Przedmiotem wynalazku jest sposób wypalania klinkieru cementowego oraz urzadzenie do wypa¬ lania klinkieru cementowego.Wynalazek dotyczy sposobu i urzadzen do wy¬ palania surowców klinkieru cementowego szczegól¬ nie w przypadku gdy surowce lub paliwo zawie¬ raja duze ilosci czesci lotnych takich, jak alkalia, chlor i siarka i umozliwia otrzymanie cementu o niskiej zawartosci alkaliów (zawartosc Na20 po¬ nizej 0,6%).Znany jest sposób wypalania klinkieru cemen¬ towego, podczas którego czesci lotne usuwane sa poza uklad wraz z gazem przez zespól upustowy.Znane jest równiez urzadzenie do m wypalania klinkieru cementowego, które ma zespól upustowy dla usuwania poza uklad czesci lotnych oraz osad¬ nik i otwór wyladowujacy dla usuwania pylu.Znany sposób i urzadzenie ma nastepujace wa¬ dy.Gaz wylotowy o wysokiej temperaturze, który móglby byc efektywnie wykorzystany do kalcy- nowania surowców w podgrzewaczu zawiesiny, jest czesciowo usuwany poza urzadzenie co powoduje niedobór ciepla niezbednego do kalcynowania su¬ rowców. Gdy zespól upustowy usuwa poza uklad % gazu wylotowego, ilosc ciepla, która musi byc doprowadzona dodatkowo do zespolu kalcynujacego dla skompensowania straconego ciepla, dochodzi do 60—80 kcal/kg klinkieru, co w porównaniu z cal¬ kowitym zuzyciem ciepla wynoszacym w takim 89531 2 ukladzie pieca obrotowego okolo 800 kcal/kg klin¬ kieru stanowi duza wartosc obnizajac tym samym sprawnosc cieplna obiegu.Z punku widzenia sprawnosci cieplnej, ilosc usu- wanego gazu musi byc ograniczona do 10—15% ilosci gazu wylotowego. Aby proces usuwania poza urzadzenie czesci lotnych przez zespól upustowy byl skuteczny, stezenie czesci lotnych w gazie mu¬ si byc bardzo wysokie, co zwieksza klopoty zwia- io zane z powstawaniem powloki na wewnetrznych sciankach podgrzewacza i zatykaniem cyklonów i zsypów surowców.Ilosc czesci lotnych usuwanych poza urzadzenie wraz z gazem przez zespól upustowy zalezy od ilosci upuszczanego gazu i stezenia czesci lotnych' i na ogól nie przekracza 10—30% calkowitej ilosci czesci lotnych wprowadzanych do urzadzenia, pod¬ czas gdy pozostala ich czesc wyladowywana jest wraz z klinkierem. Jezeli wymagany jest taki ga- tunek klinkieru, aby ilosc czesci lotnych w nim zawartych byla co najmniej dwa razy mniejsza niz ilosc czesci lotnych wprowadzana do urzadze¬ nia nie wystarczy zastosowanie znanego urzadze¬ nia z piecem obrotowym zawierajacym podgrze- wacz zawiesiny nawet przy wykorzystaniu zespo¬ lu upustowego.. W miejscu odgalezienia przewodu doprowadza¬ jacego gaz wylotowy do zespolu upustowego two¬ rzy sie powloka, która zmniejsza pole przekroju w przewodu co uniemozliwia ste/bilna prace zespolu. v89531 Osadnik elektryczny, ekshaustor i dmuchawa za¬ stosowane w zespole upustowym sa bardzo koszto¬ wne, co podwyzsza koszt calego urzadzenia. Ponad¬ to, ze wzgledu na duze zuzycie energii przez sil¬ nik, ekshaustor i dmuchawe, wzrastaja koszty 5 eksploatacja. Zuzycie to wynosi 1—2 kWh/t klin¬ kieru.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu, któ¬ ry nie ma niedogodnosci wystepujacych w sposobie stosowanym dotychczas. Dalszym celem wynalazku io jest opracowanie konstrukcji urzadzenia, które nie ma wad urzadzen stosowanych do tej pory.Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ze po¬ wietrze doprowadzane z chlodni klinkieru miesza sie przed doprowadzeniem do zespolu kalcynuja- 15 cego z gazem wylotowym z pieca obrotowego. Pod¬ czas tej czynnosci nastepuje skroplenie czesci lot¬ nych zawartych w gazie wylotowym na pyle. Na¬ stepnie pyl oddziela sie, a mieszanine powietrza z gazem wylotowym oczyszczona z pylu doprowadza 20 sie do urzadzenia kalcynujacego dla przeprowadze¬ nia kalcynacji podgrzanych surowców. Calosc lub czesc oddzielonego pylu wyprowadza sie poza uklad. Wraz z pylem usuwa sie czesci lotne wpro¬ wadzone do urzadzenia. 25 Cel wynalazku osiagnieto równiez przez to, ze urzadzenie do wypalania surowców klinkieru ce¬ mentowego ma komore mieszania, w której miesza sie powietrze doprowadzane z chlodni klinkieru z gazem wylotowym doprowadzanym z pieca obro- 30 towego dla skroplenia czesci lotnych zawartych w gazie wylotowym na powierzchni pylu oraz sepa¬ rator sluzacy do oddzielania pylu niosacego skrop¬ lone czesci lotne. Urzadzenie ma takze przewód doprowadzajacy do zespolu kalcynujacego miesza- 35 nine powietrza z gazem wylotowym oczyszczona z pylu oraz rozgalezienie z upustem umozliwiajacym usuwanie calosci lub czesci oddzielonego pylu po¬ za urzadzenie.Przedmiot ^wynalazku jest uwidoczniony w przy- 40 kladzie wykonania na rysunku na którym: fig. 1 przedstawia znane urzadzenie z podgrzewaczem za¬ wiesiny; fig. 2 — urzadzenie wedlug wynalazku; fig. 3 — odmiane urzadzenia wedlug wynalazku.Na wszystkich rysunkach podobne czesci oznaczo- 45 no tymi samymi numerami.Na fig. 1 przedstawione jest znane urzadzenie do wypalania klinkieru cementowego. Zawiera ono piec obrotowy z podgrzewaczem zawiesiny wypo¬ sazonym w dodatkowy palnik lub palniki do kal- 50 cynowania (zwane dalej palnikami kalcynujacymi), posiadajacy równiez zespól upustowy do usuwa¬ nia czesci lotnych. Surowce klinkieru cementowe¬ go laduje sie do podgrzewacza 1 przez otwór za¬ silajacy A najwyzszego stopnia, co oznaczono na 55 rysunku linia przerywana. W czasie przeplywu przez kolejne stopnie podgrzewacza 1 zawiesiny surowca podgrzewane sa przez gaz o wyzszej tem¬ peraturze, którego kierunek przeplywu oznaczony jest linia ciagla. W ostatnim stopniu podgrzewa- 60 cza 1 podgrzewa je zarówno gaz wylotowy z pie¬ ca obrotowego 2 jak i gaz powstajacy w palniku kalcynujacym 5 podczas spalania paliwa z pod¬ grzanym powietrzem doprowadzanym z chlodni 3 klinkieru (kierunek przeplywu powietrza oznaczo- 65 ny linia przerywana punktowa). Z tego powodu kalcynowanie jest w znacznym stopniu zakonczo¬ ne przed wyladowaniem surowca do pieca obroto¬ wego 2. Skalcynowane produkty przejsciowe wypa¬ lane sa w piecu obrotowym 2 na klinkier cemen¬ towy, który jest wyladowywany do chlodni 3 klin¬ kieru. Po ochlodzeniu powietrzem klinkier usu¬ wany jest przez otwór wyladowujacy B.Powietrze chlodzace ogrzane przez klinkier ma dwa zastosowania — jego czesc o najwyzszej tem¬ peraturze zasysana jest do pieca obrotowego 2 (co oznaczono na rysunku linia przerywana punktowa) jako powietrze spalania dla palnika piecowego 4, a pozostala czesc o temperaturze nizszej jest do¬ prowadzana do podgrzewacza 1 zawiesiny jako po¬ wietrze spalania dla palnika kalcynujacego 5.Glówny ekshaustor oznaczono numerem 6.Czesci lotne wprowadzone do urzadzenia z su¬ rowcami lub paliwem w temperaturze wypalania klinkieru (okolo 1450°C) panujacej w piecu obro¬ towym 2 odparowuja w znacznym stopniu i w stanie gazowym przeplywaja do podgrzewacza 1 zawiesiny wraz z gazem wylotowym. W podgrze¬ waczu 1 zawiesiny, w którym wymiana ciepla za¬ chodzi w zawiesinie surowca w goracym gazie, pyl surowcowy spelnia role filtru dla czesci lot- . nych, poniewaz skraplaja sie one na jego powierz¬ chni, po czym wracaja do pieca obrotowego 2.Czesci lotne krazace w ukladzie nagromadzaja sie stopniowo az do ustalenia sie stanu równowagi miedzy iloscia czesci lotnych wprowadzona do ukladu a iloscia usuwana z ukladu wraz z klin¬ kierem.W zaleznosci od ilosci czesci lotnych wprowadza¬ nych do ukladu, warunków pracy, rodzaju produ¬ kowanego klinkieru cementowego itd., stezenie czesci lotnych krazacych w ukladzie osiaga w pun¬ kcie równowagi wysoka wartosc, co powoduje po¬ wstanie na wewnetrznych sciankach podgrzewacza 1 grubej powloki i niekorzystnie wplywa na plyn¬ nosc surowców. W wyniku tego wystepuje czeste zatykanie sie cyklonów i zsypów surowca.W celu unikniecia tych niedogodnosci stosuje sie zespól upustowy 10. Czesc gazu wylotowego z pieca obrotowego 2 odprowadza sie i miesza z po¬ wietrzem chlodzacym dostarczanym przez dmucha¬ we 7, co powoduje szybkie ochlodzenie nagroma¬ dzonych czesci lotnych w stanie gazowym i skro¬ plenie ich na pyle zawartym w gazie wylotowym.Pyl niosacy czesci lotne jest z kolei zbierany w elektrycznym osadniku 8 i usuwany poza urzadze¬ nie przez otwór wyladowujacy C. Gaz wylotowy oczyszczony z pylu jest wyciagany do atmosfery przez ekshaustor 9.Na fig. 2 pokazane jest urzadzenie wedlug wy¬ nalazku. Jest ono podobne do znanego urzadzenia z piecem obrotowym pokazanego na fig. 1, z tym, ze podgrzane powietrze do spalania doprowadzane z chlodni 3 klinkieru i gaz wylotowy z pieca obro¬ towego 2 sa mieszane w komorze mieszania 11, a nastepnie doprowadzane do separatora 12 gdzie od¬ dziela sie pyl piecowy. Mieszanina podgrzanego po¬ wietrza z gazem -wylotowym oczyszczona z pylu piecowego doprowadzona jest do palnika kalcynu- jaceigo 5.5 W ukladzie pieca obrotowego z podgrzewaczem 1 zawiesiny, w którym surowce sa w wysokim sto¬ pniu skalcynowane juz w podgrzewaczu, palnik piecowy 4 spala okolo 40°/o ilosci paliwa zuzywa¬ nej przez cale urzadzenie podczas gdy pozostale 60°/o spala palnik kalcynujacy 5. Powietrze chlo¬ dzace klinkier w chlodni 3 klinkieru zostaje pod¬ grzane do wysokiej temperatury i przy podanym wyzej podziale zuzycia paliwa czesc powietrza pod¬ grzana do najwyzszej temperatury dochodzacej do 1000°C doprowadzana jest do pieca obrotowego 2, podczas gdy pozostala czesc podgrzana do tempe¬ ratury 500—600°C doprowadza sie do podgrzewa¬ cza 1 zawiesiny.Temperatura gazu wylotowego wyplywajacego z pieca obrotowego 2 wynosi na ogól 1000—1100°C.Gaz ten zawiera oprócz pylu wynoszonego z pieca równiez i czesci lotne odparowane z produktów przejsciowych w temperaturze wypalania klinkieru.Ilosc pylu zawarta w gazie wylotowym zalezy od predkosci gazu w piecu obrotowym, predkosci obro¬ towej pieca itd., i wynosi na ogól 5—10% ilosci produkowanego klinkieru.Podczas mieszania powietrza doprowadzanego z chlodni 3 klinkieru z gazem wylotowym z pieca obrotowego 2 w komorze mieszania 11, tempera¬ tura mieszaniny gazów osiaga wartosc okolo 800°C, przy czym ponad 70% czesci lotnych zawartych w gazie wylotowym skrapla sie i osiada na pyle piecowym. Komora mieszania 11 polaczona jest bezposrednio z wylotowym koncem pieca obrotowe¬ go 2. Powietrze dostarczane z chlodni 3 ' klinkie¬ ru wprowadzane jest do komory mieszania tak, aby plynelo wzdluz wewnetrznej scianki tej ko¬ mory, podczas gdy gaz wylotowy z pieca obroto¬ wego 2 plynie srodkiem tej komory. Dokladne wy¬ mieszanie powietrza z gazem wylotowym umozli¬ wiaja wiry powstajace w komorze w wyniku dwóch przeplywów. Odizolowanie goracego gazu od chlodnej scianki komory mieszania warstwa po¬ wietrza zapobiega skraplaniu sie czesci lotnych na sciance komory i tworzeniu sie na niej powloki.Jako separator 12 oddzielajacy pyl od mieszani¬ ny powietrza i gazu wylotowego stosuje sie cy¬ klon. Calosc lub czesc oddzielonego pylu bogate¬ go w czesci lotne usuwa sie poza uklad przez re¬ gulowany upust C za rozgalezieniem 13 umieszczo¬ nym na wylocie z separatora 12. Pozostala czesc pylu wraca do pieca obrotowego 2 przewodem za¬ silajacym oznaczonym na rysunku linia przery¬ wana.Ze wzgledu na koszty eksploatacji separator 12 powinien byc tak skonstruowany, aby straty cis¬ nienia byly w nim jak najmniejsze. Spowodowane tym obnizenie sprawnosci oddzielania nie jest isto¬ tne, gdyz usuniecie poza uklad polowy krazacych w nim czesci lotnych mozliwe jest nawet przy sprawnosci separatora 12 wynoszacej tylko 70%.Ponadto, poniewaz ilosc czesci lotnych krazaca w ukladzie jest zawsze wieksza niz ich ilosc wpro¬ wadzana do. ukladu, zawartosc czesci lotnych w klinkierze cementowym moze byc obnizona nawet do mniej niz polowy ich ilosci wprowadzanej do ukladu, co nastapi w przypadku gdy caly oddziela¬ ny pyl bedzie usuwany poza uklad.Ponizej porównano sposób omówiony w wyna¬ lazku ze sposobem znanym. Przy zastosowaniu D znanego sposobu w ukladzie pokazanym na fig. 1 mozliwe jest usuniecie poza urzadzenie przy po¬ mocy zespolu upustowego 10 tylko 10—15% czesci lotnych zawartych w gazie wylotowym. Sposób wedlug wynalazku umozliwia usuniecie poza uklad co najmniej 50% czesci lotnych zawartych w ga¬ zie wylotowym (przy zalozeniu, ze sprawnosc kon¬ densacji komory mieszania 11 wynosi 70% i spra¬ wnosc oddzielania separatora 12 — 70%). W skraj¬ nym przypadku gdy caly oddzielony pyl o tem¬ peraturze okolo 800°C jest usuwany poza urzadze¬ nie, straty ciepla wynosza tylko 7—10 kcal/kg klinkieru.W celu skompensowania tych strat nalezy do¬ prowadzic do urzadzenia kalcynujacego dodatko¬ we cieplo w ilosci 10—20 kcal/kg klinkieru, to znaczy 3—4 razy mniej niz w znanym urzadzeniu z zespolem upustowym. Ponadto wysoka sprawnosc usuwania czesci lotnych poza urzadzenie pozwa¬ la na obnizenie w stanie równowagi stezenia kra- zacych w urzadzeniu czesci lotnych. Dzieki temu powloka tworzaca sie miedzy piecem obrotowym 2 a komora mieszania 11 jest niewielka i mozna uniknac zatykania cyklonów i zsypów surowców podgrzewacza 1.Jedna z zalet urzadzenia wedlug wynalazku jest mozliwosc regulowania ilosci usuwanych poza urza¬ dzenie czesci lotnych w zaleznosci od #wymagaii procesu. Realizuje sie to bardzo latwo za pomoca upustu C za rozgalezieniem 13. Przykladem moze byc to proces produkcji klinkieru cementowego o zawartosci alkaliów (Na20) ponizej 0,6% z surow¬ ców zawierajacych 0,8% alkaliów.Ilosc alkaliów wprowadzana do urzadzenia sta- 40 nowi okolo 1,2% ilosci produkowanego klinkieru i ich ilosc zawarta w oddzielnym pyle stanowi równiez 1,2% ilosci klinkieru. Wynika stad, ze ilosc alkaliów krazacych w urzadzeniu, zalezna od ich lotnosci i warunków pracy urzadzenia, stanowi 45 2,4% ilosci produkowanego klinkieru. Aby zawar¬ tosc alkaliów w produkowanym klinkierze nie * przekraczala 0,6%, upust C za rozgalezieniem 13 musi byc tak ustawiony aby mniej wiecej polowa oddzielanego pylu byla usuwana poza urzadzenie. 50 Ilosc czesci lotnych krazacych w urzadzeniu za¬ lezy od wielu czynników i bardzo trudno jest ja okreslic na etapie projektowania urzadzenia z pie¬ cem obrotowym. Dlatego tez w znanyon urzadze¬ niu z piecem obrotowym urzadzenie upustowe po- 55 siada zawsze wydajnosc znacznie wieksza od fak¬ tycznie wymaganej, nie jest wiec nigdy w pelni wykorzystane. W urzadzeniu zgodnym z wynalaz¬ kiem ilosc czesci lotnych usuwana poza urzadze¬ nie moze "byc w szerokim zakresie scisle kontrolo- 6o wana, a separator 12 i rozgalezienie 13 z upu¬ stem C maja znacznie prostsza konstrukcje i sa tansze niz znany zespól upustowy 10. Ponadto gaz piecowy krazy w ukladzie bez upustu i rozgale¬ zien, co znacznie ulatwia sterowanie procesem. es Zgodnie z wynalazkiem, czesci lotne zawarte w89531 8 gazie wylotowym wyplywajacym z pieca obroto¬ wego ochladzane sa przez powietrze o temperatu¬ rze nizszej niz temperatura gazu a nastepnie skra¬ plane i oddzielane. W urzadzeniu wedlug wyna¬ lazku pokazanym na fig. 2 komora mieszania 11 i separator 12 stanowia dwa oddzielne elementy urzadzenia.W urzadzeniu pokazanym na fig. 3, role tych dwóch elementów spelnia cyklon 14 posiadajacy górny i dolny otwór wlotowy. Powietrze dostar¬ czane z chlodni 3 wprowadza sie do cyklonu 14 przez górny otwór wlotowy stycznie tak, ze two¬ rzy ono wir zstepujacy, podczas gdy gaz wyloto¬ wy zasysany jest przez dolny otwór wlotowy.Umozliwia to dokladne wymieszanie powietrza z gazem wylolowym, a nastepnie oddzielenie zawar¬ tego w gazie pylu.W urzadzeniu zgodnym z wynalazkiem powie¬ trze doprowadzane z chlodni 3 klinkieru miesza sie z gazem wylotowym, przy czym nastepuje skro¬ plenie czesci lotnych na pyle zawartym w gazie wylotowym. Nastepnie mieszanine powietrza z ga¬ zem wylotowym oczyszcza sie z pylu i doprowa¬ dza do palnika kalcynujacego w podgrzewaczu 1 zawiesiny. Calosc lub czesc oddzielonego pylu usu¬ wa sie poza uklad wraz ze skroplonymi na nim czesciami lotnymi. Wazna zaleta wynalazku jest mozliwosc usuniecia poza uklad wszystkich kra¬ zacych w nim czesci lotnych, dzieki czemu ilosc czesci lotnych zawarta w produkowanym klinkie¬ rze cementowym moze byc ponad dwa razy mniej¬ sza od ilosci czesci lotnych wprowadzanych do urzadzenfa.W znanym urzadzeniu z piecem obrotowym po¬ siadajacym zespól upustowy nie mozna osiagnac tak niskiej zawartosci czesci lotnych w klinkie¬ rze, gdyz mozna tam usunac poza urzadzenie tyl¬ ko te ilosc czesci lotnych, która jest zawarta w upuszczanym gazie. Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia podwyzszenie jakosci produkowanego cementu i jest szczególnie korzystne przj produk¬ cji cementu portlandzkiego z niska zawartoscia alkaliów. Ponadto pozwala na calkowite zlikwi¬ dowanie zjawiska powstawania powloki na wew¬ netrznych sciankach podgrzewacza oraz zatykania cyklonów i zsypów surowca w podgrzewaczu. Po¬ niewaz gaz piecowy nde jest usuwany poza urzadze¬ nie, lecz tylko oddziela sie od niego pyl ze skrop¬ lonymi czesciami lotnymi — sprawnosc cieplna urzadzenia jest znacznie wieksza od sprawnosci znanego urzadzenia z piecem obrotowym z zespo¬ lem upustowym.Urzadzenie wedlug wynalazku posiada: — komore mieszania, w której zachodzi miesza¬ nie powietrza doprowadzanego z chlodni klinkieru z gazem wyplywajacym z pieca obrotowego, w wy¬ niku czego czesci lotne skraplaja sie \ osiadaja na pyle zawartym w gazie wylotowym, — zespól odpylajacy, który oddziela pyl od mie¬ szaniny powietrza z gazem wylotowym, — przewód doprowadzajacy mieszanine powie¬ trza z oczyszczonym z pylu gazem wylotowym do palnika kalcynujacego podgrzewacza zawiesiny. — rozgalezienie z upustem umozliwiajacym usu¬ wanie oddzielonego pylu poza urzadzenie.Mozliwe jest usuwanie poza urzadzenie calej ilosci czesci lotnych krazacej w urzadzeniu, a tym samym — znaczne obnizenie ich zawartosci w klin¬ kierze. Zastosowanie urzadzenia wedlug wynalazku umozliwia produkcje klinkieru cementowego o naj¬ wyzszej jakosci i jest szczególnie korzystne przy produkcji cementu o niskiej zawartosci alkaliów.Urzadzenie zgodne z wynalazkiem posiada wszyst¬ kie zalety znanego urzadzenia z piecem obroto¬ wym zawierajacym podgrzewacz zawiesiny, nie wystepuje w nim natomiast niekorzystne zjawisko powstawania powloki na wewnetrznych sciankach podgrzewacza. Umozliwia tg dlugotrwala niezawod¬ na prace urzadzenia i pozwala na unikniecie pra¬ cochlonnego usuwania powloki. Zastosowanie w urzadzeniu rozgalezienia z upustem umozliwia usta¬ lenie usuwanej poza urzadzenie ilosci czesci lotnych w granicach od 0 do 100% zaleznie od jakosci pro¬ dukowanego klinkieru. Dzieki temu unika sie zbed¬ nych s^rat surowców i paliwa. Zastosowanie wyna¬ lazku powoduje zmniejszenie ilosci urzadzen wyma¬ gajacych kontroli i konserwacji oraz znaczne obni- zenie kosztów budowy ukladu. PL