RS63655B1

RS63655B1 - Postrojenje za proizvodnju cementa i postupak za proizvodnju cementnog klinkera

Info

Publication number: RS63655B1
Application number: RS20220952A
Authority: RS
Inventors: Anna Ivanova Dinkova; Jost Lemke; Karl Lampe; Eike Willms
Original assignee: Thyssenkrupp Ind Solutions Ag
Priority date: 2020-05-05
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-11-30
Also published as: DK3928049T3; ZA202211636B; JP2023531138A; EP4146997A1; CN115516265A; MX2022013822A; US20230152037A1; IL297010A; HRP20221253T1; EP3928049A1; CN115516264A; IL297010B2; PT3928049T; WO2021224129A1; LT3928049T; JP7656630B2; BR112022022413A2; HUE059952T2; WO2021224252A1; IL297010B1

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na postrojenje za proizvodnju cementa i postupak za proizvodnju cementnog klinkera, u kome se inertni gas uvodi u najmanje jedan proces sagorevanja.

[0002] Poznato je iz stanja tehnike uvođenje gasa koji sadrži kiseonik u rotacionu peć ili kalcinator postrojenja za proizvodnju cementa radi sagorevanja goriva koje sadrži ugljenik. Da bi se smanjila količina izduvnih gasova i da bi se izbegli složeni procesi čišćenja, poznato je, na primer iz DE 102018 206 673 A1, da se koristi gas za sagorevanje koji je što je moguće bogatiji kiseonikom, tako da je sadržaj CO2 u izduvnim gasovima visok. DE 102018 206 673 A1 otkriva uvođenje gasa bogatog kiseonikom u ulazno područje hladnjaka da bi se gas prethodno zagrejao i klinker ohladio.

[0003] Kada se koriste gasovi za sagorevanje obogaćeni kiseonikom, koji imaju visok sadržaj kiseonika od najmanje 30% do 100%, mogu nastati veoma visoke temperature u kalcinatoru i peći. Ako se ove visoke temperature javljaju tokom dužeg vremenskog perioda ili trajno u području kalcinatora koje je blizu zida, to može dovesti do oštećenja unutrašnjeg zida kalcinatora. Kada se pojave vruće zone u kombinaciji sa unesenim vrućim mlevenim materijalom, očekuju se i faze topljenja vrućeg mlevenog materijala koji se kalciniše.

[0004] Polazeći od ovoga, cilj ovog pronalaska je da obezbedi postrojenje za proizvodnju cementa i postupak za proizvodnju cementa, u kojem se osigurava bezbedan rad linije peći i istovremeno dobija izduvni gas sa visokim sadržajem CO2. Prošireni zadatak je unošenje prethodno zagrejanog sirovog mlevenog materijala ravnomerno raspoređeno u kalcinator i interakcija sa vrelim gasovima koji nastaju kao rezultat loženja kalcinatora. Poželjni cilj pronalaska je da se realizuje loženje kalcinatora kroz ciljani ulazak goriva, gasova koji sadrže kiseonik i vrućeg sirovog mlevenog materijala u postepenom obliku, tako da je potpuna konverzija unetih goriva, potpuna kalcinacija unesenih čestica sirovog mlevenog materijala i transport udela čvrstih materija duž vertikalnog voda kalcinatora obezbeđena bez pregrevanja u vertikalnom vodu i bez aglomeracije čestica čvrste materije duž vertikalnog voda.

[0005] Prema ovom pronalasku, ovaj cilj se postiže postrojenjem za proizvodnju cementa koja ima karakteristike nezavisnog uređaja iz zahteva 1 i postupkom koji ima karakteristike nezavisnog postupka iz patentnog zahteva 12. Poželjni daljni razvoj proističe iz zavisnih zahteva.

[0006] Prema jednom aspektu ovog pronalaska, postrojenje za proizvodnju cementa sadrži: - uređaj za predzagrevanje za prezagrevanje sirovog mlevenog materijala,

- kalcinator za kalcinisanje prethodno zagrejanog sirovog mlevenog materijala,

- peć sa gorionikom peći, kao što je koplje gorionika, za pečenje cementnog klinkera od kalcinisanog vrućeg mlevenog materijala, pri čemu peć ima ulaz za gas za sagorevanje za puštanje u peć gasa za sagorevanje sa sadržajem kiseonika od 30% do 100%, i

- hladnjak za hlađenje cementnog klinkera,

- pri čemu kalcinator i peć imaju najmanje jedan ulaz za gorivo za puštanje goriva u kalcinator i peć.

[0007] Kalcinator i peć imaju najmanje jedan ulaz za inertni gas za puštanje inertnog gasa u kalcinator, odnosno peć.

[0008] Uređaj za predzagrevanje postrojenja za proizvodnju cementa poželjno sadrži više stepena ciklona, od kojih svaki ima najmanje jedan ciklon za izdvajanje čvrstih materija iz struje gasa. Pronalazak omogućava rad uređaja za predzagrevanje sa znatno manjom količinom gasa u poređenju sa postrojenjem za proizvodnju cementa koje koristi vazduh kao gas za sagorevanje. Zapreminski protok izduvnih gasova posle uređaja za predzagrevanje iznosi, na primer, oko 0,50 do 0,90 Nm3/kg klinkera. Odnos ulazne količine sirovog mlevenog materijala i izlaznog gasa je shodno tome veći nego u sistemima koji rade sa vazduhom i iznosi, na primer, do 3 kg/kg čvrste materije prema gasu, poželjno 1,3 do 1,9 kg/kg čvrste materije u odnosu na gas. U uređaju za predzagrevanje, sirovi mleveni materijal koji se unosi u gornji, prvi stepen ciklona se prethodno zagreva u struju suprotnoj izduvnim gasovima iz peći i prolazi kroz sve stepene ciklona jedan za drugim.

[0009] Između poslednjeg i pretposlednjeg ciklonskog stepena postavljen je kalcinator koji ima uspon u kome se sirovi mleveni materijal zagreva pomoću loženja kalcinatora, koje se može sastojati od jednog ili više mesta loženja. Kalcinator poželjno ima napravu za dovod goriva koja ima ulaz za gorivo i ulaz za inertni gas. Naprava za dovod goriva je, na primer, cevasta ili konstruisana kao radijalna izbočina na vertikalnoj cevi kalcinatora. Poželjno je da se naprava za dovod goriva uliva u vertikalnu cev kalcinatora, tako da se gorivo i/ili inertni gas dovode u vertikalnu cev kalcinatora preko naprave za dovod goriva. Naprava za dovod goriva predstavlja prostor za termičku obradu koji se koristi za zagrevanje i kontrolisano dodavanje goriva u vertikalni vod.

[0010] Prednost je da je odnos čvrste materije i gasa u kalcinatoru znatno veći u poređenju sa konvencionalnim sistemima koji koriste vazduh kao oksidans. Na primer, javljaju se lokalna čvrsta opterećenja od više od 2 kg po kg gasa, na primer 2 do 8 kg po kg gasa. Najveći deo, više od 60%, na primer oko 80%, toplote goriva se poželjno pretvara u kalcinatoru. Uprkos početnoj koncentraciji kiseonika od 40-80%, koja pokreće intenzivno loženje, sirovi mleveni materijal uveden na donjem kraju kalcinatora obezbeđuje dovoljan pad temperature koji sprečava pregrevanje. Ako se sagoreva krupno rezervno gorivo, na primer sa dužinom ivice >100 mm, poželjno je obezbediti nagnutu površinu sa dužim vremenom zadržavanja goriva. Primeri takvih nagnutih površina su stepenice, rešetke za pomak, rešetke za povratni pomak ili drugi mehanički ili pneumatski uređaji. Ovi uređaji funkcionišu, na primer, kao komore za sagorevanje, komore za predsagorevanje ili se koriste samo za sušenje i predgrevanje ili delimičnu gasifikaciju unetih goriva. Goriva mogu biti bilo koje vrste s obzirom na njihovu distribuciju veličine zrna i njihovu kalorijsku vrednost.

[0011] Reakcija kalcinacije se odvija, na primer, pod parcijalnim pritiscima CO2 između 10%-60% na početku kalcinatora i do 98% na kraju kalcinatora. Shodno tome, reakcija kalcinacije se poželjno pre odvija na višim temperaturama nego u konvencionalnom postrojenju od 700-1100 °C, poželjno na 900-1000 °C.

[0012] Sirovi mleveni materijal, prethodno zagrejan u uređaju za predzagrevanje i kalcinisan u kalcinatoru, zatim se ubacuje u peć. Peć je poželjno peć sa rotacionom cevi koja može da se rotira oko svoje uzdužne ose i poželjno je blago nagnuta u pravcu transporta materijala koji se sagoreva, tako da se materijal pomera u smeru transporta usled rotacije rotacione cevi i gravitacije. Peć poželjno ima ulaz za materijal na jednom kraju za puštanje unutra prethodno zagrejanog, kalcinisanog sirovog mlevenog materijala i na svom kraju suprotnom od ulaza za materijala, izlaz za materijal za ispuštanje sagorelog klinkera u hladnjak. Glava peći je poželjno postavljena na kraju peći na izlaznoj strani materijala, koja ima gorionik peći za sagorevanje materijala i poželjno najmanje jedan ulaz za gorivo za dovod goriva u peć, poželjno preko gorionika peći i/ili preko koplja za gorivo. Peć poželjno ima zonu za sinterovanje u kojoj se materijal bar delimično topi i posebno ima temperaturu od 1500 °C do 1900 °C, poželjno od 1450 °C do 1750 °C. Zona za sinterovanje obuhvata, na primer, glavu peći i poželjno zadnju trećinu peći u pravcu transporta materijala.

[0013] Gas za sagorevanje koji sadrži kiseonik se, na primer, uvodi potpuno ili delimično direktno u glavu peći, pri čemu na primer, glava peći ima ulaz za gas za sagorevanje. Poželjno je da se ceo gas ili deo gasa za sagorevanje uvodi u peć preko njenog izlaznog otvora za materijal. Gas za sagorevanje koji se dovodi u peć ima, na primer, sadržaj kiseonika od više od 30% do 75%, poželjno više od 95%. Gas za sagorevanje se sastoji, na primer, u potpunosti od čistog kiseonika, u kom slučaju je udeo kiseonika u gasu za sagorevanje 100%. Gorionik peći može biti, na primer, koplje gorionika. Poželjno je da je hladnjak za hlađenje cementnog klinkera povezan sa izlazom materijala iz peći.

[0014] Hladnjak ima transportni uređaj za transport rasutog materijala u pravcu pumpanja kroz prostor rashladnog gasa. Prostor rashladnog gasa obuhvata prvi deo prostora rashladnog gasa sa prvom strujom rashladnog gasa i drugi deo prostora rashladnog gasa koji se nalazi pored njega u pravcu transporta rasutog materijala i ima drugu struju rashladnog gasa. Prostor rashladnog gasa je poželjno ograničen na vrhu plafonom prostora rashladnog gasa, a na dnu dinamičkom i/ili statičkom rešetkom, i poželjno rasutim materijalom koji leži na ovoj rešetki. Prostor rashladnog gasa je posebno ceo prostor hladnjaka iznad rasutog materijala kroz koji protiče rashladni gas. Struja rashladnog gasa teče kroz dinamičku i/ili statičnu rešetku, posebno kroz transportni uređaj, kroz rasuti materijal i u prostor rashladnog gasa. Prvi deo prostora rashladnog gasa je poželjno postavljen direktno iza ulaza hladnjaka, posebno izlaza materijala iz peći, u smeru protoka rasutog materijala koji se hladi. Poželjno, klinker pada iz peći u prvi deo prostora rashladnog gasa.

[0015] Prvi deo prostora rashladnog gasa poželjno ima statičku rešetku i/ili dinamičku rešetku, koja je postavljena ispod izlaza materijala iz peći, tako da klinker koji izlazi iz peći pada na statičku rešetku usled sile gravitacije. Poželjno, samo prva struja rashladnog gasa teče u prvi deo prostora rashladnog gasa, a ta struja se ubrzava, na primer, pomoću ventilatora ili kotla pod pritiskom ili drugog odgovarajućeg uređaja. Drugi deo prostora rashladnog gasa graniči sa prvim delom prostora rashladnog gasa u pravcu transporta rasutog materijala i poželjno je odvojen od prvog dela prostora rashladnog gasa pomoću uređaja za odvajanje. Poželjno, samo druga struja rashladnog gasa, koja se ubrzava pomoću najmanje jednog ventilatora, na primer, teče u drugi deo prostora rashladnog gasa.

[0016] Drugi deo prostora rashladnog gasa poželjno ima dinamičku rešetku za transport rasutog materijala kroz prostor rashladnog gasa. Prva struja rashladnog gasa koja teče kroz prvi deo prostora rashladnog gasa je, na primer, čist kiseonik ili gas sa udelom manjim od 35% zapremine, posebno manje od 21% zapremine, poželjno 15% zapremine ili manje pri čemu je sadržaj azota i/ili argona i/ili kiseonika veći od 20,5%, posebno veći od 30% do 75%, poželjno veći od 95%. Prvi deo prostora rashladnog gasa je poželjno povezan direktno sa izlazom materijala iz peći, poželjno sa glavom peći, tako da se rashladni gas zagreva u hladnjaku, a zatim teče u peć sa rotirajućom cevi i koristi se kao gas za sagorevanje. Druga struja rashladnog gasa je, na primer, vazduh.

[0017] Poželjno je da hladnjak ima uređaj za međusobno gasno-tehničko odvajanje delova prostora rashladnog gasa.

[0018] Inertni gas je, na primer, CO2 ili para. Dovođenje inertnog gasa u kalcinator i/ili peć nudi prednost odlaganja, posebno usporavanja sagorevanja, tako da se izbegava oštećenje peći i/ili kalcinatora.

[0019] U skladu sa prvim izvođenjem, ulaz za gorivo i ulaz za inertni gas su raspoređeni odvojeno jedan od drugog i svaki čini po jedan ulaz u peć i/ili kalcinator. Na primer, ulaz za inertni gas je konstruisan kao prstenasti ulaz oko ulaza za gorivo. Vod za provođenje goriva i inertnog gasa je projektovan, na primer, kao dvostruka cev, poželjno kao koncentrične cevi različitih prečnika. Poželjno, inertni gas se vodi direktno u blizinu ulaza za gorivo ili napravu za dovod goriva. Ovo omogućava štedljivo dovođenje skupog inertnog gasa.

[0020] Prema još jednom obliku izvođenja, ulaz za gorivo i ulaz za inertni gas zajedno čine jedan ulaz. Poželjno je da se gorivo i inertni gas dovode u zajednički vod do kalcinatora, odnosno peći. Ovo je strukturno manje složeno i stoga isplativije.

[0021] Prema još jednom obliku izvođenja, kalcinator i/ili peć imaju više ulaza za inertni gas, posebno za puštanje unutra različitih inertnih gasova. Takođe je moguće zamisliti da kalcinator ima više naprava za dovod goriva, posebno dve ili tri naprave za dovod goriva, od kojih je svakoj dodeljen po jedan ulaz za inertni gas. Naprave za dovod goriva su poželjno postavljene na međusobnoj udaljenosti po dužini i/ili širini vertikalnog voda. Na primer, naprave za dovod goriva su pomerene jedna od druge pod uglom od 0°, poželjno od 60° do 270°, preko poprečnog preseka vertikalnog voda kalcinatora. Različiti tipovi naprava za dovod goriva mogu se kombinovati jedan sa drugim i takođe različito rasporediti.

[0022] Prema još jednom obliku izvođenja, kalcinator ima najmanje jedan ulaz za sirov mleveni materijal za dovođenje sirovog mlevenog materijala u kalcinator, koji je postavljen uzvodno od ulaza za gorivo i ulaza za inertni gas u pravcu strujanja gasa unutar kalcinatora. Na primer, ulaz sirovog mlevenog materijal se nalazi između dva dovoda za gorivo ili ulaza za gorivo na kalcinatoru. Najmanje jedan ulaz za sirovi mleveni materijal je poželjno postavljen uzvodno od ulaza za goriva u smeru protoka. Ovo sprečava pregrevanje sirovog mlevenog materijala. Zona sagorevanja stvorena loženjem kalcinatora može preneti toplotu direktno na čestice sirovog mlevenog materijala. Poželjno je da inertni gas takođe služi za snižavanje temperature i takođe sprečava spontano paljenje goriva koje se uvodi direktno na otvor koplja gorionika ili na ulazu naprave za dovod goriva.

[0023] Prema još jednom obliku izvođenja, kalcinator ima najmanje jedan, poželjno dva ili više ulaza za sirov mleveni materijal za dovod sirovog mlevenog materijala u kalcinator, pri čemu se najmanje jedan od ulaza za sirov mleveni materijal i poželjno najmanje jedan ulaz za gorivo nalazi uzvodno od ulaza za gorivo, posebno uzvodno od naprave za dovod goriva, u smeru protoka gasa unutar vertikalnog voda kalcinatora. Poželjno je da su najmanje jedan ili svi ulazi za sirov mleveni materijal postavljeni uzvodno od jednog ili svih ulaza za gorivo. Na primer, ulaz za sirov mleveni materijal je postavljen na udaljenosti od naprave za dovod goriva u kalcinatoru.

[0024] Prema još jednom obliku izvođenja, postrojenje za proizvodnju cementa ima upravljački uređaj koji je povezan sa uređajem za merenje temperature unutar kalcinatora i projektovan je tako da kontroliše/reguliše količinu sirovog mlevenog materijala, inertnog gasa i/ili goriva u kalcinatoru u zavisnosti od temperature koju utvrđuje uređaj za merenje temperature. Uređaj za merenje temperature je poželjno povezan sa upravljačkim uređajem na takav način da prenosi utvrđenu temperaturu na upravljački uređaj. Uređaj za merenje temperature je postavljen, na primer, nizvodno od jedne od naprava za dovod goriva.

Kalcinator ima, na primer, više uređaja za merenje temperature, od kojih je svaki povezan sa upravljačkim uređajem za prenos utvrđene temperature. Na primer, uređaj za merenje temperature je priključen nizvodno od svake naprave za dovod goriva. Takođe je moguće zamisliti da je više uređaja za merenje temperature raspoređeno poželjno ravnomerno unutar vertikalnog voda kalcinatora.

[0025] Na primer, količina goriva u pojedinačnim uređajima za dovod goriva kontroliše se kao funkcija temperature. Ovo obezbeđuje ravnomerno i kontrolisano sagorevanje unutar kalcinatora sa homogenizovanom distribucijom temperature i sprečava vršne temperature koje mogu da oštete kalcinator ili da uzrokuju topljenje materijala.

[0026] Upravljački uređaj je projektovan, na primer, tako da poredi utvrđenu temperaturu sa prethodno utvrđenom zadatom vrednošću i, ako utvrđena temperatura odstupa od zadate vrednosti, kontroliše/reguliše količinu goriva, količinu inertnog gasa. i/ili količinu sirovog mlevenog materijala u kalcinatoru. Ako utvrđena temperatura premašuje specifikovanu zadatu vrednost, na primer, upravljački uređaj je projektovan tako da smanjuje količinu goriva, povećava količinu sirovog mlevenog materijala i/ili povećava količinu inertnog gasa. Ako utvrđena temperatura padne ispod specifikovane zadate vrednosti, na primer, upravljački uređaj je projektovan tako da povećava količinu goriva, smanjuje količinu sirovog mlevenog materijala i/ili smanjuje količinu inertnog gasa.

[0027] Prema još jednom obliku izvođenja, najmanje jedno suženje poprečnog preseka kalcinatora se formira unutar kalcinatora. Na primer, kalcinator ima brojna suženja poprečnog preseka u vertikalnom vodu. Kao rezultat toga, protok unutar vertikalnog voda se ubrzava, a zatim usporava, tako da se poželjno formiraju područja sa mirnim tokom.

[0028] Prema još jednom obliku izvođenja, najmanje jedan vodeći element za vođenje toka gasa je postavljen unutar kalcinatora. Ovim se poželjno postiže bolje mešanje gasa sa sirovim mlevenim materijalom. Ova funkcija je od posebnog značaja za kontrolu procesa sa visokim sadržajem kiseonika i niskim sadržajem azota, jer smanjena količina gasa u kalcinatoru zbog nedostatka sadržaja azota dovodi do većeg opterećenja nakon unošenja materijala nego u sistemima koji rade sa vazduhom kao oksidansom. Zbog toga je pogodno za nosivost čestica ako je materijal ravnomerno raspoređen po poprečnom preseku vertikalnog voda kalcinatora. Sprečava se da mleveni materijal potone u dublju nizvodnu zonu vertikalnog voda kalcinatora. Vodeći element je oblikovan, na primer, kao ploča, kutija, konus i/ili piramida. Poželjno je da je više vodećih elemenata raspoređeno unutar vertikalnog voda, koji su, na primer, međusobno ravnomerno raspoređeni. Vodeći elementi su, na primer, napravljeni od keramike ili kompozitnog materijala od keramičkih vlakana. Vodeći elementi su raspoređeni posebno unutar vertikalnog voda i/ili u napravi za dovod goriva. Poželjno, vodeći element je postavljen na izlazu dovoda goriva u vertikalni vod, tako da je ulaz goriva u vertikalni vod vođen vodećim elementom. Vodeći element poželjno se proteže od naprave za dovod goriva do vertikalnog voda. Vodeći element je projektovan i postavljen, na primer, tako da vodi gorivo pod uglom prema unutrašnjem zidu vertikalne cevi. Na primer, vodeći element formira difuzor sa poprečnim presekom koji se širi u odnosu na napravu za dovod goriva.

[0029] Prema još jednom obliku izvođenja, kalcinator ima više naprava za dovod goriva, od kojih svaka uključuje ulaz za gorivo i ulaz za inertni gas, a svakoj napravi za dovod goriva je dodeljen vodeći element. Odgovarajuća naprava za dovod goriva je postavljena, na primer, na istom nivou kao i vodeći element ili je priključena direktno uzvodno ili nizvodno od vodećeg elementa. Ovo omogućava optimizovanu distribuciju sirovog mlevenog materijala i inertnog gasa unutar vertikalnog voda, posebno u području naprave za dovod goriva.

[0030] Prema još jednom obliku izvođenja, komora za sagorevanje je postavljena između peći i kalcinatora ili samo u kalcinatoru, koji ima ulaz za mleveni materijal, ulaz za gorivo, na primer napravu za dovod sagorevanja, i ulaz za inertni gas. Komora za sagorevanje ima, na primer, okrugli poprečni presek ili je konstruisana u obliku ciklona. Takođe je moguće zamisliti da je komora za sagorevanje projektovana kao reakciona komora kalcinatora za istovremenu kalcinaciju, tako da su dva kalcinatora povezana serijski ili paralelno. Ovo omogućava kontrolu potrošnje goriva i kalcinacije unutar kalcinatora.

[0031] Pronalazak takođe obuhvata postupak za proizvodnju cementnog klinkera koji se sastoji od koraka:

- prethodnog zagrevanja sirovog mlevenog materijala u uređaju za predzagrevanje,

- kalcinacije prethodno zagrejanog sirovog mlevenog materijala u kalcinatoru,

- pečenja prethodno zagrejanog i kalcinisanog sirovog mlevenog materijala u peći sa gorionikom peći do cementnog klinkera, pri čemu se peć snabdeva gasom za sagorevanje sa sadržajem kiseonika od 30% do 100%, i

- hlađenja cementnog klinkera u hladnjaku, pri čemu se u peć i kalcinator dovodi gorivo.

[0032] U peć i kalcinator se dovodi inertni gas.

[0033] Prethodno opisani oblici izvođenja i prednosti postrojenja za proizvodnju cementa se odnose i na postupak za proizvodnju cementnog klinkera u skladu sa postupkom.

[0034] Prema još jednom obliku izvođenja, inertni gas se dovodi u kalcinator i/ili peć zajedno sa ili odvojeno od goriva i/ili sirovog mlevenog materijala. Na primer, najmanje dva različita inertna gasa se uvode u kalcinator i/ili peć.

[0035] Prema dodatnom obliku izvođenja, sirov mleveni materijal se ubacuje u kalcinator pre goriva i inertnog gasa u smeru strujanja gasa unutar kalcinatora. Na primer, najmanje deo sirovog mlevenog materijala i goriva ulazi u kalcinator u smeru protoka gasa unutar kalcinatora pre naprave za dovod goriva. Poželjno je da sirov mleveni materijal ima temperaturu od 700 °C do 900 °C kada ulazi u kalcinator.

[0036] Prema još jednom obliku izvođenja, temperatura unutar kalcinatora se određuje i količina sirovog mlevenog materijala, inertnog gasa i/ili goriva koji se unose u kalcinator se kontroliše/reguliše kao funkcija utvrđene temperature.

1

[0037] Prema još jednom obliku izvođenja, u kalcinatoru se pomoću najmanje jednog vodećeg elementa ili najmanje jednog suženja poprečnog preseka kalcinatora formira područje sa mirnim protokom.

Opis crteža

[0038] Pronalazak je detaljnije objašnjen u nastavku na osnovu nekoliko primera izvođenja sa referencom na priložene slike.

Slika 1 daje šematski prikaz postrojenja za proizvodnju cementa sa kalcinatorom i peći u skladu sa primerom izvođenja.

Slika 2 daje šematski prikaz kalcinatora sa ulazom za inertni gas u skladu sa još jednim primerom izvođenja.

Slika 3 daje šematski prikaz kalcinatora sa ulazom za inertni gas u skladu sa još jednim primerom izvođenja.

Slika 4 daje šematski prikaz kalcinatora sa vodećim elementom u skladu sa još dva primera izvođenja.

[0039] Sl.1 prikazuje postrojenje za proizvodnju cementa 10 sa jednogranskim uređajem za predzagrevanje 12 za prethodno zagrevanje sirovog mlevenog materijala, kalcinatorom 14 za kalcinisanje sirovog mlevenog materijala, peći 16, posebno peći sa rotacionom cevi za pečenje sirovog mlevenog materijala u klinker, i hladnjakom 18 za hlađenje peći 16 pečenog klinkera.

[0040] Uređaj za predzagrevanje 12 sadrži više ciklona 20 za izdvajanje sirovog mlevenog materijala iz struje gasa sirovog mlevenog materijala. Na primer, uređaj za predzagrevanje 12 ima pet ciklona 20, koji su raspoređeni jedan ispod drugog u četiri stepena ciklona. Uređaj za predzagrevanje 12 ima ulaz za materijal (nije prikazan) za dovođenje sirovog mlevenog materijala u najviši ciklonski stepen uređaja za predzagrevanje 12 koji se sastoji od dva ciklona 20. Sirov mleveni materijal jedan za drugim teče kroz ciklone 20 stepena ciklona u protivstruji izduvnog gasa peći i/ili kalcinatora i pri tome se zagreva. Kalcinator 14 je postavljen između poslednjeg i pretposlednjeg stepena ciklona. Kalcinator 14 ima vertikalni vod, posebno vertikalnu cev, sa najmanje jednom peći za kalcinaciju za zagrevanje sirovog mlevenog materijala, tako da se sirov mleveni materijal kalciniše u kalcinatoru 14. Štaviše, kalcinator 14 ima ulaz za gorivo za puštanje goriva i ulaz za inertni gas za puštanje inertnog gasa u vertikalni vod. Kalcinator 14 osim toga ima ulaz za gas za sagorevanje 26 za dovođenje gasa za sagorevanje koji sadrži kiseonik u vertikalni vod kalcinatora 14. Gas za sagorevanje je posebno izduvni gas iz peći, koji je obogaćen kiseonikom. Sadržaj kiseonika u gasu za sagorevanje između peći 16 i kalcinatora 14 iznosi maksimalno 85%. Izduvni gas kalcinatora se uvodi u uređaj za predzagrevanje 12, poželjno u pretposlednjem stepenu ciklona, i napušta uređaj za predzagrevanje 12 iza gornjeg stepena ciklona kao izduvni gas uređaja za predzagrevanje 22.

[0041] Peć 16 je priključena nizvodno od uređaja za predzagrevanje 12 u pravcu protoka sirovog mlevenog materijala, tako da sirov mleveni materijal prethodno zagrejan u uređaju za predzagrevanje 12 i kalcinisan u kalcinatoru 14 teče u peć 16. Ulaz za materijal/izlaz gasa 25 peći 16 je direktno povezan sa vertikalnim vodom kalcinatora 14 tako da izduvni gas iz peći teče u kalcinator 14, a zatim u uređaj za predzagrevanje 12. Peć 16 je, na primer, peć sa rotacionom cevi koja se može okretati oko svoje uzdužne ose i postavljena je pod blago nagnutim uglom. Peć 12 ima gorionik peći 28 i pripadajući ulaz za gorivo 30 na kraju izlaza materijala unutar rotacione cevi. Izlaz materijala iz peći 16 je postavljen na kraju rotacione cevi nasuprot ulazu za materijal 25 tako da se sirov mleveni materijal prenosi unutar rotacione cevi rotacijom rotacione cevi u pravcu gorionika peći 28 i izlaz za materijal. Sirov mleveni materijal se peče u peći 16 u cementni klinker. Zona za sinterovanje 32 obuhvata zadnji deo rotacione cevi na strani izlaza za materijal, poželjno zadnju trećinu u smeru protoka materijala.

[0042] Na izlaz materijala iz peći 16 nastavlja se hladnjak 18 za hlađenje klinkera. Hladnjak 18 ima prostor rashladnog gasa 34 u kome se klinker hladi strujom rashladnog gasa. Klinker se transportuje u smeru transporta F kroz prostor rashladnog gasa 34. Prostor rashladnog gasa 34 obuhvata prvi deo 36 prostora rashladnog gasa i drugi deo prostora rashladnog gasa 38 koji se graniči sa prvim delom prostora rashladnog gasa 36 u smeru transporta F. Peć 16 je povezana sa hladnjakom 18 preko izlaza materijala iz peći 16 tako da klinker koji je pečen u rotacionoj peći 20 pada u hladnjak 18.

[0043] Prvi deo prostora rashladnog gasa 36 nalazi se ispod izlaza materijala iz peći 16 tako da klinker pada iz peći 16 u prvi deo prostora rashladnog gasa 36. Prvi deo prostora rashladnog gasa 36 predstavlja ulazno područje hladnjaka 18 i poželjno ima statičku rešetku 40 koja prima klinker koji izlazi iz peći 16. Statička rešetka 40 je posebno postavljena u potpunosti u prvom delu prostora rashladnog gasa 36 hladnjaka 10. Poželjno, klinker pada iz peći 16 direktno na statičku rešetku 40. Statička rešetka 40 poželjno se pruža u potpunosti pod uglom od 10° do 35°, poželjno od 14° do 33°, poželjnije od 21° do 25° u odnosu na horizontalu tako da klinker klizi po statičkoj rešetki 40 u pravcu transporta.

[0044] Na prvi deo 36 prostora rashladnog nastavlja se drugi deo 38 prostora rashladnog gasa hladnjaka 18. U prvom delu prostora rashladnog gasa 36 hladnjaka 18, klinker se posebno hladi na temperaturu nižu od 1000 °C, pri čemu se hlađenje odvija na takav način da tečne faze prisutne u klinkeru potpuno očvrsnu u čvrstu materiju. Prilikom napuštanja prvog dela prostora rashladnog gasa 36 hladnjaka 18, klinker je poželjno potpuno u čvrstoj fazi i na maksimalnoj temperaturi od 1000 °C. U drugom delu prostora rashladnog gasa 38 hladnjaka 18, klinker se dalje hladi, poželjno na temperaturu nižu od 100 °C. Druga struja rashladnog gasa se poželjno može podeliti na nekoliko podstruja gasa koje imaju različite temperature.

[0045] Statička rešetka prvog dela prostora rashladnog gasa 36 ima prolaze, na primer, kroz koje rashladni gas ulazi u hladnjak 18 i klinker. Rashladni gas se generiše, na primer, pomoću najmanje jednog ventilatora, duvaljke ili posude pod pritiskom postavljenih ispod statičke rešetke 40 tako da prva struja rashladnog gasa 42 teče odozdo kroz statičku rešetku u prvi deo prostora rashladnog gasa 36. Prva struja rashladnog gasa 42 je, na primer, čist kiseonik ili gas sa udelom od 15% zapremine ili manje azota i udelom od 30% zapremine ili više kiseonika. Prva struja rashladnog gasa 42 teče kroz klinker i zatim teče u peć 16. Prva struja rashladnog gasa formira, na primer, delimično ili potpuno gas za sagorevanje peći 16. Visok udeo kiseonika u gasu za sagorevanje dovodi do izduvnog gasa uređaja za predzagrevanje koji se u suštini sastoji od CO2 i vodene pare i ima prednost što se mogu izostaviti složeni procesi daljeg prečišćavanja izduvnih gasova. Osim toga, postiže se smanjenje količine procesnog gasa, tako da se sistem može dimenzionisati znatno manje.

[0046] Klinker koji se hladi pomera se u smeru transporta F unutar hladnjaka 18. Drugi deo 38 prostora rashladnog gasa poželjno ima dinamičku, posebno pokretnu, rešetku 44 koja se graniči sa statičkom rešetkom 40 u pravcu F. Ispod dinamičke rešetke 44, na primer, postavljeno je više ventilatora, pomoću kojih se druga struja rashladnog gasa 46 odozdo duva kroz dinamičku rešetku 44. Druga struja rashladnog gasa 46 je na primer vazduh.

1

[0047] Na sl.1, na primer, mlin 48 je povezan sa dinamičkom rešetkom 44 drugog dela 38 prostora rashladnog gasa. Još jedna dinamička rešetka 50 ispod mlina 48 je pričvršćena za mlin 48. Hladni klinker 52 poželjno ima temperaturu od 100 °C ili nižu kada napušta hladnjak 18.

[0048] Na primer, hladniji izduvni vazduh 54 se ispušta iz drugog dela prostora rashladnog gasa 38 i dovodi u separator 56, kao što je ciklon, u svrhu odvajanja čvrstih materija. Čvrste materije se na primer vraćaju nazad u hladnjak 18. Izmenjivač toplote vazduh-vazduh 58 je priključen nizvodno od separatora 56, tako da hladniji izduvni vazduh prethodno zagreva vazduh unutar izmenjivača toplote 58, koji se na primer dovodi u mlin za sirovu obradu.

[0049] Sl.2 prikazuje presek postrojenja za proizvodnju cementa 10 prema sl. 1, a površine koje nisu prikazane odgovaraju, na primer, onima na sl.1. Kalcinator 14 prikazan na sl.2 ima na primer dve naprave za dovod goriva 60. Takođe je moguće da kalcinator 14 ima samo jednu napravu za dovod goriva 60 ili više od dve naprave za dovod goriva 60. Dve naprave za dovod goriva 60 su pričvršćene za vertikalnu cev 62 kalcinatora 14 na udaljenosti jedna od druge. Na primer, naprave za dovod goriva 60 su pričvršćene za vertikalni vod 62 na različitim nivoima. Ulaz za gorivo 24 i ulaz za inertni gas 64 su dodeljeni svakoj napravi za dovod goriva 60, tako da se gorivo i inertni gas dovode u napravu za dovod goriva 60.

Naprave za dovod goriva 60 su, na primer, međusobno pomerene za 180°. Na primer, naprava za dovod goriva ima sredstvo za transport goriva, kao što je pužni transporter ili kanal. Gorivo ili goriva se takođe mogu uvesti pneumatski, na primer, transportovanjem uz pomoć inertnog gasa.

[0050] Sl.2 osim toga pokazuje da su ulaz za gorivo 30 i ulaz za inertni gas 68 povezani sa gorionikom peći 28, tako da se gorivo i inertni gas vode do gorionika peći 28. Ulaz za gorivo 24, 30 i ulaz za inertni gas 64, 68 su, na primer, projektovani odvojeno jedan od drugog ili kao zajednički ulaz u kalcinator 14 ili peć 16. Inertni gas je, na primer, CO2 ili para. Inertni gas se može koristiti i kao transportni medijum i može da utiče na paljenje ili kontrolu procesa sagorevanja.

[0051] Ulaz sirovog mlevenog materijala 70 u kalcinator 14 formiran je na sl.2 na primer kroz izlaz za čvrstu materiju pretposlednjeg stepena ciklona. Ulaz za sirov mleveni materijal 70 je raspoređen, na primer, između dva kalcinatora 60. Alternativno, sirov mleveni materijal se poželjno može u svakom slučaju dovoditi ispod pojedinačne zone sagorevanja nizvodno od ulaza za gorivo 30. Drugi način dovođenja sirovog mlevenog materijala i goriva je korišćenje komore za sagorevanje postavljene paralelno sa vertikalnom cevi kalcinatora tako da se istovremeno dovodi gorivo i mleveni materijal u zoni sa niskim sadržajem kiseonika.

Poželjno, gorivo se dovodi centralno u nadole usmereno ložište. Sirov mleveni materijal se dovodi po radijalnom obimu oko dovoda goriva ili po obodu cilindrične komore za sagorevanje na takav način da je gorivo obloženo plaštom od mlevenog materijala. Na donjem kraju komore za sagorevanje, ona se spaja sa nagore okrenutim vertikalnim vodom kalcinatora. Gorivo obloženo mlevenim materijalom se uvodi u struju kalcinatora bogatu kiseonikom i tamo se pali. Toplota se troši direktno reakcijom kalcinacije sirovog mlevenog materijala.

[0052] Kalcinator 14 ima, na primer, uređaj za merenje temperature 66 za određivanje temperature unutar kalcinatora 14. Postrojenje za cement 10 takođe sadrži upravljački uređaj 72 koji je povezan sa uređajem za merenje temperature na način da uređaj za merenje temperature 66 prenosi utvrđenu temperaturu na upravljački uređaj 72. Upravljački uređaj 72 je povezan sa ulazom za gorivo 24, ulazom za sirov mleveni materijal 70 i/ili ulazom za inertni gas 64 i projektovan je tako da kontroliše/reguliše količinu goriva, sirovog mlevenog materijala i/ili inertnog gasa u kalcinatoru 14 u zavisnosti od utvrđene temperature.

[0053] Sl.3 prikazuje još jedan primer izvođenja kalcinatora 14 sa slika 1 i 2, pri čemu isti referentni brojevi predstavljaju iste elemente. Vertikalni vod 62 kalcinatora 14 ima više različitih površina poprečnog preseka. Naprave za dovod goriva 60 kalcinatora 14 su montirane, na primer, bez ugaonog pomaka, na istoj strani vertikalne cevi 62, ali na različitim visinama. U pravcu protoka gasa unutar vertikalnog voda 62, svaka naprava za dovod goriva 60 ima ulaz za sirov mleveni materijal 70 direktno ispred i/ili iza njega. Ulaz za gorivo 24 i ulaz za inertni gas 64 su postavljeni na napravi za dovod goriva 60 kalcinatora 14, posebno na istoj visini kao i odgovarajuća naprava za dovod goriva 60.

1

[0054] Suženja poprečnog preseka obezbeđuju uravnoteženo mešanje unutar vertikalnog voda i na taj način dovode do ujednačavanja sagorevanja i raspodele temperature u uzdužnom i poprečnom pravcu vertikalnog voda kalcinatora.

[0055] Sl.4 prikazuje segment kalcinatora 14, sa istim referentnim simbolima koji predstavljaju iste elemente. Kalcinator 14 ima vodeći element 73 koji je na ilustraciji sa leve strane, pričvršćen na primer unutar vertikalne cevi 62 i na slici desno, na primer, na napravi za dovod goriva 60 u specijalnom obliku cevi plamenika.

[0056] Na ilustraciji levo, vodeći element 73 je postavljen tako da dovodi do sužavanja poprečnog preseka vertikalnog voda 62. Vodeći element 73 je konstruisan posebno u obliku ploče, komore ili kutije i pričvršćen je za unutrašnji zid vertikalne cevi 62 i, na primer, na istoj visini i suprotno od naprave za dovod goriva 60.

[0057] Na ilustraciji desno, vodeći element 73 ima oblik difuzora, na primer, sa poprečnim presekom vodećeg elementa 73 koji se povećava u pravcu protoka goriva. Vodeći element 73 je pričvršćen za napravu za dovod goriva 60, posebno na mestu na kom se naprava za dovod goriva 60 uliva u vertikalnu cev 62, a posebno omogućava da se gorivo ciljano uvede u vertikalnu cev 62. Takođe je moguće zamisliti za vodeći element 73 da njegov kraj bude u ravni sa vertikalnom cevi i ne štrči u nju, tako da je omogućen ujednačen ulaz goriva u vertikalni vod 62.

[0058] Vodeći element 73 je formiran, na primer, od keramike otporne na visoke temperature ili kompozitnog materijala od vlakana.

Spisak referentnih oznaka

[0059]

10 Postrojenje za proizvodnju cementa

12 Uređaj za predzagrevanje

14 Kalcinator

16 Peć

18 Hladnjak

20 Ciklon

1

Izduvni gas uređaja za predzagrevanje Ulaz za gorivo kalcinatora

Ulaz za materijal peći

Ulaz za gas za sagorevanje kalcinatora Gorionik ili koplje gorionika peći

Ulaz za gorivo peći

Zona za sinterovanje

Prostorija za rashladni gas

Prvi deo prostorije za rashladni gas Drugi deo prostorije za rashladni gas Statička rešetka

Prva struja rashladnog gasa

Dinamička rešetka

Druga struja rashladnog gasa

Mlin

Dinamička rešetka 50

Hladni klinker

Izduvni vazduh hladnjaka

Separator

Izmenjivač toplote

Naprava za dovod goriva

Vertikalni vod kalcinatora

Uređaj za merenje temperature

Ulaz za inertni gas

Ulaz za inertni gas u peć

Ulaz sa sirov mleveni materijal u kalcinator Upravljački uređaj

Vodeći element

1

Claims

Patentni zahtevi

1. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) koje obuhvata

- uređaj za predzagrevanje (12) za predzagrevanje sirovog mlevenog materijala,

- kalcinator (14) za kalcinaciju prethodno zagrejanog sirovog mlevenog materijala,

- peć (16) sa gorionikom peći (28) za pečenje cementnog klinkera od sirovog mlevenog materijala, pri čemu peć (16) ima ulaz za gas za sagorevanje za puštanje gasa za sagorevanje u peć (16) sa udelom kiseonika od 30% do 100%, i

- hladnjak (18) za hlađenje cementnog klinkera,

- pri čemu kalcinator (14) i peć (16) imaju po jedan ulaz za gorivo (24) za puštanje goriva u kalcinator (14) i peć (16),

naznačen time, što

kalcinator (14) i peć (16) imaju po jedan ulaz za inertni gas (64, 68) za puštanje inertnog gasa u kalcinator (14) i peć (16).

2. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema zahtevu 1, pri čemu su ulaz za gorivo (30, 24) i ulaz za inertni gas (64, 68) odvojeno raspoređeni jedan prema drugom i predstavljaju po jedan ulaz.

3. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema zahtevu 1 ili 2, pri čemu ulaz za gorivo (30, 24) i ulaz za inertni gas (64, 68) zajedno čine jedan ulaz.

4. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu kalcinator (14) i/ili peć (16) ima više ulaza za inertni gas (64, 68).

5. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu kalcinator (14) ima najmanje jedan ulaz za sirovi mleveni materijal (70) za puštanje sirovog mlevenog materijala u kalcinator (14), koji je raspoređen u smeru strujanja gasa unutar kalcinatora (14) uzvodno ili nizvodno od ulaza za gorivo (24) i ulaza za inertni gas (64).

6. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu kalcinator (14) ima najmanje dva ulaza za sirovi mleveni materijal (62) za puštanje sirovog mlevenog materijala u kalcinator (14) i pri čemu je najmanje jedan od ulaza za sirovi mleveni materijal (62) raspoređen u smeru strujanja gasa unutar kalcinatora (14) raspoređen uzvodno od ulaza za gorivo (24).

7. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu postrojenje za proizvodnju cementa (10) ima jedan uređaj za upravljanje (72), koji je povezan sa uređajem za merenje temperature (66) unutar kalcinatora (14) i tako je oblikovan da upravljanjem određuje/reguliše količinu sirovog mlevenog materijala, inertnog gasa i/ili goriva koja se dovodi u kalcinator (14) u zavisnosti od temperature koja je utvrđena uređajem za merenje temperature (66).

8. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu je unutar kalcinatora (14) formirano najmanje jedno suženje poprečnog preseka kalcinatora.

9. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu je unutar kalcinatora (14) raspoređen najmanje jedan vodeći element koji provodi struju gasa i/ili gorivo.

10. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema zahtevu 9, pri čemu kalcinator (14) ima više naprava za dovod goriva (60), koje obuhvataju po jedan ulaz za gorivo (24) i jedan ulaz za inertni gas (64) i pri čemu je svakoj napravi za dovod goriva (60) dodeljen jedan vodeći element.

11. Postrojenje za proizvodnju cementa (10) prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu je između peći (16) i kalcinatora (14) raspoređen prostor za pečenje, koji ima ulaz za sirovi mleveni materijal, ulaz za gorivo i ulaz za inertni gas.

12. Postupak za proizvodnju cementnog klinkera koji se sastoji od sledećih koraka:

- Predzagrevanja sirovog mlevenog materijala u uređaju za predzagrevanje (12),

- Kalcinacije prethodno zagrejanog sirovog mlevenog materijala u kalcinatoru (14),

- Pečenja prethodno zagrejanog i kalciniranog sirovog mlevenog materijala u peći (16) sa gorionikom peći (28) čime se dobija cementni klinker, pri čemu se u peć (16) dovodi gas za sagorevanje sa udelom kiseonika od 30% do 100%, i

- Hlađenja cementnog klinkera u hladnjaku (18),

1

pri čemu se u peć (16) i kalcinator (14) dovodi gorivo, naznačeno time, što

se u peć (16) i kalcinator (14) dovodi inertni gas.

13. Postupak prema zahtevu 12, pri čemu se inertni gas zajedno sa gorivom ili odvojeno od njega dovodi do kalcinatora (14) i/ili peći (16).

14. Postupak prema jednom od zahteva 12 ili 13, pri čemu se sirovi mleveni materijal u smeru strujanja gasa unutar kalcinatora (14) pre goriva i inertnog gasa pušta u kalcinator (14).

15. Postupak prema jednom od zahteva 12 do 14, pri čemu se određuje temperatura unutar kalcinatora i količina sirovog mlevenog materijala, inertnog gasa i/ili goriva, koja se dovodi do kalcinatora (14), se upravljanjem određuje/reguliše u zavisnosti od utvrđene temperature.

16. Postupak prema jednom od zahteva 12 do 15, pri čemu se unutar kalcinatora (14) posredstvom vodećeg elementa ili suđenja poprečnog preseka kalcinatora stvara područje mirnog strujanja.

2