NO138670B - Anlegg for brenning av granulatformet eller pulverformet materiale - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et anlegg for brenning av granulatformet eller pulverformet materiale, innbefattende en rekuperativt med kjøleluft, brennavgass og eventuelt med en tilleggsfyring oppvarmbar forvarmer, bestående av minst to samvirkende forvarmerenheter, hver med eget innløp og utløp for gass henholdsvis luft, og med eget råmaterialinnløp, en brenn-

ovn som tilføres forvarmet materiale fra forvarmeren, og en kjøler for kjøling av det i ovnen brente materialet, idet den oppvarmede kjøleluft fra kjøleren oppdeles slik at en del ledes som forbrenningsluft til en brenner i ovnen, og en annen del tilføres forvarmeren.

Det er kjent flere utførelser av slike anlegg

for brenning og sintring av malmer, kalk og sementråmaterialer. Oftest består forvarmeren av et antall sykloner hvorigjennom råmaterialet går i en retning fra innløpet til utløpet i varme-vekslende forhold til avgasser som fra den roterende ovn går i motsatt retning gjennom forvarmeren og til en støvavskiller,

f.eks. en elektrostatisk støvavskiller, anordnet etter forvarmeren og foran en skorstein.

Kjølere for kjøling av materialet som brennes i

den roterende ovn, ved hjelp av kjøleluft, er også kjent, f.eks.

i form av en planetkjøler i forbindelse med den roterende ovn eller en stasjonær gitterkjøler som mottar det varme materialet fra den roterende ovn.

Kjøleluften som benyttes i kjøleren blir, som

følge av varmevekslingen, bragt til en relativ høy temperatur slik at den oppvarmede kjøleluft har et høyt varmeinnhold som det er viktig å kunne gjenvinne. Den oppvarmede kjøleluft bruk-

es derfor som sekundær forbrenningsluft i den brenning som skjer i den roterende ovn.

Det har vært foreslått å benytte en del av den oppvarmede kjøleluft til varmeveksling i forvarmeren for råmaterialet ved å tilveiebringe en luftledning fra kjøleren til forvarmeren og blande luften med røkgassen fra den roterende ovn. Det har også vært foreslått å benytte en del av den oppvarmede kjøleluft ved en tilleggsbrenning som utføres i kombinasjon med forvarmingen av råmaterialet og med tilsetting av brennstoff for derved å oppnå et helt eller delvis kalsinert produkt i forvarmeranlegget, og på den måten muliggjøre en reduksjon av den roterende ovns dimensjoner.

Temperaturen i den oppvarmede kjøleluft kan være relativt høy, og kan fra en gitterkjøler ha en temperatur mellom 600 og 700°C, og eksempelvis fra en planetkjøler mellom 800 og 900°C.

Det har hittil ikke vært mulig å kunne regulere mengden av røkgass fra den roterende ovn og mengden av den oppvarmede kjøleluft fra kjøleren i den hensikt å oppnå et fore-trukket forhold i den totale mengde. Det skyldes at tempera-turene ved utløpene for gassen fra den roterende ovn og for luften fra kjøleren er meget høy, og at utstyr for innstilling av f.eks. spjeld eller ventiler ikke kan forventes å arbeide skikkelig i ledningene.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe et anlegg hvor man kan regulere eller innstille forholdet mellom gass og luft.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt

et anlegg som angitt i krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen går frem av underkravene.

Den totale mengde kjøleluft og røkgass er stort sett konstant. For å få den best mulige varmeøkonomi må delingen av den oppvarmede kjøleluft i to strømmer, en til den roterende ovn for bruk i forbrenningen der, og en til forvarmeren, være optimal, og ved å holde strømmene atskilt helt til de er kjølt ned av råmaterialet, blir det mulig å regulere strømmene hver for seg ved hjelp av utstyr anordnet ved eller nær utløpene.

Ved utløpene for gassene fra forvarmerenhetene

er temperaturen så lav at man uten risiko for skader som følge av varmen kan montere forskjellige reguleringsutstyr i ledningene, f.eks. spjeld, ventiler eller vifter, for derved å forene

gass- eller luftstrømmene, som underkastes en støvfjerning i en støvavskiller, fortrinnsvis en elektrostatisk støvskiller,

før gassen eller luften føres ut i atmosfæren gjennom en skor-

sten eller et avtrekk.

En effektiv regulering av både gass- og luftstrøm-

mer oppnås på denne måten ved eller nær gass- eller luftutløp-

ene fra forvarmerenhetene. Man er derfor sikret at brenningen i den roterende ovn såvel som forvarmingen eller den delvis bren-

ning i et separat kammer kan utbalanseres effektivt slik at man

..kan utnytte varmeinnholdet. på den mest økonomiske måte. Strøm-

mene kan deretter føres sammen til en felles avgasstrøm før støvavskillingen foretas, f.eks. i en elektrostatisk støvav-

skiller, før avgassen føres ut i atmosfæren gjennom en skorsten eller et avtrekk.

Man kan med oppfinnelsen innregulere den nøyaktige luftmengde som er nødvendig for forbrenningen i den roterende ovn, og varmeinnholdet i resten av kjøleluften kan benyttes for forvarming uten å påvirke luft-brennstoffbalansen i den roterende ' ovn.

I det minste en av forvarmerenhetene kan for-

synes med en anordning for økning av varmeinnholdet i luften eller gassen som føres til enheten, og fortrinnsvis skjer dette ved å anordne et brennkammer ved luft- eller gassinnløpet og forsynt med en anordning for ekstra tilføring av brennstoff.

Dersom anlegget har moderat størrelse kan det være hensiktsmessig

å redusere forvarmeranlegget for derved å redusere omkostning-

ene, idet man allikevel bygger opp forvarmeranlegget slik at det virker i samsvar med oppfinnelsens prinsipp.

I en modifisert utførelse, beregnet for en mindre produksjon, kan således avgass- eller luftutløpet fra en sekun-

dær forvarmerenhet forbindes med en primær forvarmerenhet på et sted mellom innløpet og utløpet for gass eller luft for den primære enhet, idet det forefinnes anordninger for regulering av gass- eller luftstrømmen gjennom hver enhet på oppstrømsiden av forbindelsen.

Den sekundære forvarmerenhet kan i så tilfelle

reduseres til en enkelt syklon som har et råmaterialinnløp bare i gass- eller luftledningen til syklonen. Tilstrekkelige mengder av kaldt råmateriale kan redusere temperaturen i gassen eller

luften under dens strømning gjennom syklonen slik at regulerings-utstyret kan monteres umiddelbart etter syklonen, slik at man kan regulere gass- eller luftstrømmen, fortrinnsvis røkgass-strømnen, fra ovnen, og derved brenningen i ovnen.

Det forvarmede råmateriale fra den primære enhet kan føres direkte inn i ovnen, men forvarmerenheten eller

-enhetene som er forbundet med ovnens gassutløp kan ha anordninger for tømming av det forvarmede eller helt eller delvis kalsin-erte materiale inn i enheten eller enhetene kombinert med utløp-et f or den oppvarmede kjøleluft ved innløpet eller ved et sted

mellom innløpet og utløpet for materialet som behandles.

Råmaterialet som føres til den sekundære enhet kan, i tillegg til at det selv forvarmes, utført en viktig funksjon derved at det kjøler en av gass- eller luftstrømmene tilstrekke-lig til å muliggjøre en montering av reguleringsutstyr i det minste i en av gass- eller luftledningene, slik at den forvarmede strøm av råmaterialet fordelaktig kan forenes med hoved-råmaterialstrømmen gjennom den primære forvarmerenhet, for ytterligere forvarming eller hel eller delvis kalsinering i en varmeveksleprosess eller i et brennkammer i forbindelse med den primære forvarmerenhet. Kostnadene for anlegget reduseres derved, idet man bare behøver å dublere endel av utstyret for å få til et forbiløp hvor det kan skje en temperaturredusering av gass-as trømmen fra. den roterende ovn eller av den oppvarmede kjøle-luftstrøm.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning

til tegningene hvhor:

Fig. 1 viser et oppriss av en forvarmer og den øvre

enden til en roterende ovn,

Fig. 2 viser et oppriss av en annen forvarmer og den

øvre enden til en roterende ovn, og

Fig. 3 viser et komplett anlegg for brenning av råmateriale, sett ovenfra.

I fig. 1 er den roterende ovn betegnet med 1 og den er opplagret ved hjelp av en ring 2 som understøttes av lager-ruller 3 på et fundament 4. Ovnens gassutløpsende har et røk-gasskammer 5 som understøttes av et fundament 6.

Den roterende ovn er forbundet med en forvarmer

som understøttes av et.fundament 6.

Den roterende ovn er forbundet med en forvarmer som innbefatter to enheter 7 og 8. Den ene enheten 8 er forbundet med en røkgassutløpsledning 9 fra ovnen, og en materialutløps-ledning 10 i den andre enhet 7 er forbundet med ovnen. Begge forvarmerenheter 7 og 8 har flere seriekoblede sykloner 11, 12,

13, 14 og 15, 16, 17, 18 med tilhørende stigeledninger for gass og materiale.

Forvarmerenhetene har separate gassutløpsledninger 19 og 20, hver med vifte 21 og 22, og disse ledningene fører til en elektrostatisk støvavskiller 23, hvorfra den rensede gassen kan føres ut til atmosfæren gjennom et utløp 24.

Forvarmerenheten 27 har i bunnen et brennkammer

25 med en brennstoffledning 26 og en ledning 27 for tilføring av forbrenningsluft. Ledningen 27 er forbundet med kjøleren ved ovnens utløpsende. Kjøleren for det brente materiale er ikke vist, og kan være av konvensjonell type.

Råmaterialet som skal brennes i ovnen 1, føres ' til forvarmerne 7 og 8 gjennom innløpene 28 og 29.

Det forvarmede råmaterialet fra forvarmerenheten

8 går gjennom en ledning 30 inn i brennkammeret 25, og råmaterialet fra forvarmeren 7 går til brennkammeret 25 gjennom en ledning 31.

Røkgassutløpsledningen 9 fra ovnen har et forbiløp 32 for fjerning av alkaliske stoffer eller for forbiløp av røk-gass eller deler av røkgassen under igangkjøringen av anlegget eller i nødstilfeller.

Råmaterialet som skal. behandles i anlegget føres som nevnt inn gjennom ledningene 28 og 29 ved hjelp av ikke vist doseringsutstyr. Doseringsutstyret regulerer de innførte mengder og bestemmer forholdet mellom mengdene i de to forvarmerenhetene 7 og 8.

Under passeringen ned gjennom de enkelte syklontrinn behandles råmaterialet i en varmevekslerprosess ved hjelp av de gasser som går opp gjennom stigeledningene som fører tangentielt inn i syklonene. Det forvarmede råmaterialet går gjennom ledningene 30 og 31 inn i brennkammeret 25, hvor det skjer en fore-løpig brenning eller kalsinering under tilsetning av en egnet mengde brennstoff, f.eks. brenselolje som føres inn gjennom

brennstoffledningen 26.

Produktet tas til slutt ut i syklonen 11 og føres til den roterende ovn gjennom ledningen 10.

Røkgassen fra ovnen 1 går ut gjennom røkgassled-ningen 9 som fører til forvarmerenheten 8, og gasstrømmen reguleres ved hjelp av viften 22.

Den andre forvarmerenheten 7 er forbundet med luft-utløpet fra kjøleren for kjøling av det materialet som brennes eller sintres i ovnen, og benytter en.del av den oppvarmede kjøleluft. En annen del av den oppvarmede kjøleluft tilføres ovnen. Mengdene av oppvarmet kjøleluft som går gjennom systemene 7 og 8 reguleres ved hjelp av viftene 21 og 22.

Røkgassen fra ovnen kan ha en temperatur på ca. 1200°C og den oppvarmede kjøleluft kan ha en temperatur på ca. 800°C. Det betyr at utstyret for regulering av strømmene av luft og gass 'ikke kan tåle de betingelsene som foreligger foran forvarmeren. Viftene 21 og 22 som arbeider med luft og gass som er kjølt ned under varmevekslingen i forvarmerenhetene, "utsettes derimot bare for lave temperaturer, rundt 300°C.

Ved at forvarmeren deles opp på den viste måte kan viftene 21 og 22 dele opp den oppvarmede kjøleluft fra kjøl-eren i samsvar med de mengder som kreves for brenningen i den roterende ovn, og samtidig kan råmaterialet fordeles til forvarmerenhetene slik at man kan oppnå den mest økonomiske varmeveksling, i avhengighet av de gassmengder som til tilgjengelige i de to enheter og i avhengighet av gasstemperaturen. Et reguler-ingsarrangement som sammenkobler råmel-innføringsforholdet med viftereguleringen vil være fordelaktig.

I .det relativt sett lavkapasitet-anlegget som er vist i fig. 2, inneholder en forvarmerenhet i hovedsaken de samme komponenter som forvarmerenheten i anlegget i fig. 1, og det er benyttet de samme henvisningstall, med tillegg av den syklon 40.

Syklonen 40 er forbundet med gassutløpet fra den roterende ovn 1 ved hjelp av en røkgassledning 41 (svarende til ledningen 9 i fig. 1). Røkgassledningen har et forbiløp 42 og en innføringsledning 43 for råmaterialet. Begge enheter er forsynt med ventiler 44 og 45 for regulering av gasstrømmene.

Selv om temperaturen i den røkgass som forlater den roterende ovn kan være rundt 1200°C vil det kalde råmel som mates inn gjennom ledningen 43 være istand til å bringe temperaturen ned til et nivå som er akseptabelt ved ventilen 45.

De to ventilene 44 og 45 kan på en hensiktsmessig måte regulere forholdet mellom mengdene av oppvarmet kjøleluft som går gjennom ovnen som forbrenningsluft og som går gjennom brennkammeret 25 og deretter gjennom den tilhørende forvarmer.

Brennkammeret 25 har et innløp 46 som kan benyttes som innløp for brennstoff og om nødvendig som innløp for ekstra luft eller gass.

Anlegget i fig. 3 har en roterende ovn 50 og en konvensjonell kjøler 51 for luft som kjøler materialet som brennes eller sintres i den^roterende ovn 50. Kjøleren 51 har et utløp 52 for det kjølte materialet og et utløpskammer 53 for den oppvarmede kjøleluft. Fra dette utløpskammer går en del av kjøle-luften til den roterende ovn 50 og en annen del går gjennom ledningene 54 og 55 til to separate forvarmerenheter 56 og 57 og derfra til en felles elektrostatisk støvavskiller 58, gjennom gassledningene 59 og 60. Røkgassen fra den roterende ovn 50 går gjennom ledningen 61 til en tredje forvarmerenhet 62 og bringer sammen med gasstrømmen fra de andre enhetene i den elektrostat-iske støvavskiller 58, idet den føres inn i støvavskiHeren gjennom ledningen 63.

Forvamerenhetene har innmatningsledninger 64, 65 og 66 for innmatning av kaldt råmateriale, og det forvarmede råmaterialet fra enheten 62 går til forvarmerenhetene 56 og 57 gjennom ledningene 67 og 68.

Forvarmeren er bygget opp av sykloner, men enhetene 56 og 57 er hver også forsynt med et brennkammer av den type som er beskrevet foran. Fra forvarmerenhetene går det forvarmede råmaterialet, etter at det har passert brennkammerne, til den roterende ovn gjennon ledningene 69 og 70.

Kjøleluft tilføres kjøleren 51 gjennom åpningen 71.

Anlegget i fig. 3 er i prinsippet bygget opp på samme måte og har de samme komponenter som anlegget i fig. 1, men ved å dele opp den oppvarmede kjøleluft og ved å dele forvarmeren som vist, blir anlegget egnet for behandling av store material-mengder, og man kan på denne måten bygge opp anlegg med meget høy produksjonskapasitet.

Claims (2)

1. Anlegg for brenning av granulatformet eller pulverformet materiele, innbefattende en rekuperativt med kjøleluft, brennavgass og eventuelt med en tilleggsfyring oppvarmbar forvarmer, bestående av minst to samvirkende forvarmerenheter, hver med eget innløp og utløp for gass henholdsvis luft, og med eget råmaterialinnløp, en brennovn som tilføres forvarmet materiale fra forvarmeren, og en kjøler for kjøling av det i ovnen brente materialet, idet den oppvarmede kjøleluft fra kjøleren oppdeles slik at en del ledes som forbrenningsluft til en brenner i ovnen, og en annen del tilføres forvarmeren karakterisert ved at den oppvarmede kjøleluft fra kjøleren f.eks. (51) bare kan tilføres en eller noen (25,

11-14 henholdsvis 56, 57) av forvarmerenhetene (25, 11-14; 15-18 henholdsvis 40 henholdsvis 56,57; 62), mens den eller de andre forvarmerenhetene (15-18 henholdsvis 40 henholdsvis 62) er tilknyttet et avgassutløp (9 henholdsvis 41 henholdsvis 61) fra ovenen, idet hver av de slik dannende grupper av forvarmerenheter ved eller nær sitt luft- henholdsvis gassutløp (f.eks.

19 henholdsvis 20) har en egen styreinnretnins,f.eks. en regu-lerbar ventilator (21, 22) eller en ventil (44, 45) for styring av oppdelingen av den oppvarmede kjøleluft, og hvor i tilfellet av en tilleggsfyring for forvarmeren eventuelt bare den eller de av kjøleluften gjennomstrømmede forvarmerenheter (25, 11-14 henholdsvis 56,57) har et brennkammer (25) med brennstofftilførsel (26 henholdsiv 46) ved sitt luftinnløp.

2. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at forvarmerenheten eller forvarmerenhetene (15-18 henholdsvis 40 henholdsvis 62), som er tilknyttet avgassutløpet (9 henholdsvis 41 henholdsvis 61)fra ovnen (1), har en rørforbindelse (30 henholdsvis 67, 68) for tømming av det forvarmede materialet i forvarmerenheten (25 henholdsvis 11) eller forvarmerenhetene (56, 57 ) som er tilknyttet et utløp (27 henholdsvis 54, 55) for oppvarmet kjøleluft fra kjøleren, f.eks. (51).