NO142117B - Fremgangsmaate og anlegg til kalcinering av pulverformet raamateriale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangs-

måte for gjennomføring av i det minste delvis kalcinering av et forvarmet, pulverformet, kalkholdig råmateriale, særlig sementråmel, før dette føres inn i den øvre ende av en svagt hellende roterovn til avsluttende varmebehandling i denne, ved hvilken forvarmet, hovedsakelig ukalcinert råmateriale i en.kalcineringssone suspenderes i en blanding av avgangsgass fra roterovnen og en brennbar gass under tilføring av en surstoffholdig gass nå en slik måte at den brennbare gass antennes og de enkelte partikler av forvarmet råmateriale kalcineres i den ønskede utstrekning, hvoretter det herved fremkomne, i det minste delvis kalcinerte råmateriale utskilles fra den forenende strøm av avgasser fra kalcineringssonen og føres til ovnens øvre ender.

Ved kalcinering i den foreliggende forbindelse forstås en utdriving av CO,, fra CaCO^ , som er en særdeles varme-krevende endoterm prosess.

Når råmaterialet er sementråmel, er den førnevnte avsluttende varmebehandling, som følger etter kalcineringen, en sintring, d.v.s. en eksoterm prosess, som gir sementklinker som endelig produkt. Til sintringen kreves derfor bare en beskjeden varmetilførsel for å heve råmaterialets temperatur til sintrings-temperaturen samt til erstatning av varmetap. Tidligere var det praksis å frembringe en strøm av varme avgasser ved å brenne brenselet og føre de varme avgasser fra forbrenningen gjennom det råmaterialet som.skal kalcineres. På grunn av ovennevnte forhold ved sementfremstillingsprosessen (endoterm kalcinering etterfulgt av eksoterm sintring) har man renere funnet det hensikts-messig å frembringe den nødvendige varme nå <v>"orbruksstedet, d.v.s.

på et sted, i det følgende betegnet som kalcineringssonen hvor råmatérialpartiklene og brennbart materiale suspenderes i og blandes intimt med en oksygenholdig gass, hvorved der på det på-

gjeldende sted foregår kalcinering ved en forholdsvis lav temperatur.

Fra beskrivelsen til norsk utlegningsskrift nr. 136.381 er det kjent en fremgangsmåte og et anlegg med en supplerende forbrennings- eller kalcineringssone hvor forvarmet råmateriale bringes i kontakt med brensel under dannelse av en fluidisert blanding, som i kalcineringssonen suspenderes i en strøm av surstoffholdig gass, som eksempelvis kan komme fra klinkerkjøleren. Herved sikres at varmeproduksjonen foregår på forbruksstedet, d.v.s. i kalcineringssonen.

Den til grunn for oppfinnelsen liggende oppgave går ut på å tilveiebringe en fremgangsmåte og et anlegg av den innledningsvis nevnte art, idet det dog sikres optimal blanding av forvarmet råmateriale, brensel og surstoffholdig gass.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte til gjennomføring av i det minste delvis kalcinering av et forvarmet, pulverformet, kalkholdig råmateriale, særlig sementråmel, før dette føres inn i den øvre ende av en svakt hellende roterovn for avsluttende varmebehandling i denne, ved hvilken forvarmet hovedsakelig ukalcinert råmateriale i en kalcineringssone suspenderes i en blanding av avgangsgass fra roterovnen og en brennbar gass under tilføring av en surstoffholdig gass på en slik måte, at den brennbare gass antennes og de enkelte partikler av forvarmet råmateriale kalcineres i den ønskede utstrekning, hvoretter det herved fremkomne, i det minste delvis kalcinerte råmateriale utskilles fra den forende strøm av avgasser fra kalcineringssonen og føres til ovnens øvre ende, idet fremgangsmåten er kjennetegnet med at blandingen av avgangsgass fra roterovnen og brennbar gass frembringes ved at man i ovnens øvre ende for uten det i det minste delvis kalcinerte materiale tilfører denne et fast eller flytende brensel, som ved intim blanding i ovnens øvre ende med det i det minste delvis kalcinerte material bringes til å avgi den brennbare gass som sammen med ovnavgassen føres inn i kalcineringssonen.

Ved fremgangsmåten unngår man fullstendig kontakt mellom det forvarmede materiale, som skal kalcineres, og selve det tilførte brensel, idet dette bringes i kontakt og forgasses med det ferdige kalcinerte materiale utenfor kalcineringssonen, nemlig i ovnens øvre ende. Når dette brennbare materiale går inn i kalcineringssonen, er det allerede i gassform og grundig blandet med avgangsgassen fra ovnen, og derved sikres en ideell homogen blanding av forvarmet råmateriale, brennbar gass og surstoff, dvs. mest mulig homogene driftsbetingelser. Dermed tilveie-bringes en betydelig reduksjon av tendensen til dannelse av på-bakninger i og tilstopping av de etter kalcineringssonen beligg-ende rør og cykloner.

Oppfinnelsen omfatter likeledes et anlegg til varmebehandling av pulverformet kalkholdig råmateriale i henhold til den beskrevne fremgangsmåte. Anlegget innbefatter en svak hellende roterovn, foran hvis øvre ende det er koplet en kalcinator med en råmaterialforvarmer foran denne, idet roterovnens nedre ende er forbundet med en kjøler for kjøling av det endelige produkt fra varmebehandlingen i ovnen. Anlegget er kjennetegnet ved at det forefinnes rør for innføring av fast eller flytende brensel i ovnens øvre ende for oppblanding med det nettopp innførte, idet minste delvis kalcinerte råmateriale, idet det også forefinnes rør for tilføring av surstoffholdig gass til kalcinatoren. Anlegget er særlig anvendbart for omdanning av sementråmel til sementklinker.

Forvarmeren for råmaterialet kan i henhold til oppfinnelsen fortrinnsvis være utformet som en syklon-suspensjons-forvarmer. I så tilfelle kan stigerøret til den nederste syklon for råmaterialforvarmeren med fordel utgjøre kalcinatoren.

Den øvre ende av roterovnen kan videre i henhold til oppfinnelsen ha mekanismer for dannelse av en oppstuvning av i det minste delvis kalcinert råmateriale på det sted hvor inn-førselsrøret for brensel munner ut i ovnen. Oppstuvningsmeka-nismene tjener til å tilveiebringe en oppstuvning av materialet samt en effektiv blanding av brenselet og det varme kalcinerte råmateriale og hermed en effektiv utdrivning av gassformet brensel .

I en utførelsesform i henhold til oppfinnelsen kan mekanismene for tilveiebringelse av en materialoppstuvning i ovnens øvre ende bestå av en i ovnforingen oppmurt ring som snevrer inn i ovndiameteren nedenfor det sted hvor innførings-røret for brensel munner ut i ovnen.

I en annen utførelsesform i henhold til oppfinnelsen kan de nevnte mekanismer bestå av en vulst på ovnrøret på det sted hvor innføringsrøret for brensel munner ut i ovnen.

På tegningene er det vist et eksempel på et anlegg ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser skjematisk et komplett anlegg for brenning av sement med en oppstuvningsring, Fig. 2 viser skjematisk en endret utførelsesform av anlegget, hvor oppstuvningsringen i ovnens øvre ende er er-stattet med en vulst,

Fig. 3 viser en endret utførelsesform av en

detalj av anlegget i fig. 2, og viser organer for tilføring av surstoffholdig gass til kalcinatoren fra en annen kilde enn klinker-kjøleren, og

Fig. 4 viser skjematisk nok en endret utførelses-form av et anlegg, hvor roterovnen foruten sine øvrige funksjoner også tjener som kilde for levering av surstoffholdig gass til kalcinatoren.

I fig. 1 er det vist en roterovn 1 med løpe-ringer 2 understøttet av ikke viste bæreruller som er dreibart opplagret på fundamenter 3. Roterovnen er videre forsynt med et brennerør 4, en oppstuvningsring 5, en ring 5a som hindrer til-bakefall av kalcinert råmel, samt innføringsorganer 6 for brensel og et rør 7 for tilføring av kalcinert råmel.

Roterovnen 1 er ved sin nedre ende forbundet med et sjaktformet klinkernedløp 8. Gjennom dette nedløp går klinkerne ned i en underliggende ristkjøler 9 av vanlig type. Nedløpet 8 tjener også til i motstrøm til de falne klinker å lede kjøleluft bort fra klinkerkjøleren 9 og inn i ovnen, hvor kjøleluften tjener som sekundær forbrenningsluft.

Roterovnen 1 er ved sin øvre ende forbundet med et stigerør 10, hvis nederste ende er utformet slik at det utgjør en sjaktformet kalcinator 11, som er forsynt med et rør 12 for tilføring via nedløpet 8 av surstoffholdig gass i form av brukt kjøleluft fra klinkerkjøleren 9. Kombinasjonen av stigerør 10 og kalcinator 11 munner oventil ut i en syklonseparator 13 som ut-gjør en del av en råmelforvarmer av syklontypen med ialt fire sykloner 13, 14, 15 og 16 med tilhørende stigerør 10, 17, 18 og 19 og råmelstilføringsrør 7, 20, 21, 22 og 23, hvorav det sist-nevnte tjener til innføring av råmel til forvarmeren. Gjennom hele anlegget suges gass ved hjeln av en vifte 24 som på sin tykk-side er forbundet med en støvutskiller 25, samt med en skorsten,

hvorav bare den nederste del 2 6 er vist.

Fig. 2 viser den samme type anlegg som vist i

fig. 1. Her er imidlertid ovnen 1 forsynt med en vulst 5' i stedet for oppstuvningsringen 5 for oppstuvning. av materiale i ovnen,

og røret 12' er i motsetning til røret 12 i fig. 1 forbundet med den andre ende av klinkerkjøleren. Denne er til forandring av en underliggende roterende type med en sentral trommel 27, forsynt med planetariske kjølerrør 28 og omgitt av løperingen 29 som hviler på ikke viste bæreruller, som igjen hviler på fundamenter 30.

Fig. 3 viser en endret utførelsesform av en

detalj ved anlegget ifølge fig. 2. Den sjaktformede kalcinator 11 er her på den ene side forsynt med et rør 12" for tilføring av surstoffholdig gass fra en annen kilde enn klinkerkjøleren.

I det.nevnte rør finnes et spjeld 31 for regulering av den til-førte gassmengde. Den tilførte gassmengde kan være frisk atmosfærisk luft eller en blanding av surstoffholdig gass fra forskjellige kilder, som det her ikke skal gjøres nærmere rede for, fortrinnsvis en forvarmet gassblanding.

Under driften av det i fig. 1 viste anlegg, føres det ved hjelp av tilføringsorganene 6 brensel til det oppstuvede, varme kalcinerte råmel mellom ringen 5a og oppstuvningsringen 5.

På grunn av den varme som inneholdes i det oppstuvede materiale, fordamper brenselet eller avgir gass, og denne damp eller gass rives med av den varme avgass fra ovnen og ledes inn i kalcinatoren 11 uten å antennes, idet avgassen fra ovnen ikke inneholder surstoff. I kalcinatoren 11 blandes de varme gasser med råmaterialet, som har fulgt den vei som er betegnet med henvisningstallene 23,

19, 16, 22, 18, 15, 21, 17, 14, 20 og stiger gradvis i temperatur. Først når den nevnte gassblanding møter den surstoffholdige gass

som er innført gjennom røret 12, vil de brennbare gasser antennes og kalcinering finner sted, hvoretter det kalcinerte råmateriale vil bli utskilt fra gasstrømmen i syklonen 13 for til slutt å innføres i ovnen 1 gjennom røret 7.

I ovnen 1 underkastes de materialpartikler som eventuelt ikke er fullstendig kalcinert en avsluttende kalcinering, og i hvert tilfelle underkastes det fullstendig kalcinerte materialet deretter en sintring for dannelse av det endelige klinkerprodukt. Klinkerne innføres gjennom det sjaktformede nedløp 8 i klinkerkjøleren 9, som eksempelvis er vist som en ristkjøler, men som også kan være av en annen type. Således er det i fig. 2 vist en roterende kjølertype forsynt med planetariske kjølerrør.

Den surstoffholdige gass kan som vist i.fig. 1 stamme fra kjøleren 9 og kan trekkes ut gjennom nedløpet 8 og føres til kalcinatoren 11 via røret 12. Da kalcineringen av råmaterialet rundt regnet krever dobbelt så meget forbrenningsluft som det kreves til den etterfølgende sintring av det kalcinerte råmaterialet, er det ved passende dimensjonering av de strekning-er som gassen beveger seg gjennom, sørget for at ca. en tredjedel av den gassen som beveger seg opp gjennom nedløpet 8, føres inn i ovnen 1, mens to tredjedeler passerer gjennom røret 12 og inn i kalcinatoren 11.

Med henblikk på å kunne foreta en vesentlig avkorting av det i fig. 1 viste rør 12, kan det i fig. 2 viste anlegg eventuelt foretrekkes.Den surstoffholdige gass som innbefatter ca. to tredjedeler av den anvendte kjøleluft, tas fra den ende av klinkerkjøleren som ligger lengst borte fra ovnforbind-elsen, idet klinkerkjøleren i dette tilfellet forøvrig er av en roterende type, og denne luft føres deretter til kalcinatoren 11 via det forholdsvis korte rør 12'. Den gjenblivende tredjedel av den anvendte kjøleluft føres via nedløpsrøret 8 inn i roterovnen 1.

Som vist i fig. 3 kan det i røret 12" anbragte spjeld 31 anvendes til å regulere mengden av surstoffholdig gass som føres til kalcinatoren 11. Denne gass antas i dette tilfellet å være frisk atmosfærisk luft, men kunne også være en blanding av gass fra forskjellige forhåndenværende kilder, fortrinnsvis i forvarmet tilstand, slik at prosessens varmeøkonomi forbedres.

En ulempe ved anlegget ifølge fig. 1 er nødven-digheten av å anbringe et bredt og langt rør 12, som tjener til å lede den brukte kjøleluft over en strekning som overstiger lengden av ovnen 1.

Anlegget i fig. 2 er i så henseende en forbedring, idet lengden av det nevnte rør (som i fig. 2 er betegnet med 12") er avkortet med en strekning som hovedsakelig svarer til klinker-kjølerens horisontale lengde.

Anlegget i fig. 4 utgjør en ytterligere forbedring, i det minste i det nettopp nevnte henseende, idet røret 12 (eller 12") her er helt utelatt. Imidlertid må det treffes andre foran-staltninger for å sikre at det føres surstoffholdig gass til kalcinatoren. I det i fig. 4 viste anlegg er det sørget for at det via nedløpet 8 i den nederste ende av den hellende roterovn 1 er innført mer sekundær forbrenningsluft fra klinkerkjøleren 9 enn det kreves av surstoff til å nære den flamme som vedlikeholdes for enden av brennerrøret 4 og som muliggjør den sintring av det kalcinerende råmel til sementklinker som skal gjennomføres i ovnen 1.

Når roterovnen 1 drives som nettopp beskrevet, vil de gasser som går ut ved oppstuvningsringen 5, i motsetning til hva som er praksis i alminnelig roterovnsdrift, inneholde tilstrekkelig surstoff til i kalcinatoren 11 å nære forbrenningen av det brensel som gjennom tilføringsorganet 6 tilføres ovnen 1 ved dens innløpsende.

Imidlertid er det ved utførelsesformen i fig. 4 som følge av den tilstedeværende surstoffmengde på det sted hvor den brennbare gass produseres, det vil si i oppstuvningen av kalcinert råmel mellom ringene 5 og 5a i roterovnen 1, en risiko for at en del av gassen vil antennes før den når kalcinatoren 11, hvor den møter det forvarmede råmel som tømmes ved munningen av røret 20.

En slik eventuelt for tidlig antennelse av gassene er uønsket, da det kan gi anledning til at ovnkonstruk-sjonen rundt ovnsmunningen får en temperatur som er for høy for det materialet som ovnsmunningen og dens omgivende deler vanlig-vis er fremstilt av. Av denne grunn synes anlegget ifølge fig. 1 eller anlegget i fig. 2 å være å foretrekke.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for gjennomføring av i det minste delvis kalcinering av et forvarmet, pulverformet, kalkholdig råmateriale, særlig sementråmel, før dette føres inn i den øvre ende av en svakt hellende roterovn til avsluttende varmebehandling i denne, ved hvilken forvarmet, hovedsakelig ukalcinert råmateriale i en kalcineringssone suspenderes i en blanding av avgangsgass fra roterovnen og en brennbar gass under tilføring av en surstoffholdig gass på en slik måte, at den brennbare gass antennes og de enkelte partikler av forvarmet råmateriale kalcineres i den ønskede utstrekning, hvoretter det herved fremkomne, i det minste delvis kalcinerte råmateriale utskilles fra den for-enede strøm av avgasser fra kalcineringssonen og føres til ovnens øvre ende, karakterisert ved at blandingen av avgangsgass fra roterovnen og brennbar gass frembringes ved at man i ovnens øvre ende foruten det i det minste delvis kalcinerte materiale tilfører denne et fast eller flytende brensel, som ved intim blanding i ovnens øvre ende med det i det minste delvis kalcinerte materiale bringes til å avgi den brennbare gass som sammen med ovnavgassen føres inn i kalcineringssonen.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den surstoffholdige gass består av eller inneholder atmosfærisk lift.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at den surstoffholdige gass består av eller inneholder luft som har vært anvendt til kjøling av materialet etter varmebehandling i ovn.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregå-ende krav, karakterisert ved at det ved ovnens nedre ende tilsettes mer sekundær forbrenningsluft enn svarende til surstoff-forbruket til den flamme som opprettholdes i ovnen for å muliggjøre varmebehandlingen i denne, idet den overskytende mengde surstoffholdig gass bringes til å passere ut av ovnens øverste ende som en del av avgassen fra ovnen, og derved helt eller delvis utgjør mengden av surstoffholdig gass som tilføres kaleineringskammeret.

5. Anlegg til varmebehandling av pulverformet, kalkholdig råmateriale ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge ett eller flere av kravene 1-4, omfattende en svakt hellende roterovn (1), foran hvis øvre ende er koplet en kalcinator (11) med en råmaterialforvarmer (14-19) foran denne, idet roterovnens nedre ende er forbundet med en kjøler (9/27-29) for kjøling av det endelige produkt fra varmebehandlingen i ovnen, karakterisert ved at det forefinnes rør (6) til innføring av fast eller flytende brensel i ovnens øvre ende for oppblanding av det nettopp innførte, i det minste delvis kalicinert råmateriale, samt rør (12/1) for tilføring av surstoffholdig gass til kalcinatoren (11) .

6. Anlegg ifølge krav 5,karakterisert ved at forvarmeren for råmaterile (14-19) er utformet som en suspensjonssyklonforvarmer, i hvilken stigerøret (10) til den nederste syklon (13) utgjør kalcinatoren (11).

7. Anlegg ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at den øvre ende av ovnen (1) har mekanismer (5, 5') til dannelse av en oppstuvning av i det minste delvis kalcinert råmateriale på det sted hvor brenselinnføringsrøret (6) munner ut i ovnen (1).

8. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at mekanismene (5, 5') for dannelse av materialopp-stuvningen i den øvre ende av ovnen (1) består av en i ovn- s foringen oppmurt ring (5), som innsnevrer ovndiameteren nedenfor det sted, hvor brenselinnføringsrøret (6) munner ut i ovnen (1) .

9. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at mekanismene (5, 5') for dannelse aw en materialoppstuvning i den øvre ende av ovnen (1) består av en vulst (5') på ovnsrøret på det sted hvor brenselsinnføringsrøret (6) munner ut i ovnen (1).

10. Anlegg ifølge ett eller flere av kravene 6-9, karakterisert ved at røret (12/1) for til-føring av surstoffholdig gass til kalcinatoren (11) består av et rør (12) som står i forbindelse med et utløp for brukt kjøleluft fra kjøleren (9/27-29) .

11. Anlegg ifølge krav 10, karakterisert ved at røret (12) for tilføring av surstoffholdig gass til kalcinatoren (11) består av et systen av rør som innbefatter en blandestasjon for oppblanding av brukt kjøleluft med atmosfærisk luft.