumption of the furnace 16 is additionally determined and transmitted to the control device. It conveys instructions on the operation of the furnace and on the need for regulatory action. For example, the supply of oxygen to the furnace is further regulated by control device 62 depending on the energy consumption of furnace 16.
Перечень ссылочных позиций:List of reference items:
- установка для изготовления цемента,- plant for the production of cement,
- устройство предварительного нагрева,- preheating device,
- кальцинатор,- calcinator,
- печь,- bake,
- охлаждающее устройство,- cooling device,
- циклон,- cyclone,
- отходящий газ устройства предварительного нагрева,- exhaust gas from the preheating device,
- впускное отверстие для топлива кальцинатора,- calciner fuel inlet,
- впускное отверстие для подачи материала в печь,- inlet for feeding material into the furnace,
- впускное отверстие для газа для горения кальцинатора 28 горелка печи,- gas inlet for combustion of the calciner 28 furnace burner,
- впускное отверстие для топлива печи,- inlet for furnace fuel,
- зона спекания,- sintering zone,
- камера для охлаждающего газа,- chamber for cooling gas,
- первый участок камеры для охлаждающего газа,- the first section of the cooling gas chamber,
- второй участок камеры для охлаждающего газа,- second section of the chamber for cooling gas,
- неподвижный колосник,- fixed grate,
- первый поток охлаждающего газа,- first flow of cooling gas,
- подвижный колосник,- movable grate,
- второй поток охлаждающего газа,- second flow of cooling gas,
- измельчающее устройство,- grinding device,
- подвижный колосник,- movable grate,
- холодный клинкер,- cold clinker,
- отходящий воздух охлаждающего устройства,- exhaust air from the cooling device,
--
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020204520.8 | 2020-04-08 | ||
| BE2020/5227 | 2020-04-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA044382B1 true EA044382B1 (en) | 2023-08-23 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4183762A (en) | Method for multi-step calcination of cement clinker | |
| US4381916A (en) | Method and apparatus for roasting fine grained ores | |
| US7488172B2 (en) | Methods of mixing high temperature gases in mineral processing kilns | |
| AU2014326102B2 (en) | Method for operating cement production facility | |
| US4470849A (en) | Method and device for the calcination of finely grained to dust-form material, particularly of comminuted raw material to be used in the manufacture of cement | |
| CN111684228B (en) | Calciner for a cement production system and method for operating a calciner | |
| US3519254A (en) | Method and apparatus for the control of burner heat distribution | |
| US20230145917A1 (en) | Method for the production of cement clinker | |
| MX2011001214A (en) | Cement system and method for operating a cement system. | |
| EA044382B1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING CEMENT CLINKER | |
| US5707444A (en) | Method for controlling the temperature in a kiln | |
| JP2023531138A (en) | Equipment for heat treatment of dispersible raw materials and method for operating such equipment | |
| CA1079065A (en) | Cement calcining apparatus | |
| US4431453A (en) | Process and apparatus for producing hydraulic cement | |
| US20230150871A1 (en) | Method and device for the production of cement clinker | |
| KR930009326B1 (en) | Process and apparatus for thermally treating fine-grained solids particularly for burning ground raw material for making cement | |
| JPS5920624B2 (en) | Method and apparatus for producing cement | |
| CN116888086A (en) | System and method for heat treating an air-dispersible feedstock | |
| US20240116809A1 (en) | System and method for thermally treatment of air-dispersible raw material | |
| RU2056386C1 (en) | Method for production of building materials | |
| BE1028194B1 (en) | Process for the production of cement clinker | |
| CN117377643A (en) | Method and device for producing cement clinker | |
| US20170160014A1 (en) | Method for exhaust gas treatment, and system comprising an exhaust gas treatment device | |
| SU953412A1 (en) | Method of automatic control of calcining process in fluidised bed furnace | |
| SU932774A1 (en) | Method for automatic control of fuel flow in firing carbonate-containing raw mixture in furnace set compising rotary roasting furnace and precalcining furnace |