FI79088B - Anordning foer framstaellning av cementklinker med laog alkalihalt. - Google Patents

Description

Laitteisto alkaliköyhän sementtiklinkkerin valmistamiseksi.

Anordning for framställning av cementklinker med läg alkali- halt.

79088

Keksintö koskee sementin valmistamista kuiva- ja puolikuiva-menetelmällä, ja sen kohteena on laitteisto alkaliköyhän sementtiklinkkerin valmistamiseksi alkalipitoisia ja muita haitallisia aineita sisältäviä raaka-aineita sekä haitallisia aineita sisältäviä polttoaineita käyttäen. Tämän keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu mieluiten sementtiklinkkerin polttamiseen esilämmittimen, pyörivän rumpu-uunin ja jääh-dyttimen avulla.

Sementin valmistuksessa käytettävät raaka-aineet sisältävät geologisia olosuhteita vastaten tietyn osan alkali-, kloori-ja rikkiyhdisteitä. Tämän lisäksi tämä pätee myös tarvittavien polttoaineiden suhteen.

Nämä kemikaalit höyrystyvät sementtiklinkkeriä valmistuksen yhteydessä kuumissa uunivyöhykkeissä, erityisesti sintraus-alueella, ja ne kulkeutuvat savukaasuvirran mukana esilämmittimen suuntaan. Nämä kemialliset yhdisteet kondensoituvat uuni järjestelmän kylmemmissä alueissa, ja joutuvat ainevirran mukana takaisin sintrausvyöhykkeeseen. Sisäinen kierrätys johtaa tällöin alkaliyhdisteiden rikastumiseen, jotka alkali-yhdisteet aiheuttavat tarttuvia pölykeräytymiä tai pölyn kerrostumista esilämmittimiin, sekä valmistettavan sementin laadun heikkenemistä.

Tunnettua on, että tiettyjä lisäaineita, jotka sisältävät piihappoa amorfisessa tai liukoisessa muodossa, voidaan käyttää betonin valmistamiseen ainoastaan siinä tapauksessa, että niiden lisäksi käytetyn sementin alkalipitoisuus on <0,6 mas-saprosenttia Na20-ekvivalenttina laskettuna, koska muussa tapauksessa betoni vaurioituu alkalin turpoamisen johdosta. Tämä tarkoittaa sitä, että erityisesti niillä alueilla, joissa lisäaineet sisältävät piihappoa amorfisessa tai liukoisessa 2 79088 muodossa, käytettävien sementtien alkalipitoisuus on alennettava sementtiä valmistettaessa 0,6 massaprosentiksi Na20-ekvi-valenttina laskien.

Tekniikan tason mukaan sementtiklinkkerin alkalipitoisuutta voidaan alentaa niinkutsutulla ohitus järjestelyllä ("bypass"). Tällöin alkalikierrätys katkaistaan esilämmittimen ja pyörivän rumpu-uunin välisellä siirtymäalueella siten, että järjestelmästä poistetaan osa pyörivästä rumpu-uunista saaduista pala-miskaasuista (savukaasuista) tai rumpu-uunin koko palamis-kaasumäärä, niistä poistetaan pöly, ja ne johdetaan takaisin järjestelmään tai ne puhalletaan ilmakehään. Saatu pöly heitetään menemään.

Kaasut johdetaan ulos uunista pisteessä, jossa alkaliyhdisteet ovat mahdollisimman kaasumaisessa muodossa, ja jossa vain on alhainen pölypitoisuus, minkä jälkeen kaasuja jäähdytetään voimakkaasti kylmällä ilmalla, jolloin kuitenkin on vaikeata estää sitä, että pölyaineet koskettavat jäähdytyslaitteen seinämiä ja että alkaliyhdisteet tiivistyvät matkalla jäähdytyslaitteeseen, liimautumisilmiöiden tai keräytymien välttämiseksi. Jäähdyttämisen jälkeen seuraa tavallisesti ohittavien kaasujen kostuttamisvaihe (kunnostus), jotta niistä tämän jälkeen voitaisiin poistaa pöly sähköllä toimivassa kaasun-puhdistuslaitteessa. Tämän jälkeen jäähtynyt ohituskaasu joko ohjataan suoraan ilmakehään tai se johdetaan uunin savukaasui-hin esilämmittimen jälkeen.

Tällaisiin ratkaisuihin kuuluvat muun muassa kuulutus julkaisujen DE-OS 2 335 045, DE-OS 2 613 610, DE-OS 2 708 486 C 2, DE-OS 2 742 099 ja DE-OS 2 838.692 mukaiset keksintöehdotuk-set.

Tekniikan tason mukaiset laitteistot ja laitokset alkaliköyhän sementtiklinkkerin valmistamiseksi ovat rakenteeltaan ja tekniseltä varustustasoltaan erittäin monimutkaisia. Näiden tunnettujen ratkaisujen muita haittoja ovat käyttövaikeudet, kun alkaliyhdisteet tiivistyvät ja sitoutuvat pölyyn jo ennen 3 79088 kaasujen ulosjohtamista, puuttuva tai huonostitoimiva savukaasujen puhdistus haitallisista aineista, kuten ennen kaikkea yhdisteistä H2S, S02, ja NOx, lämpöhäviöt, jotka saattavat nousta 50 prosentiksi lämmön kokonaistarpeesta, sekä se, että sekundäärilämpö jää sementtiklinkkerin polttolaitosten ulkopuolisilta kuluttajilta käytämättä.

Keksinnön tavoitteena on saada aikaan yksinkertainen ja kustannuksiltaan edullinen laitteisto, jonka avulla alkaliköyhää sementtiklinkkeriä voidaan valmistaa runsastuottoisesti ja ympäristöystävällisesti, joka saattaa syntyvät sivutuotteet käyttökelpoiseen muotoon, ja joka tekee mahdolliseksi sekun-däärilämmön hyväksikäytön.

Keksintö perustuu tehtävään kehittää laitteisto alkaliköyhän sementtiklinkkerin valmistamiseksi, missä laitteistossa savukaasuista, joiden lämpötila saattaa olla 750°C tai sitä suurempi, poistetaan haitalliset aineet, erityisesti alkaliyhdis-teet, tai myöskin yhdisteet SO2, H2S, NOx, Cl ja pölymäiset aineet.

Tämä tehtävä ratkaistaan siten, että esilämmittimestä pyörivään rumpu-uuniin johtavaan siirtymäalueeseen on savukaasujen ulosjohtamispisteen luona asennettu pumpun käsittävä vesi-suihkureaktori joka toimii pesunesteen avulla, edullisesti veden avulla, jolloin savukaasujen ulosjohtamispisteen suhteen vastakkaiseen päähän liittyy vastaanottosäiliö, jossa on uimuriventtiili puhtaan veden syöttämiseksi, kemikaalisyöttö ja puhtaan kaasun ulosjohtoistukka. Tästä puhtaan kaasun ulos-johtoistukasta johtaa esilämmittimen savukaasujohtoon puhtaan kaasun johto, johon kuuluu apupuhallin. Tässä puhtaan kaasun johdossa on apupuhaltimen takana poistokohta josta puhdas kaasu pääsee ilmakehään.

Puhtaan kaasun johto ja esilämmittimen savukaasujohto yhtyvät savukaasuseosjohdoksi, joka on yhdistetty sähkösuodattimeen savukaasun puhaltimen kautta.

i 79088

Vastaanottosäiliössä on lämmönvaihdin eteenpäin ja taaksepäin suuntautuvine linjoineen, ja säiliön jälkeen on pumpun kautta kytketty lietteen erotin, joka voi olla jäähdytyksellä varustettu. Vaihtoehtoisesti voidaan lietteen erottamiseksi käyttää myös erillistä vesikierrätystä, jossa on lietteen erotin.

Myös itse vastaanottosäiliö voidaan toteuttaa lämmönvaihtimena esimerkiksi kaksoisvaipparakennetta käyttäen.

Tämä uusi laitteisto alkaliköyhän sementtiklinkkerin valmistamiseksi toimii siten, että savukaasua niinkutsuttuna ohitus-kaasuna otetaan järjestelmästä savukaasujen ulosjohtamis-pisteestä vesisuihkureaktorin tuottaman alipaineen avulla. Tällöin tapahtuu äkillinen, voimakas ja täydellinen lämpö- ja ainevaihtuminen pesunesteen ja ulosjohdetun savukaasun välillä, jolloin pesunesteen ja kaasun lämpötilat asettuvat samaksi, pöly ja vesiliukoiset kemikaalit muuttuvat kaasutaasista vesifaasiin ja SO2 sitoutuu pölyn CaO-yhdisteeseen. Olennainen osa alkaliyhdisteistä liukenee veteen, ja niiden loppuosa joutuu liukenemattomiin jäännöksiin.

Vesisuihkureaktorista seos, joka muodostuu pesunesteestä ja jäljelle jääneestä kosteasta savukaasusta, johdetaan toteutetun lämmön ja aineiden vaihtamisen jälkeen suoraan vastaan-ottosäiliöön, jossa tapahtuu seoksen erottuminen tiheyserojen seurauksena, jolloin kiinteät aineosat laskeutuvat pohjalle.

Vesisuihkureaktoriin liittyvä pumppu imee pesunesteen vastaan-ottosäiliöstä, ja kierrättää sen vesisuihkureaktorin kautta takaisin vastaanottosäiliöön.

Kiinteiden jäännösten määrää vastaten joko koko vesisuihku-reaktoriin johdettu vesimäärä ohjataan ulos vastaanottosäi-liöstä lietteen erottimen kautta, tai lietteen erottaminen toteutetaan erillisellä vesikierrätyksellä, johon lietteen erotin on liitetty.

5 79088

Lietteen erottimesta poistuu lietteen ohella puhdistunut pesuneste, joka mahdollisesti lämmitetään uudestaan. Tämän pesunesteen kunnostamiseksi sen kiertoon lisätään kemikaaleja, kuten pH-arvoa säätäviä aineita, hiutaloittavia aineita ja tensidejä.

Tällä laitteistolla voidaan valmistaa sementtiklinkkeriä, jonka alkalipitoisuus on <0,6 massaprosenttia Na20-ekvivalent-tina laskettuna. Tällöin syntyviä sivutuotteita voidaan käyttää uudestaan sementin valmistukseen tai niitä voidaan käyttää esimerkiksi lannoitteina. Sekundäärilämmön hyödyntämiseksi vastaanottosäiliöön asennettu lämmönvaihdin, tai lämmönvaihti-mena toteutettu vastaanottosäiliö, liitetään putkilinjalla esimerkiksi lämmitysjärjestelmään.

Seuraavassa keksintöä havainnollistetaan kahteen suoritus-esimerkkiin viitaten. Niiden yhteydessä Kuva 1 esittää puolikuivaprosessina toimivaa sementti-klinkkerin polttolaitosta, ja

Kuva 2 esittää kuivaprosessina toimivaa sementtiklinkkerin polttolaitosta.

Ensimmäisessä suoritusesimerkissä (kuvan 1 mukainen puoli-kuivaprosessi) on pyörivän rumpu-uunin 1 ja arinaesilämmitti-men 2 välissä sijaitsevaan savukaasujen ulosjohtamispisteeseen 3 järjestetty vesisuihkureaktori 4. Tämä vesisuihkureaktori 4 päättyy vastaanottosäiliöön 5, joka sisältää sekundääriener-gian hyödyntämiseksi tarkoitetun lämmönvaihtimen 14 tulo- ja poistojohtoineen 13, uimuriventtiiliin 15 sekä kemikaalisyötön 19. Vastaanottosäiliöön 5 liittyy pesunesteen johto 20, johon on järjestetty pumppu 12 ja lämmönvaihdin 17. Lisäksi vastaanottosäiliöön 5 on liitetty puhdistuslinja 25, jossa on lietteen erotin 10, pumppu 18 ja lämmönvaihdin 17. Lietteen erotin 10 on varustettu jäähdytyksellä 16. Vesisuihkureaktorissa 4 saadaan aikaan alipaine kierrättäen pumpattavan pesunesteen avulla. Alipaine imee savukaasun ulosjohtamispisteessä 3 savukaasua ulos arinaesilämmittimestä 2, ja tämä imutapahtuma saa aikaan äkillisen ja voimakkaan lämpö- ja ainevaihtumisen pesu 6 79088 nesteenä kierrättäen pumpatun veden ja ohituskaasun välillä. Vedestä ja savukaasusta muodostuva seos johdetaan vastaanotto-säiliöön 5, jossa erilaisista tiheyksistä johtuen tapahtuu seoksen erottuminen nestemäiseksi ja kaasumaiseksi faasiksi. Ympäristölle haitallisista aineista mahdollisimman pitkälle puhdistettu kostea ja jäähdytetty ohituskaasu poistuu vastaan-ottosäiliöstä puhtaan kaasun ulosjohtoistukan 6 kautta, ja johdetaan puhtaan kaasun johdossa 21 sijaitsevan apupuhaltimen 7 avulla joko puhtaan kaasun ulostuloaukon 24 kautta ilmakehään tai esilämmittimen savukaasujohtoon 22 kunnostamista varten, jonka jälkeen savukaasuseos johdetaan sähkösuodatti-meen 9 savukaasupuhaltimen 8 kautta ja savukaasuseoksen johtoa 23 pitkin.

Pesuneste tai osa siitä johdetaan ulos vastaanoottosäiliöstä 5 vesisyklonin 10 kautta, ja se viedään lietteen erottumisen jälkeen lämmönvaihtimen 17 kautta, jossa puhdistunut pesuneste lämpenee pesunesteen kierrätyksen avulla, ja josta se pumpun 18 avulla johdetaan takaisin vastaanottosäiliöön 5. Jotta vesimäärä järjestelmässä saataisiin pysymään vakiona, niin vastaanottosäiliöön 5 lisätään uimuriventtiilin 15 kautta uutta vettä, jota tätä ennen käytetään vesisyklonin 10 jäähdyttämiseen 16, jotta saavutettaisiin pitoisuuksien aleneminen ohituskaasun vesiliukoisten aineosien erottumista varten. Erottunut liete 11 voidaan jatkokäsitellä jo mainittuja käyttöesimerkkejä vastaten.

Toisen suoritusesimerkin mukaisesti (kuvassa 2 esitetty kuiva-prosessi) vesisuihkureaktori 4 on asennettu savukaasujen ulos-johtamispisteeseen 3 kuilumaisen esilämmittimen 2 ja pyörivän rumpu-uunin 1 väliseen siirtymäkohtaan. Tämä vesisuihkureaktori 4 on päällystetty tulenkestävästi, ja se päättyy vastaanottosäiliöön 5, jossa on sekundäärienergian hyödyntämiseksi lämmönvaihdin 14 tulo- ja poistojohtoineen 13, sekä uimuri-venttiili 15. Pesunestejohtoon 20 on asennettu vesisykloni 10 lietteen erottamiseksi sekä pumppu 12 vesisuihkureaktorin 4 käyttämiseksi.

7 79088

Vesisuihkureaktoriin 4 saadaan aikaan alipaine kierrättäen pumpatun pesunesteen avulla.

Alipaineen vaikutuksesta ohituskaasua saadaan savukaasun ulos-johtamispisteestä 3. Tämän seurauksena kaasu ja pesuneste sekoittuvat voimakkaasti keskenään, jolloin näiden kahden väliaineen kesken tapahtuu äkillinen ja täydellinen lämmön ja aineiden vaihtuminen. Tähän liittyen veden ja ohituskaasun muodostama seos johdetaan vastaanottosäiliöön 5, jossa erilaisista tiheyksistä johtuen kaasufaasi eroaa nestefaasista. Tämän jälkeen puhdistunut, kostea ja jäähtynyt ohituskaasu poistuu vastaanottosäiliöstä 5 puhtaan kaasun ulostuloistukan 6 kautta, ja kaasua kuljetetaan edelleen puhtaan kaasun johdossa 21 sijaitsevan apupuhaltimen 7 avulla. Puhdistettua ja jäähtynyttä ohituskaasua käytetään kuilumaisen esilämmittimen kaasujen kunnostamiseen. Tätä tarkoitusta varten puhtaan kaasun johto 21 päättyy esilämmittimen savukaasujohtoon 22. Näin muodostunut kaasuseos johdetaan savukaasuseosjohdossa 23 sijaitsevalla savukaasupuhaltimella 8 sähkösuodattimelle 9. Täten vältytään tunnetun tekniikan tason mukaan toistaiseksi käytetyltä vaivalloiselta pyörivien kuivauunien esilämmitti-mistä saatujen savukaasujen kosteuden säädöltä. Jotta vesimäärä järjestelmässä saataisiin pysymään vakiona, niin vastaanottosäiliöön 5 lisätään uutta vettä uimuriventtiilin 15 kautta.

Kun sementtiä valmistetaan kuivaprosessina, niin pölyn pitoisuus ohituskaasussa on suurempi kuin valmistettaessa sementtiä puolikuivaprosessilla, joten vesisykloni 10 sijoitetaan vastaanottosäiliön 5 ja pumpun 12 väliin ja sitä ei tarvitse jäähdyttää, koska liukoisten aineosien rikastuminen kyllästy-misrajaa suuremmaksi vältetään ulosjohdettavilla suurilla määrillä lietettä 11.

Tämän keksinnön erityisistä eduista mainittakoon sementti-klinkkerin alhainen alkalipitoisuus, alhaisemmat kokonais-investointikustannukset laitoksen rakenneosien ja teknisen varustelun osalta, jolloin säästytään erityisesti monimutkaisilta kunnostuslaitteistoilta sekä ylimääräisiltä ohituskaasun 8 79088 suodattimilta, keksinnön mukaiseen sementtiklinkkerin polttolaitokseen liittyvä vähäisempi tilan tarve, pölyn ja rikkidioksidin SO2 täydellinen poistaminen ohituskaasusta sekä tämän seurauksena ympäristöystävällisempi työtapa.

Suurena etuna on edelleen se, etteivät muutenkin lyhyet johto-haarat tukkeudu, ja ettei laitokseen liittyviin laitteisiin keräänny liimautuvia pölykerrostumia, joten tämän keksinnön mukaisen laitteiston tehokas toiminta on turvattu koska toistaiseksi käytetyissä laitoksissa esiintyviltä toimintahäiriöiltä vältytään.

Edullista on edelleen se, että menetelmässä muodostuu käyttökelpoisia sivutuotteita, joita voidaan hyödyntää taloudellisesti, ja että sekundäärilämmön tehokas hyväksikäyttö on mahdollista.

Claims (4)

1. 9 79088 —ι ·~ — —-—— —
2. 1. Laitteisto alkaliköyhän sementtiklinkkerin valmistamiseksi, joka laitteisto käsittää esilämmittimen, pyörivän rumpu-uunin ja kaasun puhdistimen, tunnettu siitä, että esilämmittimen (2) ja pyörivän rumpu-uunin (1) väliin on savukaasun ulosjohtamispisteeseen (3) järjestetty pesunesteellä, edullisesti vedellä toimiva vesisuihkureaktori (4), johon kuuluu pumppu (12), ja että vesisuihkureaktoriin (4) liittyy savukaasujen ulosjohtamispisteen (3) suhteen vastakkaiseen päähän vastaanottosäiliö (5), jossa on uimuriventtiili (15) uuden veden lisäämistä varten, kemikaalisyöttö (19) sekä puhtaan kaasun ulostuloistukka (6), jolloin puhtaan kaasun istukasta (6) alkaa puhtaan kaasun johto (21), johon on liitetty apu-puhallin (7), ja joka johtaa esilämmittimen savukaasujohtoon (22),, ja puhtaan kaasun johdossa (21) apupuhaltimen (7) takana on puhtaan kaasun ulostuloaukko (24), joka johtaa ilmakehään, ja että lisäksi savukaasuseosjohto (23) savukaasupuhaltimen (8) kautta liittyy sähkösuodattimeen (9).
3. 2. Patenttivaatimusten 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että vastaanottosäiliössä (5) on lämmönvaihdin (14) tulo- ja poistojohtoineen (13), jolloin säiliön (5) jälkeen on kytketty lietteen erotin (10) pumppuineen (18).
4. 1. Anordning för framställning av alkalifattiga cementklin-ker, vilken anordning bestär av en förvärmare, en roterande cementugn och en gasrenare, kännetecknad av, att det mellan förvärmaren (2) och den roterande ugnen (1) vid en rökgasutloppspunkt (3) finns anordnad en vattensträlereaktor (4) som drivs med tvättvätska, fördelaktigt vatten, och som omfattar en pump (12), och att det tili den i förhällande tili rökgasutloppspunkten (3) motsatta änden av vattensträlereak-torn (4) är ansluten en uppsamlingsbehällare (5), som omfattar