Установка для обжига цементногоклинкера

Установка для обжига цементногоклинкера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

805037

/

1 т

»н

ын (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230479 (21) 2756374/29-33 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.81. Бюллетень М 6

Дата опубликования описания 150281 (51)м. Кл.

F 27 В 7/34

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 666. 94. .041(088.8)

-(.ИС=.т 11,"

В.М.Белогуров, И.В.Моисеев, AN. Дмитриев,:, 1 (Н.Г.Колдин, В.А.Кулабухов, Г.А.Раосадкин, - ..,- . - Й 1

А.В.Бессмертных, В.В.I!leayaaao a a.a.aaaaagpoa " " ре О е. »

t уровский ордена Трудового Красного Знамени цементный завод и Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промышленности НИИЦемент " (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО

КЛИНКЕРА

Изобретение относится к цементной промышленности, а именно к устройствам для обжига цементного клинкера или подобных ему материалов, и может быть оиспользовано в металлургической промышленности, где используются вращающиеся печи.

Известны различные конструкции устройств для обжига цементного клинкера,содержащие вращающуюся печь мок- . рого способа с теплообменнинами в зоне сушки, выполненными в виде цепных завес или концентраторов шлама (1) .

Недостатками известных устройств является то, что в коротких (ЦЭ(30, где I — длина печи, а Д вЂ” диаметр корпуса) вращающихся печах мокрого способа (особенно печах для обжига клинкера белого цемента) удельный расход тепла велик и достигает 20003000 ккал/кг клинкера. Такой высокий расход тепла объесняется большими потерями его в окружающую среду с отходящими газами, с клинкером, излучением корпуса печи и с пылью уноса.

Унос материала велик из-эа недостаточной фильтрующей способности коротких цепных завес в печи и высокой скорости печных газов. Температура отходя- ЗО щих газов в коротких вращающихся печах колеблется от 320 до 500 С в зависимости .от длины печи и цепной зав;— сы, влажности шлама и органиэации сжигания-топлива. Производительность таких печей низка. Высокая температура отходящих газов говорит о том, что печи имеют значительный резерв по увеличению производительности эоны сушки, оснащенной теплообменниками в виде цепных завес или концентраторов шлама. Однако увеличение количества высушенного материала приводит к тому, что в зонах декарбонизации и спекания при слоевой обработке количество подводимого к материалу тепла недостаточно для завершения процесса клинкерообразования. Форсировка эоны спекания (т.е. увеличение количества топлива, сжигаемого в зоне) приводит к снижению долговечности ее футеровкн и теплообменных устройств в зоне сушки из-эа их выгорания.

Кроме того, увеличение количества печных газов при сжигании дополнительного топлива в печи приводит к увеличению их скорости и, как следствие, к большому пылевыносу, что oIраничивает увеличение производительности печи.

805037

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обжига цементного клинкера, содержащее вращающуюся печь мокрого способа с теплообменниками в зоне сушки шлама, разгрузочными окнами

1 боковой поверхности корпуса для тбора сухого материала и дымососом, калвцинатор, установленный вне печи, с каналом для ввода декарбонизированного материала в печь (2).

Недостатками данной конструкции является то, что практическая реализация его трудноосуществима, что связано с вводом декарбонизированного материала с температурой 950- 1250 С 3$ из стационарного кальцинатора во вращающуюся печь через окна в боковой поверхности корпуса печи. Кроме того,к недостаткам следует отнести следующее

Ограничение производительности печи 2О из-за высоких скоростей печных газов, к которым добавляются отходящие газы кальцинатора, и как следствие, иэ-за большого выноса материала иэ печи.

Сравнительно высокий расход топлива иэ-за потерь тепла с отходящими газами, температура .которых не,снижается иэ-эа установки такого типа кальцинатора, а также иэ-за значительного увеличения объема газов, подаваемых дополнительно иэ кальцинатора 30 и значительных подсосов окружающего

:воздуха через,четыре кольцевых уплотнения в области разгрузочных и загрузочных окон вращающейся печи. Доступ воздуха в окна причем не ограничива- 35 ется. Кроме того, расход топлива увеличивается из-за потерь с уносом большого количества материала, имеющего температуру отводящих газов, и слабого теплообмена между слоем магериа- 4О ла в печи и дымовыми газами из-за большого количества мелкодисперсных фракций, увеличивающих термическое сопротивление слоя. Низкая долговечность футеровки в зоне спекап::я и кальцинирования из-эа 45 неопределенно высоких температур,низкая долговечность теплообменных устройств (цепйых завес или кальцинаторов шлама) в зоне сушки из-эа высоких температур газов на входе в зону я} и ограничения количества обрабатываемого материала, проходящего через зону, лимитируемого тепловбй мощностью зоны спекания, невысокая эффективность данного кальцинатора. Время пребывания материала в кальцинаторе невелико, а частицы сухого материала, выгружае-, мые из печи в декарбониэатор, на половину своего количества имеют крупные размеры,и, следовательно, должны обрабатываться длительное время. Поэ- 60 тому степень декарбонизации материала, характеризующая КПД кальцинатора. низкая, что ограничивает возможность увеличения производительности агрегата.

Цель изобретения — повышение производительности и надежности устройства, долговечности футеровки и теплообменников эоны сушки и удельного расхода топлива.

Указанная цель достигается тем, что установка для обжига цементного клинкера, содержащая вращающуюся печь мокрого способа с теплообменниками в зоне сушки шлама, разгрузочными окнами в боковой поверхнрсти корпуса для отбора сухого материала и дымососом, кальцинатор, установленный вне печи, с патрубком для ввода декарбониэированного материала в печь, снабженным шахтным подогревателем и подсоединенными последовательно, по ходу движения газов, через шахтный подогреватель к гаэоходу кальцинатора конвективным рекуператором для подогрева сжатого воздуха и дополнительным дымососом, а вращающаяся печь снабжена вмонтированными в ее головку радиационным рекуператором для подогрева сжатого воздуха и устройством для ввода декарбонизированного материала в печь, а также сепараторами, установленными в разгрузочных окнах, причем окна выполнены на корпусе печи на расстоянии 0,5-1,5 диаметра корпуса печи от теплообменника эоны сушки, патрубок для ввода декарбонизированного материала кальцинатора и воэдуховод радиационного рекуператора вмонтированы в устройство для ввода декарбонизированного материала в печь, кроме того, с целью интенсификации обработки полидисперсноro материала, кальцинатор выполнен в виде горизонтальной многореакторной каскадной форкамеры взвешенно-фонтанирующего слоя и установлен вместе с шахтным подогревателем над головкой печи.

На чертеже Изображен общий вид установки для обжига цементного клинкера. установка состоит из наклонной короткой (e(VQ0, где 1 — длина, а

Д-диаметр корпуса) печи 1 мокрого способа производства, снабженной в нижнем конце головкой,2, в торцовой стенке которой установлена осевая горелка 3. На внутренних торцовой и боковых футерованных огнеупором стенках головки установлены радиационный рекуператор 4, выполненный, например, в виде змеевика из жаростойких труб.

Входной ("холодный") патрубок 5 подсоединен к компрессору 6; Через вышеупомянутую торцовую стенку головки

2 параллельно осевой горелке 3 в печь входит .còâîë устройства 7 для ввода дикарбонизированного материала в печь

1. Устройство 7 выполнено в виде инжектора со смесительной камерой 8 и соплом 9 для подачи горячего сжатого воздуха. Сопло 9 посредством .воздуховода 10 соединено с выходным .("горя80503" чим") патрубком 11 радиационного рекуператора. Верхний загрузочный конец печи снабжен пылевой камерой 12, к. которой подсоединен газоход отходящих газов с дымососом 13. В верхний торец печи входит труба 14 для подачи шлама в зону сушки, а последняя снабжена теплообменником 15, йапример, в виде цепной завесы любой конструкции. За цепной завесой на расстоянии

0,5 — 1,5 Д (где Д вЂ” диаметр корпуса печи)на корпусе печи выполнены разгрузочные окна 16 для отвода сухого полифракционного материала, в которые установлены сепараторы 17, предназначенные для выделения фракции материала необходимого размера ° В зоне окон 16 печь имеет кольцевую ка меру 18 с уплотнением, плотно прилегающим к корпусу печи 1. Нижняя часть кольцевой камеры 18 снабжена бункером

15 и устройством для обеспечения транс- Щ портирования материала, например, в виде пневмо-винтового насоса 19,связанного посредством материалопровода ,20 с бункером-накопителем 21. Под бункером 21 установлен весовый дозатор 22, который материалопроводом 23 подсоединен к загрузочной верхней части дисперсного подогревателя 24, выполненного в виде шахты. Шахта подогревателя 24 имеет над загрузочной час.тью циклоны-сгустители 25. Выходные патрубки циклонов 25 подсоединены к газоходу 26 отходящих газов. Гаэоход

26 соединен с конвективным подогревателем 27, выполненным, например, в виде камеры, внутри которой установлен пучок теплообменных труб 28.

Входной коллектор 29 пучка 28 воздуховодом 30 подсоединен к компрессору

6, а выходной коллектор 31 горячего воздуха труббпроводом 32 подсоединен 4р к газогорелочному устройству 33 кальцинакора 34. Выходной газоход 35 конвективного подогревателя 27 связан с батареей мультйциклонов 36 для осаж- дения мелкодисперсных фракций, которая далее посредством газохода 37 подсоединена к дополнительному дымососу 38 запечной системы кальцинатора .34 и его утилизационной части (подогреватель 24 и конвективный рекуператор 50

27) .Кальцинатор 34 выполнен, например, в виде горизонтальной многореакторной каскадной теплообменной форкамеры с последовательно. установленными реакторами 39 к днищам которых подсоединено гаэогорелочное устройство 55

33. Разгрузочная часть камеры кальцинатора 34 снабжена патрубком 40 для ввода декарбониэированного ма— териала в печь, причем нижняя часть патрубка входит в смесительную каме- щ ру 8 приспособления 7 для вдувания материала в печь 1. К патрубку 40 может быть подсоединена посредством трубопровода 41 разгрузочная камера

42 мультициклоиов 36. Верхняя часть камеры кальцинатора 34 имеет газоход

43, который подсоединен к циклонусепаратору 44, а последний посредством гаэохода 45 тенгенциально подсоединен к нижней (разгрузочной) части шахты подогревателя 24. Посредством патрубка 46 для 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 декарбониэированвого материала,располагаемого над факелом 1 горелки.

В описании приводится например работы установки для получении клинкера белого цемента, .так как в такой технологической:линии применение установки наиболее эффективно.

Установка работает следующим образом..

Сырьевой шлам готовят с повышенным (по сравнению с традиционным обжигом в известных печах) коэффициентом насыщения (КН = 0,91-0,95) для получения клинкера высокого качества. Подготовленный шлам подают в загрузочную часть короткой вращающейся печи 1 через шламовую трубу 14. При вращении печи шлам перемещается 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 . Повышенная длина цепной завесы и повышенное количество материала, подаваемого в печь, резко снижают температуру отходящих газов с 320-500 С (в существукщих коротких печах) до 180-280 С. Объем печных газов при их охлаждении уменьшается, что приводит к снижению скорости пос-. ледних и снижению пылевыноса материала. Температура уносимого материала также снижается, что привоцит к снижению теплопотерь. Повышенная длина теплообменника 15 обеспечивает лучшую фильтрацию печных газов, из-за чего.пылевынос из печи снижается. 3а теплообменником 15 (на расстоянии

0,5-1,5 Д от входа газов в завесу) высушенный материал (до влажности

0-2%) в количестве 5-35Ъ от всего сухого материала, подготовленного в печи, выгружается через отверстия

16 в боковой поверхности обечайки печи. Из отверстий 16 материал попадает в сепараторы 1.7, обеспечивающие выделение иэ всей массы сухого материала фракций в узком диапазоне с диаметром от 0,05 до 5 мм и в необходимом количестве. Размещение окон 16 на расстоянии 0,5-1,5 Д от цепной завесы обеспечивает полное

805037 высушивание материала и работоспособность установки. Фракции до 0,05 мм потоком воздуха, неизбежно проникающим через уплотнения в кольцевой камере 18, возвращаются в печь 1, где улавливаются цепной завесой, укрупняются и снова подаются в область разгрузочных отверстий 16.Фракции от 0,05 до 5 мм,выделенные нз печи, падают в бункер кольцевой камеры 18, откуда пневмовинтовым насо coM 19 нагнетаются в материалопровод

20 пневмотранспортной системы. Далее выделенный материал подается в бункер-накопитель 21, а иэ него на весовой дозатор 22, после чего по трубопроводу 23 подается в загрузочную часть подогревателя 24. Оставшийся в печи 1 после частичной разгрузки укрупне нный сухой материал продолжает движение по направлению к зоне спекания 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, увеличнвающие термическое сопротивление слоя.

Этот положительный фактор способст-— вует снижению удельного расхода топлива и повышению производительности печи. Обработку мелкодисперсных фрак- ЗО ций (какими являются фракции, выделен-. ные из печи за зоной сушки)целесообразно проводить в псевдоожиженном слое, поэтому в предлагаемом устройстве их сначала подогревают по взве- 35 шенном состоянии в шахтном дисперсном противоточном подогревателе 24 теплом отходящих из кальцинатора 34 газов, затем декарбонизируют во взвешенно-фонтанирующем слое каскадного 4О кальцинатора 34 и далее спекают во взвешенном состоянии при вдувании декарбонизированного материала в объем печи в зоне факела 1 печной горелки.

Описанный процесс обработки протекает следующим образом. Сухой материал, поданный.в зауженную часть шахты подогревателя 24, сначала выносится продкутами сгорания топлива в циклоны-сгустители 25. При этом, при пря моточном теплообмене материал предварительно нагревается, охлаждая газы, которые отделяются от материала в циклонах 25 и с температурой 400500 С по гаэоходу 26 направляются в камеру конвективного подогревателя

27. Частично подогретый сухой материал из циклонов сгустителей 25 направляется в широкую часть шахты подогревателя 24, где опускаясь по спирали вниз, подогревается до 600800 С при противоточном теплообмене с отходищими газами кальцинатора, направленными в шахту подогревателя тангенциально посредством газохода

Подогретый и частично декарбонизированный материал через патрубок 46 проходит в загрузочную часть реак TopHoH форкамеры кальцинатора 34. В подине реакторной камеры кальцинатора 34 размещено ряд реакторов 39 в виде углублений, в днищах которых расположены сопла гаэогорелочного устройства 33. Газ в устройство 33 подают от цеховой газовой линии, а сжатый горячий воздух с давлением

0,5-0,2 атм нагнетают посредством компрессора 6. Подогрев воздуха до

200-350 С осуществляют в конвективо ном рекуператоре 27. При этом воздух от компрессора 6 подают по воздуховоду 30 в приемный коллектор 29 рекуператора 27. Пройдя трубный пучок

28, воздух нагревается через стенки труб отходящими газами подогревателя

24, входит в коллектор 31, а из него по воэдуховоду 32 нагнетается в газогорелочное устройство 33. Газовоздушная смесь сгорает в слое предварительно подогретого материала. Продукты сгорания поднимают слой во взвешенное состояние и интенсивно отдают материалу тепло. При этом происходит активная декарбонизация полидисперсного материала. Температура в слое годдерживается на уровне 850-1100 С.

Материал, накапливаясь в реакторах 39, последовательно перетекает иэ реактора в реактор. Мелкодисперсные фракции практически не попадают в реакторы и обрабатываются во взвешенном состоянии в верхней части .камеры кальцинатора 34. Более крупные фракции 2-5мм обрабатываются в фонтанирующем слое внутри реактора. Обработка B реакторах значительно увеличивает время пребывания материала в камере кальцинатора 34 ° Степень декарбонизации общей массы материала достигает 85-90Ъ. Декарбониэированный материал перетекает в патрубок 40, а из него попадает в смесительную камеру 8 устройства 7 для ввода материала в печь 1. Часть мелкодисперсных фракций вместе с отходящими иэ кальцинатора 34 газами с ! температурой 850-1100 С отсасываются по газоходу 43 в циклон-сепаратор 44, в котором газы, отделившись от материала по газоходу 45, направляются в патрубок 40. Для ввода декарбонизированного материала в печь используется нагретый сжатый воздух. Из кампрессора 6 холодный воздух нагнетается по воздуховоду во входной патрубок 5 радиационного рекуператора 4. Проходя по змеевику рекуператора 4, воздух нагревается при рекуперативном теплообмене через стенки труб змеевика радиационным теплом факела 1 горелки 3 и футеровки печи 1 в зоне спекания. Горячий воздух с температуро

300-500 С иэ змеевика попадает в выходной патрубок 11 и далее направляется по воздуховоду 10 в сопло 9 уст. ройства 7 для ввода декарбонизирован805037

1О

Формула изобретения

2. Установка по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью интенсификации обработки полидисперсного материала, кальцинатор выполнен в виде горизонтальной многореакторной каскадной форкамеры взвешенно-фонтанирующего слоя и установлен вместе с шахтным подогревателем над головкой печи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ходоров F.È. Печи цементной промышленности. Л., Стройиздат, 1968, с. 21-38.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 579526, кл. F 27 В 7/34, 1976.. кого материала в печь 1. Выходя с большей скоростью иэ сопла 9, горячий воздух встречается в смесительной камере 8 с нагреться декарбониэированным материалом, поступающим из каль цинатсра по патрубку 40. Смесь воздуха и декарбониэированного материала с температурой 650-950 С с высокой скоростью проходит в направляющий ствол и далее вдувается в печь 1.

Скорость истечения смеси воздуха и материала рассчитывается таким образом, чтобы материал осаждался в печи за зоной спекания в зоне экэотермических реакций или зоне декарбонизации (на конечной стадии декарбонизации — диффузионной ее области). Прак- 15 тически полностью декарбонизированный материал, попав в зону факела, окончательно декербониэируется, а мелкодисперсные фракции спекаются при полете в объем факела 1. Самые круп- щ ные фракции(а их небольшое количество)окончательно декарбонизируется в слое, перемещаемом по футеровке печи

1. Декарбониэированный материал про:одит в зону спекания, где спекается

>т клинкера, а последний выгружается в отбеливатель. Процесс частичной (на

10-153) окончательной декорбонизации и подогрева материала от 650-950 до

1400-1500 С несколько (на 50-70 С) снижает температуру основного факела печи, однако вследствие эффективной тепловой подготовки всей массы материала такое снижение температуры не влияет на качество клинкера. В то же время снижение температуры в зоне спекания 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.Отходящие газы иэ конвективного рекуператора 27 по газохбду 35 направляются в блок мульгициклонов 36, где происходит отделение мелкодисперсных фракций. С температурой 180 -200 С очищенные газы по газоходу 37 отсасываются дополнительным дымососом 38 и через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

Таким образом, газы, полученные при сжигании топлива в кальцинаторе не подаются в печь 1, а следователь- 55 но, не увеличивают объем и скорость печных газов..

Интерсификация процесса сушки материала в цепной завесе, декарбониэации и спекания части материала во взвешенном состоянии в кальцинаторе 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.

1.установка для обжига цементно-. го кличкера, содержащая вращающуюся печь мокрого способа с теплообменниками в зоне сушки шлама, разгрузочными окнами в боковой поверхности корпуса для отбора сухого материала и дымососом, кальцинатор, установленный вне печи, с патрубком для ввода декарбонизированного материала в печь, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и надежности, долговечности футеровки и.теплообменников зоны сушки и снижения удельного расхода топлива, она снабжена дисперсным шахтным подогревателем и подсоединенными последовательно, по ходу движения газов, через шахтный подогреватель к газоходу кальцинатора конвективным рекуператором для подогрева сжатого воздуха и дополнительным дымососом, а вращающаяся печь снабжена вмонтированными в ее головку радиационным рекуператором для подогрева сжатого воздуха и устройством для ввода декарбонизированного материала в печь, а также сепараторами, установленными в разгрузочных окнах, причем окна выполнены на корпусе печи на расстоянии 0,5-1,5 диаметра корпуса печи от теплообменника зоны сушки, патрубок для ввода декарбониэированного мате-. риала кальцинатора и воздуховод радиационного рекуператора вмонтирова ны в устройство для ввода декарбониэированного материала в печь.