CS214731B2 - Způsob tepelného zpracování jemnozrnného materiálu, zejména výpalu cementu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování, zejména suroviny pro výrobu cementového slínku, která se předehřívá v předehřívací, vypaluje v předběžném samostatném vypařovacím stupni a slinuje v peci. Podstata vynálezu spočívá v tom, že v předběžném vypalovacím procesu se provádí kalcinace předehřáté suroviny jen z 50 až 80 % a zbývající část kalcinace se provádí v bezprostředně následující peci. Palivo pro předběžný výpal se přivádí z větší části společně s odpadními plyny z pece a společně s přívodem kyslíku nebo plynu, obsahujícího kyslík.

Description

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování, zejména suroviny pro výrobu cementového slínku, která se předehřívá v předehřívací, vypaluje v předběžném samostatném vypařovacím stupni a slinuje v peci.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že v předběžném vypalovacím procesu se provádí kalcinace předehřáté suroviny jen z 50 až 80 % a zbývající část kalcinace se provádí v bezprostředně následující peci. Palivo pro předběžný výpal se přivádí z větší části společně s odpadními plyny z pece a společně s přívodem kyslíku nebo plynu, obsahujícího kyslík.

21473Í

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování jemnioznnrtéhO materiálu, zejména výpalu oetaentu ve více Stupních, přičemž se materiál v předehřívači předehřeje, v peci 'Slinuje a přeid vstupem do pece za přidání paliva se podrobuje zvláštnímu vypalovacími postupu na odkyselování podílu uhličitanu vápenatého.

Při výrobě cementu, kysličníku hlinitého, vápna, dolomitu nebo podobně se provádí tepelné zpracování jemnozrnné surovinové moučky, například tím způsobem, že nejprve se surovinová moučka zavede do proudového výměníku tepla sestávajícího z cyklónů více zapojených za sebou, přičemž částečky surovinové moučky se předehřívají horkými spalinami z rotační pece v protiproudu vystupujícími cyklóny a v nepatrném stupni se odkyselují, dříve než jsou vneseny do rotační pece a v ní konečně vypáleny. Odkyselení surovinové moučky přitom je rozložení podílu uhličitanu vápenatého (CaCO3 -* CaO + CO2). Stupněm odkyselení se zde a v následujícím rozumí poměr vypuzeného CO2 (v kg CO2 na kg slinkuj k COz vyskytujícím se ve vnášené surovinové moučce (v kg COž/kg slínku] v procentech. Na prach vynášený z rotační pece, opět odloučený a nejméně částečně odkyselený (oběhový prach), se tedy nebere zřetel...............- -...................................

Postup tepelného zpracování v samotné rotační peci se všeobecně skládá ze dvou dílčích postupů, totiž z nízkoteplotního postupu spotřebovávacího teplo, například za účelem úplného odplynění a odkyselení materiálu, a z vysokoteplotního postupu spotřebujícího nepatrně tepla, například slinování a tavení materiálu. U tohoto obvyklého postupu, u kterého předehřívání vnášeného jemnozrnného materiálu se provádí v odděleném předehřívači, se tedy v předehřívači přenáší na materiál jen malá část celkové tepelné energie, zatímco daleko největší část tepelného zpracování musí být provedena v rotační peci. Tak nízkoteplotní postup potřebuje s ohledem na nepatrný povrch materiálu a velké množství přenášeného tepla, zejména pro odkyselení surovinového materiálu v teplotním rozsahu 800 až 900 °C, zpravidla více než polovinu vypalovacího prostoru, který je k použití v rotační peci, zatímco pro exotermní vysokoteplotní postup pro slinování materiálu se používá jen menší část pece.

Protože při tomto obvyklém postupu se celá tepelná energie přivádí do rotační pece, je při velkých výkonech prosazení nerovnoměrným rozdělením tepelné práce v rotační peci omezen tepelný stupeň účinnosti a výkonnost pece a životnost žárovzdorné vyzdívky ve vypalovacím pásmu podstatně zmenšena, takže investiční náklady a náklad na údržbu pro rotační pece jsou nepoměrně vysoké.

Aby bylo možno průřez rotační pece a/ /nebo její délku dimensovat v menších rozměrech, bylo již zkoušeno, nízkoteplotní postup spotřebovávací teplo provádět v předběžném vypalovacím pásmu umístěném mezi předehřívačem a rotační pecí. Tak je známo z USA patentního spisu 3 203 681, provádět teplo spotřebující odkyselení podílu vápence (kalcinování) v části zařízení předřazené peci, ve kterém přiváděné částečky materiálu jsou teplotně zpracovány v proudu horkých plynů, zatímco konečný výpal (slinování) se provádí výlučně v rotační peci, takže tato může být stavěna zvlášť krátká.

Úplné kalcinování materiálu v předřazeném vypalovacím pásmu se sice dá dosáhnout u tohoto konstrukčního provedení, avšak uvnitř vypalovacího pásma maximální teploty stanovené pro kalcinaci jsou nekontrolované překračovány, takže schopnost tečení práškovitého materiálu přechází počínajícím hrubnutím zrna a počínající plastičností tvorbou taviči fáze do nežádoucího stavu, při kterém bezvadné odcházení kalcinovaného materiálu z vypalovacího pásma do rotační pece nemůže být zaručeno//

Aby se získal stále stejný přívod tepla pro úplné kalcinování v předvypaiujícím pásmu, byly z tohoto důvodu pořízeny již jiné přístrojově nákladné spalovací komory, které mají zaručovat intensivní promíchávání surovinového materiálu a paliva, aby byly vyloučeny škodlivé teplotní špičky.

Bylo též již navrženo (DOOS 2 324 519), promíchávat palivo se surovinovým materiálem určeným ke kalcinování, dříve než surovinový materiál je vnesen do proudu plynu přicházejícího od rotační pece. Při vysokých teplotách surovinové moučky rovnoměrné promíchávání rovněž podmiňuje vysoký náklad na aparaturu. Jinak vznikne nerovnoměrné rozděleni množství materiálu, takže na určitých místech je koncentrace surovinového materiálu tak vysoká, že tam jsou špatné spalovací podmínky, zatímco na jiných místech je koncentrace surovinového materiálu poměrně nepatrná, takže toto na těchto místech vede k obzvláště vysokým teplotním špičkám se shora uvedenými škodlivými důsledky. Také zde musí být za účelem úplné kalcinace materiálu v předvypalovacím pásmu, s ohledem na potřebnou stabilizaci spalování, pracováno se značným přebytkem paliva. To však má za následek případné dodatečné spalování v předehřívači předřazeném spalovacímu pásmu, takže tento jednak je teplotně přetížen a jednak tím vznikají vyšší teploty spalin a tím větší tepelné ztráty.

Nyní se překvapivě ukázalo, že jak specifické vysoké investiční náklady na rotační pec ve srovnání k obvyklému způsobu, při kterém kalcinování materiálu probíhá převážně v samotné rotační peci, mohou být podstatně sníženy, jakož i jednoduchým způsobem mohou být odstraněny uvedené těžkosti při kalcinování surovinového materiálu v předvypalovacím pásmu umístěném mezi předehřívačem a rotační pecí, když podle vynálezu v odděleném vypalovacím postupu předehřátý materiál na odkyselovací stupeň se odkyselí jen z 50 až 80 % a zbytkové odkyselení a konečný výpal surovinové moučky proběhne v bezprostředním napojení v rotační peci. Tímto opatřením podle vynálezu se dosáhne toho, že práškovité a fluidní vlastnosti jemnozrnné pevné hmoty zůstanou zachovány i po kalcinování, takže vlastnosti tečení a vynášení materiálu z posledního stupně předehřívače do vnášecího konce pece zůstanou zachovány. Také ve velké míře zůstane zachována schopnost dispergování materiálu v proudu plynu, takže může být zaručeno optimální přenášení tepla s horkých plynů na zpracovávaný materiál ve spalovací komoře a bezpečně může být nastaven stupeň odkyselení podle vynálezu. Úplně se zabrání škodlivým důsledkům z přehřátí surovinové moučky, jak se vyskytují u známých způsobů při úplném odkyselování, zejména vzniku tavených hmot, které vedou k tvorbě slínkových minerálů a k uvolňování alkalických par, které opět kondensují a vedou ke spékání částeček materiálu, čímž podstatně se zhoršují schopnosti tečení a dispergování surovinové moučky. Obzvláště je účelným, když předem ohřátý materiál je odkyselen na 60 až 75 o/₀ stupně odkyselení. Konečně opatřením podle vynálezu v důsledku menší spotřeby paliva ve vypalovacím pásmu, ne až na posledním místě je ztráta ve spalinách udržována na nízkém stupni a tím se zmenšuje potřeba tepla u celého zařízení.

U provedení vynálezu se předpokládá, kyslík potřebný pro oddělený vypalovací postup přivádět alespoň převážně společně se spalinami z pece. Spaliny z pece pak mají obsah kyslíku například 8 až 13 Případnou potřebu zbytkového kyslíku je možno přivádět zejména k palivu v odděleném vypalovacím pásmu.

Tím se dosáhne toho, že exotermní vysokoteplotní pásmo v rotační peci, aniž by bylo omezeno ve výkonu, je odtrženo a že se značně prodlouží doba trvanlivosti žárovzdorné vyzdívky tohoto pásma pece, přičemž sllnovací teplota neklesá pod mezní teploty potřebné pro úplné slinování. Každopádně nepatrné množství přídavného kyslíku musí být přivedeno k oddělenému vypalovacímu postupu, aby bylo dosaženo úplné stechiometrické spalování paliva, obzvláště intensivní působení kalcinačního postupu a přesné nastavení stupně kalcinace. Přitom může být použit spalovací vzduch z chladiče zapojeného za pecí, přičemž se však snižuje pro to potřebný vysoký náklad na technické zařízení pro další rourová vedení atd., v investičních nákladech.

U obzvláště účelného vytvoření vynálezu se předpokládá, že pro oddělený postup vy6 palování potřebné palivo se přivádí společně s kyslíkem nebo s plynem obsahujícím kyslík. Tím může být výhodně zajištěno, že spalování přiváděného paliva začíná ihned s dosažením zápalné teploty a nemusí se čekat teprv na rozdělení paliva v proudu materiálu a plynu. To začíná mnohem spíše během rozdělování. Těmito opatřeními může být spalovací pásmo udržováno obzvláště malé a rovněž stupeň odkyselení může být přesně nastaven podle dotyčné potřeby.

Podle dalšího účelného provedení vynálezu se předpokládá, že palivo potřebné pro oddělený vypalovací postup se nejprve částečně okysličuje a pak se uvádí dohromady s jemnozrnným materiálem určeným ke kalcinování, přičemž se materiál vnáší pod a/nebo nad přívodem paliva. Tímto opatřením se zajistí, že skutečně celé množství paliva před vstupem do proudu materiálu je zapáleno a tím že je umožněno vytvoření vypalovacího pásma ve velké míře nezávislého na proudu materiálu. Tím se dosáhne rovnoměrné a řízené spalování, obzvláště dobře využívající palivo a podporující částečnou předpokládanou kaícinaci cementové surovinové moučky.

Postup způsobu podle vynálezu bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení.

Příklad provedení podle obr. 1 v podrobnostech znázorňuje, že před rotační pecí 1, jejíž vstupní konec je znázorněn zmenšený, se nachází vstupní komora 2, do které ústí přívod 3 materiálu z posledního cyklónu 4 proudového výměníku tepla. Nad cyklónem 4 je odvod 5 plynů, který vede k dašlím stupňům cyklónového předehřívače. Výhodně mezi pecí a předehřívačem zpracovávaného jemnozrnného materiálu sestávajícím z více cyklónů, probíhá v podstatě vertikálně směřující védení 6 pro spaliny,, do kterého účelně ústí vedeni 7 pro přívod materiálu a přívod 9 pro přívod paliva, přičemž přívod paliva, účelně sestává z jedné nebo více trysek umístěných v oblasti stěny vedení 6 pro spaliny, přičemž toto je umístěno výhodně nad vyústěním přívodu 3 materiálu. Vedení 6 pro spaliny má rozšiřující část jako předoxidační kotooru 8, do které mohou být směrovány trysky na palivo, též účelně nakloněné proti proudu plynu. I když je znázorněno pouze provedení s jedním cyklónem, je rovněž možné přiměřeně vytvořit symetrické uspořádání s více cyklóny. V případě, že by se vyskytovaly další cyklóny, roura 6 by měla místo jednoduchého oblouku odpovídající rozvětvení.

Podle způsobu vzniká podle příkladu provedení následující postup.

Z rotační pece 1 přichází spaliny do vstupní komory 2 a odtud do hlavního vedení 6 pro spaliny cyklónového předehřívače. Do tohoto pod hořáky 9 je vnášen vypalovaný materiál přívodem 7. Přívod materiálu může být provádět jedním nebo více vedeními, podle volby, které na svém zaúsťujícím kon214731 ci mají rozdělující zařízení, které pečují o rovnoměrné rozdělování proudu materiálu v proudu plynu. Jako rozdělující zařízení mohou například sloužit nárazové desky nebo rošty.

Jemně rozdělené palivo stoupá od místa na vnášení materiálu ve vedení 6 pro spaliny vzhůru a přichází ve formě plynulého rovnoměrného proudění materiálu a plynu do nad ním ležícího vypalovacího pásma. Vypalovací pásmo leží ve výšce roviny otvorů hořákových trysek. Jak je znázorněno na vyobrazení, může se vedení spalin rozšiřovat v tomto místě do předoxidačního prostoru, který se výhodně prstencově rozprostírá kolem roury, ale také může mít jiné účelné vytvoření z jednotlivých rozšíření. Hořáky 9 jsou výhodně směrovány ve směru proti proudu materiálu a plynu, takže je zajištěno dobré vnikání paliva do proudu materiálu a plynu. Rovinou hořáků je pevně ohraničeno vypalovací pásmo směrem dolů, ohraničení směrem nahoru je dosaženo výhodným nastavením vytvoření plamene. Výhodně jednoduchou formou vytvoření předoxidačního prostoru předvypalovacího pásma je možné, vytvořit výhodné vypalovací podmínky, při kterých částečky vypalovaného materiálu bezpečně projdou jen jednou vypalovacím pásmem, takže stupeň odkyselení předehřátého materiálu se nechá nastavit na rozsah podle vynálezu, definovaný 50 až 80 °/o, výhodně 60 až 75 %.

Použití způsobu podle vynálezu není omezeno jen na znázorněný příklad provedení podle obr. 1, ale mimo jiného může hýt využito i u zařízení na předběžné vypalování podle obr. 2, které mezi rotační pecí 1 a předehřívačem má stoupací vedení B pro spaliny z pece, které je opatřeno přívody 9 paliva a nad nimi se nacházejícími přlváděcími zařízeními 7 pro surovinový materiál; vertikální vzdálenost mezi přívodem 9 paliva a přívodem materiálu je přitom účelně tak volen, že se žádný materiál nedostane z přívodu 7 materiálu do vypalovacího pásma. Tímto způsobem může stupeň odkyselení předehřátého materiálu být definovaně nastaven na rozsahy podle vynálezu.

Claims (4)

1. předmět

   1. Způsob tepelného zpracování jemnozrnného materiálu, zejména výpalu cementu ve více stupních, při kterém se jemnozrnný materiál předehřívá v předehřívači, slinuje se v peci a před vstupem do pece se vypaluje v předběžném vypalovacím stupni za současného přívodu paliva pro kalcinaci uhličitanu vápenatého, vyznačující se tím, že v samostatném vypalovacím procesu se předehřátý jemnozrnný materiál kalcinuje na pouze 50 až 80 % celkového kalcinačního stupně a zbývající část kalcinace a konečný výpal suroviny se provádí v bezprostředně následujícím procesu v peci.

   VYNÁLEZU
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že předehřátý surový materiál se kalcinuje na kalcinační stupeň, dosahující 60 až 75 °/o.
3. 3. Způsob podle bodů 1 nebo 2 vyznačující se tím, že palivo, potřebné pro samostatný vypalovací proces, se přivádí alespoň převážně společně s odpadovými plyny z pece.
4. 4. Způsob podle bodů 1 až 3 vyznačující se tím, že palivo pro samostatný vypalovací proces se přivádí společně s kyslíkem nebo s plyny obsahujícími kyslík.

   2 listy výkresů