PT767764E

PT767764E - Instalacao para tratamento termico de material em pedacos

Info

Publication number: PT767764E
Application number: PT95921725T
Authority: PT
Inventors: Bendt Olbye; Bent Maersk
Original assignee: Smidth & Co As F L
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 2000-06-30
Also published as: BR9508155A; MY115360A; ZA955090B; PE3996A1; TW265278B; MA23590A1; EP0767764A1; DK171324B1; US5775890A; ATE188682T1; EP0767764B1; DE69514518D1; MX9604799A; AU2669295A; CA2186284C; ES2141355T3; DK77594A; GR3033187T3; DE69514518T2; CA2186284A1

Description

84 526 ΕΡ Ο 767 764 / ΡΤ

DESCRICÀO “Instalação para tratamento térmico de material em pedaços” O presente invento refere-se a uma instalação para o tratamento térmico de material em pedaços, tal como pedra calcárea, outros minerais de carbonato, matérias-primas para cimento, ou semelhantes, cuja instalação compreende uma zona de pré-aquecimento, preferivelmente na forma de um pré-aquecedor em conduta vertical, com pelo menos uma entrada de material, pelo menos uma saída de material, pelo menos uma entrada para gás de pré-aquecimento, e pelo menos uma saída para o gás de pré-aquecimento usado, em cuja zona de pré-aquecimento o material é pré-aquecido, por meio de gás quente de pré-aquecimento do qual é subsequentemente separado, uma zona de queima, e.g. na forma de um forno rotativo, com entrada e saída de material, para queima do material pré-aquecido, e meios de ligação que ligam a saída de material da zona de pré-aquecimento à entrada de material na zona de queima. Uma tal instalação é divulgada em EP-A-0222044.

Ao operar uma instalação do tipo anteriormente mencionado, o material à saída da zona de pré-aquecimento pode conter uma certa quantidade de material fino, produzido por decrepitação do material durante o pré-aquecimento, ou como resultado do material estar exposto a desgaste, ou poeira proveniente da zona de queima que é arrastada para a zona de pré-aquecimento e subsequentemente aí se depositando.

Existem duas razões primordiais pelas quais é desejável minimizar a quantidade deste material fino antes do material pré-aquecido ser alimentado ao forno. Uma razão é que o material fino pode ter um efeito perturbador na operação do forno, devido à geração de poeira e deposições no forno e/ou nas condutas de escape de gás a ele ligadas. A segunda razão é que a quantidade de substâncias que são indesejáveis no produto final, e que apresentam a mais forte tendência a aderir às fracções mais finas de material durante o processo de fabrico, pode ser reduzida desta maneira.

Como exemplo característico, pode ser mencionado que o teor de enxofre permissível na cal que é utilizada na indústria de produção de aço está normalmente especificado entre 0,03 e 0,05%. Segue-se que o teor de enxofre no produto de cal depende da quantidade de enxofre alimentado ao forno via matérias-primas e combustível. O teor em enxofre nas matérias-primas pode variar desde aproximadamente 0 a 0,5%, enquanto que o teor em enxofre em tipos de combustível tais como petróleo ou carvão pode ser tão elevado quanto 5%. Como tal, na maior parte dos casos será necessário remover enxofre do processo de fabrico, de modo a satisfazer as condições que se aplicam em termos de teor em enxofre no produto 84 526 ΕΡ Ο 767 764 / ΡΤ 2

final. Isto pode ser conseguido por remoção das fracções de material mais fino, uma vez que, em termos relativos, estas fracções absorvem a maior quantidade de enxofre por causa da sua maior área superficial.

Um método conhecido para a remoção do material mais fino consiste na simples peneiração mecânica, em que o material mais fino é peneirado por meio de um crivo classificador instalado na conduta de alimentação de material ao fomo. Contudo, a desvantagem de utilizar um tal crivo classificador é que o entupimento do crivo irá ocorrer dentro de um período de tempo relativamente curto, o que implica a perda de função do crivo. Isto ocorre particularmente nos casos em que o material pré-aquecido e alimentado ao fomo é fino. Outra desvantagem é o latente risco de deformação do crivo, devido à temperatura entre 650 e 900°C existente nesta área. É objecto do presente invento proporcionar uma instalação para o tratamento térmico de material em pedaços, por meio da qual são remediadas as desvantagens anteriormente mencionadas.

Isto é conseguido de acordo com o invento, por meio de uma instalação do tipo mencionado na introdução, e sendo caracterizada por ser proporcionado um dispositivo separador para separar as partículas mais finas do material pré-aquecido, como parte do meio de ligação, que consiste numa conduta, com meios de introdução de uma corrente ascendente de gás através dá conduta, sendo proporcionada na extremidade inferior da conduta, com meios de descarga da suspensão gás/material proporcionados na extremidade superior da conduta e com meios de alimentação de uma fracção grosseira descendente, caindo para o fomo, proporcionados na extremidade inferior da conduta, e por a instalação compreender meios para geração da corrente de gás.

Isto envolve que, na entrada na extremidade superior da conduta de separação, o material pré-aquecido seja disperso na corrente de gás em contra-corrente, provocando a divisão do material numa fracção fina que, suspensa no gás, pode ser descarregada via meios de descarga proporcionados na extremidade superior da conduta, e numa fracção grosseira em queda, a qual de maneira geral pode ser alimentada via meios de ligação à entrada de material da zona de queima. A conduta de separação pode ter uma certa inclinação, mas a conduta é preferivelmente vertical.

De modo a obter uma dispersão satisfatória do material pré-aquecido na corrente de gás,

84 526 ΕΡ Ο 767 764 / ΡΤ e assim uma classificação eficaz do material, a conduta de separação deverá ter um comprimento apropriado, e.g. dois metros ou mais. Para aumentar adicionalmente a dispersão e classificação do material, pode ser proporcionado um dispositivo de dispersão na conduta de separação, e.g. na forma de um arranjo em prato espalhador.

Em instalações do tipo mencionado é prática padrão que o gás de escape seja conduzido através do forno, pré-aquecedor e possivelmente um filtro por meio de um ventilador e, como consequência, segue-se que os meios para gerar uma corrente de gás através da conduta podem também consistir num ventilador que está ligado aos meios de introdução de gás e/ou aos meios de descarga de gás/material da condutra de separação. Pode ser utilizado o mesmo ventilador para ambos os fins. A velocidade da corrente ascendente de gás através da conduta de separação, em conjunto com as características do material, é o principal determinante para o limite de separação entre tamanhos de partícula que ficam retidas pelo gás e o tamanho de partículas que caem. De modo a incorporar na instalação um certo grau de flexibilidade, tanto em relação à capacidade de manusear diferentes tipos de material como à capacidade de variar o limite de separação entre as partículas que, retidas no gás, acabam na fracção fina e as partículas que caem e acabam no fomo, a instalação pode incluir meios para regular a velocidade do gás através da conduta de separação.

Estes meios para regular a velocidade do gás podem compreender o ventilador que proporciona o movimento do gás através da conduta de separação, em particular se o ventilador não é o mesmo que é utilizado para conduzir o gás de escape através da instalação. É mais preferido utilizar registos para regular a velocidade. O gás que é utilizado para o processo de separação pode teoricamente provir de muitas fontes diferentes. Pode ser tomado a partir da atmosfera, como ar frio atmosférico, do fomo como gás de escape, da conduta de gás de escape do pré-aquecedor como gás de escape utilizado para pré-aquecimento ou, se é utilizado um pré-aquecedor de conduta vertical, pode provir deste na forma de ar utilizado para arrefecimento. Pode também ser utilizado ar quente em excesso, por exemplo o ar de arrefecimento aquecido proveniente de um arrefecedor de produto montado após o fomo. Para além disso, o gás separador utilizado pode opcionalmente ser recirculado.

Se o gás separador é tomado como ar frio atmosférico, irá trocar calor com o material pré-aquecido durante o processo de separação e irá ser aquecido a uma temperatura de 450-650°C. A perda de calor aí sofrida depende desta temperatura e da quantidade de ar 84 526 ΕΡ Ο 767 764 / ΡΤ 4

alimentada. Contudo, pode ser conseguida uma redução substancial da perda de calor por recirculação do ar, após separação do gás e das partículas retidas, e compensando com ar atmosférico fresco apenas na extensão necessária.

Se o gás separador é tomado como gás de escape do forno, pode ser conduzido através da conduta de alimentação de material, ou ser tomado a partir da câmara de fumos do forno, ou a partir das condutas de gás de escape que ligam a câmara de fumos ao pré-aquecedor. A temperatura do gás de escape estará tipicamente na gama de 700-1200°C e, como consequência, a perda de calor será relativamente grande. Contudo, ao recircular o gás de escape do modo anteriormente mencionado, após separação do gás das partículas retidas e adicionando apenas novo gás de escape na extensão necessária, pode ser conseguida uma redução substancial da perda de calor.

Se o gás separador é tomado a partir do gás de escape da conduta de saída do pré-aquecedor, pode ser tomado imediatamente após o pré-aquecedor ou após limpeza do gás de escape num filtro subsequente. A temperatura deste gás de escape variará tipicamente entre 200 e 350°C e, como tal, será vantajoso utilizá-lo para a separação, em parte porque possui uma temperatura apropriadamente elevada para evitar um arrefecimento substancial do material na conduta de separação, e em parte porque o seu conteúdo térmico será, de qualquer modo, perdido. O ar que é utilizado para arrefecer um pré-aquecedor de conduta vertical sai para escape em vários locais e, consequentemente, de um ponto de vista de economia/concepção, será menos interessante utilizar este ar.

Como tal, é preferido que a instalação de acordo com o invento compreenda meios, tais como registos, para introdução de ar atmosférico na conduta de separação e/ou meios, tais como tubagens e registos, para alimentar gás de escape do forno à conduta de separação, proveniente ou do forno ou da conduta de descarga de gás de escape do pré-aquecedor. A fracção de material fino retida no gás separador, que é descarregado da conduta de separação, tem de ser separada do gás antes deste ser purgado para a atmosfera ou retomado à conduta de separação. Em concordância, a instalação deveria compreender meios para separar o material da suspensão gás/material descarregada.

Os meios de separação podem consistir num ciclone de separação e/ou um filtro de despoeiramento. Como filtro de despoeiramento pode ser utilizado um filtro de saco, para separar as partículas finas do gás. Contudo, a temperatura da suspensão gás/material será 84 526 ΕΡ Ο 767 764/ΡΤ 5

tipicamente tão elevada, na gama entre 400 e 600°C, que tem de ser adicionado ar frio antes do filtro de saco, sendo assim necessário um filtro maior. Pode também ser utilizado como filtro de despoeiramento um precipitador electrostático, o qual é normalmente incorporado em instalações do tipo mencionado para limpeza do gás de escape. Contudo, a quantidade de material fino a ser removido do processo por meio da instalação de acordo com o invento pode ser relativamente substancial e, como tal, pode existir o risco do filtro de despoeiramento ficar sobrecarregado. Além disso, não é necessariamente vantajoso misturar a poeira separada do gás de escape com o material fino extraído do gás separador. Assim, é geralmente preferido que a suspensão gás/material proveniente da conduta de separação seja inicialmente conduzida a um ciclone separador, onde a maior parte do material fino é separado. O gás separador com a quantidade remanescente de materal fino pode em seguida ser ventilado para o filtro de despoeiramento ou recirculado directamente para a conduta de separação. Se o gás separador é conduzido ao filtro de despoeiramento onde será misturado com o gás de escape proveniente do pré-aquecedor, uma certa quantidade deste gás misturado pode ser circulada para a conduta de separação. Como tal, a instalação pode incorporar meios, tais como tubagens, para recircular o gás do ciclone de separação e/ou filtro de despoeiramento de volta para a conduta de separação. O invento será em seguida descrito com maior detalhe em referência ao desenho, na forma de diagrama, e em que: - a Fig. 1 mostra um exemplo de uma instalação de acordo com o invento, e - a Fig. 2 mostra uma alternativa à instalação mostrada na Fig. 1. A instalação mostrada na Fig. 1 compreende um pré-aquecedor 1 e um fomo 3. O pré-aquecedor, que é preferivelmente um pré-aquecedor de conduta vertical, possui uma entrada 5 de material, uma saída 7 de material, uma entrada 9 para gás de pré-aquecimento e uma saída 11 para gás pré-aquecedor usado. O forno 3, que pode ser um fomo rotativo, compreende uma entrada 13 de material e uma saída 15 de material. Para além disso, o fomo compreende um queimador 17. O gás que é utilizado para pré-aquecer o material que vai ser tratado é normalmente gás de escape que é conduzido do fomo 3 ao pré-aquecedor via uma ou várias condutas 19. O material pré-aquecido é conduzido do pré-aquecedor 1 ao fomo 3 via uma conduta de alimentação 20. De acordo com o invento, uma parte desta conduta de alimentação 20 está configurada como uma conduta 21 de gás separador, preferivelmente vertical, através da qual flui, de baixo para cima, um gás separador. O gás separador é introduzido via uma abertura

84 526 ΕΡ Ο 767 764 / ΡΤ 23 montada no fundo da conduta 20, e então flui ascensionalmente através da conduta 20 a uma velocidade específica, pelo que captura e retém as partículas mais finas no material de alimentação ao forno que flui em contra-corrente. A suspensão gás/material assim formada é descarregada via uma abertura 25 no topo da conduta 20.

De modo a atingir uma dispersão e classificação do material satisfatórias, é montado um dispositivo de dispersão 27 na conduta de separação 20, na forma de um arranjo em prato espalhador, para assegurar que o material é eficazmente disperso na corrente de gás. A instalação mostrada compreende adicionalmente um ciclone de separação 31, um filtro de despoeiramento 33, e ventiladores 35, 36 e 37 para condução das varias correntes de gás através e/ou em tomo da instalação.

Na Fig. 1 existem diversas alternativas tanto em relação ao percurso do gás/material descarregado como em relação aos pontos de extracção do gás a ser utilizado como gás de separação. Na prática, a instalação não precisa de incorporar necessariamente todas as alternativas mostradas. A suspensão gás/material pode ser dirigida da conduta de separação 21 via uma conduta 41 a um ciclone de separação 31, no qual a maior parte do material é separada e desviada via uma abertura 32. Do ciclone de separação, o gás pode ser ou recirculado via uma conduta 43 e ventilador 37 para a conduta de separação, ou dirigido via uma conduta 45 para a conduta 49 de saída do gás de escape do pré-aquecedor 1, no qual, misturado com o gás de escape do pré-aquecedor 1 e por meio do ventilador 35, o gás é ventilado para o filtro de despoeiramento 33. O gás limpo descarregado do filtro de despoeiramento pode ser ventilado para a atmosfera ou, via uma conduta 51 e/ou 52, circulado para a conduta de separação 31. Em alternativa, a suspensão gás/material pode ser ventilada directamente via conduta 47 e conduta 49 para o filtro de despoeiramento. O gás separador pode ser tomado da conduta 49 de saída do gás de escape do pré-aquecedor 1, e ser dirigido via uma conduta 57 e ventilador 36 para a conduta de separação 21. O gás separador pode também ser tomado a partir do fomo 3 e dirigido ou via uma conduta 55 ou via conduta de alimentação de material para a conduta de separação. Além disso, o gás separador pode ser tomado de uma ou várias das condutas 19 e dirigido para a conduta de separação via uma conduta 58. Uma possibilidade adicional é introduzir o gás como ar atmosférico, o que pode ser efectuado via registo 53. Durante a operação da instalação, pode ser desejável utilizar como gás separador um gás que seja recirculado a partir do filtro de despoeiramento 33 via conduta 51 e/ou do ciclone de separação 31 via 7 84 526 ΕΡ Ο 767 764 / ΡΤ conduta 43, e utilizar gás separador adicional proveniente das possibilidades anteriormente mencionadas, apenas numa base suplementar ou para a regulação das condições operatórias, incluindo a temperatura do gás separador.

Para regulação das correntes de gás nas várias condutas, estas condutas são proporcionadas com registos 61.

Em algumas instalações, em que se manuseiam tipos de material em que o material mais fino tende a aderir aos pedaços maiores de material, e assim ser menos facilmente suspenso e retido no gás separador na conduta de separação, pode ser vantajoso, tal como se mostra na Fig. 2, um prato 71 de fundo, permeável ao ar, na conduta de separação, de modo que o princípio de funcionamento desta última corresponde ao de um leito fluido. Como resultado, o tempo de retenção do material na conduta de separação será aumentado, provocando que uma porção maior do material mais fino fique retido pelo gás separador. Nesta concretização, será impossível ao material mais grosseiro cair e, em consequência, este deve ser extraído do lado da conduta de separação via meios 73, proporcionados para este fim, e sendo subsequentemente dirigido para a entrada de material do fomo.

Lisboa, 51. ^R. 2000

Por F. L. SMIDTH & Co. AJS - O AGENTE OFICIAL -

I DA CUNHA FERREíRÂ | Ag. Of. Pr. Ind. ^aa das Flores, 74 - 4.° 1200 LISBOA

Claims

84 526 ΕΡ Ο 767 764 / ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Instalação para tratamento térmico de material em pedaços, tal como pedra calcárea, outros minerais de carbonato, matérias-primas para cimento ou semelhantes, instalação que compreende uma zona (1) de pré-aquecimento, com pelo menos uma entrada (5) de material, pelo menos uma saída (7) de material, pelo menos uma entrada (9) para gás de pré-aquecimento, e pelo menos uma saída (11) para gás de pré-aquecimento usado, em cuja zona (1) de pré-aquecimento o material é pré-aquecido por meio de um gás quente de pré-aquecimento, do qual é subsequentemente separado, uma zona (3) de queima com entrada (13) e saída (15) de material, para queima do material pré-aquecido, meios de ligação (20) que ligam a saída (7) de material da zona de pré-aquecimento à entrada (13) de material da zona de queima, caracterizada por ser proporcionado um dispositivo separador (21) para separair as partículas mais finas do material pré-aquecido, como parte dos meios de ligação (20) e consistir em uma conduta (21), com meios (23) para introdução de uma corrente ascendente de gás através da conduta (21), proporcionada na extremidade inferior da conduta, com meios (25) para descarga da suspensão gás/material proporcionados na extremidade superior da conduta, e com meios para alimentar ao forno uma fracção grosseira em queda, proporcionados na extremidade inferior da conduta, e por a instalação compreender meios (35, 36, 37) para geração de corrente de gás.
2. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a conduta de separação (21) ser vertical.
3. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por ser proporcionado um dispositivo de dispersão (27) na conduta de separação (21).
4. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por os meios (35, 36, 37) para geração de uma corrente de gás através da conduta (21) consistirem num ventilador que está ligado aos meios (23) de introdução de gás e/ou aos meios (25) de descarga de gás/material da conduta de separação.
5. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por compreender meios (35, 36, 37, 61) para regular a velocidade do gás através da conduta de separação (21).
6. Instalação de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por os meios para regular a velocidade do gás consistirem num ventilador (35, 36, 37) e/ou registos (61).
7. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por compreender meios 84 526 ΕΡ Ο 767 764 / ΡΤ 2/2 (53), tais como registos, para introdução de ar atmosférico.
8. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por compreender meios (55, 57, 58, 61), tais como tubagens e registos, para introdução de gás de escape do forno, proveniente ou da câmara de fumos do forno (3), ou da conduta de gás de escape (19) que liga a câmara de fumos do forno e o pré-aquecedor, ou da conduta de gás de escape (49), na conduta de separação (21).
9. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por compreender meios de separação (31, 33) para separar o material da suspensão gás/material descarregada.
10. Instalação de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por os meios de separação consistirem num ciclone de separação (31) e/ou num filtro de despoeiramento (33).
11. Instalação de acordo com a reivindicações 9-10, caracterizada por incorporar meios (43, 51, 52) para recircular o gás de volta para a conduta de separação (21).
12. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por um prato de fundo (71), permeável ao ar, ser equipado na conduta de separação (21), de modo que o princípio de funcionamento da conduta de separação (21) corresponde ao de um leito fluido, e em que são proporcionados meios (73) na parede lateral da conduta de separação para extracção do material mais grosseiro depositado no prato de fundo.
13. Método para tratamento térmico de material em pedaços tal como pedra calcárea, outros materiais de carbonato, matérias-primas de cimento ou semelhantes, compreendendo o método o pré-aquecimento do material com gás de pré-aquecimento, separação do material do gás e queima do material pré-aquecido, e que é caracterizado por se alimentar o material pré-aquecido a um dispositivo separador (21), se introduzir uma corrente de gás ascendente através do dispositivo, em contra-corrente, se reter uma ffacção fina na corrente de gás, se remover a suspensão gás/ffacção fina da extremidade superior do dispositivo (21), e se permitir que uma ffacção grosseira caia da extremidade inferior do dispositivo (21) para uma zona de queima (3).

Por F. L. SMIDTH & Co. A/S - O AGENTE OFICIAL -