NL8105329A - Portland-klinker-vervaardigingsfabriek met een voorverhitter, aangebracht ter terugwinning van een deel van de enthalpie van de afvoergassen uit de voorverhitter. - Google Patents

Description

• * * - 1 -

Portland-klinker-vervaardigingsfabriek met een voorverhitter, aangebracht ter terugwinning van een deel van de enthalpie van de afvoergassen uit de voorverhitter.

Bij de droge vervaardiging van Portland-cementklinker zijn roterende ovens met een suspensievoor-verhitter voor de ruwe verpoederde voeding bekend.

In deze fabrieken hebben de gassen die de voorverhitter 5 verlaten een temperatuur van ongeveer 350°C, en een deel van hun warmte-inhoud kan worden gebruikt voor het drogen van de ruwe materialen wanneer hun vochtgehalte dat vereist. Verwijdering van stof uit deze gassen wordt uitgevoerd in elektrostatische filters na hen in 10 geschikte conditie te hebben gebracht met het oog op vochtigheid en temperatuur in een geschikte kolom.

De meest recente werkwijze waarbij gebruik wordt gemaakt van cementovens met een suspensievoorverhitter - in het geval van grote fabrieken - maakt gebruik van 15 het zogenaamde vooraf gloeien van de verpoederde voeding (na zijn voorverhitting maar voordat het is toegevoerd aan de roterende oven) in een geschikte reactor, waaraan 30-60 % van de totale brandstof is toegevoerd die vereist wordt door de werkwijze. Voorgloeien maakt het mogelijk 20 dat hogere produktiecapaciteiten van de roterende oven worden verkregen bij dezelfde grootte, en verwijdert vluchtige componenten uit de inwendige kringloop. Deze voordelen worden onder de normale omstandigheden echter begeleid met een toeneming van ongeveer 30°C in de 25 temperatuur van de afvoergassen uit de suspensievoorverhitter (ongeveer 380°C), hetgeen leidt tot een groter verbruik van soortelijke warmte. Wanneer het vochtgehalte van de ruwe materialen zeer laag is, kan slechts een klein gedeelte van deze hitte opnieuw worden 30 gebruikt om hen te drogen, terwij1 hét meeste dissipeert in de conditioneringskolom met elektrostatisch filter.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een voordelige werkwijze voor het terugwinnen van de warmte die in de afvoergassen uit de 8 1 ö 3 3 2 9 *' % - 2 - suspensievoorverhitter van een cementoven is opgenomen, in het bijzonder als hij is voorzien van een voorgloei-inrichting, waar de ruwe materialen een zodanig laag vochtgehalte hebben, dat zij door een andere warmtebron 5 worden gedroogd die anders ongebruikt zou zijn, zoals de hete lucht die door de klinkerkoelinrichting naar de atmosfeer wordt verdreven.

In de in het voorafgaande genoemde gevallen van gassen die de voorverhitter bij een temperatuur van 10 350°C en daarboven verlaten, is het mogelijk een deel van hun enthalpie terug te winnen teneinde elektrische energie te produceren door middel van een kookinrichting (boiler), stoomturbine en synchrone generator. Men moet echter in aanmerking nemen dat de mate van mogelijke 15 terugwinning streng gebonden is aan de kenmerken van de geproduceerde stoom in relatie met de uiteenlopende nuttige gastemperatuurniveau's. Met een gastemperatuur bijv. van 350°C zou een bekende afvalwarmteboiler in termen van elektrische energie ongeveer 2,8 % van de 20 warmte, verbruikt voor het gloeien van de klinker, doen terugkeren, dat wil zeggen zou een produktie toelaten van ongeveer 10 kW.uur per ton geproduceerde klinkers.

Met een kookinrichting die werkt met gassen van 350°C bestaat ook het gevaar dat de oververhitte stoom die 25 bij ongeveer 250° de turbine binnenkomt, sporen vloeistof kan bevatten, hetgeen onvermijdelijk de levensduur van de turbine schaadt.

Daarom blijkt het niet bijzonder voordelig te zijn warmte terug te.winnen door middel van afval-30 warmteboilers die in de afvoergassen uit de voorverhitter zijn geplaatst als deze gassen een temperatuur hebben van ongeveer 350°C.

In overeenstemming met de onderhavige uitvinding kan het in het voorafgaande genoemde doel worden bereikt 35 door middel van een fabriek voor de droge vervaardiging van Portland-klinkers in een oven, die een uit veel trappen bestaande suspensievoorverhitter omvat, die is aangebracht teneinde een voordelige terugwinning van ten minste een gedeelte van de enthalpie van de afvoer-40 gassen uit de voorverhitter te verschaffen, welke daar- 8105329 -3-.

# % door wordt gekenmerkt, dat hij aan de afvoerzijde van de voorverhitter een stoombereiöingsboiler, die in ten minste êén paar secties van verschillende druk is verdeeld, en een oververhittingsinrichting voor de stoom die 5 geproduceerd is in de boiler, die is opgesteld in een zone van de voorverhitter waarin de gastemperatuur ten minste 500°C is, omvat.

De kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijker worden uit de beschrijving van 10 uitvoeringsvormen die hierna zullen worden gegeven, niet ter begrenzing dienen en worden gegeven aan de hand van de bijgaande tekeningen.

Fig. 1 is een stroomdiagram van een fabriek volgens de uitvinding.

15 Fig. 2 is een stroomdiagram van een andere uitvoeringsvorm van een fabriek volgens de uitvinding.

Thans wordt verwezen naar fig. 1. Een fabriek volgens de uitvinding omvat een roterende oven 21 voor het vervaardigen van Portland-klinkers, die is 20 voorzien van een roosterkoelingsinrichting 22 voor de klinkers. Een ventilator voert de overmaat hete lucht 24 uit de koelinrichtinguitlaat naar een ruw verpoederde voedingsmolen 25.

De oven 21 is verbonden met een voorgloei-25 inrichting 14, waarin een percentage dat ligt in het traject van ongeveer 30 tot 60 % van de totale brandstof wordt verbrand. De voorgloei-inrichting 14 is verbonden met een verpoederde voedingsvoorverhittingsinrichting 9, die een serie opvolgende trappen bevat, die zijn aangeduid 30 met 15 (vierde trap), 16 (derde), 17 (tweede) en 18 (eerste trap).

Tussen de tweede trap 17 en de eerste trap 18 is een stoomvoorverhittingsinrichting 19 aangebracht.

De voorverhittertrap 18 is verbonden met een boiler 31 35 door middel van een leiding 30 die voorzien is van ventilatoren 32. De boiler 31 wordt verdeeld in een paar secties 33 en 34 van resp. lage druk en hoge druk. De boiler is verbonden met een zakfilter 35, aan de uitlaat-zijde waarvan een ventilator 36 werkt. Ten slotte zijn 40 een turbine 10 die een synchrone generator 11 aandrijft, 8105329 ν' > - 4 - en een stoomcondenseerinrichting 12 verbonden met de voorverhittingsinrichting 19.

In de volgende beschrijving van de werking van de fabriek die is weergegeven in fig. 1 wordt niet 5 verwezen naar die aspecten die aan een deskundige bekend zijn. De gassen 8 die de voorgloei-inrichting 14 verlaten gaan achtereenvolgens door de trappen 15, 16 en 17 van de voorverhittingsinrichting, en bereiken , de oververhittingsinrichting 19 bij een temperatuur 10 van ongeveer 550°C. Daarna worden zij door de ventilatoren 32 in de eerste trap van de voorverhittingsinrichting getrokken, en toegevoerd aan de kookinrichting 31, teneinde achtereenvolgens door de twee secties 34 en 33 heen te gaan.

15 De gassen 8 bereiden stoom in de kookinrichting.

Zij gaan daarna door het filter 35 heen en worden bij 36 naar binnen gezogen en de atmosfeer in gedreven. De in de kookinrichting bereide stoom stroomt door een ' kringloop heen die is aangegeven met 7, Aan de uitlaat-20 zijde van de boilersectie 34 bereikt de stoom de oververhittingsinrichting 19, en wordt daarin oververhit tot ongeveer 450°C door middel, van warmte-overdracht tegen de gassen 8 die op ongeveer 550°C zijn. De stoom stroomt uit de oververhitter naar de turbine 10, die 25 de synchrone generator 11 aandrijft.

De turbinestoom wordt in de 12 gecondenseerd, en het bereide water wordt langs een kringloop 6 teruggevoerd naar de kookinrichting.

De synchrone .generator 11 produceert elektrische 30 energie, zodat ongeveer 8,3 % van de totale warmte die gebruikt wordt voor het gloeien van de klinkers (30 kW.uur per ton vervaardigde klinkers) wordt teruggewonnen.

Het warmteverbruik dat noodzakelijk is voor het bereiden van 1 kg klinker + 0,03 kW.uur elektrische energie 35 is van dezelfde grootte als het klassieke warmteverbruik van een oven met een voorverhittingsinrichting en een van verpoederde voeding voorziene voorgloei-inrichting (ongeveer 3500 kJ/kg klinkers).

Het met de beschreven fabriek verkregen voordeel 40 is daarom duidelijk. Een dergelijke voordelige terug- 8105329 - 5 - winning van energie is mogelijk in wezen vanwege het feit dat de oververhittingsinrichting in een zone van de fabriek is gelegen waarin de gassen een temperatuur hebben die voldoende hoog is om bereiding van oververhitte 5 stoom bij ongeveer 450°C mogelijk te maken.

De in fig. 2 weergegeven fabriek stelt een andere uitvoeringvorm van de uitvinding voor, die van het in fig. 1 beschreven voorbeeld verschilt in de eerste plaats op het punt dat een stoombereidingskook-10 inrichting 37 in een paar seöties is verdeeld, nl. een lagedruksectie 38 en een hogedruksectie 39, die in geheel verschillende zones van de gasuitlaatleiding 30 van de voorverhittingsinrichting 9 zijn opgesteld. Meer in het bijzonder is de hogedrukzone 39 tussen de 15 voorverhittingsinrichting 9 en de ventilatoren 32 gelegen. Deze opstelling voorkomt dat de hogedrukboilersectie met overmatige hoeveelheden valse lucht werkt. In de tweede plaats wordt in het geval van de fabriek van fig. 2 een hoeveelheid heet water bereid in de sectie 38 van 20 de lagedruk boiler die groter is dan die welke kan worden verdampt in de hogedruk sectie. Deze overmaat wordt geheel of ten dele direkt via 40 toegevoerd aan een geschikt punt van de oververhittingsinrichting 19. Dit laatste verricht, behalve de oververhitting van de daaraan 25 toegevoerde stoom, ook de verdere funktie van een verdampingsinrichting. Door de stroom naar de stoomvoorver-hittingsinrichting van deze heetwaterautomaat die in deze boiler is bereid, te variëren, is het ook mogelijk de temperatuur van de oververhitte stoom constant te 30 houden wanneer de temperatuur van de uitlaatgassen uit de tweede trap van de voorverhittingsinrichting van de verpoederde voeding varieert. Met deze gewijzigde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt de elektrische energieproduktie verhoogd van 30 tot 33 kW.uur per ton 35 klinkers (opnieuw met een totaal warmteverbruik van ongeveer 3500 kJ/kg klinkers). Een verdere verhoging van terugwinning kan worden bereikt als naast de heetwaterhoeveelheid die in de hogedruksectie en in de oververhittingsinrichting kan worden verdampt, in de 4Q lagedruksectie van de boiler verzadigde stoom 41 wordt 8105329 «r - 6 - bereid ter inspuiting in een geschikt punt van de turbine of voor gebruik in direkt aangedreven turbomotoren. De technische grens voor de graad van enthalpieterug-winning uit de gassen in het koudste gedeelte van de 5 lagedrukboilersectie is vastgelegd door het gas SC^-gehalte.

Een nog doeltreffender uitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt bereikt als de klinkergloeiwerkwijze wordt uitgevoerd met inwendige circulatie van lage 10 intensiteit van de zgn. vluchtige minderheidscomponenten, dat wil zeggen wanneer de ruwe materialen die worden gebruikt voor de ruw verpoederde voeding en de brandstof die bij de werkwijze wordt gebruikt, bijzonder laag zijn in gemakkelijk verdampte chloriden, sulfaten en alkali.

15 Onder dergelijke omstandigheden kan de stoomvoorver-hittingsinrichting zijn gelegen tussen de derde en de tweede trap van de verpoederde voedingsvoorverhittings-inrichting in plaats van tussen de tweede en de eerste trap zoals tot nu toe is beschreven, zonder schade 20 toebrengende sulfaat en alkali en aardalkalichloride-aankorstingen die zich vormen aan het buitenoppervlak van de oververhittingsinrichtingsbuizen. De overver-hittingsinrichting werkt dan met gassen bij ongeveer 750°C en kan oververhitte stoom bij ongeveer 500°C bereiden.

25 Wanneer de stoomvoorverhittingsinrichting is gelegen tussen de tweede en de eerste trap of tussen de derde en de tweede trap, biedt de uitvinding het verdere voordeel, dat het gassen oplevert bij de boiler-uitlaat die een voldoend lage temperatuur en vochtgehalte 30 hebben voor verwijdering van stof in zakfilters in plaats van in elektrostatische filters. Deze behandeling vermijdt, dat het noodzakelijk is een conditioneringskolom te installeren, terwijl tegelijkertijd een stofconcentratie-niveau in de gefiltreerde gassen wordt bereikt dat minder 3 » 35 bedraagt dan 15 mg per Nm .

De meest belangwekkende toepassing voor de energie die wordt gewonnen uit de hete afvoergassen uit de voorverhittingsinrichting in een cementfabriek blijkt te zijn ter bereiding van elektrische energie zoals in 40 het voorafgaande werd vastgesteld. Elke andere toepassing 8 1.0 5 3 2 9 «1 - 7 - moet echter worden geacht te zijn opgenomen binnen het kader van de uitvinding zoals in deze beschrijving is beschreven.

- conclusies - 8105329

Claims (10)

1. Fabriek voor het droog vervaardigen van Portland-klinkers in een oven met een uit veel trappen bestaande suspensievoorverhittingsinrichting, aangebracht ter verkrijging van een voordelige terugwinning van ten minste 5 een gedeelte van de enthalpie van de afvoergassen uit de voorverhittingsinrichting/ gekenmerkt doordat hij aan de uitlaatzijde van de voorverhittings-inrichting een stoombereidingsketel die in ten minste éên paar secties van verschillende druk is verdeeld, 10 en een oververhittingsinrichting voor de in de ketel bereide stoom, die gelegen is in een zone van de voor-verhittingsinrichting waar.de temperatuur van de gassen ‘ten minste 500°C bedraagt, omvat.

2. Fabriek volgens conclusie 1, gekenmerkt 15 doordat de stoomoververhittingsinrichting tussen de tweede en de eerste trap van de suspensievoorverhittings-inrichting is gelegen.

3. Fabriek volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de stoomoververhittingsinrichting is 20 gelegen tussen de derde en de tweede trap van de voorverhittings inricht ing .

4. Fabriek volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat het oververhitte water uit de lagedruksectie van de stoomketel wordt toegevoerd aan de oververhittings- 25 inrichting teneinde in deze laatste te worden verdampt..

5. Fabriek volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat verzadigde stoom ter voeding aan een gebruiksdoel wordt bereid in de lagedruksectie van de stoomketel.

6. Fabriek volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de secties van de stoomketel aan elkaar grenzen. 8105329 % - 9 -

7. Fabriek volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de secties van de stoomketel in gescheiden zones zijn gelegen.

8. Fabriek volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de aldus bereide stoom wordt toegevoerd aan een turbine die gekoppeld is aan een synchrone generator voor het produceren van elektrische energie.

9. Fabriek volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat ten minste een gedeelte van de aldus bereide oververhitte stoom wordt toegevoerd aan één of meer turbomotoren.

10. Fabriek in hoofdzaak zoals in de beschrijving beschreven en toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen. 8105329