Spôsob a zariadenie na pálenie slinku

Číslo patentu: E 18497

Dátum: 14.05.2012

Autor: Leibinger Helmut

Je ešte 3 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Vynález sa týka zariadenia, prípadne spôsobu podľa predvýznakov nezávislých nárokov,hlavne zariadenia na výrobu cementového slinku, ktorý sa označuje aj ako slinok. Zariadenie zahrnuje pec na pálenie surovinovej múčky na slinok a najmenej prvý tepelný výmennlk na zohrievanie tekutiny, aby sa nakoniec ušetrila najmenej jedna turbína.0002 Slinok sa vyrába pálením surovinovej múčky v peci. Pritom je potrebná teplota približne 1 450 °C. Na vytvorenie tejto teploty sa v peci spaľujú energetické nosiče, ako uhlie, zemný plyn, ropa,ropné produkty (medzi iným umelohmotné zvyšky), papier alebo drevo, alebo ostatné náhradné palivá.0003 V CH 689 830 A 5 je opísaná výroba slinku pri súčasnej výrobe prúdu. Na to sa spaIuje ako obvykle predhriata surovinová múčka v rotačnej peci na slinok. Pritom sa v peci vznikajúce dymové plyny z pece odvádzajú a v nich uložené teplo sa najprv použije na predohrev surovinovej múčky. Dymové plyny ochladené pritom rádovo na 600 C až 1 200 C sa nakoniec privádzajú do tepelného výmenníka, aby sa vyrobila predhriata vodná para, ktorá sa potom uvoľní v turbine. Turbína poháňa generátor, takže pri uvoľneni sa uvoľnený mechanický výkon najmenej čiastočne zužitkuje ako elektrický výkon.0004 Aj v DE 25 58 722 sa opisuje možnosť premeny tepelnej energie obsiahnutej v dymových Iynoch slinkového procesu na elektrickú energiu. Podľa toho sa dymové plyny využívajú na predohrev surovinovej múčky a na výrobu pary. Predohrev surovinovej múčky sa uskutočňuje ako obvykle pomocou cyklónov. Na výrobu pary je parný kotol umiestnený medzi cyklónmi vtoku dymových plynov.0005 Surovinová múčka spravidla pozostáva zo zmesi vápenca a hliny, pripadne slieňa, často aj so železnou rudou a/alebo pieskom. Tým sa spolu so surovinovou múčkou do pece zanesú aj chloridy, alkalické zlúčeniny a zlúčeniny slry. Tieto nečistoty sa v pecí vyparujú, opúšťajú ju spolu s dymovým plynom, a potom sa kondenzujú v predhrievači surovinovej múčky a na surovinovej múčke. So surovinovou múčkou sa čast nečistôt privádza znovu do pece, kde sa znovu odparujú a pec opúšťajú spolu s dymovým plynom, aby sa nakoniec znovu skondenzovali. Tým sa tieto nečistoty akumulujú v peci a v oblasti predhrievača surovinovej múčky. To vedie k zúženiu prierezu potrubia dymových plynov v oblasti, v ktorej sa nečistoty kondenzujú. Tieto nečistoty sa preto zvyčajne z dymového plynu odstraňujú pomocou obtokového systému. Tieto obtokové systémy odvádzajú časť prašného pecného dymového plynu pred vstupom do predhrievača surovinovej múčky. Avšak problematické je ďalšie spracovanie prachu vznikajúceho pri odstraňovaní prachu z obtokových plynov. Obtokový plyn možno napriklad primárne zbavit hrubého prachu v cyklóne, potom ochladit a nakoniec sekundárne zbavit jemného prachu v textilnom odlučovači. Hrubý prach obsahuje len málo chloridu a môže sa znovu privádzať do pece. Jemný prach má vysoký obsah chloridu a môže sa pridávať v obmedzenej miere do slinku, napriklad pri procese mletia cementu bez toho, aby zhoršil kvalitu cementu (porovnajte Ein neues Chlorid-Bypass-System mit stabiler Ofenführung und Staubverwertung od Sutou et al., ZKG International, roč. 54, č. 3, 2001, strana 121 - 128). Avšak problematické na tomto riešení je to, že častice prachu sú potrebné ako kondenzačnéjadrá, a po primárnom odstránení hrubého prachu tieto kondenzačné jadrá v dostatočnom množstve už neexistujú.0006 EP 0 492 133 A 1 uvádza zariadenie na výrobu cementového slinku, ktoré ako obvykle má rotačnú pec, predhrievač surovinovej múčky, ako aj chloridovú obtokovú odbočku. Chloridová obtoková odbočka je potrublm spojená s ohrievačom vody, aby sa pomocou ohrievača vyrábala para. Para sa uvoľňuje v turbíne, ktorá poháňa generátor.PODSTATA WNÁLEZU 0007 Vynález má za úlohu vyvinúť zariadenie a spôsob, ktoré umožňujú vylepšené využitie tepla vznikajúceho pri pálenl slinku zo surovinovej múčky.0008 Táto úloha sa vyriešila pomocou zariadenia, pripadne spôsobu podľa nezávislých nárokov. Výhodné uskutočnenia vynálezu sú uvedené v závislých nárokoch.0009 Zariadenie na výrobu slinku má najmenej jednu pec na pálenie surovinovej múčky na slinok. Pec má najmenej jeden výtok pre dymové plyny, ktorýje spojený s najmenej jedným predhrievačom surovinovej múčky, takže teplo uložené v dymových plynoch vychádzajúcich z výtoku, sa v predhrievači surovinovej múčky odovzdáva surovinovej múčke. Predhriata surovinová múčka sa potom môže privádzat do pece a tam sa spálit na slinok. Zariadenie má najmenej jednu odbočku pre dymové plyny, aby sa časť dymových plynov odviedla na odlučovanie nečistôt, čiže tzv. obtokový výtok. Obtokový výtok môže byt napriklad umiestnený na peci alebo medzi pecou a predhrievačom surovinovej múčky. Aby sa teplo uložené v dymovom plyne previedlo na elektrickú energiu, zariadenie má najmenej prvý tepelný výmennik, v ktorom sa teplo uložené v dymovom plyne prenáša na tekutinu tak, že sa nakoniec môže uvoľniť v turbíne. Turbína potom poháňa napríklad generátor. Tekutinou môže byť hlavne voda, prípadne vodná para. Podľa vynálezu je prvý tepelný výmennlk výhodne spojený s odbočkou, čiže s obtokovým výtokom tak, že do tekutiny sa privádza teplo odbočenej časti dymového plynu. Tým sa zvyšuje množstvo tepla na časovú jednotku, ktoré je k dispozícii na výrobu93 W 0010 Pod pojmom teplo sa označuje tepelná energia Q c(T, p, V)mT, ktorá je pri zadanej teplote uložená v množstvo látky, pričom c(T, p, V) opisuje špeciñckú tepelnú kapacitu, m hmotnosť a T teplotu. V a p sú ako obvykle objem, pripadne tlak. Teplo možno napriklad v tepelnom výmenníku prenášať čiastočne na inú látku s nižšom teplotou. Teplo možno z látky prenášať na inú látku a prepravou látok, napríklad tokom tekutiny, prepravovať spolu s tokom. Pri takýchto procesoch označuje pojem teplo tepelnú energiu prenesenú, prípadne prepravenú v časovom intervale.0011 Výhodne je odbočka spojená s najmenej jednou miešacou komorou a odbočená časť dymového plynu sa zmiešava s čerstvým vzduchom. Tým sa síce teplota dymového plynu zníži napriklad rádovo na 450 C (užitočnú konkrétne na 300 C až 500 °C), avšak pri tejto teplote kondenzuje chlorid na časticiach prachu a môže sa odseparovať pomocou odstránenia prachu z dymového plynu, napríklad pomocou keramického alebo elektrického filtra. Napriek tomu je táto teplota ešte viac ako dostatočné na to, aby sa v prvom tepelnom výmenníku pomocou odbočeného, s čerstvým vzduchom zmíešaného a prachu zbaveného dymového plynu, tekutina účinne zohriala.0012 Preto miešacia komora má výhodne výtok, ktorý je spojený s odstraňovaním prachu z horúceho plynu, napríklad s keramickým filtrom, aby sa odstránil prach z dymového, s čerstvým vzduchom zmiešaného, a tým ochladeného plynu.0013 Ako sa už uviedlo, odstraňovanie prachu z horúceho plynu má výhodne výtok, ktorýje spojený s vtokom prvého tepelného výmenníka, aby sa s dymovým plynom zbaveným prachu zohriala tekutina v prvom tepelnom výmenníku, t. j. z dymových plynov zbavených prachu sa odoberie teplo na výrobu pary. Prvý tepelný výmennik sa takto môže označovat ako chloridový obtokový ohrievač. Pomocou predchádzajúceho odstránenia prachu sa funkcia chloridového obtokového ohrievača z dôvodu prachu nezhoršuje, ktorý by sa ináč mohol usadzovat na teplovýmenných plochách avzhIadom na abrazívne vlastnosti skracovat životnosť konštrukčných častíc chloridového obtokového ohrievača.0014 Dymový plyn, vychádzajúci z chloridového obtokového ohrievača, sa znovu privádza do pece. Tým možno po prvé využít zvyškové teplo obsiahnuté v dymových plynoch, ale nie teplo prenášane na tekutinu, a po druhé sa potom môže priviesť do úpravy obvyklej pre dymové plyny,napriklad zbavenia dusíka v zariadeni selektivnej katalytickej redukcie (SCR - selective catalytic reduction). Preto je výhodné chloridový obtokový ohrievać spojit s pecou, takže dymový plyn,vychádzajúci z chloridového obtokového ohrievača, sa znovu privádza do pecného systému.0015 Zvlášť výhodné je použiť dymový plyn vychádzajúci z chloridového obtokového ohrievače ako chladiaci prostriedok na chladenie slinku, čím sa ďalej zohreje. Preto je zvlášť výhodné spojit chloridový obtokový ohrievač s chladičom slinku tak, že dymové plyny, vychádzajúce z prvého tepelného výmenníka, sa dúchajú cez chladič slinku do pece ako sekundárny vzduch. Tým sa môže zvyškové teplo nachádzajúce sa v dymovom plyne za chloridovým obtokovým ohrieváčom znovu privádzat do pece.0016 Zvlášť výhodné je spojit najmenej jeden druhý tepelný výmennik, napríklad parný kotol, s prvým tepelným výmenníkom tak, že tekutina sa zohrieva za sebou v oboch tepelných výmenníkoch. Množstvo tepla, privádzaného do tekutiny, a tým energia uvoľnená pri uvoľneni tekutiny (na časovú jednotku) sa týmto môže ďalej zvýšiť. Toto riešenie sériového spojenia dvoch tepelných výmennlkov má oproti paralelnému vedeniu druhej tekutiny výhodu v tom, že je potrebná len jedna turbína. Okrem toho sa môže dosiahnuť väčšia hustota energie tekutiny pri sériovom zapojení ako pri paralelnom zapojení tepelných výmennlkov, člm sa v turbíne musí uvoľňovať menší objemový tok.-3 0017 Napriklad tekutina, napriklad voda, prípadne vodná para (v ďalšom sa už nerozlišuje) sa môže zohriať v jednom v dvoch tepelných výmennikov najprv na prvú teplotu (T 1) napríklad rádovo 250 °C (200 °C až 300 d°C) pri prvom tlaku (p 1). Nakoniec sa do tekutiny privedie ďalšie teplo, aby sa napriklad zohriala na druhú teplotu (T 2), napriklad 400 °C (300 °C až 500 °C) pri druhom tlaku (p 2). Výhodne je prvý tlak väčší ako druhý tlak, t.j . p. p 2, potom sa napájanie tekutiny do ďalej zapojeného tepelného výmennlka zjednoduší. Druhý tepelný výmenník môže byť napríklad parný kotol zohrievaný dymovými plynmi, vychadzajúcimi z predhrievača surovinovej múčky.0018 Výhodne sa tekutina, ktorou je napájaný prvý, pripadne druhý tepelný výmenník, predhrieva v najmenej treťom tepelnom výmenníku. Tým možno teplo, ktoré je uložené v teplonosných médiách,ktoré majú nízku teplotu, ako sú dymové plyny vychádzajúce z pece, prípadne z predhrievača surovinovej múčky Užitočne využiť, t. j. energia uložená V tekutine (za jednotku času) sa môže ďalej zvýšiť. Napriklad sa môže privádzat chladiaci vzduch zohriaty v chladiči slinku, tzv. odpadový vzduch,ako zdroj tepla do tretieho tepelného výmennlka. Tiež sa môžu do tretieho tepelného výmennlka privádzat dymové plyny zbavené dusíka. Zvlášť výhodné je treti tepelný výmenník najmenej dvojstupñový, pričom v jednom stupni sa privádza do tekutiny teplo uložené v dymovom plyne zbaveného dusíka, a v druhom stupni teplo uložené v odpadovom vzduchu chladiča slinku. Napriklad v prvom stupni sa tekutina približne na 50 °C (30 °C až 80 °C) môže zohriať teplom dymových plynov zbavených dusíka na približne 115 °C (80 C až 150 °C). V druhom stupni, ktorý môže byť od prvého stupňa priestorovo oddelený, sa potom tekutina môže zohriať na približne 200 °C (150 °C až 250 °C). Pri predohreve je tekutina výhodne pod tlakom rádovo približne 20 až 30 barov. Pri tomto tlaku a teplote je voda, vhodná tekutina, ešte tekutá. Tým sa môže predohrev napájacej tekutiny jednoducho rozlišiť od výroby pary.0019 Ohrev tekutiny v treťom tepelnom výmennlka sa uskutočňuje pri najmenej približne konštantnom tlaku p 3, ktorý je výhodne väčší ako vyššie uvedené tlaky p 1 a/alebo p 2, čím sa zjednoduší napájanie predhriatej tekutiny do prvého, pripadne druhého tepelného výmennika.0020 Najdôležitejšie kroky spôsobu podľa vynálezu sa dajú zhrnúť nasledovne 1. Pálenie surovinovej múčky na slinok v peci.2. Zohriatie surovinovej múčky v predhrievači surovinovej múčky pomocou dymových plynov vychádzajúcich z pece.3. Odbočenie časti dymových plynov z pece tak, aby sa viedli mimo predhrievača surovinovej múčky.4. Vyrobenie pary teplom vznikajúcim pri spaľovacom procese v peci, pričom teplo na výrobu pary sa odoberá z odbočených dymových plynov.5. Uvoľnenie pary pomocou najmenej jednej turbíny. 0021 Prirodzene zariadenie podľa vynálezu možno použit na uskutočnenie spôsobu.0022 Vynález je v ďalšom ako príklad opísaný bez obmedzenia všeobecnej myšlienky vynálezu na základe príkladov uskutočnenia s odkazom na výkresy.Obrázok 1 zobrazuje príklad blokovej schémy zariadenia na pálenie slinku zo surovinovej múčky aObrázok 2 zobrazuje detaily blokovej schémy.0023 Podstatou zariadenia podľa obrázka 1 je rotačná pec 10 medzi chladičom 20 slinku a teplovýmennou vežou 30, Rotačná pec 10 má zboku chladiča slinku vyčnievajúci horák do rotačnej pece 10 (nie je zobrazený), aby sa spaľovaním v rotačnej peci 10 vytváralo teplo potrebné na výrobu slinku. Hlavný tok dymových plynov vznikajúcich pri spaľovani vychádza z rotačnej pece 10 na boku teplovýmennej veže z výtoku 31. Výtok je spojený s teplovýmennou vežou 30 ako priklad pre predhrievač surovinovej múčky. Z tohto boku sa z protitoku privádza do rotačnej pece 10 surovinová múčka. Teplovýmenná veža 30 má tu napríklad štyri kaskádovo navzájom spojené, čiže do radu zapojené cyklóny 32 na predhrievanie surovinovej múčky teplom dymového plynu a na primárne odstraňovanie hrubého prachu z dymovéo plynu. Navyše k výtoku 31 má pec odbočku 91 pre dymové plyny, aby sa časť dymových plynov odviedla na odseparovanie nečistôt. Odbočka je takto začiatok obtokového potrubia v zobrazenom príklad chloridového obtoku. Odbočený tok dymových plynov saoznačuje iba z dôvodu lepšej rozlíšiteľnosti hlavne od hlavného toku dymového plynu, tiež ako čiastočný tok dymových plynov, alebo obtokový tok.0024 Z teplovýmennej veže 30 vychádzajúcí hlavný tok dymových plynov má typickú teplotu približne 250 °C až 550 °C, väčšinou od 300 °C do 500 °C. Skôr, než sa dymový plyn privedený do filtra 50 dymového plynu na ďalšie odstraňovanie prachu, ochladí sa na menej ako 150 °C Tým sa drasticky zníži objem na odstraňovanie prachu (na časovú jednotku) a možno použiť nákladovo výhodnú technológiu textilného filtra. Okrem toho pri ochladení dymových plynov na menej ako 150 °C sa na prachu kondenzujú ťažké kovy nachádzajúce sa v dymových plynoch, ako napríklad ortut alebo tálium, a spolu s nlm sa odlúčia pri odstraňovaní prachu. Potom sa filter 50 dymových plynov môže označiť aj ako vymrazovačka. Na chladenie toku dymových plynov sú poskytnuté tri možnosti(i) potrubie hlavného toku dymových plynov do parného kotla 100 na výrobu pary, ktorá sa uvoľní v turbínovej zostave 120 s cielom poháňat generátor G(ii) potrubie hlavného toku dymových plynov do mlyna 34 surovinovej múčky na usušeníe a predhriatie meliva a(iii) potrubie hlavného toku dymových plynov do odparovacieho chladiča 36.D 025 V príslušných potrubiaoh sú umiestnené ventily 38, aby sa tok dymových plynov rozdelil na tri možností chladenia. V normálnej prevádzke by pomocou odparovacieho chladiča 36 malo podľa možnosti chladit málo dymového plynu alebo žiadny, alebo takmer žiadny dymový plyn, lebo teplo Odobraté dymovému plynu v odparovacom chladičí 36 už nie je k dispozícii ako procesné teplo. Odparovací chladič má takto výhodne len funkciu núdzového chladiča v prípade, že nemožno používať parný kotol 100.0026 Aj teplo obsiahnuté v odbočenom čiastkovom toku dymových plynov sa využije na výrobu pary ztohto dôvodu je odbočka 91 spojená s míešacou komorou 90, v ktorej sa čiastkový tok dymových plynov mieša s čerstvým vzduchom. Pritom kondenzuje chlorid na časticiach prachu obsiahnutých v čiastkovom toku dymových plynov. Nastavené miešacia teplota je rádovo 400 C(približne 350 C až 450 °C) a umožňuje odstraňovanie prachu z čiastkového toku dymových plynov vo filtrí 94 horúceho plynu. Výtok miešacej komory je následne spojený s vtokom filtra 94 horúceho plynu toto je zvýraznené líniou 92. Prachu zbavený čiastkový tok dymových plynov sa potom privádza do tepelného výmenníka 110, ktorý sa v ďalšom označuje ako chlorídový obtokový ohrievač 110(označený symbolom kompresora a spojovacou líniou 93). V chloridovom obtokovom ohrievači 110 sa prenáša teplo z čiastkového toku dymových plynov na vodu, aby sa vyrobila para. Pritom sa čiastkový tok dymových plynov ochladí na približne 230 °C. Chloridový obtokový ohrievač 110 je spojený s chladíčom 20 slinku, predovšetkým s oblasťou chladiča 20 slinku, na ktorú sa ukladá slinok padajúci z pece 10, aby sa slinok ochladil pomocou čiastkového toku dymového plynu, pričom sa čiastkový tok dymového plynu zohreje. Čiastkový tok dymového plynu sa privádza cez chladič 20 slinku ako sekundárny vzduch späť do pece 10. Tým sa pri čiastkovom toku dymového plynu môže upustit od separátneho čistenia dymového plynu, napríklad odstrañovania dusíka. Okrem toho je toto opätovné napájanie energeticky užitočné, pretože teplo uložené v čiastkovom toku dymového plynu, uložené ešte po opustení chloridového obtokového ohrievača 110, sa znovu privádza do pece.0027 Hlavný tok dymových plynov sa zbaví prachu a dusíka. Tým sa hlavný tok dymových plynov ochladí v parnom kotle 100 na približne 170 C, výhodne na menej ako 150 °C. Pri tejto teplote ťažké kovy nachádzajúce sa v dymovom plyne, kondenzujú na prachu a môžu sa odlúčit spolu s prachom v ďalej zapojenom tiltrí 50 dymového plynu. Filter 50 dymového plynu má takto funkciu vymrazovačky pre ťažké kovy. Prachu zbavený dymový plyn sa privádza do zariadenia 60 selektlvnej katalytickej redukcie na katalytické odstraňovanie dusíka z dymového plynu. Na to sa musí zohriať najmenej na 230 °C. Preto sa prichádzajúc z filtra 50 dymového plynu najprv privádza do rekuperátore 62, do ktorého sa v protitoku privádza dymový plyn, ktorý sa predtým zbavil dusíka v zariadení 50 selektlvnej katalytickej redukcie (SCR), takže teplo z dymového plynu zbaveného dusíka sa prenáša na dymový plyn, ktorý treba zbavit dusíka. Dymový plyn, ktorý treba zbavit dusíka, vychádzajúci z rekuperátore,sa privádza do ďalšieho tepelného výmenníka 64, aby sa ďalej zohrial. Teplo, potrebné na zohriatie dymového plynu, sa privádza do ďalšieho tepelného výmenníka 64 cez tzv. termoolej ako teplonosné médium. Dymový plyn zohriaty týmto spôsobom v dvoch stupňoch (prvý stupeň rekuperátor 62 druhý stupeň druhý tepelný výmenník 64) sa privádza do zariadenia 60 selektívnej katalytickej redukcie(SCR) a tam sa zbavuje dusíka.0028 Dymový plyn zbavený dusíka v rekuperátore 62 zohrieva, ako už bolo popísané, dymový plyn, ktorý ešte treba zbavit dusíka, a príslušné sa ochladí. Nakoniec sa dymový plyn v ďalšom

MPK / Značky

MPK: C04B 7/43, C04B 7/36, F27D 17/00, C04B 7/47, F27B 7/20

Značky: pálenie, zariadenie, spôsob, slínku

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/11-e18497-sposob-a-zariadenie-na-palenie-slinku.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob a zariadenie na pálenie slinku</a>

Podobne patenty