DK171324B1 - Anlæg til varmebehandling af stykformet materiale - Google Patents

Description

i DK 171324 B1

Den foreliggende opfindelse angår et anlæg til varmebehandling af stykformet materiale, så som kalksten, andre carbonatmineraler, cementråmaterialer eller lignende, hvilket anlæg omfatter en forvarmningszone, fortrinsvis i 5 form af en skaktforvarmer, med mindst et materialeindløb, mindst et materialeudløb, mindst et indløb for forvarm-ningsgas og mindst et udløb for anvendt forvarmningsgas, i hvilken forvarmningszone materialet forvarmes med varm forvarmningsgas, som det efterfølgende udskilles fra, en 10 brændezone, f.eks. i form af en roterovn, med materialeindløb og -udløb, for brænding af det forvarmede materiale, forbindelsesorganer, der forbinder forvarmningszonens materialeudløb med braendezonens materialeindløb, samt en i tilslutning til forbindelsesorganerne anbragt separerings-15 indretning for udskillelse af de fineste partikler fra det forvarmede materiale.

Under drift af et anlæg af ovennævnte art kan materialet, der forlader forvarmningszonen, indeholde en vis mængde 20 fint materiale, der kan være fremkommet enten gennem dekrepitering af materialet under opvarmningen, ved slid på materialet eller ved, at støv fra brændezonen trækkes med op i forvarmningszonen og afsættes der.

25 Primært af to grunde ønskes mængden af dette fine materiale minimeret inden det forvarmede materiale indfødes i ovnen.

Den ene grund er, at det fine materiale kan genere ovndriften ved støvdannelse og påbagninger i ovnen og/eller i dertil tilsluttede røggaskanaler. Den anden grund er, at 30 mængden af stoffer, der er uønskede i det færdige produkt, og som under fremstillingen har størst tendens til at klæbe sig til de fineste materialefraktioner, på denne måde kan reduceres.

35 Som eksempel herpå kan nævnes, at det tilladelige svovlindhold i kalk, der anvendes indenfor stålindustrien, normalt er specificeret til 0,03 til 0,05%. Svovlindholdet i 2 DK 171324 B1 kalkproduktet afhænger naturligvis af mængden af svovl, der tilføres ovnanlægget via råmaterialerne og brændslet. Råmaterialerne kan indeholde fra tilnærmelsesvis 0 til 0,5% svovl, mens svovlindholdet i brændselstyper som olie og kul 5 kan være på op til 5%. I de fleste tilfælde vil det derfor være nødvendigt at fjerne svovl fra fremstillingsprocessen for at kunne opfylde kravene til svovlindholdet i det færdige produkt. Dette kan gøres ved at fjerne de fineste materialefraktioner, idet det er disse, der som følge af 10 deres større overfladeareal optager den forholdsvis største mængde svovl.

En kendt måde til fjernelse af det fineste materiale omfatter en simpel mekanisk sigtning, hvor det fineste 15 materiale afsigtes ved hjælp af en sorteringsrist anbragt i kanalen for fødning af materiale til ovnen. Ulempen ved at benytte en sådan sorteringsrist er imidlertid, at den forholdsvis hurtig tilstopper og dermed mister sin funktion. Dette forhold gælder særligt i tilfælde, hvor det 20 forvarmede fødningsmateriale til ovnen er fint. En anden ulempe er, at risten som følge af den i dette område herskende temperatur på mellem 650 og 900°C risikerer at blive deformeret.

25 Formålet med den foreliggende opfindelse er at angive et anlæg til varmebehandling af stykformet materiale, hvor ovennævnte ulemper er elimineret.

Dette opnås ifølge opfindelse ved et anlæg af den i ind-30 ledningen angivne art, og som er kendetegnet ved, at separeringsindretningen er tilvejebragt som en del af forbindelsesorganerne og udgøres af en kanal, ved hvis nedre ende er tilvejebragt organer for indføring af gas og ved hvis øvre ende er tilvejebragt organer for udledning af 35 gas/materialesuspension, og at anlægget omfatter organer for frembringelse af en gasstrøm gennem kanalen nedefra og op.

3 DK 171324 B1

Herved vil det forvarmede materiale, idet det indføres i separeringskanalen ved dennes top, blive dispergeret i den modstrømmende gasstrøm, hvorved materialet opdeles i en finfraktion, der suspenderet i gassen kan udledes via 5 udledningsorganerne tilvejebragt ved kanalens øvre ende, og en gennemfaldende grovfraktion, der på normal vis via et forbindelsesorgan kan fødes til brændezonens materialeindløb.

10 Separeringskanalen kan have en vis hældning, men er fortrinsvis lodret.

For at opnå en god dispergering af det forvarmede materiale i gasstrømmen og dermed en effektiv sortering af materialet 15 bør separeringskanalen have en passende længde, f.eks. på to meter eller mere. For yderligere at forbedre disper-geringen og sorteringen af materialet kan der i separeringskanalen være tilvejebragt en dispergeringsindretning, f.eks. i form af et spredepladearrangement.

20 På anlæg af den omhandlede art er det almindeligt, at røggassen trækkes gennem ovn, forvarmer og et eventuelt filter ved hjælp af en ventilator, og det er derfor nærliggende, at organerne for frembringelse af en gasstrøm gennem 25 kanalen også udgøres af en ventilator, der står i forbindelse med separeringskanalens gasindføringsorganer og/eller gas/materialeudledningsorganer. Der kan eventuelt benyttes den samme ventilator til begge formål. 1 2 3 4 5 6

Gasstrømmens hastighed op gennem separeringskanalen er 2 sammen med materialets karakteristika bestemmende for 3 skillegrænsen mellem hvilke kornstørrelser, der medslæbes 4 af gassen og hvilke kornstørrelser, der falder igennem. For 5 at give anlægget en vis fleksibilitet både med hensyn til 6 at kunne behandle forskellige materialetyper og med hensyn til at kunne variere skillegrænsen mellem hvilke partikler, der medslæbt i gassen ender i finfraktionen og hvilke par- 4 DK 171324 B1 tikler, der falder igennem og ender i ovnen, kan anlægget omfatte organer til regulering af gashastigheden gennem separeringskanalen.

5 Disse organer til regulering af gashastigheden kan omfatte ventilatoren, der sørger for gassens bevægelse gennem separeringskanalen, særligt hvis denne ikke er den samme som den, der trækker røggassen gennem anlægget. Desuden foretrækkes det at benytte spjæld til hastighedsregulerin-10 gen.

Gassen, der skal benyttes til separeringen, kan teoretisk tages fra mange forskellige steder. Den kan tages fra det fri som kold, atmosfærisk luft, fra ovnen som røggas, fra 15 forvarmerens røggasafgangskanal som røggas anvendt til forvarmning eller i tilfælde af at en skaktforvarmer benyttes, fra denne som luft anvendt til køling heraf. Desuden kan benyttes varm overskudsluft, som eksempelvis den varme køleluft fra en efter ovnen anbragt produktkøler.

20 Endvidere kan den anvendte separeringsgas valgfrit recirkuleres.

Hvis separeringsgassen tages ind som kold, atmosfærisk luft, vil den under separeringsprocessen varmeveksle med 25 det forvarmede materiale og blive opvarmet til en temperatur på 450-650eC. Varmetabet herved vil være bestemt af denne temperatur og af luftmængden, der indtages. Ved at recirkulere luften efter en udskilning af de medslæbte partikler fra separeringskanalen og kun supplere op med ny 30 atmosfærisk luft i det nødvendige omfang kan varmetabet dog reduceres betydeligt.

Hvis separeringsgassen tages som røggas fra ovnen, kan den enten trækkes op gennem materialefødningskanalen, tages fra 35 ovnens røgkammer, eller fra de røggaskanaler, der forbinder ovnens røgkammer med forvarmeren. Røggassens temperatur vil typisk ligge på mellem 700 og 1200°C, og følgeligt vil 5 DK 171324 B1 varmetabet blive relativt stort. Ved på samme måde som nævnt ovenfor at recirkulere røggassen efter en udskilning af de medslæbte partikler fra separeringskanalen og kun supplere op med ny røggas i det nødvendige omfang kan 5 varmetabet dog reduceres betydeligt.

Hvis separeringsgassen tages fra forvarmerens røggasafgangskanal, kan den enten tages umiddelbart efter forvarmeren eller efter røggassen er renset i et efterfølgende 10 filter. Denne røggas vil typisk have en temperatur på mellem 200 og 350°C og vil derfor være fordelagtig at anvende til separeringen, dels fordi dens temperatur er passende høj til at materialet i separeringskanalen ikke nedkøles væsentligt, og dels fordi dens varmeindhold 15 alligevel vil gå til spilde.

Luften, der anvendes til køling af en skaktforvarmer, udblæses flere steder, og vil derfor ud fra et økonomisk/ konstruktionsmæssigt synspunkt være knap så interessant at 20 benytte.

Følgeligt foretrækkes det at anlægget ifølge opfindelsen omfatter organer, så som spjæld, til indføring af atmosfærisk luft i separeringskanalen og/eller organer, så som 25 rørledninger og spjæld, til indføring af ovnrøggas fra enten ovnen eller fra forvarmerens røggasafgangskanal i separeringskanalen.

Den fine materialefraktion, der medslæbt i separerings-30 gassen udledes fra separeringskanalen, skal udskilles fra gassen, inden denne enten udledes til atmosfæren eller returneres til separeringskanalen. Anlægget bør derfor omfatte udskillelsesorganer for udskillelse af materialet fra den udledte gas/materialesuspension.

35

Udskilleorganerne kan udgøres af en udskillecyklon og/eller et afstøvningsfilter. Som afstøvningsfilter vil et posefil 6 DK 171324 B1 ter kunne benyttes til udskilning af de fine partikler fra gassen. Temperaturen af gas/materialesuspensionen vil dog typisk være så høj, mellem 400 og 600“C, at kold luft må iblandes inden posefiltret, der dermed skal være større.

5 Ligeledes ville et elektrostatisk filter, der normalt indgår i anlæg af den omhandlede art til rensning af røggassen, kunne benyttes som afstøvningsf ilter. Den mængde fint materiale, der fjernes fra processen ved anlægget ifølge opfindelsen, kan imidlertid være relativ stor, og 10 der kan derfor være risiko for, at afstøvningsfilteret overbelastes. Desuden er det ikke nødvendigvis hensigtsmæssigt at sammenblande støvet udskilt fra røggassen med det fine materiale udskilt fra separeringsgassen. Det foretrækkes derfor almindeligvist, at gas/materialesuspen-15 sionen fra separeringskanalen først ledes til en udskille-cyklon, hvori hovedparten af det fine materiale udskilles. Separeringsgassen med den resterende mængde fint materiale kan derefter enten ledes til afstøvningsfilteret eller recirkuleres direkte til separeringskanalen. Hvis se-20 pareringsgassen ledes til afstøvningsfilteret, hvor den vil blive sammenblandet med røggassen kommende fra forvarmeren, kan en delmængde af denne sammenblandede gas cirkuleres til separeringskanalen. Anlægget kan derfor omfatter organer, så som rørledninger, til recirkulering af gassen fra 25 udskillecyklonen og/eller afstøvningsfilteret tilbage til separeringskanalen.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, der er skematisk, og hvor 30

Fig. 1 viser et eksempel på et anlæg ifølge opfindelsen, og

Fig. 2 viser et alternativ til anlægget vist i Fig. 1.

35 Anlægget vist i Fig. 1 omfatter en forvarmer 1 og en ovn 3. Forvarmeren, der fortrinsvis er en skaktforvarmer, har et materialeindløb 5, et materialeudløb 7, et indløb 9 for 7 DK 171324 B1 forvarmningsgas og et udløb 11 for anvendt forvarmningsgas.

Ovnen 3, der kan være en roterovn, omfatter et materialeindløb 13 og et materialeudløb 15. Derudover omfatter ovnen en brænder 17. Gassen, der benyttes til forvarmning 5 af materialet, der skal behandles, er som regel røggas, som fra ovnen 3 ledes til forvarmeren via en eller flere ledninger 19.

Det forvarmede materiale ledes fra forvarmeren 1 til ovnen 10 3 via en fødekanal 20. Ifølge opfindelsen er en del af denne fødekanal 20 udformet som en fortrinsvis lodret gassepareringskanal 21, hvorigennem en separeringsgas strømmer nedefra og op. Separeringsgassen indføres via en åbning 23 anbragt ved kanalen 20' s bund og strømmer 15 herefter op gennem kanalen 20 med en nærmere defineret hastighed, hvorved den fanger og medslæber de fineste partikler i det modstrømmende ovnfødningsmateriale. Den herved dannede gas/materialesuspension udledes via en åbning 25 ved kanalen 20's top.

20

For at opnå en god dispergering og sortering af materialet er der i separeringskanalen 20 anbragt en dispergeringsind-retning 27 i form af et spredepladearrangement, der sørger for at materialet bliver godt udspredt i gasstrømmen.

25

Det viste anlæg omfatter desuden en udskillecyklon 31, et afstøvningsfilter 33, samt ventilatorer 35, 36 og 37 til at trække de diverse gasstrømme gennem og/eller rundt i anlægget .

30 På Fig. 1 er flere alternativer til både hvorhen den fra separeringskanalen 21 udledte gas/materialesuspension kan ledes og til hvorfra den som separeringsgas anvendte gas kan tages. I praksis behøver anlægget ikke at omfatte alle 35 de viste alternativer.

Gas/materialesuspensionen kan fra separeringskanalen 21 via 8 DK 171324 B1 en kanal 41 ledes til udskillecyklonen 31, hvori hovedparten af materialet udskilles og bortledes via en åbning 32. Fra udskillecyklonen kan gassen enten via en kanal 43 og ventilatoren 37 recirkuleres til separeringskanalen 5 eller via en kanal 45 ledes til forvarmeren l's røggasafgangskanal 49, hvori den sammenblandet med røggassen fra forvarmeren 1 og ved hjælp af ventilatoren 35 ledes til afstøvningsfilteret 33. Den rensede gas, der forlader afstøvningsfilteret kan enten udledes til atmosfæren eller 10 via en kanal 51 cirkuleres til separeringskanalen 21. Alternativt kan gas/materialesuspensionen via en kanal 47 og kanalen 49 ledes direkte til afstøvningsfilteret.

Separeringsgassen kan tages fra forvarmeren l’s røggasaf-15 gangskanal 49 og via en kanal 57 og ventilatoren 36 ledes til separeringskanalen 21. Separeringsgassen kan også tages fra ovnen 3 og enten via en kanal 55 eller via materiale-fødningskanalen ledes til separeringskanalen. Endvidere kan separeringsgassen tages fra en eller flere af ledningerne 20 19 og via en kanal 58 ledes til separeringskanalen. En yderligere mulighed består i at tage gassen ind som atmosfærisk luft, hvilket kan gøres via spjæld 53. Under anlæggets drift kan det vælges, at der som separeringsgas anvendes gas, der recirkuleres fra afstøvningfilteret 33 25 via kanalen 51 og/eller fra udskillecyklonen 31 via kanalen 43, og at ekstra separeringsgas fra de ovennævnte muligheder kun tages som supplement eller for regulering af driftsforholdene, herunder temperaturen af separeringsgassen.

30

Til regulering af gasstrømmene i de diverse kanaler er disse forsynet med spjæld 61.

På nogle anlæg, hvor der behandles materialetyper, ved 35 hvilke det fineste materiale har tendens til at klæbe sig til de større materialestykker og dermed ikke så let suspenderes i og medslæbes af separeringsgassen i separe- 9 DK 171324 B1 ringskanalen, kan der med fordel, som vist i fig. 2, anbringes en luftgennemtrængelig bundplade 71 i separeringskanalen, således at denne kommer til at fungere efter samme princip som en fluid bed. Herved opnås, at materialet får 5 en længere opholdstid i separeringskanalen, således at en større del af det fineste materiale medslæbes af separeringsgassen. I denne udførelsesform kan det grove materiale naturligvis ikke falde igennem, og det må derfor udtages fra siden af separeringskanalen via dertil tilvejebragte 10 organer 73 og derfra ledes videre til ovnens materialeindløb.

15 20 25 30 35

Claims (12)

1. Anlæg til varmebehandling af stykformet materiale, så som kalksten, andre carbonatmineraler, cementråmaterialer 5 eller lignende, hvilket anlæg omfatter en forvarmningszone (1), fortrinsvis i form af en skakt forvarmer, med mindst et materialeindløb (5), mindst et materialeudløb (7), mindst et indløb (9) for forvarmningsgas og mindst et udløb (11) for anvendt forvarmningsgas, i hvilken forvarmningszone (1) 10 materialet forvarmes med varm forvarmningsgas, som det efterfølgende udskilles fra, en brændezone (3), f.eks i form af en roterovn, med materialeindløb (13) og -udløb (15), for brænding af det forvarmede materiale, forbindelsesorganer (20), der forbinder forvarmningszonens materia-15 leudløb (7) med brændezonens materialeindløb (13), samt en i tilslutning til forbindelsesorganerne anbragt separeringsindretning (21) for udskillelse af de fineste partikler fra det forvarmede materiale, kendetegnet ved, at separeringsindretningen (21) er tilvejebragt som en del af 20 forbindelsesorganerne (20) og udgøres af en kanal (21), ved hvis nedre ende er tilvejebragt organer (23) for indføring af gas og ved hvis øvre ende er tilvejebragt organer (25) for udledning af gas/materialesuspension, og at anlægget omfatter organer (35, 36, 37) for frembringelse af en 25 gasstrøm gennem kanalen (21) nedefra og op.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at separeringskanalen (21) er fortrinsvis lodret.

3. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der i separeringskanalen (21) er tilvejebragt en dispergerings-indretning (27), f.eks. i form af et spredepladearrange-ment.

4. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at organerne (35, 36, 37) for frembringelse af en gasstrøm gennem kanalen (21) udgøres af en ventilator, der står i DK 171324 B1 u forbindelse med separeringskanalens gasindføringsorganer (23) og/eller gas/materialeudledningsorganer (25).

5. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det 5 omfatter organer (35, 36, 37, 61) til regulering af gashastigheden gennem separeringskanalen (21).

6. Anlæg ifølge krav 5, kendetegnet ved, at organerne til regulering af gashastigheden udgøres af en ventilator (35, 10 36, 37) og/eller spjæld (61).

7. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det omfatter organer (53), så som spjæld, til indføring af atmosfærisk luft. 15

8. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det omfatter organer (55, 57, 58, 61), så som rørledninger og spjæld, til indføring af ovnrøggas fra enten ovnens (3) røgkammer, fra en røggaskanal (19), der forbinder ovnens 20 røgkammer og forvarmeren eller fra forvarmerens røggasafgangskanal (49 ) i separeringskanalen (21).

9. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det omfatter udskillelsesorganer (31, 33) for udskillelse af 25 materialet fra den udledte gas/materialesuspension.

10. Anlæg ifølge krav 9, kendetegnet ved, at udskilleorga-nerne udgøres af en udskillecyklon (31) og/eller et afstøvningsfilter (33), som f.eks. et elektrostatisk filter 30 eller et posefilter.

10 DK 171324 B1 Patentkrav.

11. Anlæg ifølge krav 9-10, kendetegnet ved, at det omfatter organer (43, 51), så som rørledninger, til recirkulering af gassen tilbage til separeringskanalen 35 (21).

12. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der i 12 DK 171324 B1 separeringskanalen (21) er anbragt en luftgennemtrængelig bundplade (71), således at separeringskanalen (21) fungerer efter samme princip som en fluid bed, og at der i separeringskanalens sidevæg er tilvejebragt organer (73) for 5 udtagning af det groveste materiale liggende på bundpladen. 10 15 20 25 30 35