NO136381B - - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anlegg til kalsinering "av pulverformet materiale.

Description

Oppfinnelsen vedrører en i det minste delvis kalsinering av et.forvarmet pulverformet materiale bestående av eller inneholdende kalk, f.eks. sementråme1, ved tilføring av varme, før materialet underkastes en eventuell ferdig kalsinering og/eller en annen eventuelt avsluttende varmebehandling. Ved kalsinering i denne forbindelse skal forstås en utdriving av kulldioksyd fra kalsiumkarbonat (CaCO^CaO + C02), som er en endoterm prosess. Når råmaterialet er sementråmel, består den nevnte avsluttende varmebehandling etter kalsinering i en sintring, hvis sintringsprodukt er sementklinker.

En slik sintring er en eksoterm prosess.

Den varmemengde,som er nødvendig for gjennomføring av sement-råmelets omdannelse til sementklinker, tilveiebringes vanligvis ved hjelp av brensel som sammen med forbrenningsluft føres inn i et forbrenningskammer, og som ved forbrenningen utvikler røkgass. Som følge herav frigjøres den i brenselet inneholdte energi til oppvarming av røkgassen til en høy temperatur. Den varme røkgass bringes derpå i kontakt med råmelet som skal varmebehandles. Den utviklede varme anvendes hovedsakelig til forvarming og kalsinering av råmelet, idet dettes sintring som nevnt er en eksoterm prosess. I praksis må det imidlertid tilføres varme for at sihtringen kan settes igang, dvs. for å bringe det kalsinerte materiale opp på sintringstemperaturen.

Blant annet på grunn av tilstedeværelsen av alkalier i råmelet og de derav følgende kjente ulemper foretrekkes det under tiden som antydet ovenfor å gjennomføre forvarmingen og kalsineringen av råmelet ved hjelp av varme gasser fra én varmekilde og igang-settelsen av råmelets sintring ved hjelp av varme gasser fra en annen varmekilde.

Porsåvidt angår kalsinering av sementråmel er det ønskelig

å gjennomføre denne ved en lav temperatur. Dette lar seg imidlertid vanskelig gjøre ved hjelp røkgaseer med høy temperatur, idet det . innebærer en stor risiko for lokal og midlertidig overheting av råmelet. Selv overheting av bare en del av råmelet gjennom et kortere tidsrom kan medføre utdriving av alkalidamper eller oppståelsen av smelter som kan gi anledning til påbakninger.

Overheting av råmelet på kalsineringstrinnet kan dessuten også forhindre kjemiske reaksjoner som skal finne sted på et senere trinn av hele prosessen til fremstilling av sementklinker. F.eks. vil en dannelse av klinkermineraler på det trinn i den samlede prosess, på hvilket kalsineringen skal finne sted, medføre et ufor-delaktig forløp av hele prosessen.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et anlegg til gjennomføring av fremgangsmåten, ved viss anvendelse de tidligere anførte ulemper begrenses.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at i det minste en del av det forvarmede råmateriale blandes intimt med den brenselmengde som er nødvendig for å gjennomføre kalsineringen i ønsket utstrekning, idet enten brenselet selv er en brennbar gass eller er istand til, når det møter det varme pulverformede materiale, og avgi en brennbar gass, hvori materialet derpå suspenderes. Gassen med det deri suspenderte materiale bringes så i kontakt med en strøm av oksygenholdig gass under slike forhold at den brennbare gass forbrennes og de enkelte partikler av råmaterialet kalsineres5 hovedsakelig isotermisk, idet de således behandlede materialpartikler medrives av den samlede strøm av avgasser fra forbrennings- og kalsineringsprosessene for til slutt å bli fraseparert den nevnte strøm.

Sammenlignet med de tidligere prosesser, hvor det ved hjelp av brenselet ble frembragt en varm røkgasstrøm som ble tilført råmaterialet som skulle kalsineres, tilveiebringes varmen ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, for så vidt hver enkelt råmaterial-partikkel angår, på det sted hvor den skal brukes, dvs. på det sted hvor den faste partikkel omgitt av gass møter det surstoff som er nødvendig for forbrenningen. Som følge herav skjer der en meget intim blanding av råmaterialet, oksygen og brennbar gass, slik at kalsineringen kan utføres tilnærmelsesvis isotermisk og ved en forholdsvis lav temperatur.

Anvendelsen av uttrykket "delvis kalsinering" skyldes den omstendighet at den samlede sementbrenningsprosess ofte gjennomføres på den måte at det bare skjer en delvis kalsinering på kalsineringstrinnet, idet kalsineringen da ferdiggjøres på sintringstrinnet.

Det kan også forekomme tilfeller hvor det forvarmede råmel, som føres til kalsineringstrinnet, allerede i forvarmeren er blitt underkastet kalsinering i en viss utstrekning.

Det til prosessen .anvendte brensel som blandes intimt med råmaterialet, kan være en brennbar gass, et flytende brensel såsom olje, eller et fast pulverformet brensel, f.eks. kullmel.

Hvis brenselet er en gass, blandes den bare intimt med råmaterialet, men hvis brenselet er flytende, vil det fordampe ved møte med det varme råmaterialet, hvorved det oppstår en gass som oppfører seg på. samme måte som tilfellet ville være hvis det var blitt tilført en brennbar gass. Hvis brenselet er et pulverformet fast stoff, vil det, når det møter det varme råmateriale, avgi brennbare gasser som oppfører seg på samme måte som de direkte tilførte gasser.

I visse tilfeller kan prosessen med fordel modifiseres derved at en del av det forvarmede råmateriale suspenderes i den oksygenholdige gasstrøm, før denne bringes i kontakt med suspensjonen gass/ materiale.

Tilveiebringelsen av suspensjonen gass/materiale, som skal bringes i kontakt med den oksygenholdige gass, kan simpelten finne sted ved en kontinuerlig uttømming av den intime blanding av brensel og råmateriale, men en fordelaktig modifikasjon består i at der i et avgrenset rom opprettholdes en opphoping av en i det minste delvis fluidisert blanding av brensel og pulverformet råmateriale, hvilken opphoping av materiale skal tjene som kilde for suspensjonen gass/materiale.

Den brennbare gass som iblandes råmaterialet, eller den brennbare gass som dannes ved blanding av brenselet med det varme råmateriale, vil bidra til at det skjer en i det minste delvis fluidisering av blandingen. Hvis den tilførte eller fremstilte brennbare gass er utilstrekkelig til formålet, kan det også til blandingen settes en ikke-brennbar gass, f.eks. atmosfærisk luft. I praksis vil den krevede mengde av atmosfærisk luft i så fall være liten, og oksygeninnholdet i denne vil derfor være så lite at en eventuell forbrenning av gass, som finner sted i opphopingen, vil være uten betydning.

I tilfeller hvor råmaterialene etter å være blitt i det minste delvis kalsinert, underkastes en endelig kalsinering og/eller varmebehandling, kan den ikke-brennbare gass, som tilsettes opphopingen, i det minste delvis utgjøres av avgass fra den endelige kalsinering og/eller annen varmebehandling.

Denne supplerende varmebehandling av råmaterialet ettfølges ofte av en kjøling av det endelige produkt, bestående i at et bevegelig lag av det bestrykes og/eller gjennomstrømmes av kjøleluft

i en kjøler av kjent type såsom en ristkjøler, en særskilt planetarisk kjøler eller ai underliggende roterende trommelkjøler.

Den oksygenholdige gass, som bringes i kontakt med suspensjonen gass/materiale, kan fortrinnsvis bestå av atmosfærisk luft, som kan være forvarmet til en temperatur under kalsineringstemperaturen for råmaterialet. I det minste en del av den kjøleluft som har funnet anvendelse ved den foran nevnte kjøleprosess, kan således anvendes

i denne strøm av oksygenholdig gass.

Det har vist seg å være fordelaktig hvis det forvarmede råmateriale, før det bringes i kontakt med den oksygenholdige gasstrøm, føres først nedad og deretter oppad i en V-formet bane, idet brensel, eller brensel og ikk-brenribar gass, tilføres materialet samtidig med eller etter materialets passasje gjennom det laveste punkt, slik at blandingen etter å ha passert dette punkt i det minste er delvis fluidisert og mindre konsentrert enn strømmen av materialet før passasjen gjennom nevnte punkt. Som følge herav.har den fluidiserte blanding av råmaterialet i den oppadgående gren av den V-formede bane en utpreget tendens til å stige tilværs i denne, mens den nedadgående gren av den V-formede bane vedblir å være fylit med råmateriale, som ikke eller bare i liten grad er fluidisert. Ved denne mammutpumpevirkning oppstår det en meget intim blanding av råmaterialet og brenselet, hvilket muliggjør en betydelig besparelse i konstruksjonshøyden for anlegget.

Det i gassen suspenderte materiale kan bringes i kontakt

med 1, flere eller alle sider i en oppadgående strøm av oksygenholdig gass. Således kan suspensjonen bringes i kontakt med den utvendige side av gasstrømmen. Alternativt kan suspensjonen ledes oppad inne i en oppadgående oksygenholdig gasstrøm. I begge tilfeller kan gasstrømmen bringes til å utføre en skrueformet, hvirvlende bevegelse.

Det er mulig å utnytte et. fluidisert lag av råmaterialet,

i hvilket tilfelle det fluidiserte lag opprettholdes ved tilføring av brensel alene eller brensel og ikke-brennbar gass til den nederste del av laget på en slik måte, at gassen i det fluidiserte lag både medvirker til å fluidisere dette og til å medrive råmaterialpartikler, hvorved der i rommet over laget dannes en suspensjon av materialet i gassen ut for den oksygenholdige strøm.

Det opprettholdes således et væskelignende lag av råmateriale

i det.fluidiserte lag og over dette en materialsky, men grensen mellom denne og det fluidiserte lag er naturligvis ikke særlig skarp. Som overgangsledd på den nevnte grense Vil det befinne seg et lag

som oppfører seg som en mellomting mellom en væske og en gass. Den i dette overgangs lag værende blanding av råmaterialpartikler og gass kan på lignende måte som en lettflytende væske bringes til å flyte bortover det fluidiserte lag og inn i strømmen av.oksygenholdig gass.

Kontakten mellom gassmaterialsuspensjonen og strømmen av oksygenholdig gass kan tilveiebringes langs en imaginær felles flate mellom de to media, slik at kalsineringen av råmaterialpartiklene i det minste innledes ut for nevnte flate, fra hvilken de i størst mulig utstrekning kalsinerte partikler medrives av og medtas i den forbipasserende oksygenholdige gasstrøm.

Det fluidiserte lag kan omgi eller selv være omgitt av den oksygenholdige gasstrøm. Mengden av materialet i laget kan således holdes på et minimum, og antallet av dyser for innføring av brensel alene eller brensel og ikke-brennbar gass kan innskrenkes til en enkelt krets av dyser, såfremt det fluidiserte lag er ringformet og i tverrsnitt har form som en trekant med en nedadvendende vinkelspiss.

Oppfinnelsen omfatter også et anlegg for utførelse av fremgangsmåten, omfattende en sjakt og organer til å lede en strøm av oksygenholdig gass opp gjennom sjakten, hvis øverste ende er forbundet med en separator for utskillelse av faste partikler fra gassen, en blandesone samt organer for separat og kontinuerlig å

tilføre blandesonen henholdsvis brensel og forvarmet råmateriale for intim blanding av disse i nevnte sone, og sjakten er således anordnet at en suspensjon av materialpartikler i brenselgass fra blandesonen vil bli bragt i kontakt med oksygenholdig gass, som strømmer.opp gjennom sjakten.

Blandesonen munner fortrinnsvis ut i et kalsineringskammer, fra hvis øverste ende sjakten fører til separatoren, hvorhos organene som muliggjør at en strøm av oksygenholdig gass kan ledes opp gjennom sjakten, er slik anordnet at de bringer gassen til å strømme inn i kalsineringskammeret gjennom dettes bunn.

Blandesonen kan omfatte en eller flere kanaler som fører til kalsineringskammeret med eller uten fluidisering, eller et under-lag som er slik anordnet at det danner og vedlikeholder et fluidi-seringslag ut for sjaktens side eller i bunnen av kalsineringskammeret.

Eksempler på utførelsesformer for anlegget til utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er vist på tegningene hvor

Fig. 1 viser et snitt gjennom et anlegg for kalsinering av

sementråme1,

Fig. 2 viser det samme anlegg sett fra siden,

Fig. 3 viser en endret utførelsesform av apparatet i fig. 1, Fig. 4 viser samme anlegg som vist i fig. 3, sett fra siden, Fig. 5'viser et snitt etter linjen V-V i fig. 2 og 4,

Fig. 6 viser en tredje utførelsesform av apparatet,

Fig. 7 viser et snitt etter linjen VII-VII i fig. 6,. Fig. 8 viser en endret utførelsesform for anlegget i fig. 6,

representert ved et snitt etter linjen VII-VII i fig. 6,

Fig. 9 viser' en fjerde utførelsesform for anlegget,

Fig. 10 viser en femte utførelsesform,

Fig. 11 viser en sjette utførelsesform,

Fig. 12 viser et snitt etter linjen XII-XII i fig. 11,

Fig. 13 viser en syvende utførelsesform for anlegget,

Fig. 14 viser et snitt etter linjen XIV-XIV i.fig. 13, og Fig. 15 viser en skjematisk fremstilling av et komplett anlegg for sementbrenning, hvor det i de øvrige figurer viste kalsineringsanlegg kan inngå som en integrerende del.

Det i fig. 1, 2 og 5 viste kalsineringsanlegg har en sjakt 1 med kvadratisk tverrsnitt og forsynt med ildfast foring. Under driften tilføres sjakten oksygenholdig gass nedenfra.

Sjakten 1 står i forbindelse med V-formet kammer 2 som består av to grener inneholdende et fluidisert lag og hvorav den

ene gren gjennom en åpning 3 står i forbindelse med sjaktens indre. Den andre gren er forbundet med et rør 4 hvis øverste ende er tilsluttet en syklon 5» hvorav Bare den nederste del er vist på tegningen.

Under anleggets drift strømmer forvarmet råmel stadig fra syklonen 5 gjennom røret 4 ned i kammeret 2, slik at det på bunnen av dette dannes og vedlikeholdes en opphopning 6 av forvarmet råmel.

I bunnen av kammeret 2 rager munningene til et antall

likt fordelte rør opp. Disse rør er nedentil tilsluttet tverrgående rør som løper sammen og danner et felles tilføringsrør 7. Gjennom røret 7 ledes det stadig gass eller olje til. de nevnte rør, hvorfra denne gass eller olje strømmer inn i opphopningen 6 av råmateriale.

Hvis tilføringen består av gass, vil denne trenge gjennom den del av det opphopede råmateriale som ligger i den gren som står i forbindelse med sjakten 1, og derved vil denne del av opphopningen, som er betegnet med 9, fluidiseres, mens den opphopede materialmengde i den motsatte gren vil være mer konsentrert og vil forhindre gass i å passere denne vei opp i røret H, slik at det altså her dannes en slags propp av materialet. Som følge herav vil

■ den fluidiserte del 9 av materialet stige opp i den tilsvarende gren av kammeret 2.

Hvis tilføringen gjennom røret 7 derimot består av olje så vil denne fordampe når den møter det varme råmaterialet, slik at den deretter vil virke som en brennbar gass som fluidiserer den del av råmelsopphopningen som er betegnet 9. Virkningen er således den samm, enten det anvendes gass eller olje.

Under tiden kan det være ønskelig å øke fluidiseringen.

Det finnes derfor et tilføringsrør 8 for ikke-brennbar gass, som f.eks. kan være atmosfærisk luft. Røret.8 er forgrenet i en rekke andre rør som munner ut jevt fordelt over bunnen av kammeret, som

■vist i fig. 1. Såfremt den supplerende fluidisering er overflødig, kan gasstilføringen fra røret 8 simpelten avstenges. Samtidig med at den brennbare gass i det minste bidrar til å fluidisere den del av råmelet som er betegnet med 9, blander gassen seg videre med den pågjeldende del av materialet. Så lenge det ikke tilføres luft eller annen oksygenholdig gass gjennom røret 8, vil det ikke være noe oksygen i materialopphopningen 9, og kalsinering av råmelet kan derfor ikke finne sted. Hvis det derimot gjennom røret 8 tilføres en liten mengde atmosfærisk luft eller en annen oksygenholdig gass, vil dette gi seg til kjenne på to måter; for det første vil råmels-proppen i den venstre gren av kammeret 2 oppluftes i noen grad, slik at råmelet lettere strømmer fra den venstre og til den høyre gren av kammeret 2; for det andre vil en liten mengde oksygen bli innført i opphopningen av brenselsiblandet råmel, hvorved det skjer en viss sporadisk kalsinering, hvilket i seg selv er uønsket, men som følge av det lite omfang hvori dette skjer, vil være ute.n betydning i praksis.

-Samtidig med å gjennomtrenge den opphopede materialdel 9

og derved bidra til å fluidisere denne del, medriver gasstrømmen råmaterialpartikler fra opphopningen, slik at det i rommet over det opphopede materiale og med anvendelse av denne som.kilde dannes en suspensjon- av materiale i gass, som ved sin kontakt med den forbipasserende oksygenholdige gasstrøm medfører at i det minste en delvis kalsinering av de enkelte partikler i suspensjonen finner sted. Imidlertid vil dette først skje etter at suspensjonen har passert gjennom åpningen 3 mellom kammeret 2 og sjakten 1. Åpningen 3 er

nedentil avgrenset av en kant 11 på det sted hvor sjakten 1 og kammeret 2.forenes. Mellom den opphopede materialdel 9 og rommet hvori suspensjonen av råmel i gassen befinner seg, vil det dannes en overgangssone

10 hvor materialet hverken oppfører seg som en væske eller som en

gass, men nærmest har karakter av en meget lettflytende væske, med

overløp over kanten 11 og dannende hvirvler 12 i dette rom, og disse hvirvler vil straks oppfanges av den opp gjennom sjakten 1 stigende gass.

Som antydet i fig. 1 skjer kontakten mellom suspensjonen

av gass/råmateriale og strømmen av oksygenholdig gass langs en imaginær grenseflate eller grensesone 13 mellom mediene. Kalsineringen av råmaterialpartiklene vil i det minste innledes i overflaten eller sonen 13, hvor partiklene og den brennbare gass møter oksygenet fra den oksygenholdige gass, og hvorfra de partikler, som i størst utstrekning er kalsinert, medrives av og eventuelt ferdigkalsineres i den forbipasserende gass. Den nevnte overflate eller sone 13 er hellende, og oksygenet i den oksygenholdige gass forbrukes etterhvert som kalsineringen skrider frem, slik at denne gass vil oppta mindre plass. Til gjengjeld vil suspensjonen gass,/råmateriale på venstre side av overflaten 13 oppta mere plass, da kalsineringen består i åt det utrives CO^-gass av kalken i råmelet.

Fig. 3, H og 5 viser en endret utførelsesform av anlegget

for kalsinering av sementråmel. Dette anlegg adskiller seg ikke vesentlig fra anlegget i fig. 1, 2 og 5, og henyisningstallene er derfor de samme. Den vesentlige forskjell består i at kammeret 2 i dette tilfelle ikke er avgrenet i to, og at det derfor ikke skjer noen proppdannelse som beskrevet i tilknytning til fig. 1. Dessuten er det eksempelvis forutsett kullmel til bruk for kalsineringen. Kullmelet tilføres den fluidiserte materialopphopning ved hjelp av

en transportskrue 14 som presser kullmelet inn i materialopphopningen. Når kullmelet møter det varme råmel utdrives brennbare, gasser ( karbon-oksyder, metan etc.) av kullet. Består det anvendte brensel av kull, vil det vanligvis kreves ekstra fluidisering, og anlegget i fig. 3

er derfor forsynt med et tilførselsrør 8 med tilhørende utmunninger for tilsetting av ekstra fluidiseringsgass. Virkemåten for anlegget ifølge fig. 3, 4 .'Og 5 er den samme som for det først beskrevne anlegg.

Fig. 6 og 7 viser et kalsineringsanlegg som byr på vesentlige fordeler fremfor de i fig. 1 til 5 viste anlegg. Konstruksjonen adskiller. seg imidlertid bare litt fra de tidligere beskrevne, og det er derfor i stor utstrekning anvendt de samme henvisningstall.

Den i dette tilfelle anvendte sjakt 1 har ikke kvadratisk, men sirkulært tverrsnitt, som vist i fig. 7, og den er forsynt med

et kalsineringskammer dannet av den bredere del 15 av en øvre del

av sjakten 1, idet de trange og de bredere deler av sjakten er forbundet med hverandre med en konisk del 16.

Den således dannede sjaktform kan man tenke seg fremkommet ved at den del som representerer kammeret 2 i fig. 3, er dreiet en hel omgang om sjaktens 1 symmetriakse. Som følge herav består underlaget for det fluidiserte råmel 9 av en ringformet renne som er åpen oventil, likesom kanten 11 også er ringformet. Gjennom det av nevnte renne omgitte rom strømmer oksygenholdig gass. inn i sjakten gjennom et rør 17 som svarer til den nederste del av sjakten i fig.

1 og 3-

Det forvarmede råmel tilføres sjakten ved to diametralt motsatt punkter, fra hver av de to sykloner 5 gjennom de viste'rør H. ' Som det fremgår av fig. 6 og 7 og ovenstående forklaring, vil kalsineringen ved anvendelse av det kompakte anlegg være mere intens, likesom produktet som oppnås, vil være mere homogent enn det som fås ved anvendelse av de tidligere beskrevne anlegg. Den plane imaginære . grenseflate 13 i sistnevnte vil ifølge fig. 6 og 7 være en imaginær konisk grenseflate. I prinsippet er anleggets virkemåte dog den samme som for de tidligere beskrevne anlegg.

I fig. 6 såvel som i fig. 1 og 3, angir lukkede kurver i sjakten 1, henholdsvis i dens utvidelse 15, dannelsen av hvirvel-strømmer i suspensjonen gass/materiale. Disse hvirvelstrømmer har omdreihingsakser som ligger hovedsakelig horisontalt, og medvirker til at ikke-kalsinerte partikler stadig føres til grenseflaten 13j slik at de kalsineres. Dessuten danner hvirvelstrømmene en varme-isolerende sky som beskytter veggene i sjakten eller dennes utvidelse mot den varme som utvikles i og omkring grenseflaten.

Istedenfor et enkelt stort tilføringsrør 17 for oksygenholdig gass, kan det anvendes flere slike mindre rør anbragt symmetrisk. Dette er antydet i fig. 8, som representerer et horisontalt snitt etter linjen VH-VH i eksemplet i fig. 6, med den endring at det

• finnes tre tilføringsrør. I figuren er det bare den øverste ende

. av disse rør som er synlig i form av kanten 11. Denne endrede ut-førelsesform anvendes med fordel ved meget store produksjoner og gir i så tilfelle suspensjonen gass/råmel større kontaktflater med den oksygenholdige gass.

Det i fig. 9 viste anlegg har'likesom eksemplet i fig. 6

et kalsineringskammer dannet av en utvidelse 15 som er innskutt

mellom den øvre del 1 og den nedre del 17 av sjakten; dog er delene 15 og 17 innbyrdes forbundet med en konisk del 18. I dette tilfelle

er det fluidiserte lag utelatt, og den intime blanding av brenselet med råmaterialet finner sted i selve tilføringsrørene for henholdsvis brenselet og råmaterialet, idet der av de nevnte rør kan være ett, to, tre eller flere rør anbragt i ring; i fig. 9 er det vist to slike rør. Brenselet innføres direkte i hvert rør, og i høyre side av fig. 9 er som eksempel vist en transportskrue 14 for kullmel og i venstre -side av figuren en rekke tilføringsrør 7 til brenselolje eller gass, hver forsynt med ventil.

Til tross for at dette er en enklere konstruksjon.,enn

de hittil beskrevne, oppnås det ved denne en meget.intim blanding av råmateriale og brensel. En suspensjon av gass/råmateriale uttømmes kontinuerlig gjennom den nederste ende av rørene 4 i radielt innover-rettet retning mot den oksygenholdige gasstrøm, som passerer oppad gjennom den midterste del av kalsineringskammeret. Også her bringes suspensjonen til-å foreta hvirvelstrømmer, antydet ved de krumme piler 19, slik at det oppnås en hurtig kalsinering ved en forholdsvis lav temperatur ved kontakt med den oksygenholdige gasstrøm.

Som i de andre utførelseseksempler medrives materialpartik-lene etter kalsineringen av gasstrømmen og føres opp gjennom den øverste del av.sjakten 1 for å bli fraskilt i separatoren..

Den i fig. 10 viste endrede utførelsesform adskiller seg fra den i fig. 9 ved at tilførselsrørene 4 for råmaterialet er V-formede med grener 4A og 4B. Brenselet innføres i grenen 4B, og den slik innførte blanding av brensel og gass, eventuelt sammen med en mengde ikke-brennbar gass innført gjennom rør 8 på det laveste sted av det V-formede rør, foranlediget en fluidisering av råmaterialet i avgreningsrøret 4B. Råmaterialet i avgreningsrøret 4A virker som en slags propp og det fremkommer en mammutpumpevirkhing svarende til den i fig. 1, hvorved blandingen av råmateriale og brensel naturlig stiger opp gjennom avgreningsrøret 4B og derfra går inn i den nederste del av kalsineringskammeret. Herved oppnås atter for-delene ved en særlig god blanding av råmateriale og brensel med derav følgende effektiv kalsinering ved lav temperatur, samtidig med en hurtig tilføring gjennom røret 4 og mulighet for å redusere byggehøyden for anlegget.

Den i fig. 11 og 12 viste endrede utførelsesform adskiller seg fra eksempelet i fig. 10 ved at den nedad forløpende avgrening

4B av tilførselsrøret for råmateriale føres loddrett og sentralt opp til den nederste del av kalsineringskammeret 15 og er omgitt av tilførselsrøret 17 for den oksygenholdige gass. Også her innføres det gjennom rør 7, 8 brensel, eventuelt sammen med en del ikke brennbar gass, i den nederste del av det avgrenede rør kB. I dette tilfelle tilføres tilførselsrøret 7 for den oksygenholdige gass sideveis gjennom en avgrening 17A som føres inn til en hvirvelfremkallende manifold 17B. Manifolden får gassen til å utføre.en skrueformet hvirvlende bevegelse under passasjen opp gjennom kammeret 15, slik som det er antydet ved den med pilehoder forsynte linje.

I dette tilfelle vil det ikke oppstå hviryelstrømmer som dem s.om i noen av de foregående figurer er antydet med kurver eller piler 19, men .den skrueformede hvirvlende bevegelse gassen utfører

. vil ha samme virkning som hvirvlene, skjønt deres omdreiningsakse

i dette tilfelle er loddrett-istedenfor horisontal.

I den-i fig. 13 og 14 som eksempel viste utførelsesform

-trekker man nytte av et kalsineringskammer svarende til det i fig.

9 og 12 viste, men som i fig. 6 dannes det her et ringformet,

fluidisert materiallag 9 i kammerets nederste del med tilføring av råmateriale- gjennom ett eller flere rør k. Som følge av den koniske utforming av bunndelen 18 i kammeret og den oppad forløpende' munning 2*0 av den nederste sjaktdel 17, svarende til kanten 11 i fig. 6,

har det fluidiserte materiallag et trekantet tverrsnitt. Herved er det oppnådd en særlig effektiv konstruksjon som muliggjør effektiv og hurtig kalsinering ved lav temperatur, uten at tilsetting av ikke-brennbar luft blir nødvendig, og med anvendelBe av bare en enkelt krets av oljetilførselsrør 7 for tilføring av brenselet som skal fordampes for å tilveiebringe fluidisering og forbrenning. Ytterligere behøves det bare vedlikeholdelse av forholdsvis små mengder fluidisert materiale i kalsineringskammeret.

Munningen 20, som kan trekkes teleskopisk tilbake nedetter i forhold til sjaktens nederste del 17, er i tett forbindelse med sjakten ved hjelp av' glidetetninger 21 og i tett forbindelse med kalsineringskammeret ved hjelp av glidetetninger 22. - Fordelen herved er'at-det fluidiserte låg 9, når munningen 20 senkes en smule, kan-bringes til delvis og kontinuer.lig å løpe over munningens kant med

■ oppstuvende virkning, og ned i den oksygenholdige gasstrøm på lignende

måte som i utførelseseksemplene i fig. 1, 3 og 6.

En ytterligere fordel med dette arrangement består i at

når munningen 20 senkes, helt til dens øvre kant ligger ut for bunnen av kalsineringskammeret, kan materialet i det fluidiserte lag fritt løpe ut av kalsineringskammeret gjennom dettes bunn og sjakten 17 ned i en trakt 23, som danner et oppsamlingskammer. Denne operasjon utføres under en midlertidig stansing, når klumper av råmateriale eller fremmedlegemer har bunnfelt seg i det fluidiserte lag. Munningen 20 heves deretter igjen, og driften gjenopptas.

Materialet i nedløpstrakten 23 påvirker ikke tilføringen

av oksygenholdig gass opp gjennom sjakten 17 til kalsineringskammeret, da den oksygenholdige gass tilføres gjennom et sideveis forløpende rør 24 som fører inn i sjakten 17 ovenfor trakten 23. Til nevnte trakt er tilsluttet et blåserør 25, hvorigjennom det blåses fine partikler tilbake, til kalsineringskammeret igjen. Tilbakeværende materialeklumper eller fremmedlegemer i trakten uttas etter kjøling ved at det åpnes et spjeld 26.

Fig. 15 viser skjematisk et.komplett sementbrenningsanlegg hvor kalsineringsanlegget ifølge fig.' 3 inngår som en integrerende del, dog slik at anlegget i fig. 15 antas å være oljefyrt (de øvrige viste kalsineringsanlegg kan like godt tre i stedet for det viste).

I den nevnte,figur gjenfinner man sjakten 1, kammeret 2, åpningen 3 og tilførselsrøret 4 for forvarmet råmel, og ikke syklonens bunn,

men hele syklonen 5 er synlig. Tilførselsrøret 7 for tilføring av olje og tilførselsrøret 8 for supplerende fluidiseringsgass ses likeledes, såvel som kanten 11.

Den øverste ende av sjakten 1 er tilsluttet et horisontalt rør 27 hvorigjennom suspensjonen av helt eller delvis kalsinert råmel føres tangensielt inn i en syklon 28, hvori råmelet separeres fra gassen. Råmelet synker gjennom et rør 29 direkte ned i en roterende ovn 30, hvori det helt eller delvis kalsinerte råmel om nødvendig ferdigkalsineres og brennes til sementklinker. Innløpet for råmel til ovnen 30 er omgitt av en kappe 31, og en lignende kappe 32 finnes ved ovnens andre ende. Kappen er nedentil tilsluttet en klinkerkjøler .33 av risttypen. Den nevnte kjøler har en rist 34 som klinkerne faller ned på og langs hvilken klinkerne føres.frem fra høyre til venstre, kjølt av en tverrgående luftstrøm som tilføres gjennom et rør 35. Etter å ha passert klinkerlaget trer luften inn i kappen 32, til hvis øverste ende sjakten 1 er forbundet, slik at en del av den anvendte kjøleluft strømmer inn i denn og utgjør den tidligere omtalte oksygenholdige gass. En annen del av kjøleluften suges inn i ovnen 30, hvor den tjener som sekundærluft ved forbrenningen ved dannelse av en flamme for enden av brennerrøret 36, som rager inn i ovnen hvor sintringen av det forvarmede og kals.inerte råmel finner sted. Klinkerkjøleren 33 behøver ikke nødvendigvis å være av risttypen for å tjene som kilde for oksygenholdig gass for tilføring til den nederste del av sjakten 1. Andre typer såsom en uavhengig roterende planetarisk kjøler eller en underliggende roterende trommelkjøler kunne like godt ha vært anvendt.

I syklonen 28 separeres det helt eller delvist kalsinerte råmel fra gassen, hvori den er suspendert. Gassen forlater den øverste ende av syklonen gjennom et stigerør 37 som munner ut tangensielt i den tidligere omtalte syklon 5, hvilken syklon utgjør den ene syklon i en totrinns syklonforvarmer. Fra den øverste del av forvarmeren fører et stigerør 38 til den andre syklon 39. Fra den øverste del av denne syklon fører et rør 40 til sugesiden av en vifte 41. Viften frembringer det undertrykk som bevirker at atmosfærisk luft suges inn gjennom innføringsrøret 35 og strømmer den vei som er angitt med henvisningsnummerne 35, 32, 1, 27, 28, 37, 5, 38, .39, 40, 4l. Ved hjelp av viften 41 presses gassen inn i et elektrofilter 42 hvor det i gassene suspenderte støv fraskilles, og den rensede gass forlater elektrofilteret gjennom et rør 43 som fører til et ikke vist avtrekk.

Råmelet som skal forvarmes i syklonforvarmeren 37, 5, 38, 39, kalsineres i sjakten 1 og brennes derpå til sementklinker i ovnen 30 for tilslutt som klinker å bli kjølt i kjøleren 33 og bli ført til en nedløpstrakt 44. Denne nedløpstrakt 44 munner ut i et rør 45 som inneholder en sluseanordning 46, f.eks. en sluseventil av egnet konstruksjon som tillater råmelet å passere loddrett ried gjennom røret 45, men hindrer gass i å gå gjennom. • Røret 45 munner ut et stykke lengere nede i den loddrette del av stigerøret 38,

hvor råmelet møter en oppadstigende gasstrøm i røret, hvorved råmelet medrives og oppvarmes av gasstrømmen, mens gassen selv avkjøles.

Ifølge det prinsipp som er kjent fra syklonforvarmere, innføres råmelet sammen med gassen i syklonen 39, hvor råmelet separeres fra gassen, idet denne som tidligere beskrevet stiger opp gjennom røret 40, hvorimot råmelet passerer gjennom et rør 47 som inneholder en sluseventil 48 av samme type som den med 46 betegnede, og inn i stigerøret 37 nær dettes nederste ende. Som følge herav vil råmelet bli ytterligere forvarmet, ettersom den gass det møter 1 stigerøret 37, er varmere enn den gass som strømmer gjennom stigerøret 38. I syklonen 5 skjer det atter en separasjon av de to medier, idet gassen som tidligere omtalt passerer opp gjennom røret 38, mens det nu ferdigforvarmede råmel gjennom røret 4 innføres i kammeret 2, hvor det behandles som tidligere beskrevet og deretter kalsineres i sjakten 1, hvormed kammeret 2 står i forbindelse.

Det understrekes på nytt at kalsineringen og forvarmingen av råmelet ikke, som det vanligvis er tilfelle, utføres ved hjelp av varme rotasjonsovnsgasser med de derav følgende, tidligere omtalte ulemper, men ved hjelp av atmosfærisk luft og brensel blandet med råmel. Avgassene fra sintringsprosessen, som finner sted i rotasjonsovnen, må imidlertid fjernes på annen måte, og fortrinnsvis slik at den i gassene inneholdte varme kan utnyttes. Mulighetene herfor er illustrert med stiplede linjer i fig. 15.

Såfremt det kreves ekstra fluidisering av råmelet i kammeret 2 kan en del av avgassene fra rotasjonsovnen 30 anvendes til dette formål, som antydet med den stiplede linje som slutter i røret 8.

Resten av gassene eller den samlede gassmengde kan enten bevege seg i retningen angitt av den stiplede linje 50, dvs. innføres _i stigerøret 37 fra den nedre syklon, eller gaaaen kan som angitt med den stiplede linje 51 innføres i gasstrømmen umiddelbart foran viften 4l. I sistnevnte tilfelle vil den varme som inneholdes i avgassene ikke bli utnyttet. Tvertimot vil det ofte være nødvendig som angitt i figuren å la gassene passere gjennom et kjøletårn 52. I dette kjøletårn avkjøles gassene før de går inn i elektrostøv-filteret 42, som ikke tåler passasje av gass som overstiger en viss temperatur. Videre er det utilfredsstillende hvis gassen ikke inneholder en viss mengde fuktighet, som den automatisk vil få i kjøle-tårnet .

Videre er det i fig. 15 ganske skjematisk ved hjelp av en stiplet linje 53 vist at en del av det forvarmede råmel istedenfor å føres gjennom røret 4 inn i kammeret 2 for der å blandes med brensel, kan føres til bunnen av sjakten 1, slik at denne del av råmelet sammen med den oksygenholdige gass føres opp gjennom sjakten.

Den fordel som med hensyn til byggehøyde kan oppnås ved anvendelse av det V-formede materialtilføringsrør 4A og 4B ifølge fig. 10, vil forstås når man tenker seg kalsineringsanlegget ifølge fig. 15 erstattet med anlegget ifølge fig. 10. I det tilfelle vil den øvre del av hvert avgrenet rør 4B kunne forbindes med bunnen i sjakten 1 i fig. 15, slik at sjakten 1 kan gjøres kortere med derav følgende mulighet for å senke nivået for delene 26, 5, 39 og 42, dvs. hele anlegget. Rørbøyingen ved den innbyrdes forbindelse mellom avgreningene 4A og 4B kan da anbringes i nivå med munningen av røret 35 eller enda lavere. Den andre avgrening 4A forbindes da med røret 4.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte til gjennomføring aven i det minste delvis kalsinering av et forvarmet pulverformet materiale bestående av eller inneholdende kalk, mens det befinner seg i suspensjon i en gass, fra hvilken det separeres etter at det er blitt kalsinert i ønsket utstrekning, karakterisert ved at i det minste en del av det forvarmede råmateriale før kalsineringen påbegynnes og uten tilstedeværelse av nevneverdige mengder oksygen blandes intimt i en blandesone med den brenselmengde som er nødvendig for å gjennomføre kalsineringen i ønsket utstrekning, idet brenselet selv er en brennbar gass eller er istand til, når det møter det varme pulverformede materiale, å avgi en brennbar gass, hvori materialet deretter suspenderes i en kalsinerlngssone hvor suspensjonen gass/ materiale bringes i kontakt med en strøm av oksygenholdig gass og den brennbare gass forbrennes og de enkelte partikler av råmaterialet kalsineres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en del av det forvarmede råmateriale suspenderes i den oksygenholdige gasstrøm, før denne bringes i kontakt med suspensjonen gass/materiale. J.

Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at der i et avgrenset rom opprettholdes en opphopning av en i det minste delvis fluidisert blanding av brensel og forvarmet pulverformet råmateriale, hvilken opphopning av materiale skal tjene som kilde.for suspensjonen gass/materiale som skal bringes i kontakt med strømmen av oksygenholdig gass.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3>karakterisert ved at opphopningen holdes i det minste i delvis fluidisert tilstand både av brenselgassen og av en ikke-brennbar gass, som tilføres blandingen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4-, karakterisert ved at den ikke-brennbare gass i det minste delvis utgjøres av avgasser fra en endelig kalsinering og/eller annen varmebehandling som råmaterialet underkastes etter å ha vært blitt i det minste delvis kalsinert ved kontakt med strømmen av oksygenholdig gass:

6. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 3 til 5, karakterisert ved at det forvarmede rå materiale, før det bringes i kontakt med den oksygenholdige gass-strøm, føres først nedad og deretter oppad langs en V-formet ba-ne, idet brensel, eller brensel og ikke-brennbar gass, innføres i materialet samtidig med eller etter materialets passasje gjennom det laveste punkt av nevnte bane, slik at blandingen etter å ha passert dette punkt i det minste er delvis fluidisert og mindre konsentrert enn strømmen av materialet før passasjen gjennom nevnte punkt.

7. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av foranstå-ende krav, karakterisert ved at suspensjonen gass/materiale bringes i kontakt med en, flere eller alle sider av en oppadgående strøm av oksygenholdig gass.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at suspensjonen gass/materiale føres oppad og inn i en oppadgående strøm av oksygenholdig gass.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at den oksygenholdige.gass sendes gjennom et virvelkammer og derfra inn i kalsineringssonen i en spi-ralgående bevegelse. .

10. Fremgangsmåte ifølge et-eller flere av kravene 7 til 9 og i avhengighet av et eller flere, av kravene 3 til 5* karakterisert ved at et råmateriallag holdes fluidisert ved:tilsetning til lagets nederste del av en brennbar gass, eller et brensel og en ikke-brennbar gass, slik at gassen i det fluidiserte lag både bidrar til fluidisering av materiallaget og medriver råmaterialpartikler til dannelse i rommet ovenover materiallaget av suspensjonen gass/materiale ut for den oksygenholdige gasstrøm. .

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at suspensjonen gass/materiale og strømmen av oksygenholdig gass bringes i kontakt med hverandre langs en imaginær felles flate, slik at kalsineringen av råmaterialpartikler i det minste innledes utfor nevnte flate, fra hvilken de i størst mulig utstrekning kalsinerte partikler medrives av og medtas i den forbipasserende gasstrøm.;12. Fremgangsmåte ifølge krav 10 til 11, karakterisert ved at det fluidiserte lag enten omgir, eller selv omgis av den oksygenholdige gasstrøm.;13- Fremgangsmåte ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at den oksygenholdige gass består av atmosfærisk luft.;14. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at den oksygenholdige gass forvarmes til en temperatur som ligger under råma-terialets kalsineringstemperatur.;15. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den oksygenholdige gass utgjøres av atmosfærisk luft som er blitt forvarmet ved først å ha vært anvendt som kjølemedium for det kalsinerte råmateriale, etter at dette har vært underkastet en avsluttende varmebehandling.;16. Kalsineringsanlegg til gjennomføring av fremgangsmåten ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det innbefatter en sjakt (1) hvis nedre ende, som tjener som kalsineringskammer (15)> er forbundet med et tilgangsrør (17, 32) for en oksygenholdig gass, og hvis øvre ende er forbundet med en.råmateriale/gass-separator (28), samt en med sjakten (l) forbundet blandesone (2, 9; 4, 4B) og tilførselsorganer ( J, 4) for separat og kontinuerlig tilførsel av henholdsvis brensel og råmateriale til blandesonen.;17. Anlegg ifølge krav 16, karakterisert ved at sjaktens (l) nedre ende er utvidet og danner et kalsineringskammer (15), at blandesonen (2, 9) munner ut i kalsineringskammeret (15), at sjakten (l) fører fra kalsineringskammerets(15) overside til separatoren (28), og at tilgangsrøret (17) for oksygenholdig gass munner i kalsineringskammerets (15) bunn.;18. Anlegg ifølge krav 16 eller 17, karakterisert ved at blandesonen består av et antall oppover forløpende rørledninger (4B), hvorav den øvre ende munner i kalsineringskammeret (15) og den nedre ende er forbundet med en ovenfra kommende råmaterialetilførselsledning (4A), og at bren-seltilførselsorganene (7) munner medstrøms i råmaterialstrømmen i oppover forløpende rørledninger (4B).;19. Anlegg ifølge krav 18, karakterisert ved at en som blandekammer virkende ledning (4B) munner i kalsineringskammerets (15) bunn konsentrisk omsluttende et sentralt tilgangsorgan (17) for oksygenholdig gass.;20. Anlegg ifølge krav 18, karakterisert ved at en som blandekammer virkende ledning (4B) munner i kalsineringskammerets (15) bunn omsluttet av tilgangsorganer (17, 17A, 17B) for oksygenholdig gass.;21. Anlegg ifølge krav 19 eller 20, karakterisert ved at tilgangsorganene (17, 17A, 17B) for'oksygenholdig gass er utformet som et virvelkammer (17B) med et tangensielt innløp (17A) og et sentralt utløp (17).;22. Anlegg ifølge krav 16 eller 17, karakterisert ved at blandesonen (2, 9) er utformet som et virvelsjiktleie som er åpent oppad mot kalsineringskammeret (15), og at brenseltilførselsorganet (7) er ført opp gjennom virvel-sjiktets bunn.;23. Anlegg ifølge krav 22, karakterisert ved at virvelsjiktleiet er tilveiebragt i kalsineringskammerets (15) bunn, og at tilgangsrøret (17) for oksygenholdig gass er ført opp gjennom eller rundt langs virvelsjiktet i kalsine*-ringskammeret (15).

24. Anlegg ifølge krav 23, karakterisert ved at virvelsjiktleiet er tilveiebragt ringformet i kalsineringskammerets (15) bunn og omslutter en sentral, fra bunnen oppragende muffeformet rørende (20).

25. Anlegg ifølge et av kravene 16 - 24, karakterisert ved at kalsineringskammerets (15) bunn utgjø-res av en kjeglestumpformet vegg (18) som heller nedad og innad mot tilgangsrørets (17) øvre ende._

26. Anlegg ifølge et av kravene 23 - 25, karakterisert ved at den øvre muffeformede, i kalsineringskammeret (15) oppragende rørende (20) for tilførsel av oksygenholdig gass er høydeinnstillbar.

27- Anlegg ifølge et av kravene 24 - 26, karakterisert ved at den muffeformede rørende (20) kan justeres til en stilling i flukt med kalsineringskammerets (15) bunn.