Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadze¬ nia co najmniej czesciowego wypalania ogrzane¬ go wstepnie sproszkowanego surowca skladajace¬ go sie z lub zawierajacego wapno oraz urzadze¬ nie do prowadzenia co najmniej czesciowego wy¬ palania ogrzanego wstepnie sproszkowanego su¬ rowca skladajacego sie z lub zawierajacego wap¬ no, stanowiacy ulepszenie rozwiazania objetego patentem polskim nr 91293.Wypalanie rozumiane jest jako proces usuwa¬ nia dwutlenku wegla z weglanu wapnia wedlug równania CaC03-* CaO + C02, przy czym pro¬ ces ten jest endotermiczny. Jezeli surowcem jest surowa maczka cementowa, wspomniana powy¬ zej ostateczna obróbka termiczna nastepujaca po procesie wypalania zachodzi w procesie spieka¬ nia, w wyniku którego wytwarza sie klinkier.Proces spiekania ma charakter egzotermiczny.Cieplo niezbedne do przemiany surowej macz¬ ki cementowej na klinkier pochodzi zwykle ze spalania paliwa wprowadzanego do komory spa¬ lania lacznie z powietrzem, w wyniku czego po¬ wstaja gazy spalinowe. W efekcie energia za¬ warta w paliwie wydzielana jest w postaci ogrza¬ nych do wysokiej temperatury gazów spalino¬ wych. Nastepnie cieplo przekazywane jest suro¬ wej maczce cementowej przez spaliny, podczas kontaktu obu materialów. Cieplo wykorzystywa¬ ne jest glównie w procesach wstepnego grzania i wypalania, bowiem spiekanie jak wspomniano 2 jest procesem egzotermicznym; w praktyce jed¬ nak cieplo musi byc dostarczane dla zainicjowa¬ nia procesu spiekania.Sposród innych przyczyn, ze wzgledu na obec¬ nosc w surowej maczce substancji alkalicznych i zwiazane z tym trudnosci, czasami korzystnie jest prowadzic wstepne wygrzewanie i wypala¬ nie surowej maczki stosujac jedno zródlo ciepla a inicjowac jej spiekanie za pomoca goracego ga¬ zu z innego zródla.W wypadku wypalania surowej maczki cemen¬ towej pozadane jest prowadzenie tego procesu w niskiej temperaturze. Prowadzenie tego procesu przy stosowaniu gazów spalinowych o wysokiej temperaturze jest trudne, poniewaz istnieje wów¬ czas duze1 ryzyko lokalnego i chwilowego prze¬ grzania surowej maczki. Nawet krótkotrwale przegrzanie czesci surowej maczki moze spowo¬ dowac wydzielanie sie par zwiazków alkalicznych albo moze spowodowac, w wyniku nadtopienia, wytworzenie sie zbrylonych spieków.Przegrzewanie sie surowej maczki na etapie wypalania moze równiez hamowac przebieg reak¬ cji chemicznych, które musza zachodzic w póz¬ niejszym etapie procesu otrzymywania klinkieru.Na przyklad, tworzenie sie klinkieru w czasie procesu wypalania powoduje niekorzystny prze¬ bieg pozostalych etapów calego procesu.W patencie glównym nr 91293 opisano sposób przeprowadzania co najmniej czesciowego wypa- 95 5853 95 585 4 lania wstepnie ogrzanego sproszkowanego su¬ rowca skladajacego sie z, lub zawierajacego wap¬ no, polegajacy na dokladnym wymieszaniu co najmniej czesci wstepnie ogrzanego surowca z paliwem stosowanym dla przeprowadzenia co najmniej czesciowego wypalania, przy czym jako paliwo stosuje sie gaz palny lub stosuje sie takie paliwo, ze w kontakcie ze sproszkowanym ma¬ terialem wydziela sie jako gaz palny, w którym material ulega zawieszeniu.Zawiesina gaz palny/surowiec kontaktuje sie nastepnie ze strumieniem gazu zawierajacego tlen, w taki sposób, ze gaz palny spala sie, a po¬ szczególne czastki surowca w znacznym stopniu ulegaja izotermicznemu wypalaniu. Tak przero¬ bione czasteczki wprowadza sie do glównego strumienia gazów wylotowych, pochodzacych z procesu spalania i wypalania a nastepnie czaste¬ czki te oddziela sie od strumienia gazu.Powyzszy sposób prowadzenia co najmniej czesciowego wypalania ogrzanego wstepnie spro¬ szkowanego surowca skladajacego sie z lub za¬ wierajacego wapno prowadzi sie w urzadzeniu, które posiada szyb i zespól przeplywu strumie¬ nia gazu skierowanego do góry szybu, wyposa¬ zony w górna koncówke polaczona z czasteczko- wo-gazowym separatorem oraz posiada w strefie mieszania zespól oddzielnego i ciaglego doprowa¬ dzania do strefy mieszania paliwa i surowca dla jednolitego ich wymieszania, przy czym strefa mieszania i szyb sa tak usytuowane, ze zawiesina gaz palny/surowiec przechodzi ze strefy miesza¬ nia do zetkniecia ze strumieniem gazu plynacego szybem w kierunku do góry.W jednym z przykladów opisanych w glównym patencie, strumien gazu zawierajacego tlen, wpro¬ wadza sie od dolu poprzez srodek cylindrycznej komory wypalania i nastepnie ogrzany wstepnie surowiec i paliwo, dokladnie wymieszane w prze¬ wodzie doprowadzajacym zawiesine, wprowadza sie do dna komory wypalania, gdzie dochodzi do kontaktu ze strumieniem gazu zawierajacego tlen. W wyniku tworza sie wiry pomiedzy stru¬ mieniem gazu a sciana komory z jednoczesnie zachodzacym. spalaniem gazowego paliwa i kalcy- nowaniem surowca w niskiej temperaturze. Cza¬ steczki kalcynowanego surowca i spaliny wy¬ prowadza sie z górnej czesci komory kalcyna- cyjinej razem ze strumieniem gazu.Obecnie stwierdzono mozliwosc uproszczenia postepowania opisanego w patencie glównym, dzieki modyfikacji polegajacej na oddzielnym wprowadzaniu paliwa i wstepnie ogrzanego su¬ rowca do dna strefy wypalania.Wedlug wynalazku sposób prowadzenia co naj¬ mniej czesciowego wypalania ogrzanego wstepnie, sproszkowanego surowca skladajacego sie z, lub zawierajacego wapno, polega na wprowadzaniu strumienia gazu zawierajacego tlen centralnie od dolu strefy wypalania oraz oddzielnym wprowa¬ dzaniu od dolu strefy wypalania wstepnie ogrza¬ nego surowca i paliwa niezbednego do przepro¬ wadzenia co najmniej czesciowego jego wypala¬ nia, przy czym jako paliwo stosuje sie gaz palny, albo takie, ze w temperaturze komory wypala¬ nia wydziela sie jako palny gaz. W tworzacym sie obszarze zawirowan spala sie gaz i zachodzi w zna¬ cznym stopniu izotermiczne wypalanie pojedyn¬ czych czasteczek surowca, zas gazy wylotowe z procesów spalania i wypalania usuwa sie ze stre¬ fy, w centralnym strumieniu gazu, z którego od¬ dziela sie czasteczki produktu.Wynalazek dotyczy równiez urzadzenia do pro¬ wadzenia procesu wypalania wedlug zmodyfiko¬ wanej metody. Urzadzenie to posiada cylindrycz¬ na pionowa komore wypalania posiadajaca cen¬ tralny wlot w dnie komory do wprowadzania strumienia gazu zawierajacego tlen, centralny wylot na szczycie komory prowadzacy do sepa¬ ratora gaz/czasteczki produktu oraz oddzielne przewody dla wprowadzania do dna komory wy¬ palania surowca i paliwa.Takie zmodyfikowane rozwiazanie jest prostsze od opisanego w patencie glównym, poniewaz nie wymaga sie dokladnego wymieszania surowca i paliwa przed wprowadzaniem ich do komory wypalania. Ponadto zaleta oddzielnego wprowa¬ dzania surowca i paliwa jest mozliwosc wprowa¬ dzania ich do komory wypalania w róznych miejscach i w róznych kierunkach, co pozwala na bardziej dokladne regulowanie kontaktu po¬ miedzy czasteczkami paliwa, tlenu i surowca oraz regulowanie procesu spalania paliwa i wypalania surowca. Na przyklad, korzystnie jest, aby cza¬ steczki surowca wprowadzane byly do centralne¬ go strumienia gazu zawierajacego tlen, w taki sposób, aby duza ilosc zawirowan czasteczek su¬ rowca tworzyla sie na dnie komory dookola cen¬ tralnego strumienia gazu zawierajacego tlen i aby paliwo bylo wprowadzane do obszaru zawirowan umozliwiajac tworzenie sie zawiesiny czasteczek surowca w tych wirach.W praktyce polega to na tym, ze strumien ga¬ zu zawierajacego tlen, wprowadza sie do komory wypalania centralnie przez dno komory i ze szybkosc przeplywu strumienia gazu zmniejsza sie w miare jak rozprzestrzenia sie on przecho¬ dzac przez komore. Strumien tego gazu ulatwia tworzenie zawirowan, gdy dochodzi do kontaktu wprowadzanej z boku zawiesiny paliwa i cza¬ steczek surowca ze strumieniem centralnym. Za¬ wiesina unoszona jest nieco skosnie w kierunku szczytu komory i nastepnie opada w dól w kie¬ runku obwodu komory zanim uniesiona zostanie ponownie.Ilosc zawirowan zmniejsza sie w miare uno¬ szenia sie w komorze ku górze az do ewentualne¬ go osiagniecia szczytu komory. Podczas tego pro¬ cesu zachodzi dokladne wymieszanie i równo¬ mierne rozprowadzanie gazowego paliwa i cza¬ steczek surowca, które okresowo kontaktuja sie z tlenem zawartym w strumieniu gazu, co powo¬ duje rozpoczecie procesu spalania gazowego pa¬ liwa. Jednakze zanim utworzy sie, dajacy sie za¬ uwazyc plomien, rozpoczyna sie proces wypala¬ nia pobliskich czasteczek surowca, a poniewaz wypalanie jest procesem endotermicznym lokal¬ na temperatura ulega obnizeniu powodujac w efekcie spalanie gazu bez tworzenia plomienia, 40 45 50 55 605 95 585 6 ale z wytworzeniem ciepla wystarczajacego dla procesu wypalania. W ten sposób wypalanie za¬ chodzi w znacznym stopniu izotermicznie w wy¬ maganej niskiej temperaturze np. 850—1000°C.Pod innymi wzgledami np. jesli chodzi o zródlo gazu zawierajacego tlen, rodzaj stosowanego pa¬ liwa oraz zalety, metoda ta podobna jest do opi¬ sanej w patencie glównym.Korzystnie jest, gdy dno komory wypalania dookola wlotu gazu zawierajacego tlen nachylo¬ ne jest w dól w kierunku do srodka komory.Wówczas wprowadzany surowiec zeslizguje sie w dól po pochylej scianie dna wchodzac w kontakt ze strumieniem gazu zawierajacego tlen i pory¬ wany jest przez strumien, gazu, tworzac najnizsze zawirowania. Paliwo wprowadzane jest poprzez nachylone dno promieniowo do góry w kierun¬ ku przewodu wprowadzajacego surowiec, tak ze w efekcie jest ono wprowadzane w przeciw-pra- dzie do zeslizgujacego sie surowca po scianie dna.Jezeli stosuje sie pojedynczy wlot surowca, mozna uzyc przeslony dla podzielenia strumienia surowca wprowadzanego do wnetrza centralnego strumienia gazu w taki sposób, aby material do¬ prowadzany byl symetrycznie dookola obu stron strumienia gazu. Jezeli stosuje sie dwa lub wie¬ cej wlotów surowca, jego wprowadzenie musi nastepowac w sposób symetryczny i stycznie w stosunku do centralnego strumienia gazu zawie¬ rajacego tlen, aby surowiec rozprowadzic dooko¬ la calego obwodu tego strumienia.Jezeli pochylone ku srodkowi dno komory wy¬ palania jest gladkie, to surowiec bedzie mial ten¬ dencje pokrywania calej powierzchni sciany dna, a jego zeslizgiwanie sie bedzie nastepowac w po¬ staci cienkiej warstwy. Korzystnie jest gdy po¬ wierzchnia dna uformowana jest w postaci zmie¬ niajacych sie serii zaglebien i garbów ciagna¬ cych sie w kierunku centralnego strumienia ga¬ zu, np. promieniowo lub stycznie w stosunku do strumienia gazu. Garby i wglebienia moga byc wykonane albo w samej dolnej scianie dna przez jej marszczenie albo na jej górnej powierzchni.W wyniku utworzenia na górnej powierzchni dna garbów i wglebien surowiec ma tendencje do zsuwania sie strumieni wzdluz wglebien, nie two¬ rzac cienkiej warstwy na calej powierzchni dna.Korzystnie jest, gdy surowiec docierajac do cen¬ tralnego strumienia gazu zawierajacego tlen two¬ rzy strumienie, które dzialaja wówczas jak jego wyrzutnie umozliwiajace wnikanie surowca do wnetrza strumienia gazu, zapewniajac tym sa¬ mym jego dobre wymieszanie. Dla porównania, gdy dno jest gladkie i gdy surowiec zsuwa sie w postaci cienkiej warstwy wymieszanie zachodzi w malym stopniu i surowiec natychmiast uno¬ szony jest do góry, na zewnatrz strumienia ga¬ zowego a pelne wymieszanie z wewnetrzna cze¬ scia strumienia gazowego zachodzi dopiero póz¬ niej, co powoduje koniecznosc zwiekszenia wy¬ sokosci komory wypalania^ Inna zaleta jest to, ze gdy paliwo wprowadza sie poprzez dno rowka, promieniowo w kierunku linii doprowadzajacej surowiec, zachodzi bardziej dokladne wymieszanie paliwa i stosunkowo gru¬ bego strumienia surowca, do którego jest ono do¬ prowadzane, w porównaniu z przypadkiem, gdy paliwo doprowadzane jest od dolu ku górze, do cienkiej warstwy surowca zsuwajacego sie w dól po gladkiej scianie dna. W wyniku dokladnego wymieszania z paliwem, zarówno wtedy gdy ja¬ ko paliwo stosuje sie ciecz, np. olej, jak i cialo stale np. sproszkowany wegiel, uzyskuje sie duze stezenie gazu palnego w objetosci surowca.W instalacji pieca obrotowego do wypalania, na przyklad w instalacji do wypalania cementu, posiadajacej urzadzenia do prowadzenia wypala¬ nia zmodyfikowanym sposobem, piec moze byc wyposazony w wstepny grzejnik cyklonowy, z przedostatniego stopnia którego ogrzany surowiec wprowadza sie do komory wypalania a ostatni stopien którego, dzialajacy jako separator co najmniej czesciowo wypalanego surowca, opusz¬ czajacego od góry komore wypalania, oddziela material wprowadzany z ostatniego stopnia cyk¬ lonu do górnego konca pieca do wjftalania. Stru¬ mien gazu zawierajacego tlen moze byc wstep¬ nie ogrzewany. Korzystne jest stosowanie w tym celu powietrza odlotowego po chlodzeniu pieca, w chlodnicy, w której chlodzi sie material po¬ chodzacy z pieca do wypalania. Powietrze to moze byc w jednej czesci wykorzystywane dla podtrzymywania plomienia w piecu a w drugiej czesci moze stanowic strumien gazu zawieraja¬ cego tlen wprowadzany do komory kalcynacyjnej.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladach wykonania na rysunkach na którym fig. 1 przedstawia komore wypalania w przekroju pionowym, fg. 2, 3, 4 i 5 — cztery rózne przy¬ klady konstrukcji komory wypalania, stonowiace przekroje wzdluz linii II—II z fig. 1, fig. 6 — fragment dna komory wypalania w przekroju z fig. 1 z uwzglednieniem modyfikacji z fig. 4, fig. 7 — instalacje pieca do wypalania cementu, czesciowo w przekrojach.Komora wypalania przedstawiona na fig. 1 sta¬ nowi pionowy cylinder 1 ze stozkowa sciana dna 2 i stozkowa sciane górna 3. Przewód doprowadza¬ jacy gaz zawierajacy tlen 4 polaczony jest kon¬ centrycznie ze sciana dna a przewód odprowa¬ dzajacy 5 polaczony jest koncentrycznie ze scia¬ na górna 3. Przewód 6 zasilania ogrzewanym wstepnie sproszkowanym surowcem, przechodzi pod katem przez dolna czesc pionowego cylindra 1 w przyblizeniu równolegle do sciany dna 2.Wszystkie elementy 1—6 wlacznie zaopatrzone sa w izolacje cieplna.Przewód zasilania paliwem 7 przechodzi przez sciane dna 2 w poblizu i promieniowo w stosun¬ ku do przewodu zasilania 6. Jezeli paliwo jest gazowe lub ciekle np. olej, wprowadzane jest ono przewodem 7 pod cisnieniem. Natomiast, jezeli stosuje sie paliwo stale, takie jak pyl weglowy, doprowadzane jest ono przez przewód za pomoca przenosnika srubowego. Stosowac mozna równiez mieszanki paliw. 40 45 50 55 6095 585 7 8 Srodkowa strzalka w dolnej czesci fig. 1 wska¬ zuje kierunek przeplywu strumienia gazu zawie¬ rajacego tlen, wchodzacego do komory wypalania a strzalki zakrzywione przedstawiaja schematycz¬ nie zawirowania jakie sie tworza w komorze 1 wypalania, powodujac, ze paliwo i surowiec w sposób ciagly stykaja sie z centralnym strumie¬ niem gazu. Stezenie czasteczek w zawirowaniach znmiejsza sie w miare jak wiry unosza sie w ko¬ morze. Poczatki i konce zakrzywionych strzalek przedstawiono równiez na fig. 2 i 3. Wypalane czasteczki oraz gazy wylotowe opuszczaja komore przez rure 5 w celu pózniejszego ich rozdzielenia.Fig. 1 i 2 przedstawiaja stosowanie jednego przewodu zasilajacego 6, natomiast fig. 2 przed¬ stawia zastosowanie przeslony 8, dla rozdzielania strumienia surowca rozprowadzanego dookola centralnego strumienia gazowego. Na fig. 2 prze¬ wód zasilania paliwem 7 umieszczony jest prawie na przeciw w stosunku do przewodu zasilania 6.Fig. 3 przedstawia inny przyklad, w którym zastosowano dwa przewody zasilania surowcem 6 i 6' ulokowane stycznie po przeciwnych stronach centralnego strumienia gazowego. Stosuje sie wówczas dwa przewody zasilania paliwem 7 i 7\ Fig. 4 i 6 przedstawiaja zmodyfikowana górna powierzchnie sciany dna, posiadajaca umieszczo¬ ne promieniowo garby 36 i rowki 37. W tym wy¬ padku przewód wprowadzajacy paliwo 7 ma wlot w dnie rowka 37 skierowany promieniowo w kie¬ runku przewodu zasilajacego 6, który doprowa¬ dza surowiec do tego samego rowka.Fig. 5 przedstawia inna wersje wykonania, róz¬ niaca sie w stosunku do przedstawionej na fig. 4 tym, ze garby i rowki 36 i 37 ciagna sie stycznie w stosunku do centralnego strumienia gazowego i ze sasiednie pary przewodów wprowadzajacych paliwo i surowiec 6 i 7 oraz 6' i V umieszczone sa naprzeciw siebie.Fig. 7 przedstawia komore wypalania w insta¬ lacji do wypalania cementu. Instalacja posiada obrotowy bebnowy wymiennik ciepla 9 zawiera¬ jacy planetarnie ulozone rury 10, z którego pro¬ dukt doprowadzany jest do leja samowyladow¬ czego 11. Powietrze chlodzace z wymiennika 9 przechodzi przez kanal wyciagowy 12 i nastepnie rozdziela sie, czesciowo jak wskazuje strzalka 13 wprowadzane jest przez przewód doprowadzaja¬ cy 4 do komory wypalania i czesciowo jak wska¬ zuje strzalka 14 wprowadzane jest do pieca 15, w którym wypala sie cement klinkierowy. Klin¬ kier opuszczajacy piec 15 przez kanal wyciagowy 12 opada do wymiennika ciepla 9.Piec 15 wyposazony jest we wstepny grzejnik cyklonowy, którego dolny cyklon 16 nie stanowi czesci grzejnika wlasciwego. Cyklon 16 polaczo¬ ny jest kanalem 17 z cyklonem 20, z którego opu¬ szczajacy go gaz przechodzi kanalem 20* do dmu¬ chawy 21 i nastepnie przez filtr 22 i ujscie 23 przedostaje sie do atmosfery. Cyklony 18 i 20 tworza wlasciwy grzejnik.Surowiec wprowadzany jest do instalacji przez lej samowyladowczy 24 i przewód 26 zawierajacy zawór regulacyjny 25. Nastepnie material ogrze¬ wany jest wstepnie w sposób konwencjonalny, przechodzac przez kanal 19 i oddzielany jest w cyklonie 20, przechodzi przez zawór obrotowy 27 i rure 28. Dochodzi do kanalu wyciagowego 17 w którym jest dodatkowo wstepnie podgrzewany zanim zostanie rozdzielony w cyklonie 18. Ogrze¬ wany wstepnie surowiec doprowadzany jest prze¬ wodem zasilania 6 do komory wypalania, na po¬ czatku którego znajduje sie zawór 29.W koncu co najmniej czesciowo wypalony su¬ rowiec zawarty w gazie opuszczajacym komore wypalania przewodem odprowadzajacym 5 od¬ dzielony zostaje od gazu w cyklonie 16, przecho¬ dzi nastepnie przez zawór 30 i przewód 31 do wyciagu 32, z którego, w celu wypalenia, dopro¬ wadzany jest do pieca 15. Piec ogrzewany jest plomieniem 33 z palnika 34. Wytwarzane spaliny przechodza przewodem 35 i stosowane sa do wste¬ pnego ogrzewania. PL