SU805037A1 - Установка дл обжига цементногоКлиНКЕРА - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к цементной промышленности, а именно к устройствам дл  обжига цементного клинкера или подобных ему материалов, и может быть использованов металлургической промышленности, где используютс  вращающиес  печи. Известны различные конструкции устройств дл  обжига цементного клинкера , содержащие вращающуюс  печь мок рого способа с теплообменниками в зоне сушки, выполненными в виде цепных завес или концентраторов шлама 1. Недостатками известных устройств  вл етс  то, что в коротких (, где I - длина печи, а Д - диаметр корпуса) вращающихс  печах мокрого способа (особенно печах дл  обжига клинкера белого цемента) удельный расход тепла велик и достигает 20003000 ккал/кг клинкера.Такой высокий расход тепла объесн етс  большими потер ми его в окружающую среду с отход щими газами, с клинкером, иэлучением корпуса печи и с пылью уноса. Унос материала велик из-за недостаточ ной фильтрующей способности коротких цепных завес в печи и высокой скорости печных газов. Температура отход щих газов в коротких вращающихс  печах колеблетс  от 320 до 500° С в за- . висимости .от длины печи и цепной завесы , влажности шлама и организации сжигани  топлива. Производительность таких печей низка. Высока  температура отход щих газов говорит о том, что печи имеют значительный резерв по увеличению производительности зоны сушки, оснащенной теплообменниками в виде цепных завес или концентраторов шлама. Однако увеличение количества высушенного материала приводит к тому , что в зонах декарбонизации и спекани  при слоевой обработке количество подводимого к материалу тепла недостаточно дл  завершени  процесса клинкерообразовани . Форсировка зоны спекани  (т.е. увеличение количества топлива, сжигаемого в зоне) приводит к снижению долговечности ее футеровки и теплообменных устройств в зоне сушки из-за их выгорани . Кроме того, увеличение количества печных газов при сжигании дополнительного топлива в печи приводит к увеличению их скорости и, как следствие , к большому пылевыносу, что ограничивает увеличение производительности печи. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  обжига цементного клинкера, содержащее вращающуюс  печь мокрого способа с теплообменниками в зоне сушки шлама, разгрузочными окнами в боковой поверхности корпуса дл  отбора сухого материала и дымососом, кальцинатор, установленный вне печи, с каналом дл  ввода декарбонизирован ного материала в печь 2. Недостатками данной конструкции  вл етс  то,, что практическа  реализаци  его трудноосуществйма, что св  зано с вводом декарбонизированного материала с температурой 950-1250 С из стационарного кальцинатора во вра щающуюс  печь через окна в боковой поверхности корпуса печи.Кроме того, недостаткам следует отнести следующе Ограничение производительности печи из-за высоких скоростей печных газов к которым добавл ютс  отход щие газы кальцинатора, и как следствие, иэ-за большого выноса материала из печи,Сравнительно высокий расход топлива из-за потерь тепла с отход щими газами , температура-которых не.снижаетс  из-за установки такого типа кальцинатора , а также из-за значительного увеличени  объема газов, подаваемых дополнительно из кальцинатора и значительных подсосов окружающего :воздуха через .четыре кольцевых уплот нени  в области разгрузочных и загру зочных окон вращающейс  печи. Доступ воздуха в окна причем не ограничиваетс . Кроме того, расход топлива увеличиваетс  из-за потерь с уносом боль шого количества материала; имеющего температуру отвод щих гадов, и слабого теплообмена между слоем магериала в печи и дымовыми газами из-за большого количества мелкодисперсных фракций, увеличивающих термическое сопротивление сло . Низка  долговечность футеровки в зоне спекакп  и кальцинировани  из-за неопределенно, высоких температур,ни ка  долговечность теплообменных устройств (цепных завес или кальцинаторов шлама) в зоне сушки из-за высоких температур газов навходе в зону и ограничени  количества обрабатываемого материала, проход щего через зону , лимитируемого епловбй мощностью зоны спекани , невысока  эффективност данного кальцинатора. Врем  пребывани  материала в кальцйнаторе невелико а частицы сухог.о материала, выгружаеMbJe из печи в декарбонизатор, на половину своего количества имеют крупные размеры,и, следовательно, должны обрабатыватьс  длительное врем . Поз тому степень декарбонизаций материала , характеризующа  КПД кальцинатора низка , что ограничивает возможность увеличени  производительности агрегата . Цель изобретени  - повышение производительности и надежности устройства , долговечности футеровки и теплообменников зоны сушки и удельного расхода топлива. Указанна  цель достигаетс  тем, что установка дл  обжига цементного клинкера, содержаща  вращающуюс  печь мокрого способа с теплообменниками в зоне сушки щлама, разгрузочными окнами в боковой поверхности корпуса дл  отбора сухого материала и дымососом , кальцинатор, установленный вне печи, с патрубком дл  ввода декарбонизированного материала в печь, снабженным шахтным подогревателем и подсоединенными последовательно, по ходу движени  газов, через шахтный подогреватель к газоходу кальцинатора конвективным рекуператором дл  подогрева сжатого воздуха и дополнительным , дьшососом, а вращающа с  печь снабжена вмонтиров.анными в ее головку радиационным рекуператором дл  подогрева сжатого воздуха и устройством дл  ввода декарбонизированного материала в печь, а также сепараторами , установленными в разгрузочных окнах, причем окна выполнены на корпусе печи на рассто нии 0,5-1,5 диаметра корпуса печи от теплообменника зоны сушки, патрубок дл  ввода декарбонизированного материала кальцинатора и воздуховод -радиационного рекуператора вмонтированы в устройство дл  ввода декарбониз.ированного материала в печь, кроме того, с целью интенсификации обработки полидисперсного материала, кальцинатор выполнен в виде горизонтальной многореакторной каскадной форкамеры взвешенно-фонтанирующего сло  и установлен вместе с шахтным подогревателем над головкой печи. На чертеже изображен общий вид установки дл  обжига цементного клинкера . Установка состоит из наклонной короткой сеЛКЗО, где 1 - длина, а Д-дйаметр корпуса) печи.1 мокрого способа производства, снабженной в нижнем конце головкой.2, в торцовой стенке которой установлена осева  горелка 3. На внутренних торцовой и боковых футерованных огнёупором стенках головки установлены радиационный рекуператор 4, выполненный, например, ввиде змеевика из жаростойких труб. Входной (холодный) патрубок 5 подсоединен к компрессору 6; Через вышеупом нутую торцовую стенку головки 2- параллельно осевой горелке 3 в печь входит .ствол устройства 7 дл  ввода дикарбонизированного материала в печь 1. Устройство 7 выполнено ввиде инжектора со смесительной камерой 8 и соплом 9 дл  подачи гор чего сжатого воздуха. Сопло 9 посредством .воздуховода 10 соединено с выходным -(гор чим ) патрубком 11 радиационного рек ператора. Верхний загрузочный конец печи снабжен пылевой кс1мерой 12, к котррой подсоединен газоход отход щих газов с дымососом 13. В верхний торец печи входит труба 14 дл  подачи ишама в зону сушки, а последн   снабжена теплообменником 15, в виде цепной завесы любой конструк ции. За цепной завесой на рассто нии 0,5 - 1,5 Д (где Д - диаметр корпуса печи)на корпусе печи выполнены разгрузочные окна 16 дл  отвода сухого полйфракционного материала, в которые установлены сепараторы 17, предназначенные дл  вьщелени  фракции материала необходимого размера. В зоне окон 16 печь имеет кольцевую ка меру 18 с уплотнением, плотно прилегающим к корпусу печи 1. Нижн   част кольцевой камеры 18 снабжена бункеро и устройством дл  обеспечени  транспортировани  материала, например, в виде пневмо-винтового насоса 19,св занного посредством материалопровода .20 с бункером-накопителем 21. Под бункером 21 установлен весовый дозатор 22, который материалопроводрм 23 подсоединен к загрузочной верхней ча ти дисперсного йодогревател  24, выполненного в виде шахты. Шахта подог ревател  24 имеет над загрузочной чг тью циклоны-сгустители 25. Выходные патрубки циклонов 25 подсоединены к газоходу 26 отход щих газов. Газоход 26 соединен с конвективным подогрева телем 27, выполненным, например, в виде камеры, внутри которой установлен пучок теплообменных труб 28. Входной коллектор 29 пучка 28 воздух водом 30 подсоединен к компрессору 6, а выходной коллектор 31 гор чего воздуха трубопроводом32 подсоединен к газогорелочному устройству 33 каль цинаггора 34. Выходной газоход 35 конвективного подогревател  27 св за с батареей мультициклонов 36 дл  оса дени  мелкодисперсных фракций, котора  далее посредством газохода 37 подсоединена к дополнительному дымососу 38 запечной системы кальцинатор 34 и его утилизационной части (подог реватель 24 и конвективный рекуперато 27).Кальцинатор 34 выполнен,например, в виде горизонтальной многореакторной каскадной теплообменной форкамеры с последовательно, установленными реакторами 39 к днищам которых подсоединено газогорелочное устройство 33. Разгрузочна  часть камеры кальцинатора 34 снабжена патрубком 40 дл  ввода декарбонизированного ма териала в печь, причем нижн   часть патрубка входит в смесительную камеру 8 приспособлени  7 дл  вдувани  материала в печь 1. К патрубку 40 может быть подсоединена посредством трубопровода 41 разгрузочна  камера 42 мультициклонов 36. Верхн   часть камеры кальцинатора 34 имеет газоход 43, который подсоединен к циклонусепаратору 44, а последний посредством газохода 45 тенгенциально подсоединен к нижней (разгрузочной) части шахты подогревател  24. Посредством патрубка 46 дл  перетока подогретого материала подогреватель 24 соединен с загрузочной частью кальцинатора 34. Римскими цифрами 1 и П на чертеже показаны соответственно факел горелки 3 печи 1 и факел распыла декарбонизированного материала, располагаемого над факелом 1 горелки. В описании приводитс  например работы установки дл  получении клинкера белого цемента, .так как в такой технологической .линии применение установки наиболее зффективно. Установка работает следующим образом . Сырьевой шлам готов т с повышенным (по сравнению с традиционным обжигом в известных печах) коэффициентом насыщени  (КН 0,91-0,95) дл  получени  клинкера высокого качества. Подготовленный шлам подают в загрузочную часть короткой вращающейс  печи 1 через шламовую трубу 14. При вращении печи шлам перемещаетс  в зону сушки, основанную теплообменником (в виде цепной завесы) 15 повышенной (по сравнению с известными печами) длины, обеспечивающей полную сушку шлама. Количество шлама, подаваемого в печь, в 1,05-1,35 раза превышает (в пересчете на сухой материал) количество материала, которое, способны переработать высокотемпературные зоны без их форсировки . Повышенна  длина цепной завесы и повышенное количество материала , подаваемого в печь, резко снижают температуру отход щих газов с 320-500 0 (в cyiuecTByi:Uinx коротких печах) до 180-280°С. Объем печных газов при их охлаждении уменьшаетс , что приводит к снижению скорости последних и снижению пьолевыноса материала . Температура уносимого материала также снижаетс , что приводит к снижению теплопотерь. Повышенна  длина теплообменника 15 обеспечивает лучшую фильтрацию печных газов, из-за чего, пылевынос из печи снижаетс . За теплообменником 15 (на рассто нии 0,5-1,5 Д от входа газов в завесу) высушенный материал (до влажности 0-2%) в количестве 5-35% от всего сухого материала, подготовленного в печи, выгружаетс  через отверсти  16 в боковой поверхности обечайки печи. Из отверстий 16 материал попадает в сепараторы 1.7, обеспечивающие выделение из всей массы сухого материала фракций в узком диапазо- . не с диаметром от 0,05 до 5 мм и в необходимом количестве. Размещение окон 16 на рассто нии 0,5-1,5 Дот цепкой завесы обеспечив-ает полное высушивание материала и работоспороб ность установки. Фракции до 0,05 мм потоком воздуйа, неизбежно проникающим через уплотнени  в кольцевой камере 18, возвращаютс  в печь 1, где улавливаютс  цепной завесой, укрупн ютс  и снова подаютс  в область разгрузочных отверстий 16.Фрак ции от 0,05 до 5 мм,выделенные из печи, падают в бункер кольцевой камеры 18, откуда пневмовинтовым насо .сом 19 нагнетаютс  в материалопровод 20 пневмотранспортной системы. Далее выделенный материал подаетс  в бункер-накопитель 21, а из него на весо вой дозатор 22, после чего по трубопроводу 23 подаетс  в загрузочную часть подогревател  24. Оставшийс  в печи 1 после частичной разгрузки у рупненный сухой материал Продолжает движение по направлению к зоне спекани  и последовательно проходит все стадии тепловой обработки, как и в известных печах. Однако в предлагаемой печи интенсивность тепловой обработки в слое значительно выше, так как из материала удалены пылевидные и мелкодисперсные фракции, увеличивающие- термическое сопротивление сло Этот положительный фактор способствует снижению удельного расхода топ лива и повышению производительности печи. Обработку мелкодисперсных фрак ций (какими  вл ютс  фракции,выделен ные из печи за зоной сушки)целесообразно проводить в псевдоожиженном слое, поэтому в предлагаемом устрой стве их сначала подогревают по взве шейном состо нии в шахтном дисперс-. ном противоточном подогревателе 24 теплом отход щих из кальцинатора 34 газов, затем декарбонизируют во взв шенно-фонтанирующем слое каскадного кальцинатора 34 и далее спекают во взвешенном состо нии при вдувании д карбонизированного материала в объ печи в зоне факела 1 печной горелки Описанный процесс, обработки прот кает следующим образом. Сухой матер ал, поданный.в зауженную часть шахты подогревател  24, сначала выноситс  продкутами сгорани  топлива в цикло ны-сгустители 25. При этом, при пр  моточном теплообмене материал предварительно нагреваетс , охлажда  газы , которые отдел ютс , от материала в циклонах 25 и с температурой 400500 0 по газоходу 26 направл ютс  в камеру конвективного подогревател  27. Частично подогретый сухой материал из циклонов сгустителей 25 направл етс  в широкую часть шахты подогревател  24, где опуска сь по спирали вниз, подогреваетс  до 600800°С при противоточном теплообмене с отходищими газами кальцинатора, направленными в шахту подогревател  тангенциально посредством газохода . Подогретый и частично декарбонизированный материал через патрубок 46 проходит в загрузочную часть реакторной форкамеры кальцинатора 34. В подине реакторной камеры кальцинатора 34 размещено р д реакторов 39 в виде углублений, в днищах которых расположены сопла газогорелочного устройства 33. Газ в устройство 33 подают от цеховой газовой линии, а сжатый гор чий воздух с давлением 0,5-0,2 атм нагнетают посредством компрессора 6. Подогрев воздуха до 200-350 с осуществл ют в конвективном рекуператоре 27. При этом воздух от компрессора 6 подают по воздуховоду 30 в приемный коллектор 29 рекуператора 27, Пройд  трубный пучок 28, воздух нагреваетс  через стенки труб отход щими газами подогревател  24, входит в коллектор 31, а из него по воздуховоду 32 нагнетаетс  в газогорелочное устройс.тво 33 . Газовоздушна  смесь сгорает в слое предварительно подогретого материала. Продукты сгорани  поднимают слой во взвешенное состо ние и интенсивно отдают материалу тепло. При этом происходит активна  декарбонизаци  полидисперсного материала. Температура в слое поддерживаетс  на уровне 850-1100 С. Материал, накаплива сь в реакторах 39, последовательно перетекает из реактора в реактор. Мелкодисперсные фракции практически не попадают в реакторы и обрабатываютс  во взвешенном состо нии в верхней части .камеры кальцинатора 34. Более крупные фракции 2-5мм обрабатываютс  в фонтанирующем слое внутри реактора. Обработка в реакторах значительно увеличивает врем  пребывани  материала в камере кальцинатора 34,Степень декарбонизации общей массы материала достигает 35-90%. Декарбонизированный материал перетекает в патрубок 40, а из него попадает в смесительную камеру 8 устройства 7 дл  ввода материала в печь 1. Часть мелкодисперсных фракций вместе с отход щими из кальцинатора 34 газами с температурой 850-1100с отсасываютс  по газоходу 43 в циклон-сепаратор 44, в котором газы, отделившись от материала по газоходу 45, направл ютс  в патрубок 40. Дл  ввода декарбонизированного материала в печь используетс  нагретый сжатый воздух. Из кампрессора б холодный воздух нагнетаетс  по воздуховоду во входной патрубок 5 радиационного рекуператора 4. Проход  по змеевику рекуператора 4, воздух нагреваетс  при рекуперативном теплообмене через стенки труб змеевика радиационным теплом факела 1 горелки 3 и футеровк и печи 1 в зоне спекани  . Гор чий воздух с температурой 300-500°С из змеевика попадает в выходной патрубок 11 и далее направл етс  по воздуховоду 10 в сопло 9 устройства 7 дл  ввода декарбонизированкого материала в печь 1, выход  с большей скоростью из сопла 9, гор чий воздух встречаетс  в смесительно камере 8 с нагретьаи декарбонизированным материалом, поступающим из кальцинатора по патрубку 40. Смесь воздуха и декарбонизированного материал с температурой 650-950с с высокой скоростью проходит в направл ющий ствол и далее вдуваетс  в печь 1.

Скорость истечени  смеси воздуха и материала рассчитываетс  таким образом , чтобы материал осаждалс  в печи за зоной спекани  в зоне экзотермческих реакций или зоне декарбонизации (на конечной стадии декарбонизации - диффузионной ее области). Практически полностью декарбонизированный материал, попав в зону факела, окончательно декербонизируетс , а мелкодисперсные фракции спекаютс  пр полете в объем факела 1. Самые крупные фракции(а их небольшое количество ) окончательно декарбонизируетс  в слое, перемещаемом по футеровке печи 1. Декарбонизированный материал про:одит в зону спекани , где спекаетс  т клинкера, а последний выгружаетс  в отбеливатель.Процесс частичной (на 10-15%) окончательной декорбонизации и подогрева материала от 650-950° до 1400-1500с несколько (на 50-70°С) снижает температуру основного факела печи, однако вследствие зффективной тепловой подготовки всей массы материала такое снижение температуры не вли ет на качество клинкера. В то же врем  снижение температуры в зоне спекани  и последующих высокотемпературных зонах обеспечивает повышение долговечности футеровки и встроенных теплообменных устройств, например, цепной завесы, а также снижение теплопотерь корпусом печи в окружающую среду. Снижение температуры печных газов приводит к снижению их скорости, а значит и к снижению пылевыноса.Отход щие газы из конвективного рекуператора 27 по газоходу 35 направл ютс  в блок мультициклонов 36, где происходит отделение мелкодисперсных фракций. С температурой 18 0-2 О очищенные газы по газоходу 37 отсасываютс  дополнительным дымососом 38 и через дымовую трубу выбрасываютс  в атмосферу.

Таким образом, газы, полученные при сжигании топлива в калбцинаторе не подаютс  в печь 1, а следовательно , не увеличивают объем и скорость печных газов.Интерсификаци  процесса сушки материала в цепной завесе, декарбонизации и спекани  части материала во взвешенном состо нии в кальцинаторе

I факеле печи, улучшение грансостава материала, обрабатываемого в слое, обеспечивают повышение производительности печи и снижение расхода топлива . Качество клинкера, например, белого цемента, может быть повышено на марку.

Claims (2)

1.Установка дл  обжига цементно-го клинкера, содержаща  вращающуюс  печь мокрого способа с теплообменниками в зоне сушки шлама,разгрузочными окнамив боковой поверхности

корпуса дл  отбора сухого материала и дымососом, кальцинатор, установленный вне печи, с патрубком дл  ввода декарбонизированного материала в печь, отличаюша  с   тем, что, с

целью повышени  производительности и надежности, долговечности футеровки и теплообменников зоны сушки и снижени  удельного расхода топлива, она снабжена дисперсным шахтным подогревателем и подсоединенными последовательно , по ходу движени  газов, через шахтный подогреватель к газоходу кальцинатора конвективным рекуператором дл  подогрева сжатого воздуха и дополнительным дымососом, а вращающа с  печь снабжена вмонтированными в ее головку радиационным рекуператором дл подогрева сжатого воздуха и устройством дл  ввода декарбонизированного материала в печь,

а также сепараторами, установленными в разгрузочных окнах, причем окна выполнены на корпусе печи на рассто нии 0,5-1,5 диаметра корпуса печи от теплообменника зоны -сушки,, патрубок

дл  ввода декарбонизированного мате-риала кальцинатора и воздуховод радиационного рекуператора вмонтирова ны в устройство дл  ввода декарбонизированного материала в печь.

2. Установка по п. 1, отличающа с  тем, что, с целью интенсификации обработки полидисперсного материала, кальцинатор выполнен в виде горизонтальной многореакторной каскадной форкамеры взвешенно-фонтанирующего сло  и установлен вместе с шахтным подогревателем над головкой печи.

Источники информации,

прин тые во внимание при экспертизе

1. Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. Л., Стройиздат, 1968, с. 21-38.

2. Авторское свидетельство СССР № 579526, кл. F 27 В 7/34, 1976.