PL35835B1 - Sposób wypalania, wyprazania mineralów w stanie ziarnistym lub prasowanych w ksztalcie brykietów oraz piec do wykonywania tego sposobu - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy obróbki cieplnej materia¬ lów mineralnych ziarnistych lub w ksztalcie bry¬ kietów, takiej np. jak wypalanie i wyprazanie zwiazane z wyrobem cementu portlandzkiego lub sorelskiego, albo rozkladanie wapienia, dolo¬ mitu lub magnezytu przy wyrobie odnosnych tlenków.

Przedmiotem wynalazku jest nowy sposób wypalania w piecu szybowym opalanym ropa naftowa oraz konstrukcja pieca szybowego do wykonywania tego sposobu.

Przy wyrobie cementu portlandzkiego stoso¬ wanie pieców szybowych ograniczalo sie dotych¬ czas zasadniczo do pieców opalanych weglem.

Piece szybowe opalane ropa, zaopatrzone w umieszczony na obwodzie komory do wypala¬ nia promienisto ustawiony rozpylacz, stosowano dotychczas jedynie do wypalania wapna, lecz nde mozna bylo stosowac ich do wyrobu cementu.

Piece szybowe opalane weglem maja pewne braki, co przemawialo by raczej za opalaniem ich ropa, nie mówiac juz o tym, ze w wielu miejscowosciach ropa jest latwiejsza do uzyska¬ nia i tansza od wegla.

Glówne wady opalania weglem sa nastepu¬ jace. Mozna uzywac tylko koksu oraz specjal¬ nych rodzajów wegla, zawierajacych niski odse¬ tek skladników lotnych, np, antracytu. Stopien spalania sie koksu ziarnistego i antracytu jest niski, co obniza wydajnosc pieca. Wegiel w bry¬ kietach zapala sie tylko przy wysokiej tempera¬ turze, to Jest w poblizu strefy wyprazania pieca.

Zdarza sie czesto w piecach opalanych weglem, przewaznie w poblizu wykladziny ogniotrwalej, ze temperatura strefy wyprazania spada ponizej temperatury zapalania sie wegla i wtedy trzeba dlugiej i zmudnej pracy w celu ponownego roz¬ grzania strefy wyprazania. Z tego powodu piec szybowy opalany weglem nie moze bjrc obslu-KHj^rcalkowicie w sposób samoczynny. Totez ¦Ingi takich pieców wymaga duzej zrecznosci ¦¦Huczenia, a inieregularnosci w ich obslu- ¦l^wpoduja nieuniknione i powazne straty iHHHple oraz spadek wydajnosci. Ladunek, ¦HBHpl&a popiól z wegla, ma tendencje do za- ¦HpT^eca i przylepiania sie do wykladziny IH^ft%alej, co powoduje uszkodzenie jej. Poza Hm^soka zawartosc alkaliczna popiolu powo1 lHM§]f|rorzenie sie kurzu, dajacego sie odczuwac P^^pdblizu pieca. Wszystkie wspomniane przy- ^E^ skladaja sie na to, ze obsluga pieca jest Imtfoso wrazliwa na zmiany w skladzie ladun- fca, co zmusza do stosowania dokladnych pro- jporcji domieszywanla wegla do surowej mie¬ szanki przy starannym zwracaniu uwagi na wa¬ ge, «iarnistosc i zawartosc wilgoci w weglu.

Te i inne wzgledy wplynely na to, ze stosuje sie raczej inne konstrukcje pieców niz piece szy¬ bowe, np. zwykly piec obrotowy i piec Lepola, jakkolwiek wysoka wydajnosc cieplna pieca szy¬ bowego, jego taniosc i prostota oraz inne wzgle¬ dy zawsze przemawiaja na korzysc pieca szybo¬ wego.

Wynalazek opiera sie na zalozeniu, ze tych wszystkich wymienionych wyzej niedogodnosci, zwiazanych z piecem szybowym opalanym we¬ glem, bedzie mozna uniknac w praktyce oraz wykorzystac w calej pelni wszystkie zalety pie¬ ca szybowego, dzieki którym góruje on nad zwy¬ klym piecem obrotowym i piecem Lepola, wsku¬ tek stosowana odpowiednio urzadzonego, bez¬ posrednio zapalanego pieca szybowego przy uzyciu paliwa plynnego.

Wynalazek polega na wypalaniu mineralnych materialów ziarnistych lub w ksztalcie brykie¬ tów w piecu szybowym, do którego wprowadza sle pod cisnieniem paliwo plynne oraz pewna ilosc poczatkowego powietrza, nie wystarczaja¬ cego do calkowitego spalania sie paliwa, ze szczytu pieca do jego posredniej strefy, umiesz¬ czonej zasadniczo w srodkowej trzeciej czesci szybu, gdzie spala sie mniejsza czesc paliwa, i na skutek wytworzonego przez to ciepla masa pali¬ wa ulega zamianie na gaz i krakowaniu, dzieki czeniu powstaje goraca mieszanka gazów spali¬ nowych i palnych,, a wtórne powietrze wprowa¬ dza sie pod cisnieniem z dolnego konca pieca, przy czym glebokosc i polozenie wytworzonej strefy wyprazania, w której nastepuje zupelne spalanie wymienionej mieszanki gazowej za po¬ moca wtórnego powietrza, reguluje sie przez nastawienie obu pradów powietrza. Stwierdzo¬ no, ze w ten sposób uzyskuje sie równe roz¬ mieszczenie gazów spalinowych i ciepla na ca¬ lym przekroju poprzecznym pieca. W najlepszej postaci wykonania wynalazku ze szczytu pieca prowadza przewody, doprowadzajace paliwo, glówne powietrze i ewentualnie rozpylony czyn¬ nik gazowy w dól na osi pieca, a na dolnym kon¬ cu wspomnianego przewodu paliwa w górnej czesci pieca jest umieszczony palnik rozpylajacy.

Pierwotne spalanie odbywa sie wiec wewnatrz ladunku w próznej przestrzeni, utworzonej przez naturalna pochylosc opadajacego ladunku bez¬ posrednio pod rozpylaczem, a cisnienie zasilajace i temperature glównego powietrza, paliwa i srod¬ ka rozpylajacego z jednej strony oraz wtórnego powietrza z drugiej strony reguluje.sie w ten sposób, ze mieszanka gazowa, wytworzona na skutek glównego spalania, przenika w dól na poziom ponizej rozpylacza, at strefa wyprazania powstaje zasadniczo w górnej trzeciej czesci' pieca, która zaczyna sie na wspomnianym po¬ ziomie i siega poziomu znacznie -powyzej rozpy¬ lacza: Do glównego powietrza mozna domieszac gazy kominowe, regulujac ich temperature.

Wynalezk obejmuje równiez piec szybowy opalany ropa, zawierajacy oprócz zwyklych urzadzen pieców szybowych opalanych weglem przewody zasilajace na rope i powietrze pier¬ wotne, wchodzace do górnej czesci pieca i opa¬ dajace w dól wzdluz osi pieca, oraz dysze do roz¬ pylania, umieszczona na dolnym koncu wspom¬ nianego przewodu, jako tez wlot do powietrza wtórnego w dolnej czesci pieca.

W piecu szybowym wedlug wynalazku prze¬ wód, doprowadzajacy glówne pierwotne powie¬ trze, moze skladac sie z rury metalowej, umie szczonej wzdluz osi pieca i posiadajacej zagie¬ cie, powyzej którego rura biegnie ukosnie w stro¬ ne górnego konca pieca. Dolny koniec rury jest najlepiej rozszerzony i konczy sie stozkiem lub dzwonem.

Rura, a w szczególnosci jej czesc pionowa, mo¬ ze byc od zewnatrz pokryta cegla szamotowa i moze byc zawieszona w piecu na ramionach, przymocowanych do szczytu pieca. Z drugiej strony przewody na paliwo moga tworzyc giet¬ kie rurki, luzno umieszczone na rurze doprowa¬ dzajacej glówne powietrze i posiadajace na swych dolnych koncach dysze palnika, a caly ze¬ spól wspomnianych rurek i dyszy moze byc wy¬ mienny.

O ile piec szybowy jest zaopatrzony w ruszt obrotowy, jak to ma zwykle miejsce w piecach do wypalania cementu, wówczas powietrze wtórne jest doprowadzane przez ten ruszt.

Wynalazek jest przedstawiony na rysunku, uwidoczniajacym czesc przekroju wzdluz osi pieca do wypalania cementu wedlug wynalazku.

Piec wedlug wynalazku posiada pancerz 1 z wewnetrzna wyscióHka szamotowa i jest zaopa¬ trzony u dolu w ruszt obrotowy 2, poruszany napedem 2' o szybkosci nastawnej. W górnej — 2 —czesci pieca Umieszczona jest'rura z zelaza la¬ nego lub innego odpowiedniego metalu, przy czym czesc pionowa rury 3, znajdujaca sie na wspólnej osi z piecem, posiada górne wygie¬ cie 3', wychodzace ukosnie z pieca. Na swym dolnym koncu rura 3 rozszerza sie w czesc stoz¬ kowa 4 (która moze byc tez sferyczna, w ksztal¬ cie dzwonu itd.). Czesc 4 moze skladac sie z od¬ pornego na wysokie temperatury odlewu; moze byc chlodzona woda, np. za pomoca wezownicy do chlodzenia (nie przedstawionej na rysunku), umieszczonej wewnatrz czesci 4; w tym celu wewnatrz rury 3 lub wewnatrz obmurówki 5 (zob. nizej) umieszczone sa przewody na wode (nie przedstawione na rysunku), albo tez stozek czy dzwon moze byc wykonany ze spiralnie skreconej rury stalowej, zasilanej woda do chlo¬ dzenia w sposób wyzej podany. Pionowa czesc rury 3, jako tez jej rozszerzona czesc stozko¬ wa 4, sa na zewnatrz pokryte obmurówka sza¬ motowa 5, zwisajaca ze szczytu pieca na wspor¬ nikach stalowych 6, których konce wewnetrzne sa osadzone na bloku cementowym 7, odlanym na górnym koncu obmurówki 5. Blok ten moze byc równjez wylozony na swej powierzchni ce¬ glami szamotowymi. Gietki przewód 8 do zasi¬ lania ropa oraz podobny przewód 9, sluzacy do rozpylania ropy np. za pomoca powietrza lub pary, sa luzno umieszczone w rurze 3, 3' i po laczone z palnikiem 10, umieszczonym na dol¬ nym koncu rury 3 tuz nad czescia stozkowa 4.

Jedna calosc z palnikiem stanowi pierscien do cementowania 10', podczas gdy na górnym kon- cil czesci stozkowej 4 w jej wnetrzu umieszczone sa zebra 4', na których spoczywa pierscien 10'.

Z górna czescia rury 3' na zewnatrz pieca pola¬ czony jest przewód 11 na powietrze pierwotne, zaopatrzony w dlawnik (nie przedstawiony na rysunku). Przez przewód 11' mozna doprowadzac z komina gazy kominowe i mieszac je z powie¬ trzem pierwotnym w przewodzie 11, albo tez mozna zastosowac urzadzenie do doprowadzania gazu z innych (cieplejszych) stref pieca. W za¬ gieciu rury 3 jest umieszczone lusterko 13, tak ze wnetrze pieca ponizej palnika mozna obserwo¬ wac z zewnatrz przez rure 3''. Szczyt pieca jest przykryty pokrywa 12 w ksztalcie czaszy, od któ¬ rej odgalezia sie komin 21. W pokrywie 12 jest otwór 22 do zasilania pieca brykietami. Z tego otworu do zasilania brykiety spadaja na rozdzie¬ lacz 23, który rozdziela je w pierscieniowej prze¬ strzeni pieca dokola bloku 7 i obmurowania 5.

Z dolnym koncem pieca polaczona jest rura wydechowa 24, prowadzaca do trzech obslugi¬ wanych kolejno zaworów, podczas gdy do wspo¬ mnianej czesci dolnej ponizej rusztu obrotowe¬ go 2 prowadzi przewód 17 na powietrze wtórne.

Brykiety sa sporzadzane o wymiarach mniej wiecej 2,5 X 5 cm> z odpowiednia zawartoscia wody, zalezna od jakosci surowca, np. 14*/t wa¬ gi, a piec napelnia sie nimi az do linii kropko¬ wanej 15. Na skutek naturalnej pochylosci bry¬ kietów powstaje przestrzen 16 ksztaltu mniej wiecej paraboloidalnego ponizej stozka 4. Po wietrze pierwotne i gaz kominowy plyna przez, rury 11 i 11', 3 i 3*, powietrze wtórne przez prze¬ wód 17, a ropa dochodzi przez przewód 8 do palnika 10 po rozpyleniu za pomoca sprezonego powietrza lub pary, doprowadzanych przewo¬ dem 9.

W pustej przestrzeni 16 ponizej palnika i w mniej wiecej pólkulistej czesci 18 ladunku do¬ kola tej przestrzeni nastepuje pierwotne nie¬ zupelne spalanie paliwa, podczas gdy jego prze wazajaca czesc zostaje zgazyfikowana pod wply¬ wem ciepla otrzymanego przy niezupelnym spa¬ leniu, wskutek czego nastepuje równiez czescio¬ we krakowanie wiekszej czesci paliwa. Mie¬ szanka gazów spalinowych i palnych schodzi w ladunku w dól do strefy, zaznaczonej w przy¬ blizeniu linia kropkowana 19, i miesza sie z po¬ wietrzem wtórnym, a zupelne spalanie nastepu¬ je w strefie wyprazania, ciagnacej sie od pozio¬ mu 19 az do poziomu, zaznaczonego w przyblize¬ niu linia kropkowana 20. Latwo zrozumiec, ze na skutek zmiany kierunku, narzuconej mie¬ szance gazów glównego spalania przez powie¬ trze wtórne, powstajaca mieszanka calkowitego spalania rozchodzi sie równomiernie po calym przekroju poprzecznym pieca. To umozliwia takie regulowanie doplywu i temperatury ropy, powietrza glównego i wtórnego, doprowadzania brykietów i szybkosci rusztu, ze mozna zapew¬ nic wysoka produkcje wysokojakosciowego ce¬ mentu w sposób calkowicie samoczynny.

Próby wykazaly, ze z punktu widzenia zuzycia ciepla, wyrazonego w kaloriach na kilogram klinkieru, piec wedlug wynalazku przedstawia sie korzystnie w porównaniu ze wszystkimi zna¬ nymi rodzajami pieców do wypalania cementu.

W nizej podanej tabeli kolumna A podaje zuzy¬ cie ciepla, a kolumna B — wydajnosc pieca w tonach dziennie dla pieców wybranych dla porównania: A B piec obrotowy (mokry proces z chlo¬ dnica Unax i lancuchami do wy¬ miany ciepla) 1650 320 nowoczesny piec szybowy opalany brykietami antracytowymi z suro¬ wa mieszanka 1150 100 piec Lepola 1050 200 piec wedlug wynalazku 1150 100 -3-£**#r**4an4* pa^ia^a to w« L 3pMib wyptimir rninaralnw w stanie ziar- irirtjmi Ui& Bn»owaoroit w kartafrie brykie¬ tów w ptem sagrbewpm, zaaaaieimy tym, ze pitna* gattwa i csast powietrza pierwotnego, Ute w*s*»czaiAeaga de flattawifrgo spalenia paliw* wprawia,tira sie pod cisnifiitom od atrtar irawrtwoj: g»fl do jego strefy posre¬ dniej, umiaiTpamaj w srodkowej czesci szybu, gslsi* spal* fi* mniejsza czesc paliwa, i na aktttek pawwtaiagu stad ciapka masa paliwa ulega zmianie na gaz i moze byc skrakowana, dzieja czemu powstaje goraca mieszanka ga¬ zów spalinowych i palnych, powietrze wtórne zas doprowadza sie pod cisnieniem z dolnego konca pieca, przy czym glebokosc i polozenie strefy wyprazania, w której zachodzi calko¬ wite spalanie wymienionej wyzej mieszanki gazowej przez powietrze wtórne, reguluje sie dowolnie przez nastawienie obu pradów po¬ wietrza. 2. Sposób wypalania materialów ziarnistych lub prasowanych w ksztalcie brykietów wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze spalanie wstepne odbywa sie w pustej przestrzeni wewnatrz ladunku, utworzonej przez naturalna pochy¬ losc spadajacego ladunku bezposrednio pod rozpylaczem, a cisnienie i temperatura po¬ wietrza pierwotnego paliwa i czynnika roz¬ pylajacego z jednej strony, oraz powietrza wtórnego z, drugiej, reguluje sie tak, ze mie¬ szanka gazowa wytworzona przez spalanie wstepne przenika w dól do poziomu ponizej rozpylacza, przy czym strefa wyprazania wy¬ twarza sie w górnej trzeciej czesci pieca i siega do poziomu znacznie powyzej rozpy¬ lacza. 3. Piec szybowy do wykonywania sposobu we¬ dlug zastrz. li 2, znamienny tym, ze posiada przewody (8) na paliwo plynne i przewody do pierwotnego powietrza spalinowego i ewen¬ tualnie przewody ($) do powietrza, pary ktb podobnego czynnika rozpylajacego paliwo, przy czym przewody te wchodza do fttaijj czesci pieca i przebiegaja w dól wzdluz ftsf pieca, oraz palnik, rozpylajacy (10)s umie¬ szczony na dolnym koncu wspomnianego przewodu na paliwo w górnej czesci pieca, jak, równiez wlot na powietrze wtórne w dol¬ nej czesci pieca, - 4, Piec wedlug zastrz. 3, znamienny tym* zfc pgzewód powietrza pierwotnego stanowi rura metalowa (3), umieszczona na osi pieca i na zewjiatrz pokryta murowana czescia szamc* tow% oraz zawieszona w piecu na raniionach (6), ujpocowaoych u szczytu pieca, przy cz^rn gietkie rurki (8, 9) stanowiace przewody plynnego paliwa lub czynnika gazowego do rozpylania paliwa sa luzno umieszczona w rurze (3), a na dolnych koncach wspomnia - nych przewodów umocowana jest dysza do rozpylania. 5> Piec wedlug zastrz. 3 i 4, znamienny tym, ze ramiona zawierajace przewód do powietrza sa osadzone w bloku cementowym na szamo¬ towej czesci murowanej. 6. Piec wedlug zastrz. 3 — 5, znamienny tym, ze rura metalowa (3, 3'), umieszczona wacflui osi pieca, posiada zagiecie, ponad którym je«L prowadzona ukosnie w kierunku szcaytu pieca. 7. Piec wedlug zastrz. 6, znamienny tym, te w zagieciu rury (?) jest umieszczone lusterko (13) w celu umozliwienia obserwacji wnetraa pieca z zewnatrz. 8. Piec wedlug zastrz. 2—7, znamienny tygt, ze dolna czesc rury (3) do doprowadzania po¬ wietrza pierwotnego jest rozszerzona w ksztal¬ cie stozka lub dzwonu. 9. Piec wedlug zaetrz. 8, aiamiesmy tym, ze dolna czesc (4) rury (3) posiada ksztalt spi¬ ralnie skreconej rurki zelaznej, przez która moze krazyc woda do chlodzenia.

Dr Steven Gottlieb Zastepca: Kolegium Rzeczników PatentowychDo opisu patentowego nr 35835 r/'J r>