NO138654B - Fremgangsmaate og roterovn-anlegg for brenning av pulverformet eller granulert materiale - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og roterovn-anlegg for brenning av pulverformet eller granulert materiale.

Description

Oppfinnelsen vedrører brenning av pulverformet eller granulert materiale, særlig brenning av sementråmateriale til sementklinker, i et anlegg som innbefatter en suspensjons-for-

varmer og en roterovn med en sammenbygget kjøler i form av en planetkjøler for kjøling av det brente materiale ved hjelp av luft som deretter benyttes for forbrenning og forvarming i anlegget.

I de senere år har det vært utviklet et stort antall anlegg for brenning eller sintrering av malm, kalk og sementrå-materialer. Ofte består suspensjons-forvarmeren av et antall sykloner, hvorigjennom råmaterialet går ifra forvarmerens innløp og til utløpet i varmeveksling med avgassene fra roterovnet. hvilke avgasser går i den motsatte retning gjennom forvarmeren og til en støvavskiller, f.eks. en elektrostatisk støvavskiller.

Kjøleren, som utgjør en del av roterovnen og dreier

seg sammen med den, består vanligvis av et antall kjølerør som er montert planetarisk rundt ovnen. Materialet som brennes i roterovnen går gjennom renner inn i kjølerørene, hvor materialet kjøles ved hjelp av atmosfæreluft som trekkes gjennom kjølerørene i motstrøm til det varme materialet.

Som følge av varmevekslingen i planetkjølingen

mellom atmosfæreluft og den varme klinker blir luften oppvarmet til en ganske høy temperatur (800-900°C), slik at den oppvarmede kjøleluft har et høyt varmeinnhold som det er viktig å gjenvinne.

Det gjøres ved å benytte den oppvarmede kjøleluft i forvarme- og brenneprosessen, hvorved anleggets totale varmeøkonomi forbedres.

Det er imidlertid ikke alltid mulig å tilpasse kjøle-luftmengden som er nødvendig for å kjøle det brente materiale til en akseptabel temperatur for håndtering etter levering fra kjøleren, til den forbrenningsluftmengde som er nødvendig for brenningen i roterovnen.

I anlegget med stasjonære kjølere, f.eks. gitter-kjølere, er det kjent å bruke en del av den oppvarmede kjøleluft i forvarmeren for derved å gjenvinne en del av varmen. Ved planet-kjølere som er sammenbygget med en roterovn er det imidlertid komplisert å foreta en avgrensning av en del av kjøleluften og allikevel oppnå tilstrekkelig kjøling av det varme materialet.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et anlegg som muliggjør gjennomføringen av fremgangsmåten.

Ved en fremgangsmåte for brenning av pulverformet eller granulert materiale ifølge oppfinnelsen, blir oppvarmet kjøleluft ført fra kjøleren og inn i roterovnen, delt opp i to strømmer og deretter ført at i begge ender av ovnen, idet en strøm av.den oppvarmede kjøleluft som benyttes som forbrennings-

luft i roterovene og deretter går ut som avgass, går ut av den ene enden av ovnen og til forvarmeren, mens den andre strømmen av oppvarmet kjøleluft trekkes ut av ovnens andre ende og likeledes føres til forvarmeren.

Ved å dele opp den oppvarmede kjøleluft på denne måte, hvor ovnen tjener som fordeler, blir det mulig å benytte kjøle-luftmengder som er tilstrekkelige til å kjøle det varme produkt i planetkjøleren uten å påvirke forbrenningsluftmengden som skal benyttes i ovnen under brenningen. Den mengde som benyttes for forbrenningen er noenlunde konstant, og er vanligvis uavhengig av den kjøleluftmengde som kreves i planetkjøleren. Ved de kjente brenneraetoder har det mer eller mindre vært et spørsmål om å akseptere et kompromiss, dvs. å fastsette kjøleluftmengdene i samsvar med de krav som stilles til forbrenningsluften, og således ta en mindre kjøling av det varme produkt med på kjøpet, eller å kjøle den varme klinker tilstrekkelig, samtidig som man aksepterer at for mye forbrenningsluft går gjennom ovnen.

Ved brennemetoder hvor bare en del av brenningen

skjer i den roterende ovn erdet sørlig nødvendig å regulere for-brenningsluf tmengden for derved å fa en mest mulig økonomisk brenning. Materialet kan således delvis brennes ved hjelp av brennstoff som føres inn i suspensjons-forvarmeren eller en del av denne. Særlig når man brenner sementråmateriale til sementklinker , kan det være en fordel å dele opp prosessen, slik at den forvarming og en i det minste delvis kalsinering av råmaterialet skjer i suspensjons-forvarmeren, mens sintreringen skjer i roterovnen. Den mengde av

forbrenningsluft som er nødvendig for brenningen i roterovnen er i dette tilfelle begrenset og ligger under den mengde av oppvarmet kjøleluft som oppstår under varmevekslingen i planetkjøleren. Over-skuddet av oppvarmet kjøleluft blir derfor, sammen med brennstoffet, fordelaktig benyttet i oppvarmings- og kalsineringsprosessen i suspensjons-forvarmeren.

Oppfinnelsen vedrører også et roterovnsanlegg for brenning av pulverformet eller kornformet materiale ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvilket roterovnsanlegg om-fatter en roterovn med planetkjøler samt en suspensjons-forvarmer med et materialinnløpsrør for råmaterialet og et materialutløpsrør, hvilket er tilsluttet den ene ende av roterovnen og tjener for uttømning i ovnen av materiale som er forvarmet i forvarmeren av den oppvarmede kjøleluft og av gassen fra ovnen, og det som kjenne-tegner roterovnsanlegget ifølge oppfinnelsen er at begge roterovnens ender har gasskanaler som forbinder roterovnens ender direkte med suspensjons-forvarmeren, hvilken forvarmer har midler for å suge kjøleluften, som er blitt oppvarmet ved passasjen gjennom kjøleren, til forvarmeren og å dele opp den forvarmede kjøleluft i to strømmer i roterovnen.

Ved bruk av en planetkjøler på denne måten kan all oppvarmet kjøleluft benyttes i roterovnen og i suspensjons-forvarmeren, slik at man derved kan gjenvinne varmeinnholdet i luften og gassene i så stor grad som mulig. Videre vil i et anlegg ifølge oppfinnelsen støvproblemene i forbindelse med den forbrukte kjøle-luft fra kjøleren elimineres fordi all luft benyttes i anlegget. Dette står i motsetning til hva som er vanlig i et anlegg med en separat kjøler hvor en del av den oppvarmede kjøleluft med et lavt varmeinnhold normalt går ut som tapt luft og medfører alvorlige støvproblemer og dyre anlegg for rensing av luften, f.eks. elektro-statiske støvavskillere.

Ledningene for avgass og oppvarmet kjøleluft fra ovnen kan føres sammen ved deres innløp til forvarmeren, slik at begge strømmer benyttes for varmevekslingen i forvarmeren. Ved å forbinde begge ender av roterovnen til anleggets suspensjons-forvarmer blir de kompliserte installasjoner for rensing av luft og forbrennings-gass unødvendige. Hele overskuddsmengden av oppvarmet kjøleluft kan på en enkel måte føres inn i suspensjons-forvarmeren. Den rette oppdeling av forbrenningsgassmengder og overskuddsmengder av oppvarmet kjøleluft kan foretas ved å velge egnede tverrs.nitt for ledningene og/eller utløpsåpningene ved roterovnens ender.

Fordelaktig kan roterovnanlegget være utført slik at forvarmeren består av to adskilte halvdeler og at gasskanalen for avgassen fra ovnen er forbundet med den ene halvdelen, mens gasskanalen for den oppvarmede kjøleluft er forbundet med den andre halvdelen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, som viser to eksempler på anlegg ifølge oppfinnelsen.

Fig.l viser-skjematisk et-sideriss av et første anlegg, og

fig.2 viser skjematisk et sideriss av et andre anlegg,

I fig.l er en roterovn 1 montert på rullelageret 2 i fundamenter 3 og 4. Roterovnen 1 har en sammenbygget planetkjøler som består av et antall kjølerør 5. Disse står i forbindelse med roterovnen ved hjelp av ledninger 6. Kjølerørenes utløpsender er omgitt av et felles hus 7 som er stasjonært og har et nunnutløp 8 for det avkjølte materiale.

Roterovnen har et brennerarrangement 9 i den ene enden, og har i den andre enden en utløpsåpning 10 (for forbrenningsgassene) som gjennom en ledning 11 står i forbindelse med en suspensjons-forvarmer. Suspensjons-forvarmeren består i dette tilfelle av tre varmeveksler-sykloner 12,13,14 og to separator-sykloner 15,16, Syklonen 16 har et gassutløp 17 med en avgassvifte 18, og dette utløp fører til et avstøvningsutstyr som f.eks. kan være en elektrostatisk støvavskiller. Suspensjons-forvarmeren har et innløp 19

for tilføring av råmateriale til anlegget, og et materialutløps-

rør 20. Materialutløpsrøret 20 går til en ledning 21 som danner en passasje fra roterovnens brennerende 22 og til separator,syklonen 15. Ledningen 21 har et brennstoffinnløpsrør 23.

Separator-syklonen 15 er forsynt med et materialut-løpsrør 24 som fører til materialinnløpsenden 10 i roterovnen 1. Ledningen 11.har et forbiløp 25.

Råmaterialet, f.eks. sementråmaterialet, føres til anlegget gjennom innløpet 19 og går igjennom suspensjons-forvarmeren på i og for seg kjent måte, i et varmevekslende forhold med de varme gasser som kommer fra roterovnen. Det forvarmede råmateriale går inn i ledningen 21 fra syklonen 12 gjennom røret 20. En egnet brennstoffmengde tilføres gjennom røret 23, og brennstoff og for-

varmet råmateriale går som en blanding oppover i ledningen 21,

båret av^^pvarmet luft fra ovnsutløpetT22: Under sin gang gjennom ledningen vil det . forvarmede råmaterialet,. brennstoffet og oksygenet i den oppvarmede luft.delta i en tilnærmet isotermisk prosess hvori råmaterialet i det minste kalsineres. Blandingen separeres i sepa-ratorsyklonen 15, og går gjennom røret 24 inn i,ovnen. En;avslut-C tende brenning eller sintrering skjer under.materialets passering gjennom ovnen ved hjelp av.den varme som produseres av brennstoffet

i brennerarrangementet 9. Det varme produkt går ut fra ovnen gjennom ledningene 6 som står i forbindelse med planetkjølerørene 5.

Produktet går gjennom kjølerørene i motstrøm til kald•

o atmosfæreluft som føres inn i rørene ifra huset 7. Det avkjølte produkt samles opp i bunnen av huset 7 og går ut gjennom utløpet 8.

Den atmosføreluft som trekkes gjennom kjølerørene og oppvarmes ved varmevekslingen, går.inn i roterovnen 1 gjennom ledningene 6. Inne i roterovnen deles den oppvarmede kjøleluft inn i to strømmer, som antydet med pilene. En strøm går opp gjennom ovnen som forbrenningsluft for brennstoff som leveres gjennom brennerarrangementet 9, mens den andre strømmen av oppvarmet kjøle-luft går direkte ut ved ovnens brennerende og inn i ledningen 21.

Luft trekkes gjennom anlegget ved hjelp av viften 18, og erj^ egnet oppdeling av de to strømmer oppnås ved egnet valg og konstruksjon av tverrsnittene til de forskjellige passasjer og ledninger, etc.

I det viste eksempel er roterovnen konisk og smalner

av mot materialinnløpsenden for derved å styre gasspassasjen. En slik form av roterovnen tillater bruk av en planetkjøler som er anordnet lett skråstilt, slik at materialet transporteres fra innløpet til utløpet under påvirkning av tyngdekraften.

Ved at man fjerner en del av den oppvarmede kjøleluft

fra roterovenen, vil bare den luftmengde som er nødvendig for-,^fj>r-brenningen gå gjennom ovnen, og derved kan man redusere roterovnens dimensjoner. Samtidig reduseres støvproblemene i vesentlig grad.

Slike støvproblemer oppstår når store luft- eller gassmengder må

gå gjennom ovnen.

Den forvarmede kjøleluft kan, etter.at den er gått ut. fra ovnens brennerende, føres til forvarmeren ved hjelp av enkle.,, anordninger, og varmen i kjøleluften kan således benyttes i kalsineringsprosessen i stigerøret 21, hvor den oppvarmede kjøleluft

benyttes som forbrenningsluft. r-_-

c>

Avgassledningen fra roterovnen er forsynt et forfcTiløp 25 for avdeling av mindre mengder av gassen for derved å kunne kontrollere alkaliinnholdet i sluttproduktet og i gassene, slik at man så langt som mulig unngår kakedannelser på lednings-veggene og syklonveggene.

Fig.2 viser en vanlig roterovn 31 montert på rulle-lagre 32 i fundamenter 33,34. Roterovnen 31 har på samme måte som ovnen i fig.l en sammenbygget planetkjøler som består av et antall kjølerør 35 som står i forbindelse med roterovnen 31 ved hjelp av , .ledninger 36...Kjølerørenes. utløpsender .strekker seg mot den øvre ende av roterovnen 31 og omgis av et felles hus 37 som er stasjonært og har et bunnutløp 38 for det avkjølte materiale.

Roterovnen 31 har et brennerarrangement 39 ved den nedre ende, og i den andre enden er det en utløpsåpning 40 for forbrenningsgasser. Forbrenningsgassene går inn i et vanlig røk-gasskammer 41 som er opplagret på et fundament 42. Røkgassutløpet fra røkgasskammeret 41 er gjennom en ledning 43 forbundet med en halvpart 44 av en suspensjons-forvarmer som består av fire separator-sykloner. Forvarmeren 44 har en røkgassvifte 45 og et røkgassutløp 46. Videre har forvarmeren et innløp 47 for kaldt, finkornet materiale og et utløp 48 for det forvarmede materiale.

Den andre enden av roterovnen har et fordelingskammer 49 for forvarmet kjøleluft, hvilket kammer gjennom en ledning 50

står i forbindelse med et stasjonært brennekammer 51 som er forbundet med den andre halvdelen 52 av suspensjons-forvarmeren som også består av fire separate sykloner og har en røkgassvifte 53

og et røkgassutløp 54. Suspensjons-forvarmeren 52 har også et materialinnløp 55 og et -utløp 56 hvorigjennom materiale fra begge foryarmerenhetene 44,52 går til den øvre enden av roterovnBn 31, etter å ha passert gjennom det stasjonære brennkammer 31.

Anlegget virker på samme måte som anlegget i fig.l.

Kjøleluften som skal benyttes for kjøling av det varme produkt går gjennom huset 37 inn i kjølerørene, hvor kjøleluften forvarmes under varmeveksling med det varme produkt. Den forvarmede kjøleluft går inn i roterovnen hvor kjøleluften deles opp i to strømmer av forvarmet kjøleluft, en strøm som benyttes som forbrenningsluft i roterovnen, og en strøm som benyttes som forbrenningsluft i det stasjonære brennekammer. Strømmen av forvarmet kjøleluft deles opp ved hjelp av viftene 53,45 så snart den gar gått gjennom ledningene 36, og oppdelingen skjer på en slik måte at viften 53 trekker en del av den oppvarmede kjøleluft ut av den nedre ende av roterovnen og gjennom det stasjonære brennekammer, mens viften 45 trekker resten av den oppvarmede kjøleluft opp gjennom roterovnen og ut ved dens øvre ende.

Styringen av forholdet mellom de to strømmer av forvarmet kjøleluft kan tilveiebringes ved hjelp av egnede og i og for seg kjente midler i forbindelse med viftene 53,45.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til brenning av pulverformet eller granulert materiale i et anlegg som innbefatter en suspensjons-forvarmer og en roterovn med en sammenbygget planetkjøler for kjøling av det brente materiale ved hjelp av luft som deretter benyttes for forbrenning og forvarming i anlegget, karakterisert ved at den oppvarmede kjøleluft ledes fra kjøleren og inn i roterovnen, deles opp i to strømmer og deretter går ut ved hver sin ende av ovnen idet en strøm av den oppvarmede kjøleluft benyttes som forbrenningsluft i roterovnen og deretter som avgass går ut av ovnen ved den ene ovnsende og ledes til forvarmeren, mens den andre strøm av oppvarmet kjøleluft trekkes ut av ovnen i den andre ovnsende og likeledes ledes til forvarmeren.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en delvis brenning av materialet foretas i forvarmeren før materialet går til roterovnen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at en delvis brenning utføres i et stigerør eller et stasjonært brennekammer som utgjør en del av forvarmeren, og ved at den andre strøm av luft føres til brennekammeret for der å benyttes som forbrenningsluft for brennstoff som føres inn i brennekammeret.

4. Roterovnsanlegg for brenning av pulverformet eller kornformet materiale ved hjelp av fremgangsmåten ifølge krav 1 og omfattende en roterovn med planetkjøler samt en suspensjons-forvarmer med et materialinnløpsrør for råmaterialer og et material-utløpsrør, hvilket er tilsluttet den ene enden av roterovnen og tjener for uttømning i ovnen av materialet som er forvarmet i forvarmeren av den oppvarmede kjøleluft og avgass fra ovnen, karakterisert ved begge roterovnens ender (10,22) har gasskanaler (11,21) som forbinder roterovnens ender direkte ■■ • . ■ t ' TiBo' T' o. eb iy.~. m ta c K - ^c;o:t" med suspens jons-f orvarmeren "(12,13,14 bg 15), hvilken forvarmer .-•••.-> ■;■ -i:' i" ;. ;. 1-j '.:-N ;.».'.' isr.Ha n&piii.'. S b." har midler' (18)' for å suge kjøleluften, som er blitt oppvarmet ved passasjen gjennom kjøleren, til forvarmeren (12,13,14'og 15) og å dele opp den forvarmede kjøleluften i to strømmer i roterovnen (1) .

5. Roterovnsanlegg ifølge krav 4, karakterisert ved at gasskanalene (11,21) for avgassen og oppvarmet kjøleluft fra ovnen (1).ved sine innløp er tilsluttet forvarmeren (12,13,14 og 15) slik at begge luftstrømmer kan utnyttes for varmeveksling gjennom hele forvarmeren (12,13,14 og 15).

6. Roterovnsanlegg ifølge krav 4 eller 5", karakterisert ved at forvarmeren består av to adskilte halvdeler (44,52) og at gasskanalen (43) for avgassen fra ovnen (31) er forbundet med den ene halvdelen (44) , mens gasskanalen (50) for den oppvarmede kjøleluften er forbundet med den andre halvdelen (52).