Способ получения цементного клинкера

(39) 5 С 04 В 7/3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ. ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТО ЛЬСТВУ МУ СВИ(46) 15.06.92. Бюл. М 22оект- титут ександНО тся к промышленатериалов, преимупроизводству, нкера во взвешен(71) Государственный всесоюзныйный и научно-исследовательский ицементной промышленности(56) Авторское свидетельство СССРМт 1.44764, кл. С 04 В 7/44, 1957.(54) СПОСОБ П.ОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНКЛИНКЕРА Изобретение относиности строительных мщественно, кпортландцементного клином состоянии.Цель изобретения - уменьшение расхо- -) да тепла на обжиг и повышение надежности процесса.На чертеже приведена принципиальная схема печного агрегата.Способ осуществляют следующим образом,Порошкообразный сырьевой материал из дозатора пневмотранспортом подают вциклонный теплообменник 2 с декарбонизатором, откуда прошедший предварительную термохимическую подготовку сырьевой материал поступает в реакционную зону 3 вихревой камеры 1 через отверстия в верхней крышке. Обожженный продукт выходит через днище вихревой камеры 1 и направляется в клинкерный холодильник, В горелки 5 буферной зоны 4 подают. часть топлива (40 - 700 от его общего количества) и некоторое количество воздуха, достаточное(57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно - к производству портландцементного клинкера во взвешенном состоянии, Целью изобретения является уменьшение расхода тепла на обжиг и повышение надежности процесса. Топливо в количестве 30 - 60% от общего количества подают в реакционную зону вихревой камеры, а часть воздуха - в буферную зону тангенциально к поверхности закручивающего регистра до обеспечения в ней коэффициента избытка воздуха 1,5 - 3,0. Расход тепла на обжиг составляет 810 ккал/кг клинкера. 1 ил 2 табл,для сгорания газового топлива до продуктов неполного окисления (например, до СО и Н 2 при коэффициенте избытка воздуха 0,5). Остальное количество воздуха, обеспечивающее в буферной зоне 4 коэффициент избытка воздуха в пределах 1,5-3,0, поступает туда из клинкерного холодильника че- рез завихритель 6 вторичного воздуха, Часть топлива в количестве 30 - 600 направляют через дополнительные горелки 7 в ре-. акционную зону 3,Эксперйментальные данные обжига по предлагаемому способу сведены в табл, 1, в которой показаны также основные исходные параметры процесса (доля топлива реакционной зоны, доля вторичного воздуха, коэффициент избытка воздуха в буферной зоне), а также удельный расход тепла на обжиг и долговечность закручивающего регистра, В качестве топлива в экспериментах применяли природный газ, Надежность работы агрегата, определяемая долговечностью закручивающего регистра, при испытаниях оценивали косвенным образом - по неоднородности температурногополя в вихревой камере. Окончательное заключение о долговечности регистра делали на основании появления видимых трещин, деформаций или разрушения регистра при длительной эксплуатации установки.Анализ экспериментальных данных (табл. 1) показал, что опыты 6, 7, 9, 11 и 12 удовлетворяют основным требованиям, обеспечивающим достижение минимального удельного расхода тепла на обжиг (810 - 850 ккал/кг клинкера) и максимальной надежнбсти работы агрегата(долговечность закручивающего регистра 300 сут). При этом обеспечиваются удовлетворительное выгорание топлива (отсутствует недожог в газах, отходящих из реакционной камеры) и термические условия для реакций клинкерообразования (температура в реакционной зоне 1400 С), тепловая гомогенизация вих-.ревой камеры (перепад температур в пределах буферной эоны 10 - 80 С и средний температурный уровень в ней на 50 - 150 С ниже, чем в реакционной зоне),Для сравнения были проведены испытания известного способа, согласно которому не используют буферную зону и все топливо подается в реакционную зону вихревой камеры (опыт 1), а также способа-прототипа, согласно которому не проводятся операции подачи вторичного воздуха в буферную зону и топлива в реакционную зону (опыт 2).В опытах 3 - 5 в реакционную зону подавали менее ЗОО топлива, в результате температура не поднималась выше 1300-1320 С из-за плохого сгорания топлива в зафлегматизированной среде, причем удельный расход тепла был повышен до 900 - 950 ккал/кгклинкера.,В опытах 1 и 13 доля топлива, подаваемого в реакционную зону, составляла более 60 О, Иэ-за резкого. снижения коэффициента избытка воздуха в горелке ухудшалось инициирование горения в факелах, условия сгорания в буферной зоне,в целом затруднялись и топливо сгорало не полностью.Температура в реакционной зоне не превышала 1250-1350 С, расход тепла увеличился до 900 - 970 ккал/кг клинкера.В опытах 2 и 8 коэффициент избытка воздчха в буферной зоне был ниже 1,5, в связи с чем не всегда обеспечивалась полнота сгорания и, кроме того, была отмечена сильная неоднородность поля температуры в вихревой камере (перепад температур в пределах буферной зоны 210-300 С, средний температурный уровень в ней на 250 - 350 С выше, чем в реакционной зоне). Это приводило к повышению удельного расхода тепла на обжиг до 890-950 ккал/кг клинкера10 зоне, и расход тепла составлял 960 - 990 ккал/кг клинкера. Сравнительные испытания предлагае 15 30.к поверхности закручивающего регистра35 способствуют перераспределению тепло 40 50 55 20 25 и снижению долговечности закручивающего регистра до 10-50 сут,8 опытах 3 и 10 коэффициент избытка воздуха превышал 3,0 и температурный уровень в агрегате был крайне низок - средняя температура в буферной зоне составляла 1000 - 1300 С, При этом эффективность теплообмена была ниже за счет нарушения структуры вихревого потока в реакционной мого способа и,прототипа приведены в табл. 2,Подача части топлива в реакционную зону вихревой камеры вызывает неравно- весный перегрев твердых сырьевых частиц,обусловленный протеканием реакций горения непосредственно на их поверхности. Кроме того, при применении предлагаемого способа подачи топлива возникает мелко- масштабная турбулентность, способствующая увеличению чисел Рейнольдса и Нуссельта для обжигаемых частиц сырьевого материала, улучшающая межфазный теплообмен, Это интенсифицирует поглощение тепла частицами и позволяет существенно экономить топливо.идущее на обжиг; экономия тепла составляет 80 - 120 ккал/кг клинкера,Сжигание части топлива непосредственно в реакционной зоне вихревой камеры и подача вторичного воздуха тангенциально вых потоков в объеме камеры, что приводит к значительному повышению температуры в реакционной зоне, резкому ее снижению в буферной зоне и, соответственно, к уменьшению теплопотерь через стенку камеры и закручивающий регистр в 2,0-2,3 раза и, как следствие, расхода топлива на обжиг на 50 -70 ккал/кг клинкера. Благодаря экранированию внешней поверхности закручивающего регистра потоком вторичного воздуха от теплового воздействия факелов сгорания вблизи горелок, а также снижению теплонапряжения в буферной зоне при подаче части топлива в реакционную зону происходит существенное выравнивание термического поля в объеме вихревой камеры, устраняются тепловые перекосы, снижается температура закручивающего регистра. Это на порядок повышает его долговечность и надежность работы печного агрегата в целом,Формула изобретения Способ получения цементного клинкера, включающий предварительный нагрев и декарбонизацию сырьевого порош кообраз1740342 ного. материала в запечном теплообменнике, его обжиг в вихревой камере, разделенной с помощью закручивающего регистра на буферную и реакционную эоны, подачу топлива и воздуха в горелки буферной эоны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения расхода тепла на обжиг и повышения надежности процесса, топливо в количестве 30 - 60 от общего количества подают в реакционную зону вихревой камеры, а часть воздуха - в буферную зону тан генциально к поверхности закручивающегорегистра до обеспечения в ней коэффициента избытка воздуха 1,5-3,0. Таблица 1 Режимные параметры обжига в агрегате вихревого типа при постоянной проиэводительности по клинкеру 0темпе ат а. С Доля вторичного воэдуха,Расход тепла нэ обжиг ккал/кг кЛДолговечность регистра,сут Коэффи. циент иэбытка воэдуха в буфернойэоне Опыт Недожог в продуктах сгора- ния Доля топ.пива реакционнойэоны,В б е ной эоне В реакционной эо- не минимальнаяТаблица 2Данные сравнительных испытаний Показатель Прототип Предлагаемый способТемпература в реакционной зоне,Температура стенки, С Потери тепла в вихревой камере,ккал/кг клинкера: с отходящими газамис корпусом Расход тепла на обжиг, ккал/кг клинкера Неравномерность температурного поля, С: в буферной зоне на эакручивающем регистре Долговечность эакручивающего егист а,с т. БоОо405060зо70.9 О8090,80 1,1 а1.1 Оз,о1,601,501,7 Ог,1 о1,ЗО2,403.202.7 Оз,аа280 Есть Нет Нет Есть Нет Нет Нет Есть Нет Есть Нет Нет Есть970 , 950 990 920 900 850 Бго 890 810 9 БО 840 850 900 1250 зоо 1270 ЗОО 1320 1400 400 моо 1400 400 1400 1400 1350 750 1820 1360 1 БЗО 1560 1400 1260 1690 1100 127 О 10401 ОЭО 1290 750 1520 1 г 40.1580 1440 1350 1250 48 а 1090 Бго 960 920 880 200 1 а 160 40 БО зоо зоо 50 зоо 180 зао зоа 1 Оа1740342 ЪодфРафб/РЬе 8 аю смесб Саб Таъв Составитель А. КулабухоТехред М.Моргентал Редакто Корректор А. Осауленк линс зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 2047 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5