PL181218B1 - Urządzenie do spiekania kruszywa, formowanego z pyłów po spalaniu węgla kamiennego, zwłaszcza pyłó’ elektrownienych,znwinrajączah e<>pi<Cypo odsiarczanid spalin - Google Patents

Abstract

Urządzenie do spiekania kruszywa formowanego z pyłów po spalaniu węgla kamiennego, zwłaszczapyłów elektrownianych zawierających popioły po odsiarczaniu spalin, zawierające piec szybowy z zabudowanym na górnym końcu zespołem zasypowym i kanałem odbioru spalin, oraz posiadający położone kolejno poniżej wewnątrz szybu strefy wypalania - ograniczonąod dołu poziomem dysz nadmuchu powietrza spalania, strefę spiekania, oraz - usytuowanąponiżej między poziomami kanałówodbierających i dysz nadmuchu powietrza chłodzącego - strefę chłodzenia, zamknięty na dolnym końcu zespołem krusząco-odbierającym spieczony granulat kruszywa a ponadto wyposażony w zespół kontrolno - sterujący, znamienne tym, że nad piecem szybowym (A) zabudowanąma suszarnię (B) surowego granulatu, posiadającą dwie obwodowo zamknięte oraz obejmujące się w odstępie pionowe ścianki perforowane (10, 11), za którymi przestrzenie zamknięte są w komory połączone odpowiednio' jedna z kanałami odbierającymi (5) powietrze ze strefy chłodzenia (III) a druga przez króćce odciągowe (16) z wentylatorem ssącym (17) do instalacji wylotowej, ponadto zewnętrzna ścianka perforowana (11) połączonajest na dole z lejem (13) doprowadzonym do zespołu zasypowego (C), posiadającego pionowąrurę (1) przesłoniętąna wprowadzonym do szybu dolnym końcu stozkowąkierownicą(2), usytuowanąw odstępie z zachowaniem obwodowej szczeliny

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do spiekania kruszywa formowanego z masy przygotowanej z pyłów po spalaniu węgla kamiennego, zwłaszcza pyłów elektrownianych zawierających popioły po odsiarczaniu spalin. Uzyskane - jako produkt utylizacji odpadów pyłowych - kruszywo zastępuje wypełniacz naturalny w betonach konstrukcyjnych, budownictwa mieszkaniowego, dróg i mostów.

Energetyka oparta o spalanie węgla kamiennego w paleniskach pyłowych pozostawia olbrzymie ilości odpadów popiołowych gromadzonych na otwartych składowiskach. Pyły, stanowiące mieszaninę popiołów lotnych i żużli, zawierajączęści palne w ilości często nie wymagającej dodatku pyłu węglowego dla uzyskania temperatury koniecznej do spieczenia granulatu.

Znane są urządzenia o konstrukcji pieca szybowego, służące do spiekania kruszywa formowanego z pyłów zawierających cząsteczki węgla kamiennego. Proces spiekania przebiega przy przeciwprądowym przepływie wsadu i gazów. U góry pieca znajduje się zespół zasypo wy, wprowadzony współosiowo w przestrzeń szybu oraz obwodowy kanał odbioru spalin. Poniżej usytuowane są kolejno strefy: podgrzewania i spalania - ograniczone od dołu poziomem dysz nadmuchu powietrza spalania, strefa spiekania oraz strefa chłodzenia wyznaczona między poziomami kanałów nadmuchu i odbioru powietrza chłodzącego. Szyb na dolnym końcu zamknięty jest zespołem krusząco - odbierającym spieczony granulat kruszywa. Właściwe parametry

181 218 procesu utrzymuje praca zespołu kotrolno-sterującego. Rozwiązanie takiego pieca przykładowo przedstawione jest opisem międzynarodowego zgłoszenia wynalazku nr WO 91/06514. Znane są również rozwiązania pieców, w których ciepło unoszone w powietrzu chłodzenia granulatu wykorzystywanejest w nagrzewnicach lub bezpośrednio podawanejest do dysz strefy spalania.

Prostota technologiczna pieca szybowego, z wykorzystaniem górnej, najwyższej strefy do suszenia i podgrzewania surowego granulatu stwarza jednak pewne niedogodności procesowe. Para wodna z suszonego granulatu przemieszcza się przez wsad ku górze i w warstwach szczytowych - gdzie temperatury są rzędu 20 do 40°C i przekroczony jest punkt rosy - kondensuje na powierzchni granul. Skutkiem tego zjawiska jest zarówno korzystna filtracja i wychwytywanie pyłu unoszonego w gazach spalinowych, jak i niekorzystne zwiększenie oporu przepływu gazów - ograniczające wydajność procesu. Ponadto w wilgotnym wsadzie poddanym oddziaływaniu wysokiej temperatury zachodzą gwałtowne reakcje gazotwórcze, powodujące pękanie i dużąporowatość granul już przed strefą spalania i spiekania. W takich warunkach, gdy pyły zawierają siarkę następuje pełne uwolnienie jej z całej objętości - powstaje problem kolejnego, wtórnego zanieczyszczania środowiska. Ilość uwolnionej siarki zależy od temperatury i od czasu jej oddziaływania. Związki siarki wchodząw górnych warstwach w reakcje z wodą tworząc kwas siarkowy, oddziaływujący na elementy instalacji wylotowej gazów spalinowych.

Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że nad piecem szybowym zabudowaną ma suszarnię surowego granulatu, posiadającą dwie obwodowo zamknięte oraz obejmujące się w odstępie pionowe ścianki perforowane. Przestrzenie za ściankami zamknięte są w komory połączone odpowiednio: jedna z kanałami odbierającymi powietrze ze strefy chłodzenia a druga przez króćce odciągowe z wentylatorem ssącym do instalacji wylotowej. Zewnętrzna ścianka perforowana połączona jest na dole z lejem doprowadzonym do zespołu zasypowego, który posiada pionową rurę przesłoniętąna dolnym, wprowadzonym do szybu końcu stożkową kierownica usytuowaną w odstępie z zachowaniem obwodowej szczeliny.

W rozwiązaniu takim surowy granulat bezpośrednio przed wprowadzeniem do pieca zostaje wysuszony i wstępnie podgrzany ciepłem unoszonym w powietrzu chłodzenia, posiadającym temperaturę rzędu 120 do 160°. Niska szybkość odparowywania wody przy rozbudowanej powierzchni wymiany ciepła stanowi, że do pieca wprowadzany jest granulat suchy, nieuszkodzony strukturalnie - nie ulegający w wysokiej temperaturze spiekania rozkruszającym mikroeksplozjom wewnętrznym. Brak wilgoci stanowi o dużej przenikliwości gazowej słupa wsadu w piecu umożliwiającej zwiększenie wydajności procesu spiekania. Funkcje filtracyjne spowodowane kondensacją pary wodnej występująw suszarce, poza piecem. Najistotniejszą zaletą rozwiązania jest zwiększenie stopnia utylizacji siarki. Szybkość narastania temperatury w piecu, aż do wymaganych rzędu 950 do 1200° - nieco niższych od temperatury mięknienia danej masy pyłowej, jest w tych warunkach na tyle duża, że uzyskuje się szybkie ze szklenie powierzchniowe granul i mniejsze odparowanie siarki. Pasywna powłoka wiąże znaczną część siarki usytuowanej wewnątrz każdej granuli, nie pozwalając na jej odgazowanie.

Przedmiot wynalazku przybliżony jest opisem przykładowego wykonania urządzenia, którego przekrój pionowy pokazany jest na rysunku w ujęciu schematycznym.

Urządzenie składa się z pieca szybowego A i zabudowanej współosiowo ponad nim suszarki B. Piec szybowy A, o obmurzu zbieżnym ku górze, ma na górnym końcu zespół zasypowy C, wprowadzony do szybu przez sklepienie pionowąrurą 1. Wylot rury 1 przesłonięty jest stożkową kierownicą 2 usytuowaną w odstępie od dolnej krawędzi rury 1, z zachowaniem obwodowej szczeliny. Pod sklepieniem pieca, powyżej poziomu wylotu rury 1 znajduje się kanał odbioru spalin 3. Na wysokości szybu występują kolejno w dół następujące strefy technologiczne: strefa wypalania I ograniczona od dołu poziomem dysz nadmuchu powietrza spalania 4, strefa spiekania II do kanałów odbierających powietrze chłodzące 5, strefa chłodzenia III wyznaczona od dołu poziomem dysz nadmuchu powietrza chłodzącego 6. Szyb na dolnym końcu zamknięty jest zespołem krusząco-odbierającym D, posiadającym kołową podstawę 7 łożyskowaną na pionowym wale a wprowadzaną w cyklicznie nawrotny ruch wychylania przez dwa tłokowe siłowniki pneumatyczne. Na górnej powierzchni podstawy 7 zabudowany jest stożek 8, wyposażony w za4

181 218 mocowane na pobocznicy występy rozkruszające 9. Bryły zlepionego granulatu podczas ruchu obrotowego podstawy 7 zostają rozdrabniane wspólpracąz występami ustalonymi wewnątrz do ściany szybu, w pobliżu krawędzi dolnej. Dysze nadmuchu powietrza spalania 4 jak i dysze nadmuchu powietrza chłodzącego 6 zasilane są z dwóch odrębnych instalacji, z których każda zawiera wentylator, rurociąg doprowadzający z przepustnicąregulacyjną, kolektor okrężniocowy i osiem promieniowych kanałów połączonych z dyszami. Nieco powyżej poziomu dysz nadmuchu powietrza spalania 4, w obmurzu pieca wykonane sąotwory dla grzałek zapalających, wprowadzanych do szybu w fazie rozruchu. Suszarnia B jest suszarnią warstwową z pionowym, grawitacyjnym przemieszczaniem się wsadu i poprzecznym przepływem gazowego czynnika suszącego. Ma kształt pionowego walca, współosiowego z piecem szybowym A. Wykonana jest z trzech koncentrycznych elementów rurowych: wewnętrznej ścianki perforowanej 10, zewnętrznej ścianki perforowanej 11 ipłaszcza 12. Między wewnętrzną 12 a zewnętrzną ściankąperforowaną 11 znajduje się pierścieniowa warstwa osypowa surowego granulatu. Perforację rur stanowiąpionowe szczeliny umożliwiające przepływ gazu. Rura zewnętrznej ścianki perforowanej 11 zakończona jest od dołu stożkowym lejem 13, wprowadzonym do rury 1 zespołu zasypowego C pieca szybowego A. Rura wewnętrznej ścianki perforowanej 10 zamknięta jest na obu końcach, u góry stożkiem skierowanym na zewnątrz. Płaszcz 12 osłonięty jest pokrywą posiadającą współosiowy zasyp 14 granulatu. Przestrzeń między płaszczem 12 a rurą zewnętrznej ścianki perforowanej 11 zamknięta jest od dołu ścianką pierścieniową z zainstalowanymi w niej odbieralnikami pyłu 15. Do rury wewnętrznej ścianki perforowanej 10 doprowadzone jest od góry gorące powietrze, poprzez krzyżowy układ króćców połączonych z zewnętrznymi kanałami odbierającymi powietrze chłodzące 5, ze strefy chłodzenia III pieca szybowego A. W górnej części płaszcza znajdująsię cztery króćce odciągowe 16, połączone przez wentylator ssący 17 z instalacją wylotową.

Granulat uformowany z pyłów elektrownianych po wstępnym podsuszeniu podawany jest przez zasyp 14 do suszarni B, wypełnia przestrzeń warstwy osypowej między wewnętrzną 10 a zewnętrzną ściankąperforowaną 11. Przez osuwającą się w dół warstwę granulatu przepływa poprzeczny strumień gorącego powietrza, doprowadzonego przez cztery pionowe kanały odbierające powietrze chłodzące 5 ze strefy chłodzenia III pieca szybowego A. Przepływ powietrza inicjowany jest podciśnieniem panującym w komorze między zewnętrzną ściankąperforowaną 11 a płaszczem 12, a wytworzonym przez wentylator ssący 17. Wsad oddaje wilgoć do powietrza suszącego oraz nagrzewa się do temperatury około 100°C. Pył unoszony z wsadu w powietrzu suszącym wytrąca się w przestrzeni między płaszczem 12 a zewnętrzną ściankąperforowaną 11, skąd okresowo usuwany jest przez odbieralniki pyłu 15 i zawracany do stacji przygotowania masy. Wysuszony i podgrzany granulat osypuje się przez zespół zasypowy C do szybu pieca, samorzutnie utrzymując poziom wsadu na wysokości kierownicy 2. Tak przygotowany wsad spieka się w piecu szybowym A wykazując korzystne, omówione uprzednio cechy procesu.

Proces spiekania kruszywa w przedstawionym urządzeniu przebiega z pełnym oddzieleniem pary wodnej z suszenia granulatu od gazów spalinowych zawierających związki siarki.

181 218

181 218

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do spiekania kruszywa formowanego z pyłów po spalaniu węgla kamiennego, zwłaszcza pyłów elektrownianych zawierających popioły po odsiarczaniu spalin, zawierające piec szybowy z zabudowanym na górnym końcu zespołem zasypowym i kanałem odbioru spalin, oraz ' posiadający położone kolejno poniżej wewnątrz szybu strefy: wypalania - ograniczoną od dołu poziomem dysz nadmuchu powietrza spalania, strefę spiekania, oraz - usytuowaną poniżej między poziomami kanałów odbierających i dysz nadmuchu powietrza chłodzącego strefę chłodzenia, zamknięty na dolnym końcu zespołem krusząco-odbierającym spieczony granulat kruszywa a ponadto wyposażony w zespół kontrolno - sterujący, znamienne tym, że nad piecem szybowym (A) zabudowaną ma suszarnię (B) surowego granulatu, posiadającą dwie obwodowo zamknięte oraz obejmujące się w odstępie pionowe ścianki perforowane (10, 11), za którymi przestrzenie zamknięte są w komory połączone odpowiednio: jedna z kanałami odbierającymi (5) powietrze ze strefy chłodzenia (III) a druga przez króćce odciągowe (16) z wentylatorem ssącym (17) do instalacji wylotowej ponadto zewnętrzna ścianka perforowana (11) połączona jest na dole z lejem (13) doprowadzonym do zespołu zasypowego (C), posiadającego pionową rurę (1) przesłoniętą na wprowadzonym do szybu dolnym końcu stożkową kierownicą (2), usytuowaną w odstępie z zachowaniem obwodowej szczeliny.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obie ścianki perforowane (10,11) mają kształt dwóch koncentrycznych rur, zewnętrzna ścianka perforowana (11) objęta jest szczelnie rurąpłaszcza (12) suszarki (B), który posiada zabudowane w strefie górnej króćce odciągowe (16), natomiast rura wewnętrznej ścianki perforowanej (10) zamknięta jest na obu końcach i połączona przez króćce z zewnętrznymi kanałami odbierającymi powietrze chłodzące (5).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że przestrzeń między płaszczem (12) a rurą zewnętrznej ścianki perforowanej (11) zamknięta jest od dołu pokrywą z odbieralnikami pyły (15).