PL92093B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest piec obrotowy do wypalania i spiekania materialów mineralnych, zwlaszcza surowców dla wytwarzania cementu. Znane sa piece obrotowe tego typu, które sa uzyteczne, gdy pozadane jest wytwarzanie wielkiej ilosci produktu. Proces wytwarzania realizowany jest wówczas w odrebnych zespolach w pewnej liczbie stopni, zawierajacych wymiennik ciepla, beben obrotowy i chlodnik, sluzacy do chlodzenia goracego wyrobu. Przetwarzanie surowców, zwlaszcza surowców dla wytwarzania cementu jest korzystne w zespolach podzielonych na stopnie przetwarzania, stosownie do róznych etapów wymiany ciepla w procesie. Korzysci wynikaja przede wszystkim z mozliwosci ekonomicznej produkcji wyrobu, oraz mozliwosci dokladnego nadzorowania i automatycznego sterowania procesami produkcyjnymi w piecach tego typu. W piecu obrotowym posiadajacym odrebny cyklon z palnikiem, ilosc powietrza niezbednego do spalania w piecu jest mala, wobec czego tylko czesc ogrzanego powietrza chlodzacego moze byc skutecznie wykorzystana w bebnie pieca obrotowego dla odzyskania ciepla z powietrza chlodzacego. Pozostala czesc wskutek tego wykorzystywana jest jako powietrze spalania w komorze wypalania. W znanych piecach obrotowych chlodnik zawiera szereg przewodów chlodzacych, ulozonych planetarnie wokól czesci wylotowej bebna pieca obrotowego, i obracajacych sie z bebnem tak, ze cale ogrzane powietrze przeznaczone do wykorzystania jako powietrze spalania jest przedmuchiwane przez beben lub alternatywnie zawiera chlodnik rurowy polaczony z bebnem pieca obrotowego w taki sposób, ze co najmniej czesc ogrzanego powietrza chlodzacego jest wykorzystywana w bebnie jako wtórne powietrze spalania, podczas gdy druga czesc jest wykorzystywana dla podgrzewania lub spalania w procesach wypalania. Jednakze w piecu z odrebnym chlodnikiem planetarnym lub chlodnikiem obrotowym nie udalo sie do tej pory polaczyc skutecznego ochladzania produktu z zadowalajacym wykorzystaniem mas nagrzanego powietrza chlodzacego, jako powietrza spalania w procesie poniewaz trudno jest skonstruowac i wykonac przepust pomiedzy bebnem i chlodnikiem w taki sposób, zeby ogrzane powietrze i goracy produkt mogly przechodzic w ukladzie przeciwpradówym w stosunku do siebie bez zadnych trudnosci.2 92093 Waski przepust lub przepusty powoduja zapylenie co wplywa nu skutecznosc chlodzenie chlodnika, chyba ze czesc powietrza chlodzacego Jest usuwani z chlodnika, Powoduja to Jadnak wysokie calkowita zuzycia ciepla w procesie. Pomimo, te wystarczajace ilosci powietrza sa przepuszczane przaz beben placa obrotowego w calu zastosowanie w procesie spalania. Ilosc powietrza dla ochlodzanla wylotu bebna l/lub wlotu chlodnika moze okazac sie niewystarczajaca, Wskutek tego czesci ta moga ulegac uszkodzeniu przaz cieplo zawarta w goracym produkcie. Jednakze Jest konieczne, laby mozliwie maksymalna Ilosc ciepla z goracego produktu zostala odzyskana, Calem wynalazku Jest opracowania konstrukcji pieca obrotowego, który nie ma wad placów stosowanych dotychczas, Cal wynalazku zostal osiagniety przez to, ze plac zawiera chlodziarke laczaca beben obrotowy f chlodnik stanowiaca przapust dla wypalonego produktu z bebna do chlodnika, w ukladzie przeciwpradowym z nagrzanym powietrzem chlodzacym, doprowadzanym do bebna pieca obrotowego Jako powietrza spalania, przy czym nieruchoma chlodziarka posiada otwór dla doprowadzania dodatkowego powietrza chlodzacego oraz otwór dla usuwania czesci podgrzanego powietrza chlodzacego, polaczony z najnizej polozonym cyklonem - wymlcnnlke ciepla poprzez przewód bocznikujacy beben obrotowy. -Surowiec przechodzi na poczatku w postaci zawiesiny poprzez wymiennik ciepla w ukladzie przeciwpradowym w stosunku do gazów wylotowych z najnizej polozonego cyklonu i bebna pieca obrotowego. Po pelnym lub czesciowym wypalaniu przechodzi on do bebna pieca obrotowego w celu spiekania i jest usuwany poprzez wylot w nizszej czesci bebna do nieruchomej chlodniarki, laczacej beben pieca obrotowego i chlodnik obrotowy. W chlodniku powietrza Jest przepuszczana w ukladzie przeciwpradowym w stosunku do goracego materialu, przeznaczonego do ochladzania. Gdy chlodziarka jest zasilona dodatkowym powietrzem chlodzacym, to realizowana jest skuteczna przechladzanie goracego produktu natychmiast po opuszczeniu przez goracy produkt bebna pieca obrotowego. Co najmniej czesc powietrza uzytego do przechladzania jest nastepnie usuwana natychmiast poprzez przewód bocznikowy pieca, do najnizej polozonego cyklonu wymiennika ciepla. W wyniku tego przechladzania chlodnik jest zasilany wstepnie ochlodzonym produktem i dzieki temu do koncowego ochladzania w obrotowym chlodniku wymagana jest zmniejszona ilosc powietrza chlodzacego. Zmniejszenie to jest korzystne dla pracy chlodnika i przechodzenia ogrzanego powietrza chlodzacego poprzez wlot materialu chlodnika i chlodniarke do bebna pieca obrotowego. Czesc powietrza chlodzacego przechodzi bezposrednio poprzez przewód bocznikowy z chlodziarki do najnizej polozonego cyklonu. W ten sposób cieplo zawarte w ogrzanym powietrzu chlodzacym moze byc odzyskane i wykorzystywane w procesach obróbki cieplnej tak, ze kontrolowana ilosc ogrzanego powietrza chlodzacego jest wykorzystywana jako powietrze spalania w bebnie pieca obrotowego a druga kontrolowana czesc ilosci ogrzanego powietrza chlodzacego jest wykorzystana jako powietrze spalania w najnizej polozonym cyklonie. Jako nastepny skutek redukowana jest ilosc ogrzanego powietrza chlodzacego, które ma byc przepuszczone z czesci wlotowej materialu goracego chlodnika tak, ze liczba czastek pylu przenoszonych z chlodnika do bebna pieca obrotowego zostaje znacznie zmniejszona. Jest korzystne przechladzanie goracego produktu w czasie jego usuwania z bebna, a przed wprowadzeniem do chlodnika, poniewaz chroni to czesci wlotowe chlodnika przed duzo wiekszym zuzyciem mechanicznym i termicznym. Korzystnie jest jesli wylot gazów odlotowych z bebna pieca obrotowego jest polaczony do jednego cyklonu wymiennika ciepla, a wylot gazów odlotowych z chlodniarki do drugiego cyklonu wymiennika ciepla, przy czym wyloty gazów obydwu cyklonów sa nastepnie laczone. Strumienie powietrza spalania, z których jeden przechodzi przez beben pieca obrotowego a drugi przez najnizej polozony cyklon wymiennika ciepla, moga byc w znacznym zakresie sterowane niezaleznie, umozliwiajac tym samym wlasciwe nastawienie procesów w najnizej polozonym cyklonie i w bebnie pieca obrotowego. Sterowanie rozdzialem dwóch strumieni gazów moze byc realizowane na przyklad za pomoca dmuchaw usytuowanych przy wylotach dwóch cyklonów przed polaczeniem wylotów gazów odlotowych do jednego przewodu rurowego, przepuszczajacego gaz odlotowy do osadnika w celu oczyszczania. Chlodziarka moze byc wyposazona w srodki sluzace do utrzymywania czesci goracego produktu na dnie siatkowym, funkcjonujacym jako dno zloza fluidalnego. Chlodziarka moze na przyklad zawierac na spodzie zasadniczo poziome dno siatkowe, której ladowanie jest sterowane za pomoca progu, regulujacego przelew materialu do chlodnika. W chlodziarce wedlug wynalazku realizowane jest szybkie i skuteczne przechladzanie goracego produktu, a powietrze wykorzystane zarówno jako powietrze fluidyzujace i jako powietrze chlodzace moze byc usuwane poprzez otwór upustowy, bez koniecznosci przechodzenia przez beben pieca obrotowego. Alternatywnie chlodziarka moze byc wyposazona w poziomy lub ukosny ruszt ruchomy dla dalszego przenoszenia materialu. Takze w tym przypadku osiagana jest skuteczna wymiana ciepla tak, ze uzyskiwany jest znaczny spadek92 093 3 temperatury produktu, a powietrze chlodzace jest ogrzewane wystarczajaco dla wykorzystywania jako przegrzane powietrze spalania. Chlodnik bebnowo-planetamy korzystnie wyposazony jest w elementy sluzace do przenoszenia i podnoszenia materialu. Chlodniki tego typu sa bardzo znane, lecz gdy przepuszczane sa przez chlodniki tylko ograniczone ilosci powietrza chlodzacego, wazne jest zapewnienie bezposredniego styku miedzy materialem i ochladzajacym powietrzem, a to moze byc uzyskane przez zastosowanie takich srodków przenoszacych i podnoszacych, które podnosza i opuszczaja goracy material wielokrotnie w strumieniu powietrza chlodzacego. Korzystnie jesli przewód rurowy chlodnika wyposazony jest w szereg wtórnych rurowych przewodów usytuowanych planetarnie wokól konca wylotowego glównego przewodu chlodnika. Planetarne przewody chlodnika poprawiaja skutecznosc wymiany ciepla i sa specjalnie korzystne w przypadku, gdy projektowany jest piec obrotowy o duzej wydajnosci. Korzystnie, jesli tylko czesc powietrza niezbednego do chlodzenia musi przechodzic przez planetarne przewody chlodnika, poniewaz w przeciwnym razie kanaly zsypowe, poprzez które przewody lacza sie z wnetrzem glównego przewodu, zatykaja sie wskutek waskiego przeplywu przez waskie kanaly zasypowe. Dalsze usprawnienia skutecznosci chlodzenia chlodziarki i chlodnika moga byc uzyskane jesli instalacja jest zbudowana tak, ze chlodziarka lub chlodnik albo obydwa te urzadzenia sa zaopatrzone w srodki do wprowadzania wody chlodzacej. Chociaz jest bezwzglednie konieczne, aby ilosc powietrza chlodzacego byla dokladnie dopasowana do ilosci niezbednego powietrza spalania, to pewna ilosc nadmiaru powietrza chlodzacego moze byc przepuszczana poprzez beben pieca obrotowego lub przewód bocznikowy do najnizej polozonego cyklonu w celu odpylenia w osadniku bez znacznego oddzialywania na bilans cieplny instalacji. Wprowadzanie wody chlodzacej moze sluzyc jako srodek sterowania temperatura i regulowania ilosci powietrza chlodzacego. Oprócz poprawienia chlodzenia, woda sluzy takze do klimatyzowania ogrzanego powietrza chlodzacego, przed jego przepuszczeniem do bebna pieca obrotowego lub najnizej polozonego cyklonu. Chlodziarka jest wyposazona, w miejscach jej polaczenia zarówno z bebnem jak i chlodnikiem, w uszczelnienia, przez które przedmuchuje sie powietrze tak, ze powietrze odprowadzane z uszczelnien przechodzi na strone zasysania wentylatora dostarczajacego powietrze chlodzace do chlódniarki. Gdy stosuje sie uszczelnienia tego typu, nalezy przepuszczac znaczne ilosci powietrza poprzez uszczelnienia, w celu uzyskania skutecznego chlodzenia czesci przylegajacych do uszczelnien i naturalnie samych uszczelnien, aby uniknac uszkodzenia w szczególnosci czesci wylotowej bebna. Przez wykorzystanie powietrza odprowadzanego z uszczelnien, jako czesci zasilania dodatkowym powietrzem chlodzacym chlodniarki, odzyskuje sie i Wykorzystuje sie cieplo powietrza z uszczelnien, gdy nagrzane powietrze chlodzace jest stosowane jako powietrze spalania. Dodatkowa zaleta jest odprowadzanie z powrotem do pieca pylu zawartego w powietrzu z uszczelnien, poprzez strumien dodatkowego powietrza chlodzacego. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia piec obrotowy w widoku z boku, fig. 2 — dolna czesc pieca obrotowego pokazanego na fig. 1 w widoku z boku, fig. 3 — dolna czesc pieca obrotowego z przewodem chlodnika i chlodziarki w widoku z boku, fig. 4 — dolna czesc innego rozwiazania pieca obrotowego z chlodnikiem i chlodziarka. Piec pokazany na fig. 1 zawiera beben 1 pieca obrotowego, majacy pierscienie toczne 2 opierajace sie za posrednictwem rolek wspornikowych 3 na fundamentach 4. Czesc wylotowa pieca obrotowego posiada glowice zimna pieca oparta na fundamencie 4. Glowica 5 jest polaczona z cyklonowymi wymiennikami 6, 7 ciepla z których wymiennik 6 laczy sie z glowica 5 za pomoca przewodu 8 odlotowego gazów piecowych. Przewód zsypowy 9 dla odprowadzania materialów sluzy do laczenia wymienników 6 i 7 ciepla z bebnem 1 poprzez glowice 5. Wymienniki 6 i 7 ciepla skladaja sie z wielu szeregowo polaczonych cyklonów wyposazonych w pionowe przewody odprowadzajace. Gaz i material przechodza w ukladzie przeciwpradowym poprzez wymiennikLWymiennik 7 ciepla posiada wdolnej czesci cyklon 10 z palnikiem, przewodem 11 doprowadzajacym paliwo do palnika oraz przewodem 12 odprowadzajacym powietrze z chlodziarki fluidyzacyjnej do najnizej polozonego cyklonu. Cyklon 10 jest zasilany surowcem z obydwu wymienników za pomoca przewodów dostawczych 13 i 14. Wymienniki 6, 7 ciepla posiadaja odrebne przewody odprowadzajace 15 i 16 dla gazów odlotowych, z których kazdy posiada dmuchawe ' i 16'. Gazy odlotowe przechodza z przewodów 15,16 do osadnika albo poprzez komin do atmosfery. Surowiec do przetwarzania w piecu obrotowym podawany jest do wymienników 6 i 7 ciepla poprzez podajniki 17 i 18. Wysyp 19 produktu z bebna pieca obrotowego laczy sie z chlodziarka 20 fluidyzacyjna posiadajaca otwór 21 laczacy sie z przewodem 12 odprowadzajacym powietrze, dolny otwór do doprowadzania powietrza chlodzacego oraz otwór 23 do odprowadzania materialu. Dolny otwór 22 jest polaczony z wentylatorem 24 dla zasilania powietrzem. Otwór odprowadzajacy 23 otwiera sie do chlodnika 25 bebnowo-planetarnego, posiadajacego pierscienie toczne 26, opierajace sie za posrednictwem rolek4 92 093 wspornikowych 27 na fundamentach 28. Chlodnik 25 posiada rury 29, laczace sie z wnetrzem glównego przewodu chlodnika 25 poprzez gardziele 30 i zbiorcza komore 31 wysypowa chlodnika, posiadajaca dolny wysyp 32 materialu. Paliwo jest podawane do bebna pieca obrotowego przez wentylator 33 z palnikiem. Na figurze 2 pokazana jest dolna czesc pieca obrotowego, z fig. J, w czesciowym przekroju. Chlodziarka 20 fluidyzacyjna posiada uszczelnienia labiryntowe 34 i 35, które w miejscach polaczenia zarówno z bebnem jak i chlodnikiem sa polaczone za pomoca rur 36 i 37 ze strona zasysajaca wentylatora 24. Chlodziarka 20 posiada ruszt 38 który poprzez lacznik 39 jest uruchamiany za pomoca urzadzenia nie pokazanego na rysunku. Na figurach 3 i 4 pokazano inne rozwiazania chlodziarki 20 fluidyzacyjnej, wspólpracujacej z przewodem chlodnika 25. Chlodziarka 20 fluidyzacyjna pokazana na fig. 3 posiada nieruchome pochyle dno 40 siatkowe sluzace do kierowania materialu do przewodu chlodnika 25. Spód chlodziarki 20 posiada wysyp 41 dla odprowadzania drobno sproszkowanego materialu przechodzacego przez dno 40. Przewód chlodnika jest rozladowywany do zbiorczej komory 42 wysypowej chlodnika z dolnym odprowadzeniem 43. W konstrukcji pokazanej na fig. 4 spód chlodziarki 20 posiada dziurkowane dno 44, przepuszczajace powietrze i próg 45. Woda chlodzaca lub inny srodek chlodzacy moze byc doprowadzany rurami 46. Przewód chlodnika 25 jest wyposazony w pólki 47. Beben 1 jest napedzany za pomoca mechanizmu napedowego 48, zawierajacego przekladnie i silnik elektryczny. Chlodnik 25 jest w podobny sposób napedzany przez wlasny mechanizm napedowy 49, zawierajacy przekladnie i silnik elektryczny. Dzieki temu beben 1 i chlodnik 25 sa obracane niezaleznie. W czasie pracy surowiec, na przyklad surowiec cementowy, sluzacy do wytwarzania klinkieru cementowego jest podawany do pieca poprzez podajniki 17 i 18 w regulowanych ilosciach, na przyklad za pomoca dozownika wagowego. W bebnie 1 i cyklonie 10 wypalanie realizowane jest za pomoca paliwa, doprowadzanego przez wentylator 33 z palnikiem i przewód 11 doprowadzajacy paliwo oraz za pomoca powietrza dostarczanego poprzez wysyp 19 i przewód 12. Surowiec przechodzi poprzez cyklonowe wymienniki 6 i 7 ciepla i jest podgrzewany przez gazy odlotowe przepuszczane do góry. Podgrzany surowiec z obydwu wymienników jest doprowadzany przewodami dostawczymi 13 i 14 do cyklonu 10 a stad do bebna 1, w którym odbywa sie ostateczne wypalanie lub spiekanie. Wypalony produkt jest odprowadzany poprzez wysyp 19 bebna do nieruchomej chlodziarki 20. Powietrze chlodzace jest wdmuchiwane za pomoca wentylatora 24 do chlodziarki i dzieki temu dokonywane jest skuteczne przechladzanie goracego produktu. Jednoczesnie powietrze chlodzace jest ogrzewane do znacznej temperatury i przechodzi jako powietrze spalania do bebna lub przez otwór odprowadzajacy 21 i przewód 12 do cyklonu 10. Przechlodzony produkt jest odprowadzany z chlodziarki do przewodu chlodnika 25 bebnowego, w którym odbywa sie dalsze chlodzenie produktu w powietrzu chlodzacym, wprowadzonym poprzez zbiorcza komore 31 wysypowa chlodnika. Pólki 47 chlodnika pokazane na fig. 3 i 4, transportuja goracy produkt poprzez przewód chlodnika i podnosza oraz opuszczaja go wielokrotnie w strumieniu powietrza chlodzacego, przechodzacego w ukladzie . przeciwpradowym poprzez przewód. Ogrzane powietrze chlodzace laczy sie z ogrzanym powietrzem z chlodziarki i calkowity strumien ogrzanego powietrza jest dzielony na dwa strumienie przepuszczane jako powietrze spalania do bebna i poprzez przewód 12 do cyklonu 10. Korzystnie jest jesli ilosc powietrza chlodzacego jest odpowiednio dobrana do ilosci powietrza spalania wymaganej w procesie, a nieruchomaf chlodziarka zapewnia szybka i skuteczna wymiane ciepla miedzy powietrzem i goracym produktem, który jesli to konieczne jest zraszany woda. Chlodziarka umozliwia wlasciwy podzial strumieni powietrza chlodzacego tak, ze cale ogrzane powietrze jest przepuszczane do i poprzez cyklon 10 i beben i nie jest konieczne instalowanie filtrów do oczyszczania nadmiaru powietrza chlodzacego. Przechladzanie goracego produktu przed jego dostarczeniem do chlodnika zapewnia zmniejszenie ilosci powietrza chlodzacego wymaganego w chlodniku dzieki czemu predkosc powietrza przepuszczanego przez chlodnik moze byc utrzymywana na srednim poziomie, co pozwala uniknac zapylenia w szczególnosci w ograniczonej czesci wlotu materialu chlodnika. Wymiana ciepla w chlodziarce jest usprawniana za pomoca poziomego lub ukosnego ruchomego rusztu do siatkowego dna zloza fluidalnego, które umozliwia utrzymywanie okreslonej warstwy goracego materialu w chlodziarce. Uszczelnienia powietrzne polaczen pomiedzy nieruchoma chlodziarka i bebnem oraz chlodnikiem chlodza i chronia te czesci oraz zapewniaja korzystne rozwiazanie problemów uszczelnienia, poniewaz przepuszczane powietrze jest ponownie nawracane do chlodziarki. PL PL PL PL

Claims (8)

Zastrzezenia patentowe

1. Piec obrotowy do wypalania i spiekania materialów mineralnych, zwlaszcza surowców cementowych, zawierajacy cyklonowy wymiennik ciepla dla podgrzewania i wstepnego wypalania surowców, beben i chlodnik92093 5 bebnowo-planetarny, zn»ami,enn,y tym, ze posiada chlodziarke fluidyzacyjna (20) laczaca beben (1) (chlodnik (25) stanowiaca przepust dla wypalanego produktu z bebna do chlodnika w ukladzie przeciwpradowym w stosunku do nagrzewanego powietrza chlodzacego doprowadzanego do bebna jako powietrze spalania, przy czym chlodziarka (20) posiada otwór (22) dla doprowadzania dodatkowego powietrza chlodzacego oraz otwór (21) dla usuwania czesci podgrzanego powietrza chlodzacego polaczony z najnizej polozonym cyklonem (10) wymiennika ciepla poprzez przewód (12) bocznikujacy beben (1).

2. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wylot gazów bebna (1) jest polaczony z cyklonem wymiennika (6) ciepla, a wylot gazów odlotowych z chlodziarki (20) jest polaczony z najnizej polozonym cyklonem (10) wymiennika (7) ciepla.

3. Piec wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze chlodziarka (20) jest wyposazona w srodki do utrzymywania czesci goracego produktu na dnie siatkowym, dzialajacym jako dno zloza fluidalnego.

4. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze chlodziarka (20) zawiera poziomy lub ukosny ruszt (38) dla dalszego transportu materialu przez chlodziarke.

5. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze chlodnik (25) bebnowy posiada pólki (47) dla transportuj podnoszenia materialu.

6. Piec wedlug zastrz. 1, z n a m i,e n n y tym, ze chlodnik (25) bebnowo-planetarny posiada rury (29) usytuowane wokól czesci wylotowej glównego przewodu rurowego.

7. Piec wedlug zastrz. 1; znamienny tym, ze chlodziarka (20) lub chlodnik (25) lub obydwa te zespoly sa wyposazone w srodki do wtryskiwania wody chlodzacej.

8. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze chlodziarka (20) w miejscach polaczen z bebnem (1) i chlodnikiem (25) zawiera uszczelnienia, w których zastosowano przedmuch powietrza, a uszczelnienia zawieraja elementy do odprowadzania powietrza z uszczelnien i doprowadzania go do strony zasilania wentylatora (24) dostarczajacego powietrze chlodzace do chlodziarki (20).92 093 Fig.3 U&3 Prac Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 10 zl