NO122679B - - Google Patents

Description

Framgangsmåte for opphetning av sementråmateriale eller liknende.

Sementstråle, kalk, malm eller liknende

som skal brennes eller sintres i en roterovn, kan bli forvarmet ved at varme gasser

fra ovnen ledes nedover gjennom materialet mens dette i form av et lag beveges

på eller over en for gass gjennomtrengelig

bærer eller et underlag. Forvarmningsgra-den kan være slik at materialet blir delvis kalsinert eller sintret før det kommer

inn i ovnen.

Hittil har den enkleste måte til å ut-føre denne materialopphetning vært den at

man matet det friske materiale inn på den

ene ende av bæreren, førte ovnsgassene en

gang ned gjennom materialet og så avleverte materialet i forvarmet tilstand fra

bærerens annen ende til roterovnen. Nær

ved bærerens forreste ende, hvor materialet

er koldt og ofte vått, blir da så megen

varme fjernet fra gassene at disses temperatur er temmelig lav når de passerer gjennom bæreren. Ved bærerens annen ende

derimot skal alt det forvarmede materiale

ha den høye temperatur med hvilken det

skal inføres i ovnen. Derfor har gassene

under denne ende av bæreren en tilsvarende høy temperatur, som kan være over

700° C. Selv om denne temperatur er noe

lavere enn 700° C vil en slik høy temperatur skade bæreren og nedsette dens levetid

betydelig. Fordi gassens temperatur under

bærerens avleveringsende er så høy kan

den midlere gasstemperatur under bæreren være av størrelsesordenen 250° C. Denne høye midlere temperatur viser at denne

framgangsmåte har lav termisk virknings-grad.

Det bæreareal som kreves for passering

av et gitt volum ovnsgasser kan lett bereg-nes hvis gassenes hastighet gjennom laget er kjent. Men mange kolde råmaterialer må ikke få komme i direkte berøring med de meget hete ovnsgasser, og av denne grunn blir kold luft tilblandet den del av den varme gasstrøm som føres gjennom laget ved bærerens inngangsende. I praksis oppgår mengden av tilsatt kold luft til en halvdel av mengden av gass som kommer fra roterovnen, og dette betyr at bæreren må ha et areal A som er større enn det areal, nemlig x A som ville kreves hvis kold luft ikke ble tilsatt.

De vanlig anvendte bærere er endeløse kjederister, som er meget kostbare. Det er derfor meget ønskelig både å nedsette disses størrelse, og dermed anskaffelsespris, og å forlenge deres levetid.

En annen utførelsesform av den kjente framgangsmåte består deri, at man lar bæreren med materiallaget på denne passere gjenom to soner i rekkefølge og bringer de hete ovnsgasser til å strømme gjennom laget og bæreren i hver enkelt av disse soner. Gassene strømmer først gjennom den annen sone, (dvs. den som befinner seg nærmest bærerens avleveringsende) og deretter gjennom den første sone. Dette gir en utmerket varmevirkningsgrad, men i den annen sone er bæreren også her utsatt for en så høy maksimal gasstemperatur at bærerens levetid blir betydelig forkortet. Dessuten krever denne framgangsmåte en øket bærerlengde, idet arealet må være 2 x % A = 1% A. Ved denne framgangsmåte for-lenges derfor ikke bærerens levetid, og man får større omkostninger både med anskaf-feise av en større bærer og med utskift-ning av denne. Dessuten kreves det i praksis to vifter for å føre gassen gjennom de to soner, og støvfangere må innskytes for å fjerne støv som er blitt tatt opp ved gassenes første passering, slik at dette støv ikke skader den annen vifte.

I henhold til den foreliggende oppfin-nelse blir noe av eller alt materialet som danner laget gjennomstrømmet av gassene to eller flere ganger. Det friske materiale som skal opphetes blir ført inn på bæreren som et nedre sjikt av laget, og materiale som allerede er blitt delvis opphetet ved at gassene har passert gjennom det en eller flere ganger blir anbrakt som et eller flere øvre sjikt ovenpå sjiktet av friskt materiale. En del av laget (dvs. noe av eller hele det eller de øvre sjikt) føres inn i ovnen fra bærerens avleveringsende og resten av laget (d. v. s. noe av eller hele det nedre sjikt) fjernes fra bærerens avleveringsende og blir helt eller delvis anvendt til å danne det eller de øvre sjikt. Tempera-turen av de gasser som er i berøring med bærerens avleveringsende er meget lavere enn i de tidligere framgangsmåter, da hele bærerens areal er beskyttet av det kolde sjikt, som er en meget effektiv varme-opptager. Den maksimale temperatur like under risten kan være bare 200° C eller lavere. Den midlere temperatur under bæreren er av størrelsesordenen 150° C. Dette betyr at varmevirkningsgraden er meget god, og grunnen er at de varme gasser først kommer i berøring med det varme sjikt og deretter med det kolde sjikt. Samtidig kan bæreren være kort, da gassene bare skal passere en gang gjennom den; arealet vil som tidligere omtalt bli bare %A hvis laget har samme tykkelse som i de to kjente framgangsmåte. Men det kan også anvendes et tykkere lag, f. eks. et som har dobbelt så stor som normal tykkelse, og for at det samme trykkfall skal opprettholdes må bærerens areal ligge mellom ,% x A og 0,9 x A. Som det sees er dette areal mindre enn i den enkleste hittil anvendte metode.

Det foretrekkes å dele materiallaget horisontalt ved avleveringsenden av bæreren og å føre det øvre parti av laget inn i ovnen. Men laget kan også deles opp vertikalt i adskilte strømmer, av hvilke den ene ledes inn i ovnen mens den eller de andre anvendes til å danne det eller de øvre sjikt i laget. Ved en slik vertikal deling er bæreren fremdeles beskyttet av det friske materiale, og det nødvendige bærerareal er om-trent det samme som ved horisontal opp-deling, men materialet som innføres i ovnen blir ikke så jevnt opphetet som når horisontal deling anvendes.

Hvis laget deles horisontalt vil spørs-målet om hvorvidt alt eller bare noe av materialet beveges på eller over bæreren mer enn en gang, og i det først nevnte tilfelle om hvor mange ganger materialet beveges på denne måte, avhenge av det nivå i laget hvor oppdelingen foregår. Når ar-beidsbetingelsene er konstante vil det materiale som innføres i roterovnen i form av opphetet produkt være likt den mengde friskt materiale som tilføres, og for et gitt oppdelingsnivå vil mengden av returnert materiale innstille seg på en bestemt verdi. Hvis laget er minst dobbelt så tykt som sjiktet av nytilført materiale, vil hele ma-terialmassen bli opphetet minst to ganger på bæreren. Dette gir den beste kombinasjon av effektiv forvarmning og beskyttelse av bæreren.

Materiallaget må være gjennomtrengelig for gass og hvis råmaterialet foreligger i form av pulverpartikler må disse partikler agglomereres med vann eller annet binde-materiale, slik at det fåes små stykker eller noduler som tilføres risten. Hvis slike små-stykker eller noduler ble brakt i direkte be-røring med de varme gasser som forlater ovnen ville de springe i stykker og bli om-dannet igjen til pulver, som ville hindre gass i å trenge gjennom materiallaget. Det er av denne grunn at man i de vanlige framgangsmåter, hvor ovnsgassene passerer en gang gjennom materialet, blander kold luft med en del av den varme gass, på den foran beskrevne måte.

Oppfinnelsen er særlig fordelaktig ved behandling av slike noduler fordi gassenes temperatur nedsettes ved passeringen gjennom det øvre sjikt, dvs. før de kommer i berøring med de friske noduler, slik at risi-koen for at nodulene går i stykker opphe-ves eller nedsettes i betydelig grad, samtidig som man slipper å tilføre kold luft.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres i et apparat som er en kombinasjon av en roterovn og en foropphetningsappa-ratur, hvor den sistnevnte innbefatter et kammer som har et innløp og et utløp for varme gasser, hvilket innløp er forbundet med ovnen, en for gass gjennomtrengelig bærer som kan transportere et lag av materiale inne i kammeret og som er anordnet slik at gassene fra ovnen må passere ovenfra og ned gjennom den når de strøm-mer fra innløpet til utløpet, en innretning som fører friskt materiale innpå bæreren i form av et nedre sjikt av laget, og en eller flere innretninger som av tidligere på bæreren behandlet materiale danner et eller flere øvre sjikt i laget, anordninger som deler opp laget ved bærerens avleveringsende, og anordninger som avleverer iallfall en avdelt porsjon til den eller de innretninger som frambringer det eller de øverste sjikt av materiallaget. Ovnen er anbrakt slik at den kan oppfange den resterende del av det avleverte lag, hvilken del består av noe av eller hele det eller de øvre sjikt.

De vedføyede tegninger viser skjematisk fem utførelsesformer for en apparatur hvori fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen bringes til utførelse, alle som et vertikalt snitt gjennom apparaturen.

Fig. 1 viser en roterovn 1 fra hvilken hete gasser strømmer gjennom en kanal 2 inn i det øvre parti 3 av et rom 4. I rommet 4 befinner det seg en for gass gjennomtrengelig bærer i form av en endeløs kjede-rist 5 som går over to hjul 6 og 7, som antydet ved en pil. De hete ovnsgasser strømmer gjennom risten og det på denne værende materiallag til et nedre parti 8 av rommet, og ut fra dette gjenom åpninger 9 til en (ikke vist) vifte. Fra viften blåses gassene ut i en skorsten.

Ved innmatningsenden av vandreristen 5 er det anbrakt en matetrakt 10, gjennom hvilken friskt råmateriale tilføres for å danne et sjikt på risten. Et øvre material-sjikt, som på tegningen er antydet ved tet-tere anbrakte prikker enn i det nederste sjikt, dannes av materiale som tilføres fra en annen trakt 11.

Ved vandreristens 5 avleveringsende er det anbrakt et blad 12 som strekker seg over hele ristens bredde og hvis forreste kant er parallell med ristens overflate. Bladet 12 trenger inn i laget, og deler dette opp i en øvre og nedre del. Den øvre del går over bladet inn i kanalen 2 og derfra inn i ovnen 1. Den nedre del av laget faller fra risten 5 gjennom en trakt 30 til en elevator 13, som hever materialet opp til en skruetransportør 14, som fører materialet til trakten 11. Bladets 12 arbeid kan iakt-tas fra en overvåkningsåpning 15.

Bladet 12 er svingbart lagret ved sitt rotparti og det er anordnet en (ikke vist) mekanisme for regulering av avstanden mellom bladets kant og ristens overflate.

Det ønskes ikke at fine partikler av materialet skal bli ført tilbake til risten, og av denne grunn kan det delvis opphetede materiale bli siktet for å fjerne de fine partikler før materialet utbredes påny til dan-nelse av ristens øvre lag ovenpå det nedre lag. Sikten kan anbringes i trakten 30. De fine partikler som siktes fra blir ført til en transportør 31, som de fine partikler som går gjennom risten 5 faller ned på. Alle disse partikler blir av transportøren ført inn i ovnen gjennom en ventilanordning 32.

Ved å innstille bladet 12 slik at det skraper av et forholdsvis tynt materiallag, kan man sikre en betydelig varmebehandling av materialet som føres til ovnen. Hvis den del som skrapes av er tynnere enn den returnerte del vil det oppnås en kontrollert og gjentatt materialsirkulasjon, og følgen blir jevn varmebehandling av materialet. På denne måte kan sementråmaterialer eller kalk bli underkastet jevn kalsinering til nøyaktig den ønskede grad.

Det er klart at den mengde materiale som innføres i ovnen alltid er lik den mengde som tilføres risten fra trakten 10, så lenge som utløpsåpningene fra traktene 10 og 11 har konstant areal. Det antall ganger som de hete gasser strømmer gjennom materialet er derfor avhengig av innstillingen av bladet 12, som igjen regulerer lagets total-tykkelse.

Lagets tykkelse avhenger av størrelsen på de materialstykker eller noduler som befinner seg på bæredelen. Hvis det f. eks. behandles noduler som har en midlere størrelse av ca. 10 mm kan lagets tykkelse være ca. 200 mm, og hvis man behandler kalkstenstykker av 30—40 mm mjiddel-størrelse kan lagets tykkelse være 500— 750 mm.

Den i fig. 2 viste apparatur arbeider på samme måte som den i fig. 1 viste. Der skråner risten 5 oppover i materialets beve-gelsesretning, og den i fig. 1 viste elevator 13 og skruetransportør 14 er erstattet med en enkelt bøttetransportør 16.

Det kan anvendes flere blader 12, slik at laget deles opp i flere enn to deler, og tilsvarende kan det anordnes to eller flere trakter 11 som mottar de adskilte nedre deler. Den koldeste av disse deler skal danne det nederste sjikt av returnert materiale. Hvis det ønskes kan det nederste sjikt bestå av et inert materiale og anvendes om igjen flere ganger, dvs. bli returnert for å danne et sjikt under det friske materiale i stedet for ovenfor dette.

Figur 3 viser et apparat hvor det nedre parti av materialet returneres av en skrue-transportør 16, som også fjerner det fine materiale som faller gjennom risten 5. Transportøren 16 leverer materialet til en elevator 17 som fører materialet til en sikt 18. Det fine materiale som passerer gjennom sikten går inn i en noduliseringstrom-mel 19 sammen med friskt råmateriale som tilføres fra en trakt 20. Trommelen 19 til-føres også en væske og den roterer om en horisontal akse, slik at materialene omdannes til noduler. De i trommelen 19 dan-nede noduler ledes til trakten 10 og materialet som holdes tilbake på sikten 18 føres til trakten 11, og danner således det øverste materialsj ikt på risten 5.

Det rfiske råmateriale kan f. eks. bestå av et vandig slam. I dette tilfelle har sikten 18 åpninger som er store nok til at en ve-sentlig del av det tørre returnerte materiale kan gå til trommelen 19 hvor den, sammen med slammet, omdannes til noduler som har et passende lavt vanninnhold, f. eks. 14 pst.

Mengden av materiale som returneres til det friske slam kan være stor i forhold til mengden av friskt slam. I et typisk ek-sempel kan således det rå slam inneholde 37 vektspst. vann og de til slutt erholdte noduler inneholde bare 12 pst. vann. Det er mu-lig å behandle dette slam hvis mengden av returnert materiale er over tre ganger mengden av tørrstoff i slammet. Men denne mengde av returnert materiale kan nedsettes ved at slammet behandles på et vakuumfilter, slik at vanninnholdet nedsettes, f. eks. fra 37 til 20 pst., før det returnerte materiale blandes med slammet.

Fig. 4 viser et apparat som har en skråttstillet rist 22, hvor hver annen rist-stav kan beveges fram og tilbake ved hjelp av en vektarm 23 og en stang 24, som drives fra en motor 25 gjennom en oversetning 26. Risten 22 har en helning, som er litt mindre enn materialets glidnings vinkel. Når de vekslende riststaver beveges på skrå nedover blir materialet tilført risten fra traktene 10 og 11, og når riststavene beveges oppad hindrer traktene 10 og 11 at materialet på risten føres oppad med denne.

Gassene fra roterovnen 1 strømmer til ristens 22 overside gjennom et rør 2 og fø-res bort fra kammeret under bæreren gjennom en rørledning 9. Fint materiale som faller gjennom bæreren 22 føres av en skruetransportør 27 til et rør 28 og går derfra til ovnen 1, sammen med materialet som bladet 12 tar fra bæreren. Det parti av materialet som ligger nederst på risten 22 føres til trakten 11 ved hjelp av en elevator 13.

I den utførelsesform av apparaturen som er vist i fig. 5 blir materiallaget delt vertikalt. For dette formål er det ved ristens 5 avleveringsende anbrakt en plogformet innretning 29, slik at noe av materialet ledes som en strøm på den ene side av inn-retningen og noe på den annen side. Den ene av disse strømmer faller ned i en hel-lende renne 30, som fører til ovnen 1, og den annen materialstrøm faller ned på en transportør (vist skjematisk ved linjen 33) som fører til en trakt 11.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte ved forvarmning og eventuelt delvis kalsinering eller sintring av sementråmateriale, kalksten, malm eller liknende produkter, som skal videre varme-behandles i roterovn, ved hvilken fremgangsmåte materalet fremføres som et lag på eller over et gassgjennomtrengelig underlag og under fremføringen gjennom-strømmes av røkgasser fra roterovnen i ret-ning ovenfra og nedad, og ved hvilken fremgangsmåte en del av laget tilføres roterovnen fra underlagets avgangsende, mens resten av laget returneres fra underlagets avgangsende til dets tilførselsende og på ny gjennomstrømmes av røkgassene, karakterisert ved, at laget bringes til å bestå av minst to lag, av hvilke lag det nedre inneholder friskt, kaldt råmateriale, mens det eller de øvre lag inneholder det returnerte materiale, gjennom hvilket røkgas-sene har passert minst en gang.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved, at laget er minst dobbelt så tykt som laget av friskt materiale, så at alt materialet blir opphetet minst to ganger på underlaget.