способ и устройство для сжигания горючих отходов во время производства цементного клинкера

Формула изобретения

1. Способ сжигания горючих отходов во время производства цементного клинкера, в котором цементную сырьевую муку предварительно подогревают и прокаливают в подогревателе с кальцинатором, обжигают в клинкер в обжиговой печи и охлаждают в последующем охладителе клинкера, причем отходы сжигают в отдельной камере, в которую одновременно подают горячий воздух, извлеченный из охладителя клинкера, причем отработавшие газы, полученные во время процесса сжигания отходов, выпускают в подогреватель для нагрева цементной сырьевой муки, а шлак, образованный во время процесса сжигания отходов, удаляют из камеры, при этом отходы и горячий воздух из охладителя клинкера подают через один и тот же входной патрубок на опорную поверхность, включенную в камеру, во время сжигания отходы транспортируют через камеру к выходному патрубку камеры по круговой траектории, обеспечивая прохождение горячего воздуха через отходы.

2. Способ по п.1, в котором для контроля температуры в камере для сжигания отходов цементную сырьевую муку подают в камеру через входной патрубок для цементной сырьевой муки.

3. Способ по п.1, в котором поток горячего воздуха, который подают в камеру, отводят из охладителя клинкера.

4. Способ по п.1, в котором отработавшие газы, образованные во время процесса сжигания отходов, подают в кальцинатор подогревателя для прокаливания цементной сырьевой муки.

5. Способ по п.1, в котором шлак, образованный во время процесса сжигания отходов, и любые несгоревшие отходы удаляют из камеры через ее выходной патрубок и направляют в кальцинатор.

6. Способ по п.1, в котором холодную сырьевую муку подают в камеру при возникновении риска перегрева и/или взрыва.

7. Способ по п.6, в котором холодную сырьевую муку подают в камеру в количестве, достаточном для охлаждения отходов и для защиты их от соударения с потоком горячего воздуха.

8. Устройство для сжигания горючих отходов, содержащее склад сырьевой муки, подогреватель с кальцинатором, обжиговую печь, охладитель клинкера, камеру для сжигания отходов и воздуховод для подачи горячего воздуха, извлеченного из охладителя клинкера, в камеру, причем камера содержит входной патрубок для подачи отходов и горячего воздуха из охладителя клинкера в камеру и выходной патрубок для удаления шлака и любых несгоревших отходов, при этом камера дополнительно содержит опорную поверхность, служащую опорой для отходов во время сжигания, и средство для транспортирования отходов от входного патрубка для отходов и горячего воздуха к выходному патрубку камеры по круговой траектории, обеспечивая прохождение воздуха через отходы.

9. Устройство по п.8, в котором камера содержит входной патрубок для подачи сырьевой муки из подогревателя, кальцинатора и/или склада сырьевой муки.

10. Устройство по п.8 или 9, в котором опорная поверхность содержит вращающийся диск, который также служит средством для транспортирования отходов через камеру.

11. Устройство по п.10, которое содержит скреперный механизм для вытеснения шлака, образованного во время процесса сжигания отходов, и любых несгоревших отходов из камеры через ее выходной патрубок и в кальцинатор.

12. Устройство по п.10, в котором вращающийся диск образует дно камеры.

13. Устройство по п.10, в котором вращающийся диск имеет конфигурацию, обеспечивающую вращение его вокруг, по существу, перпендикулярной оси, которая проходит через его центр, и наклонена относительно вертикали, по существу, под углом 1-10.

14. Устройство по п.10, в котором камера содержит газонепроницаемую стационарную перегораживающую стенку, которая установлена на траектории вращения между выходным патрубком и входным патрубком камеры, проходящую от боковой стенки камеры к оси вращения вращающегося диска.

15. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором вращающийся диск содержит керамический материал.

16. Устройство по п.8 или 9, в котором опорная поверхность является неподвижной, а средство для транспортирования отходов через камеру содержит элемент, вращающийся вокруг оси, которая проходит перпендикулярно к опорной поверхности.

17. Устройство по п.16, в котором средство для транспортирования отходов содержит колесо с лопастями, снабженное по меньшей мере двумя лопастями.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу сжигания горючих отходов во время производства цементного клинкера, в котором цементную сырьевую муку предварительно подогревают и прокаливают в подогревателе, обжигают в клинкер в обжиговой печи и охлаждают в последующем охладителе клинкера. Более конкретно, оно относится к способу, в котором отходы сжигают в отдельной камере, в которую одновременно подают горячий воздух, извлеченный из охладителя клинкера, причем отработавшие газы, полученные во время процесса сжигания отходов, выпускают в подогреватель для нагрева цементной сырьевой муки, а шлак, образованный во время процесса сжигания отходов, удаляют из камеры.

Изобретение также относится к устройству для осуществления этого способа.

Не ограничительные примеры горючих отходов включают покрышки, мебель, ковры, отходы древесины, садовые отходы, кухонные отходы, шлам бумажного производства, канализационный шлам, отбеливающую землю и старые патентные описания.

В заявке на патент DK №1201/92, содержание которой включено здесь посредством ссылки, описан способ, в котором отходы и цементную сырьевую муку подают с одного конца камеры и удаляют с другого конца, причем транспортирование производится на специально предусмотренных опорных поверхностях, и шлак из отходов и цементную сырьевую муку подают в секцию кальцинатора подогревателя. В предпочтительном конструктивном исполнении этого известного способа опорная поверхность состоит из решетчатой поверхности со сквозными прорезями, через которые проходит поток горячего воздуха из охладителя клинкера, который направляется вверх через поток отходов.

На практике был обнаружен ряд недостатков в упомянутом способе, к которым относится подача материала с одного конца камеры и удаление с другого конца. При этом возникает конкретная проблема, связанная с тем, что температура опорной поверхности может оставаться на относительно низком уровне с одного конца, где имеет место подача свежего материала, в то время как относительно высокая температура может иметь место на практике на другом конце после воспламенения в процессе сжигания. Это создает очень серьезные проблемы для конструкции, связанные с термическим расширением, выбором материала и т.п., в связи с необходимостью изготовления устройства для различных типов отходов, которые вызывают изменения температурных циклов. С точки зрения конструкции целесообразно, чтобы опорная поверхность была такой конфигурации, чтобы иметь достаточно постоянную рабочую температуру. Также необходимо, в особенности в связи со сжиганием отходов такого типа, которые имеют высокое содержание влаги, удалять часть тепла с горячего конца, чтобы обеспечить возможность использования его на холодном конце, где возникает большая необходимость в сушке. Также доказано, что конструктивное исполнение опорной поверхности, содержащей проходящие насквозь прорези для прохода горячего воздуха из охладителя клинкера, создает недостатки, поскольку сырьевая мука, подаваемая в камеру в соответствии с этим способом, как известно, имеет тенденцию просеиваться через прорези. Любая попытка устранить эти проблемы посредством предоставления воздушному потоку возможности проходить через прорези с высокой скоростью, приводит в результате только к нежелательной потребности в существенном перепаде давления, чтобы воздух проходил через щели. Дополнительный недостаток известного способа связан с полным контролем времени пребывания отходов в камере, при этом необходимо использовать систему подвижных и стационарных элементов решетки, конструкция которых усложняется в связи с изменениями температуры, возникающими, когда производится работа с переключением на различные типы отходов.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ сжигания горючих отходов во время производства цементного клинкера, в котором цементную сырьевую муку предварительно подогревают и прокаливают в подогревателе с кальцинатором, обжигают в клинкер в обжиговой печи и охлаждают в последующем охладителе клинкера, причем отходы сжигают в отдельной камере, в которую одновременно подают горячий воздух, причем отработавшие газы, полученные во время процесса сжигания отходов, выпускают в подогреватель для нагрева цементной сырьевой муки, а шлак, образованный во время процесса сжигания отходов, удаляют из камеры (ЕР 0582394 A1, F 23 G 5/08, 09.02.1994).

Недостатком указанного способа является недостаточно высокая производительность, а также эффективность работы устройства из-за невозможности контролирования времени пребывания отходов в камере, что приводит к неполному сжиганию материала отходов.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, а также устройства, для сжигания отходов во время производства цементного клинкера, посредством которого указанные выше недостатки устраняются или значительно уменьшаются.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения это достигается посредством способа сжигания горючих отходов во время производства цементного клинкера, в котором цементную сырьевую муку предварительно подогревают и прокаливают в подогревателе с кальцинатором, обжигают в клинкер в обжиговой печи и охлаждают в последующем охладителе клинкера, причем отходы сжигают в отдельной камере, в которую одновременно подают горячий воздух, извлеченный из охладителя клинкера, причем отработавшие газы, полученные во время процесса сжигания отходов, выпускают в подогреватель для нагрева цементной сырьевой муки, а шлак, образованный во время процесса сжигания отходов, удаляют из камеры, при этом отходы и горячий воздух из охладителя клинкера подают через один и тот же входной патрубок на опорную поверхность, включенную в камеру, во время сжигания отходы транспортируют через камеру к выходному патрубку камеры по круговой траектории, обеспечивая прохождение горячего воздуха через отходы.

Для контроля температуры в камере для сжигания отходов цементную сырьевую муку подают в камеру через входной патрубок для цементной сырьевой муки.

Предпочтительно поток горячего воздуха, который подают в камеру, отводят из охладителя клинкера, а отработавшие газы, образованные во время процесса сжигания отходов, подают в кальцинатор подогревателя для прокаливания цементной сырьевой муки.

Также предпочтительно шлак, образованный во время процесса сжигания отходов, и любые несгоревшие отходы удаляют из камеры через ее выходной патрубок и направляют в кальцинатор, а холодную сырьевую муку подают в камеру при возникновении риска перегрева и/или взрыва. При этом холодную сырьевую муку подают в камеру в количестве, достаточном для охлаждения отходов и для защиты их от соударения с потоком горячего воздуха.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения это достигается посредством устройства для сжигания горючих отходов, которое содержит склад сырьевой муки, подогреватель с кальцинатором, обжиговую печь, охладитель клинкера, камеру для сжигания отходов и воздуховод для подачи горячего воздуха, извлеченного из охладителя клинкера, в камеру, причем камера содержит входной патрубок для подачи отходов и горячего воздуха из охладителя клинкера в камеру и выходной патрубок для удаления шлака и любых несгоревших отходов, при этом камера дополнительно содержит опорную поверхность, служащую опорой для отходов во время сжигания, и средство для транспортирования отходов от входного патрубка для отходов и горячего воздуха к выходному патрубку камеры по круговой траектории, обеспечивая прохождение воздуха через отходы.

Таким образом, создано устройство, которое отличается своей простотой с точки зрения конструкции, возможностью сушки влажных отходов, предотвращения просыпания отходов и, возможно, сырьевой муки, в то же время повышается возможность контроля времени пребывания отходов в камере. В связи с круговым движением достигается более равномерное распределение термической нагрузки, причем тепло отводится от горячего конца камеры к ее холодному концу. Также время пребывания отходов в камере можно контролировать просто путем изменения скорости транспортирующего средства.

Для того, чтобы оптимизировать производительность устройства предпочтительно, чтобы для контроля температуры в камере для сжигания отходов цементная сырьевая мука подавалась в камеру через входной патрубок для цементной сырьевой муки. Подаваемая сырьевая мука является аккумулятором тепла, обеспечивая поддержание температуры на заданном уровне даже в случае отклонений во время процесса сжигания между экзотермическим процессом и эндотермическим процессом и обратно. Таким образом, камера может включать входной патрубок для подачи сырьевой муки из подогревателя, кальцинатора и/или склада сырьевой муки.

Для обеспечения ограниченного расхода энергии и высокого содержания кислорода в потоке воздуха предпочтительно, чтобы поток горячего воздуха, который подают в камеру, отводился из охладителя клинкера. В некоторых случаях, в которых, например, обжиговая печь содержит систему байпаса для вентиляции летучих смесей, небольшое количество горячего воздуха, подаваемого в камеру, также целесообразно отводить из системы байпаса.

Предпочтительно, чтобы отработавшие газы, образованные во время процесса сжигания отходов, подавались в кальцинатор подогревателя для прокаливания цементной сырьевой муки. Вследствие этого, любые нежелательные продукты сгорания, СО, сажа и т.п., разлагаются в кальцинаторе и одновременно сжигаются обычным топливом в кальцинаторе.

Шлак, образованный во время процесса сжигания отходов, и любые несгоревшие отходы предпочтительно удаляются из камеры через выходной патрубок и направляются в кальцинатор.

В случае, если имеется риск перегрева и/или взрыва, невозможно немедленно прервать процесс сжигания в камере, как это возможно в обычной горелке, поэтому предпочтительно, чтобы холодную сырьевую муку со склада сырьевой муки или предназначенного для аварийных ситуаций бункера можно было подать в камеру при таких условиях. Также предпочтительно, чтобы холодная сырьевая мука подавалась в камеру в количестве, достаточном для охлаждения отходов и для зашиты их от соударения с потоком горячего воздуха.

В предпочтительном варианте изобретения опорная поверхность содержит вращающийся диск, который одновременно служит средством для транспортирования отходов через камеру.

В предпочтительном варианте изобретения устройство также содержит скреперный механизм для вытеснения шлака, образованного во время процесса сжигания отходов, так же как любых несгоревших отходов, из камеры в ее выходной патрубок и в кальцинатор.

Вращающийся диск может частично или полностью образовать дно камеры.

Вращающийся диск может иметь конфигурацию, обеспечивающую вращение вокруг по существу вертикальной оси, которая проходит через его центр. Ось может быть наклонена относительно вертикали по существу под углом между 1 и 10 градусов. Таким образом, вращающийся диск выполнен слегка наклоненным по направлению к выходному патрубку камеры, это повышает скорость удаления шлака и остатка отходов из камеры и отвода в кальцинатор.

Для предотвращения циркуляции воздуха в камере последняя предпочтительно содержит газонепроницаемую стационарную перегораживающую стенку, которая установлена на траектории вращения между выходным патрубком и входным патрубком камеры, проходящую от боковой стенки камеры до оси вращения вращающегося диска.

Вращающийся диск предпочтительно содержит керамический материал.

В альтернативном варианте изобретения опорная поверхность может быть неподвижной и средство для транспортирования отходов через камеру может содержать элемент, вращающийся вокруг оси, которая проходит перпендикулярно к опорной поверхности.

В этом варианте средство для транспортирования предпочтительно содержит колесо с лопастями, снабженное по меньшей мере двумя лопастями.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на Фиг.1 показано устройство согласно изобретению;

на Фиг.2 - фрагмент предпочтительного варианта изобретения;

на Фиг.3 - вид сверху фрагмента, показанного на Фиг.2;

на Фиг.4 - фрагмент альтернативного варианта изобретения;

на Фиг.5 - вид сверху фрагмента, показанного на Фиг.4.

На Фиг.1 показано устройство для производства цементного клинкера. Устройство включает циклонный подогреватель 1 с кальцинатором 3, вращающуюся обжиговую печь 5, охладитель клинкера 7 и камеру 9 для сжигания отходов, которые поступают через входной патрубок 11 в камере. Во время работы цементная сырьевая мука направляется со склада сырьевой муки 17 к входному патрубку сырьевой муки F подогревателя 1. Сырьевая мука далее направляется к вращающейся обжиговой печи 5 через циклоны подогревателя 1 и кальцинатор 3 в противотоке с горячими отработавшими газами из вращающейся обжиговой печи 5, посредством чего сырьевая мука нагревается и прокаливается. Во вращающейся обжиговой печи 5 прокаленная сырьевая мука обжигается в цементный клинкер, который охлаждается в последующем охладителе клинкера 7 атмосферным воздухом. Часть воздуха, нагретого таким образом, возвращается из охладителя клинкера 7 по воздуховоду 15 в камеру 9.

Отходы и горячий воздух из охладителя клинкера подаются через входной патрубок отходов 11 на опорную поверхность 21 (см. Фиг.2) в камере 9, после чего отходы воспламеняются и сжигаются, причем одновременно отходы транспортируются к выходному патрубку 23 камеры по круговой траектории, обеспечивая прохождение горячего воздуха через отходы.

Для контроля температуры в камере 9 к этой камере дополнительно подсоединен входной патрубок 12, см. Фиг.2 и 3, для подачи цементной сырьевой муки из подогревателя, кальцинатора и/или склада сырьевой муки.

В варианте, показанном на Фиг.2 и 3, опорная поверхность выполнена из вращающегося диска 21, который вращается вокруг оси 25 и образует дно камеры 9. Для того, чтобы направить остатки от сжигания в форме шлака и возможно несгоревших отходов через выходной патрубок 23 камеры и в кальцинатор 3, камера 9 содержит скреперный механизм 27.

В этом варианте отходы сбрасываются через входной патрубок 11 на вращающийся диск 21. Отсюда отходы транспортируются, как показано стрелками, по круговой траектории в выходной патрубок 23 камеры 9, где скреперный механизм 27 обеспечивает, чтобы весь материал на вращающемся диске выталкивался поверх кромки и в кальцинатор 3, где происходит сортировка, при которой маленькие частицы выносятся наверх в кальцинатор, в то время как большие частицы проходят вниз по потоку в обжиговую печь или измельчаются. Таким образом, минеральные составляющие отходов эффективно перемешиваются с компонентами сырьевой муки.

Как показано, камера также содержит газонепроницаемую стационарную перегораживающую стенку 29, которая установлена на траектории вращения между выходным патрубком 23 камеры и входным патрубком 11. Перегораживающая стенка, которая представляет собой выполненную как единое целое часть скреперного механизма 27 в показанном варианте, проходит от боковой стенки камеры к оси вращения вращающегося диска, обеспечивая прохождение потока горячего воздуха из охладителя клинкера через отходы, следуя почти по той же траектории, только с гораздо более высокой скоростью. Вследствие этого, отработавшие газы, образованные во время сжигания, выводятся из камеры и возвращаются в кальцинатор, где они используются для прокаливания цементной сырьевой муки.

Время пребывания отходов в камере можно просто контролировать путем регулирования скорости вращения вращающегося диска. Значительные преимущества могут быть получены посредством работы с высокой скоростью в течение короткого периода времени, за которым следует период простоя большой длительности, или работа с высокой скоростью, разделенная на более короткие периоды с изменением режима работы на обратный. Различные режимы работы при разделении дают возможность изменять время пребывания отходов для того, чтобы обеспечить полное сжигание материала отходов.

На Фиг.4 и 5 показан альтернативный вариант, в котором опорная поверхность 21 является неподвижной. В этом варианте средство транспортирования отходов через камеру предпочтительно содержит колесо 31 с лопастями, по меньшей мере с двумя лопастями 33, которое вращается вокруг оси 35, проходящей перпендикулярно к опорной поверхности.

В случае, если имеется риск перегрева и/или взрыва в камере 9, холодная сырьевая мука со склада сырьевой муки 17 или из предназначенного для аварийных ситуаций бункера может быть подана в камеру. Холодная сырьевая мука предпочтительно должна быть подана в количестве, достаточном для охлаждения отходов и для защиты их от соударения с потоком горячего воздуха из охладителя клинкера 7.

Отходы, сырьевая мука и горячий воздух могут быть поданы в камеру 9 через один и тот же входной патрубок, например патрубок 11, как показано на Фиг.1, 4 и 5.