PL101826B1 - A method of conducting at least partial calcination of preheated pulverized raw material containing lime and device for conducting at least partial calcination of preheated pulverized raw material containing lime - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadzenia co najmniej czesciowej kalcynacji wstepnie ogrzanego sproszkowanego surowca, a zwlaszcza surowca w postaci cementowej maczki i urzadzenie do kalcynacji tego sproszkowanego surowca. Sposób obejmuje etap procesu przed przejsciem surowca do górnego konca pochylonego pieca obrotowego, w celu jego dalszej cieplnej obróbki. Wstepnie ogrzany, zasadniczo niewypalony surowiec w strefie kalcynacji ma postac zloza fluidalnego w mieszaninie gazu wylotowego z pieca obrotowego i palnego, stanowiacego mieszanine z tlenem powodujacego zapalenie palnego gazu, w którym poszczególne czasteczki ogrzanego surowca ulegaja kalcynacji w pozadanym zakresie. Uzyskany, co najmniej czesciowo wypalony surowiec jest oddzielony ze stru¬ mienia gazów wylotowych ze strefy kalcynacji i dostarczany do górnego konca pieca. Przez wypalanie rozumie sie wydzielanie w reakcji CaC03 — CaO + C02, która zachodzi w procesie endo- termicznym, wymagajacym dostarczenie okreslonej ilosci ciepla. Jesli surowiec ma postac cementowej maczki, wspomniana poprzednio ostateczna obróbka cieplna jest spiekanie nastepujace po kalcynacji, przy czym spiekanie przebiega w warunkach egzotermicznych prowadzacych w efekcie koncowym do uzyskania produktu w postaci klinkru. Spiekanie wymaga dostarczenia jedynie niewiel¬ kiej ilosci ciepla w celu podniesienia temperatury surowca do temperatury spiekania i dla skompensowania strat cieplnych. Znany jest sposób wytworzenia zloza fluidalnego wypalonego surowca w strumieniu goracych gazów odlo¬ towych, powstalych po spaleniu paliwa. Z uwagi na wspomniane wyzej warunki procesu produkcji cementu, gdzie egzotermiczne spiekanie nastepuje po endotermicznej kalcynacji, zastosowano znany sposób wytwarzania niezbednej ilosci ciepla w miejscu jego wykorzystania, to jest w takim polozeniu, nazywanym dalej strefa kalcy¬ nacji, w której czasteczki surowca i materialu palnego tworza zloze fluidalne stanowiace wspólna zawiesine zmieszana dokladnie z gazem zawierajacym tlen, dzieki czemu kalcynacja w tym miejscu zachodzi w stosunkowo niskiej temperaturze.2 101 826 Z polskiego opisu patentowego nr 91293 znany jest sposób i urzadzenie z dodatkowa strefa spalania czy kalcynacji, w której ogrzany surowiec styka sie z paliwem w postaci mieszaniny zloza fluidalnego. W strefie kalcynacji powstaje zloze fluidalne na skutek zawieszenia surowca w strumieniu gazu zawierajacego tlen, docho¬ dzacego na przyklad zochladzacza klinkru. W ten sposób zapewnia sie wytwarzanie ciepla w miejscu jego wykorzystania, tj. w strefie kalcynacji. Celem wynalazku jest udoskonalenie prowadzenia co najmniej czesciowej kalcynacji wstepnie ogrzanego sproszkowanego surowca i konstrukcja urzadzenia do kalcynacji tego sproszkowanego surowca. W sposobie wedlug wynalazku mieszanine gazu stanowi gaz wylotowy z pieca obrotowego oraz palny gaz, który uzyskuje sie z paliwa stalego lub cieklego podanego do górnego konca pieca, przy czym paliwo w piecu dokladnie miesza sie z co najmniej czesciowo wypalonym surowcem w tej czesci pieca, a otrzymany palny gaz, z gazem wylotowym z pieca podaje sie w postaci mieszaniny do komory kalcynacyjnej. Co najmniej czesc mie¬ szaniny gazu zawiera tlen, który dostarcza sie jako powietrze atmosferyczne, zwlaszcza uzyte do chlodzenia wypalonego surowca w procesie jego obróbki cieplnej w piecu. Nadmiar powietrza podaje sie do dolnego konca pieca obrotowego w stosunku do ilosci koniecznej dla prowadzenia procesu spalania w etapie obróbki cieplnej surowca, przy czym nadwyzke tlenu zawartego w powietrzu stanowi czesc lub calosc tlenu zawartego w miesza¬ ninie gazu doprowadzonego do komory kalcynacyjnej. Surowiec zawierajacy wapno korzystnie stanowi sproszkowany cement. Urzadzenie wedlug wynalazku ma zespól dozujacy stale lub ciekle paliwo wprowadzony do górnego konca pieca obrotowego wraz z zespolem podajacym sproszkowany surowiec w postaci zmieszanej z paliwem, przy czym kalcynator jest polaczony z chlodnikiem rura doprowadzajaca gaz zawierajacy tlen. Rura ta usytuowana jest ponizej cyklonowego zespolu podgrzewaczy i stanowi górna czesc kalcynatora. W górnym koncu pieca obrotowego jest usytuowany pierscien tamujacy stanowiacy otwór wlotowy pieca. Miedzy pierscieniem jednym i drugim znajduje sie przestrzen gromadzaca co najmniej czesciowo wypalony surowiec oraz usytuowany jest wylot przewodu zespolu dozujacego paliwo doprowadzane do pieca. Z wykladziny piecowej wystaje pierscien tamujacy stanowiacy otwór wlotowy pieca i ograniczenie prze¬ strzeni gromadzenia wypalonego surowca. Pierscien tamujacy zmniejsza srednice pieca w miejscu wylotu przewo¬ du zespolu doprowadzajacego paliwo do pieca. Ograniczajacy przestrzen gromadzenia surowca pierscien tamujacy stanowi otwór wlotowy pieca, który ma postac wybrzuszenia wychodzacego na zewnatrz sciany pieca, w miejscu wylotu zespolu doprowadzajacego paliwo do pieca. Rura stanowiaca zasilenie kalcynatora w gaz zawierajacy tlen z chlodnika zawiera system przewodów pola¬ czony z wylotem zuzytego powietrza chlodzacego. System przewodów posiada stacje mieszania gazu z powietrzem atmosferycznym. Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia kompletne urzadzenie do wypalania cementu w widoku perspektywicznym, fig. 2 — w widoku perspekty¬ wicznym, urzadzenia z fig. 1 w innym przykladzie wykonania, w którym pierscien tamujacy w górnym koncu pieca ma postac wybrzuszenia, fig. 3 — szczegól urzadzenia z fig. 2 instalacji zasilania w gaz, zwlaszcza tlen komory kalcynatora z innego zródla niz chlodnik, fig. 4 — urzadzenie w przykladzie wykonania, w którym piec obrotowy poza funkcjami wypalania sluzy jako zródlo gazu zawierajacego tlen dla kalcynatora. Piec obrotowy 1 (fig. 1), z biezniami pierscieniowymi 2 osadzonymi na rolkach (nfe pokazane na rysunku), które zamocowane sa obrotowo na fundamencie 3. Piec obrotowy 1 wyposazony jest w rure palnikowa 4, pierscien tamujacy 5, pierscien 5a przeciwdzialajacy wydostawaniu sie wypalonego materialu, zespól 6 sluzacy do podawania paliwa i zespól 7 stanowiacy rure do podawania sproszkowanego surowca. Piec obrotowy 1 polaczony jest dolnym koncem z zasuwnia 8 podobna do szybu, przez która klinkier dostaje sie na ruszt chlodnika 9. Zsuwnia 8 z chlodnika 9 plynie równiez powietrze w kierunku przeciwnym do spadajacego klinkieru. Powietrze to stanowilo czynnik chlodzacy klinkier i jest wtórnie uzywane do procesu spalania w piecu 1. Piec obrotowy 1 jest lekko nachylony. Górny koniec pieca polaczony jest z rura pionowa 10, natomiast dolna jej czesc stanowi komore kalcynatora 11 polaczona rura 12 z chlodnikiem 9 przez zsuwnie 8, która doplywa gaz zawierajacy tlen. Zespól skladajacy sie z rury pionowej 10 i komory kalcynatora 11 polaczony jest w górnym koncu z od- pylaczem odsrodkowym 13, który wraz z odpylaczami 14, 15 i 16 wchodzi w sklad cyklonowego zespolu podgrzewajacego, sluzacego do podgrzewania sproszkowanego surowca. Rury pionowe 10, 17, 18 i 19 i rury zasilajace 20, 21, 22, 23 i rura zespolu 7 sluza do podawania surowego materialu w zespole podgrzewacza. Gaz z podgrzewacza i pieca wydalany jest przy pomocy wentylatora 24 polaczonego przewodem cisnieniowym z zespolem 25, sluzacym do wytracania pylów, która nastepnie polaczo¬ na jest z kominem 26.101 826 3 Na figurze 2 przedstawione jest urzadzenie do wypalania, tego samego typu co na fig. 1, jednakze w tym przypadku piec obrotowy 1 wyposazony jest, w miejsce pierscienia tamujacego 5, w wybrzuszenie 5', które sluzy do tamowania surowca w piecu. Rura 12' zastepujaca rure 12 z fig. 1 rózni sie tym, ze podlaczona jest do innego konca urzadzenia chlodzacego 9. Zmiany te wynikaja z tego, ze urzadzenie chlodzace znajdujace sie ponizej pieca jest typu obrotowego, posiadajace beben glówny 27 wyposazony w uklad planetarnych przewodów chlo¬ dzacych 28. Beben 27 osadzony jest w biezniach pierscieniowych 29 opartych na.rolkach (nie pokazane na rysunku), które zamocowane sa obrotowo na fundamentach 30. Na figurze 3 przedstawiony jest inny przyklad wykonania elementu urzadzenia z fig. 2. Komora kalcynato- ra 11 w tym przypadku wyposazona jest w rure 12", przez która doplywa gaz zawierajacy tlen z innego zródla a nie z chlodnika. Rura 12" wyposazona jest w przepustnice 31, przy pomocy której regulowany jest doplyw gazu, którym moze byc swieze powietrze atmosferyczne lub mieszanina gazowa zawierajaca gaz z róznych zró¬ del. Zaleca sie by mieszanina gazowa byla wstepnie podgrzewana. Dzialanie urzadzenia z fig. 1 jest takie, ze paliwo podawane jest przez zespól zasilajacy 6 do przestrzeni ograniczonej pierscieniem Sa i pierscieniem tamujacym 5, gdzie zgromadzony jest goracy sproszkowany surowiec podlegajacy procesowi wypalania. Temperatura zgromadzonego surowca powoduje przechodzenie paliwa w stan gazowy. Gaz ten, przez otwór wylotowy pieca 1 doplywa do komory kalcynatora 11. Gaz wychodzacy z pieca 1 nie zawiera tlenu. W komorze kalcynatora 11 goracy gaz mieszany jest ze sproszkowanym surowcem, którego droga ruchu wraz ze wzrastajaca temperatura przechodzi przez elementy 23, 19, 16, 22, 18, 15,21, 17,14,20. Gdy gaz wychodzacy z pieca zostanie wymieszany z gazem doplywajacym rura 12 zawiera tlen i jest gazem palnym, wtedy tez nastepuje proces wypalania, po którym wypalony surowiec oddzielony jest od goracego gazu w odpylaczu cyklonowym 13, z którego wypalony surowiec jest doprowadzany do pieca 1 przewodem 7. Czasteczki wypalonego surowca, które nie zostaly calkowicie wypalone, poddane sa procesowi ostateczne¬ go wypalania w piecu 1. Wypalony ostatecznie surowiec jest nastepnie spiekany do postaci produktu koncowego, którym jest klinkier, który przez zsuwnie szybowa 8 przechodzi do chlodnika 9. Chlodnik moze byc typu rusztowego lub innego, jak na przyklad pokazano na fig. 2 typu obrotowego, wyposazone w planetarne przewo¬ dy chlodzace. Gaz zawierajacy tlen, jak to pokazano na fig. 1, wychodzacy z chlodnika 9 dostaje sie do zsuwni szybowej 8 i nastepnie przez rure 12 do komory kalcynatora 11. Poniewaz proces wypalania i nastepnie spiekania wymaga dwustronnego doplywu gazu, przeto jest rzecza wazna odpowiednie wymiarowanie dróg przeplywu gazu, dla zapewnienia takiego rozdzialu by gaz przeplywajacy przez zsuwnie 8 w ilosci okolo 1/3 dostawal sie do pieca, a w ilosci okolo 2/3 przez rure 12 do komory kalcynatora 11. Korzystne jest stosowanie rozwiazania urzadzenia z fig. 2, w którym rura 12 z fig. 1 jest znacznie skrócona. W przykladzie wykonania urzadzenia z fig. 2 gaz zawierajacy tlen, pochodzacy z chlodnika typu obrotowe¬ go, w ilosci 2/3 doplywa do komory kalcynatora 11 w pewnym oddaleniu od pieca przez odpowiednio skrócona rure 12'. Pozostala 1/3 gazu zawierajacego tlen z chlodnika dostaje sie do pieca obrotowego przez zsuwnie 8. Pokazana na fig. 3 przepustnica 31 umieszczona w rurze 12" sluzy do regulowania ilosci doplywajacego gazu zawierajacego tlen do komory kalcynatora 11. W tym przypadku gaz stanowi swieze powietrze atmosferycz¬ ne, moze to byc równiez mieszanina gazowa z innego stosowanego zródla, najkorzystniej jednak jest gdy gaz ten jest wstepnie podgrzewany, co znacznie poprawia ekonomike procesu wypalania. Ujemna cecha urzadzenia z fig. 1 jest koniecznosc stosowania duzych rozmiarów rury 12, zarówno jesli chodzi o srednice jak i dlugosc dla doprowadzenia do komory kalcynatora 11 gazu zawierajacego tlen. Dlugosc rury 12 przewyzsza dlugosc pieca 1. Zaleta przykladu urzadzenia pokazanego na fig. 2 jest skrócenie rury 12' o dlugosc odpowiadajaca calko¬ witej dlugosci chlodnika. Urzadzenie w przykladzie wykonania z fig. 4 ma wyeliminowana rure 12 lub 12'. Zastosowano tu inny sposób odmierzania gazu zawierajacego tlen doplywajacego do komory kalcynatora 11. W urzadzeniu z fig. 4, ilosc gazu zawierajaego tlen doprowadzana z chlodnika 9 przez zsuwnie 8 do dolnego konca odchylonego pieca 1 jest wieksza niz wymagana ilosc tlenu do podtrzymywania plomienia w rurze palnikowej 4, dla procesu spiekania na klinkier cementowy wypalonego surowca przechodzacego przez piec 1. W czasie pracy pieca obrotowego 1 gaz wydostajacy sie z niego poza pierscien tamujacy 5 zawiera wystarczajaca ilosc tlenu dla podtrzymywania spalania paliwa w komorze kalcynatora 11 dostarczonego przez zespól 6 zasilajacy do koncowej czesci pieca obrotowego 1. W urzadzeniu pokazanym na fig. 4 istnieje ryzyko wynikajace z obecnosci tlenu w miejscu gdzie wytwarza¬ ny jest gaz palny, np. w miejscu gdzie gromadzony jest wypalony surowiec, a wiec w piecu obrotowym 1 miedzy pierscieniami 5 i 5a. Czesc gazu jest spalona zanim osiagnie komore kalcynatora 11, w której gaz mieszany jest ze wstepnie podgrzanym surowcem wyladowywanym z otworu rury 20. To przedwczesne spalanie gazu jest niepo-4 101 826 zadane, poniewaz moze to spowodowac, w tej czesci pieca, wytwarzanie zbyt wysokiej temperatury, szkodliwej dla materialu, z którego wykonany jest piec. Z tego tez wzgledu, urzadzenie w przykladzie wykonania z fig. 1 a szczególnie na fig. 2 jest znacznie korzystniejsze. PL PL PL PL PL