SK17652001A3 - Kalcinačné zariadenie - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka kalcinačného zariadenia na predkalcináciu práškových materiálov pred ich výpalom v slinovacom zariadení, najmä cementárskej múčky pred jej výpalom v rotačnej peci, tvorené kalcinačnou komorou, ktorá je opatrená prostriedkami na prívod práškového materiálu a prívod paliva so súčasným prívodom spaľovacieho vzduchu a je prepojená so zmiešavacím kanálom, ktorý je upravený medzi vstupnou komorou rotačnej pece a posledným cyklónom rotačnej peci predradeného cyklónového výmenníka tepla.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti je v rade používaných zariadení s kalcinačnými komorami na kalcináciu práškových materiálov, napríklad cementárskej múčky, privádzaný materiál spravidla do spodnej časti kalcinačnej komory. Do tohto priestoru sú tiež privádzané horúce plyny z jedného alebo viacerých zdrojov tepla, napríklad z chladiča slinku alebo z rotačnej pece. Pôsobením kinetickej energie privádzaných plynov je práškový materiál rozptyľovaný do priestoru kalcinačnej komory, pričom pri jeho zmiešaní s pridávaným palivom a spaľovacím vzduchom alebo pri zmiešaní s privedenými horúcimi spalinami, prebiehajú žiaduce endotermické reakcie zložiek práškového materiálu, akou je napríklad rozklad uhličitanu vápenatého. Zmes plynov a práškového materiálu, prípadne aj častíc nespáleného paliva potom prúdi kalcinačnou komorou nahor a je potrubím odvádzaná do kanála, umiestneného medzi rotačnou pecou a spodným cyklónom na ňu nadväzujúceho výmenníka tepla. V tomto kanáli potom dochádza k dokončeniu fázy tepelného procesu prípravy práškového materiálu pred jeho vstupom do rotačnej pece.

Nedostatkom tohto typu kalcinačných zariadení je pomerne vysoká strata tlakovej energie privádzaných plynov, vyvolaná nutnosťou často aj mnohonásobného zdvíhania práškového materiálu, najmä v prípade, keď sa ho v kalcinačnej komore zdržuje väčšie množstvo ako je ho nevyhnutne potrebné pre žiaduci stupeň kalcinácie. Pri nedokonalom nastavení prevádzkových pomerov dochádza naviac aj k prepadu časti privádzaného práškového materiálu smerom nadol a následne priamo do rotačnej pece bez toho, aby prešiel tepelným procesom v kalcinačnej komore.

Sú známe aj konštrukčné vyhotovenia kalcinačných komôr, v ktorých sú práškový materiál aj horúci spaľovací vzduch s palivom privádzané do hornej časti kalcinačnej komory.

Vzniknutá zmes potom prúdi smerom nadol a zo spodnej Časti kalcinačnej komory je prevádzaná potrubím do kanála plynov, ktorý spája rotačnú pec, respektívne jej vstupnú komoru • e r p e n e e ô· r · r c · r c n

r. c e r c r so spodným cyklónom sústavy jej predchádzajúceho cyklónového výmenníka tepla. Práškový materiál však pri tejto konštrukcii nemá inú možnosť, než padať v smere pôsobenia gravitačných síl, teda nadol. Preto je čas zotrvania práškového materiálu v kalcinačnej komore tohto typu relatívne krátky, čo zhoršuje možnosť jeho tepelnej prípravy, teda stupeň jeho kalcinácie. Naviac vedie snaha o intenzívne vírenie práškového materiálu k zvýšeniu tlakovej straty horúceho spaľovacieho vzduchu, ktorý je do kalcinačnej komory privádzaný napríklad z následného chladiča slinku.

Uvedené nevýhody majú za následok zhoršenie účinnosti technologického procesu a zvýšenie investičných aj prevádzkových nákladov na jednotku produktu

Podstata vynálezu

Nevýhody uvedených konštrukčných riešení v podstatnej miere zmenšuje predmet vynálezu, ktorým je kalcinačné zariadenie na predkalcináciu práškových materiálov pred ich výpalom v slinovacom zariadení, najmä cementárskej múčky pred jej výpalom v rotačnej peci, tvorené kalcinačnou komorou, ktorá je opatrená prostriedkami na prívod práškového materiálu a prívod paliva so súčasným prívodom spaľovacieho vzduchu a je prepojená so zmiešavacím kanálom, ktorý je upravený medzi vstupnou komorou rotačnej pece a posledným cyklónom rotačnej peci predradeného cyklónového výmenníka tepla.

Podstatou vynálezu je, že kalcinačná komora je so zmiešavacím kanálom spojená jednak prostredníctvom odvádzacieho potrubia, ktoré je upravené v jej dolnej časti, jednak aspoň jedným prepojovacím potrubím, ktoré je vyvedené z jej hornej časti, pričom vzduchové potrubie na prívod spaľovacieho vzduchu je pripojené k strednej - pracovnej časti kalcinačnej komory, ktorá pracovná časť a/alebo vzduchové potrubie sú ďalej opatrené aspoň jedným prívodom práškového materiálu a palivovým prívodom, pričom pracovná časť, horná časť a dolná časť kalcinačnej komory sú výhodne súosové.

Výhodné je, keď všetky časti kalcinačnej komory majú kruhový prierez, pričom priemer hornej časti kalcinačnej komory je menší ako priemer jej pracovnej časti.

K výhodám patrí aj to, že ústie odvádzacieho potrubia je zaústené do zmiešavacieho kanála bližšie k jeho dolnej časti ako je ústie prepojovacieho potrubia.

Výhodou je tiež to, že do vzduchového potrubia je zaradený regulačný člen, prípadne že do vzduchového potrubia je pred jeho ústím do kalcinačnej komory zaradený pomocný prívod práškového materiálu a pomocný palivový prívod.

Výhodné je konečne to, že zmiešavací kanál je opatrený prídavným prívodom práškového materiálu, prídavným palivovým prívodom a prídavným vzduchovým potrubím.

Použitím konštrukcie podľa vynálezu sa dosiahne lepšia účinnosť kalcinačného zariadenia ako celku, a to pri menšej spotrebe energií. To sa potom prejaví v znížení investičných aj prevádzkových nákladov na jednotku produktu.

Prehľad obrázkov na výkresoch ' Príkladné uskutočnenia vynálezu sú schematicky znázornené na pripojených výkresoch, kde je na obr. 1 znázornená základná koncepcia kalcinačného zariadenia podľa vynálezu, na obr. 2 je výhodný variant napojenia kalcinačnej komory na zmiešavací kanál, na obr. 3 je znázornená variantná konštrukcia kalcinačnej komory a zaústenie prívodu práškového materiálu, na obr. 4 je znázornená úprava zostavy prívodného vzduchového potrubia kalcinačnej komory a na obr. 5 je znázornená úprava s kalcinačným zariadením súvisiaceho zmiešavacieho kanála.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Kalcinačné zariadenie podľa vynálezu, znázornené na obr. 1 schematicky v príkladnom vyhotovení, je súčasťou technologického celku, ktorý je tvorený jednak valcovou rotačnou pecou so vstupnou komorou 30 a vstupným potrubím 3J. práškového materiálu, jednak cyklónovým výmenníkom 7 tepla, ktorý je určený na predohriatie práškového materiálu, spracovávaného následne v rotačnej peci 3 a ktorého dolná časť je na obr. 1 znázornená čiarkované. Na tomto obrázku sú čiarkované znázornené dva najnižšie cyklóny, a to posledný cyklón 71 s výstupným potrubím 710 práškového materiálu a s odvádzacím potrubím 711 horúceho plynu a predposledný cyklón 72 s výstupným potrubím 720 práškového materiálu a odvádzacím potrubím 721 horúceho plynu. Posledný cyklón 71 a predposledný cyklón 72 sú odvádzacím potrubím 711 vzájomne prepojené.

Ako je ďalej znázornené na obr. 1, je kalcinačná komora I podľa vynálezu tvorená strednou valcocou pracovnou časťou 10, valcovou hornou časťou JJ_, ktorej priemer d je menší, ako priemer D pracovnej časti 10 a kužeľovou dolnou časťou 12, ktorej najužší dolný koniec je zaústený do odvádzacieho potrubia 120. Všetky tieto časti ležia na spoločnej vertikálnej osi 100. Je zrejmé, žeos 100 kalcinačnej komory | môže byť tiež bez vplyvu na podstatu vynálezu od vertikálneho smeru odklonená.

Do priestoru pracovnej časti 10 kalcinačnej komory 1 je zaústené vzduchové potrubie 6 s ústím 600 a s regulačným členom 60, napríklad klapkou. Ďalej je do týchto miest zhora zavedený prívod 4 kalcinovaného práškového materiálu, ktorý je napojený na výstupné potrubie

720 predposledného cyklónu 72. V oblasti ústia 600 je ďalej do pracovnej časti 10 zavedený palivový prívod 5. Zaústenie vzduchového potrubia 6 je výhodne realizované tangenciálne, pričom prívod vzduchu môže byť variantne vyhotovený aj niekoľkými potrubiami 6, ktorých ústia 600 sú rozmiestnené po obvode pracovnej časti 10 a to prípadne aj vo vzájomne odlišných výškach. V takom prípade je pri každom z jednotlivých ústí 600, alebo výhodne medzi nimi umiestnený samostatný palivový prívod 5, prípadne aj samostatný prívod 4 práškového materiálu. Prívod 4 práškového materiálu môže byť tiež zavedený do koncovej časti vzduchového potrubia 6, ako je na obr. 1 znázornené čiarkované, prípadne môže byť súčasne zavedený tak do pracovnej Časti 10 kalcinačnej komory I, ako aj do koncovej časti vzduchového potrubia 6. Detailná konštrukcia jednotlivých prívodov a ich zaústenie nie je pre predmet vynálezu podstatná a nie je teda bližšie opísaná.

Ako je ďalej zrejmé z obr. 1, je vstupná komora 30 zhora vyústená do dolnej časti 20 zmiešavacieho kanála 2, do ktorého je ďalej zaústené jednak odvádzacie potrubie 120 dolnej časti _12 kalcinačnej komory I, jednak prepojovacie potrubie HO jej hornej časti H.. Zmiešavací kanál 2 je prepojený s posledným cyklónom 71 cyklónového výmenníka 7.

Výhodné variantné vyhotovenie podľa obr. 2 zodpovedá v podstate usporiadanie podľa obr. 1 stým rozdielom, že polohy ústia 111 prepojovacieho potrubia 110 a ústia 121 odvádzacieho potrubia 120 do zmiešavacieho kanála 2 sú výškovo vymenené.

Na obr. 3 je znázornená variantná konštrukcia kalcinačnej komory i, ktorá sa od predchádzajúcich vyhoovení odlišuje tým, že jej pracovná časť _10 aj horná časť 1_1 majú zhodný priemer, pričom prívod 4 práškového materiálu je zavedený do vzduchového potrubia 6 a to bezprostredne pred jeho ústie 600 do pracovnej časti 10. Prierez kalcinačnej komory 1, respektívne jej jednotlivých častí - pracovnej časti W, honej časti H_ a dolnej časti 12 nemusí byť kruhový. Bez vplyvu na podstatu vynálezu môže mať tvar oválu,prípadne môže byť hranatý, s výhodou mnohouholníkový.

V usporiadaní podľa obr. 4 je vzduchové potrubie 6 podľa obr. 1 doplnené v hornej časti pomocným prívodom 44 práškového materiálu a jemu priradeným pomocným palivovým prívodom 51, v usporiadaní podľa obr. 5 je podobne dolná časť 20 zmiešavacieho kanála 2 podľa obr. 1 doplnená prídavným prívodom 42 práškového materiálu, prídavným palivovým prívodom 52 a prídavným vzduchovým potrubím 62.

činnosť kalcinačnej komory podľa vynálezu je 'nasledovná. Práškový materiál, predohriaty vcyklónovom výmenníku 7 tepla, je zavedený z jeho predposledného cyklónu 72 výstupným potrubím 720 a následne v smere šípky T prívodom 4 do horného priestoru pracovnej časti 10 kalcinačnej komory 1_ a to do blízkosti ústia 600 vzduchového potrubia 6, variantne tiež podľa obr. 3 do koncovej časti vzduchového potrubia 6, alebo do obidvoch miest súčasne. Tuje rozptýlený prúdom spaľovacieho vzduchu, ktorého množstvo je výhodne nastavené regulačným členom 60 a je súčasne premiešavaný s horiacim palvom, ktoré je podávané v smere šípky U palivovým prívodom 5.

Po prejdení tepelným procesom, ktorému napomáha pri výhodnom tangenciálnom zaústení vzduchového potrubia 6 vírivý pohyb podľa šípky Z, klesá časť predkalcinovaného materiálu, prípadne s podielom spalín, do dolnej časti 12. kalcinačnej komory I a je odvádzaná odvádzacím potrubím 120 v smere šípky S do dolnej časti 20 zmiešavacieho kanála 2. Následne je potom unášaná prúdom horúcich plynov, ktoré vystupujú z rotačnej pece 3 v smere šípky P do posledného cyklónu 71 a vracia sa tak do koncového stupňa predohrievacieho procesu. Zostávajúca - prevažne ľahšia - časť predkalcinovaného práškového materiálu je so spalinami unášaná do hornej časti 1J_ kalcinačnej komory 1, odkiaľ je prepojovacím potrubím 110 tiež prenášaná v smere šípky R do zmiešavacieho kanála 2 a vracia sa podobne, ako predchádzajúci podiel, do koncového stupňa predohrievacieho procesu. Podiely obidvoch uvedených častí predkalcinovaného práškového materiálu, ktoré odchádzajú z kalcinačnej komory i podľa vynálezu, ako aj podiel súvisiacich spalín, záisia na jej vnútornom konštrukčnom riešení, najmä však na konštrukčnom riešení jej pracovnej časti W a hornej časti H. a na spôsobe napojenia kalcinačnej komoryi na zmiešavací kanál 2. Požadovanému rozdeleniu do obidvoch častí prispieva podľa vynálezu aj to, že je priemer d hornej časti H. kalcinačnej komory 1_ zvolený menší ako je priemer D jej pracovnej časti W.

Práškový materiál a spaľovacie plyny, privedené z kalcinačnej komory I sa v zmiešavacom kanály 2 zmiešajú s plynmi, ktoré vystupujú zo vstupnej komory 30 rotačnej pece 3 v smere šípky P a po dokončení tejto časti tepelného procesu vstupujú do posledného cyklónu 71 cyklónového výmenníka 7. Tu je práškový materiál odlúčený od plynov a postupuje v smere šípky V jeho odvádzacím potrubím 710 a následne vstupným potrubím 31 do vstupnej komory 30 a cez ňu do rotačnej pece 3, v ktorej je požadovaný vypaľovací proces dokončený.

Na nastavenie optimálneho režimu procesu predkalcinácie spracovávaného práškového materiálu podľa vynálezu je do niektorých častí zariadenia privádzaný prídavný práškový materiál, ktorý je tiež prídavné tepelne spracovaný. Na to slúži výhodne pomocný prívod vzduchu 41 a pomocný palivový prívod 51 vo vzduchovom potrubí 6 podľa obr. 4, prípadne prídavný prívod 42 práškového materiálu, spolu s prídavným palivovým prívodom 52 a prívodom vzduchu prostredníctvom prídavného vzduchového potrubia 62 podľa obr. 5.

Na optimalizáciu pracovného režimu procesu predkalcinácie je možné tiež podľa vynálezu prispieť voľbou vzájomnej polohy ústia 111 prepojovacieho potrubia 110 a ústia 121 odvádzacieho potrubia 120 do zmiešavacieho kanála 2. Tieto ústia nemusia zaujímať len r e e e • · • · r t · f · ľ r e

-i e e príkladné polohy podľa obr. 1 a 2, ale môžu byť napríklad bez vplyvu na podstatu vynálezu umiestnené vzájomne uhlovo pootočené v dolnej časti 20 zmiešavacieho kanála 2.

Priemyselná využiteľnosť

Konštrukčnú úpravu podľa vynálezu je možné výhodne využiť na predkalcináciu cementárskej múčky pred jej výpalom v rotačnej peci.

Claims (7)

1. Kalcinačné zariadenie na predkalcináciu práškových materiálov pred ich výpalom v slinovacom zariadení, najmä cementárskej múčky pred jej výpalom v rotačnej peci, tvorené kalcinačnou komorou, ktorá je opatrená prostriedkami na prívod práškového materiálu a prívod paliva so súčasným prívodom spaľovacieho vzduchu a je prepojená so zmiešavacím kanálom, ktorý je upravený medzi vstupnou komorou rotačnej pece a posledýip cyklónom rotačnej peci predradeného cyklónového výmenníka tepla, vyznačujúce sa tým, že kalcinačná komora (1) je so zmiešavacím kanálom (2) spojená jednak prostredníctvom odvádzacieho potrubia (120), ktoré je upravené v jej dolnej časti (12), jednak aspoň s jedným prepojovacím potrubím (110), ktoré je vyvedené z jej hornej časti (11), pričom vzduchové potrubie (6) na prívod spaľovacieho vzduchu je pripojené k strednej - pracovnej časti (10) kalcinačnej komory (1), a táto pracovná časť (10) a/alebo vzduchové potrubie (6) sú ďalej opatrené aspoň jedným prívodom (4) práškového materiálu a palivovým prívodom (5).

2. Kalcinačné zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce s. a tým, že pracovná časť (10), horná čsť (11) a dolná časť (12) kalcinačnej komory (1) sú súosové.

3. Kalcinačné zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že všetky časti kalcinačnej komory (1) majú kruhový prierez, pričom priemer (d) hornej časti (11) kalcinačnej komory (1) je menší ako priemer (D) jej pracovnej časti (10).

4. Kalcinačné zariadenie podľa niektorého z nárokov laž3, vyznačujúce sa t ý m , že ústie (121) odvádzacieho potrubia (120) je zaústené do zmiešavacieho kanála (2) bližšie k jeho dolnej časti (20), ako ústie (111) prepojovacieho potrubia (110).

5. Kalcinačné zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa t ý m , že do vzduchového potrubia (6) je zaradený regulačný člen (60).

6. Kalcinačné zariadenie podľa niektorého z nárokov laž 5, vyznačujúce sa t ý m , že do vzduchového potrubia (6) je pred jeho ústím (600) do kalcinačnej komory (1) zaradený pomocný prívod (41) práškového materiálu a pomocný palivový prívod (51).

7. Kalcinačné zariadenie podľa niektorého z nárokov laž 6, vyznačujúce sa t ý m , že zmiešavací kanál (2) je opatrený prídavným prívodom (42) práškového materiálu, prídavným palivovým prívodom (52) a prídavným vzduchovým potrubím (62).