способ предварительного нагрева цементной сырьевой смеси, а также устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ предварительного нагрева цементной сырьевой смеси для изготовления цементного клинкера, в котором цементную сырьевую смесь подают к загрузочной стороне печи для обжига цементного клинкера (1) по меньшей мере в одной линии теплообменников в противопотоке горячим газам, отличающийся тем, что горячие газы отводят через два первых теплообменника (2), соединенных с загрузочным концом печи для обжига цементного клинкера (1), и через две линии теплообменников (3, 4), следующие за данными первыми теплообменниками (2) в каждом случае и расположенные параллельно друг другу, причем два первых теплообменника (2) имеют больший объем по сравнению с теплообменниками (5), следующими за ними в направлении потока горячих газов.

2. Устройство для предварительного нагрева цементной сырьевой смеси для изготовления цементного клинкера, имеющее по меньшей мере одну линию теплообменников (3, 4), образованную с помощью циклонных теплообменников/теплообменников с псевдоожиженным слоем, для подачи цементной сырьевой смеси в противопотоке горячим газам, отводимым через линию теплообменников (3, 4), отличающееся тем, что по меньшей мере два первых теплообменника (2), соединенных с загрузочным концом печи для обжига цементного клинкера (1), и два теплообменника (3, 4), расположенные параллельно друг другу, соединены в каждом случае, посредством чего два первых теплообменника (2) имеют больший объем по сравнению с теплообменниками (5), следующими за ними в направлении потока горячих газов.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что два первых циклонных теплообменника/теплообменника с псевдоожиженным слоем (2) соединены с загрузочным желобом для устройства предварительной кальцинации и/или клинкерной печи, с которыми две линии циклонных теплообменников/теплообменников с псевдоожиженным слоем (3, 4) соединены в каждом случае.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что циклоны (2), соединенные с загрузочным желобом клинкерной печи, имеют больший диаметр по сравнению с циклонами (5), следующими за разветвлением в направлении потока отходящих горячих газов.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу предварительного нагрева цементной сырьевой смеси для изготовления цементного клинкера, в котором цементная сырьевая смесь подается к загрузочной стороне печи для обжига цементного клинкера по меньшей мере в одной линии теплообменников в противопотоке горячим газам, а также к устройству для осуществления указанного способа.

Уже было предложено при изготовлении цементного клинкера из цементной сырьевой смеси осуществлять предварительный нагрев по меньшей мере в одной линии теплообменников и, в частности, в системах циклонных теплообменников/теплообменников с псевдоожиженным слоем, через которые пропускаются отходящие газы вращающейся печи, в которых может быть осуществлен предварительный нагрев, а также при соответствующей температуре предварительная кальцинация. Таким образом, могут быть использованы горячие отходящие газы вращающейся печи, за счет чего циклонные теплообменники/теплообменники с псевдоожиженным слоем, обычно используемые для таких целей, имеют размеры для определенных объемов производства. Известно последовательное соединение множества таких циклонных теплообменников/теплообменников с псевдоожиженным слоем таким образом, что горячий технологический газ, который выходит из вращающейся печи при температуре приблизительно 1100°С, охлаждается за несколько этапов до температуры 350°С или даже 290°С, в зависимости от количества этапов. Количество этапов в свою очередь обычно зависит от требований просушки соответствующим образом размещенного материала, в силу чего эффективность теплопередачи обычно определяется рассеиванием сырьевой смеси в газовом потоке и достаточно высокой степенью разделения в циклоне. Градиент температуры, а также, в зависимости от обстоятельств, потери, обусловленные излучением и временем контакта, эффективным в каждом случае, естественно влияют на теплопередачу.

При использовании больших вращающихся печей или соответственно при увеличенных объемах производства соответственно требуются теплообменники увеличенных размеров для обеспечения непрерывной загрузки вращающейся печи. Для этого было предложено устанавливать две линии теплообменников параллельно для обеспечения подачи материала во вращающуюся печь с помощью соответствующих желобов. При дальнейшем увеличении требуемого объема производства такая концепция неизбежно наталкивается на естественные ограничения. Хотя обычные линии теплообменников с псевдоожиженным слоем имеют размеры для обеспечения пропускной способности 3500-4000 т в день и могут работать с общеизвестными циклонами при достаточно высоком разделении и при достаточно малом падении давления, чрезмерное увеличение количества таких параллельно работающих установок вызывает проблемы обеспечения требуемого пространства у загрузочного конца вращающейся печи. При использовании более двух таких линий возникают затруднения с обеспечением подачи материала у загрузочного конца вращающейся печи, поскольку, помимо более двух загрузочных желобов, требуются также загрузочные желоба для работы клинкерной печи, которые одинаково соединяются в данном месте. Поэтому, когда требуются более высокие объемы производства, это неизбежно приводит к необходимости использования теплообменников с псевдоожиженным слоем соответственно увеличенных размеров и, в частности, циклонов с увеличенными диаметрами, которые достигают 12 м и более, вследствие чего необходимо расширение для ограничения падения давления для экономичной работы. Однако теплообменники, имеющие такие большие размеры, не являются такими же стабильными в своей работе, как используемые до сих пор теплообменники установленного стандартного размера. При этом соответственное увеличение количества параллельно работающих линий теплообменников приводит к проблемам в проектировании загрузочных желобов, как было указано ранее, и, в частности, обусловленным тем, что для обеспечения непрерывного и правильного функционирования подача должна осуществляться под определенными углами для обеспечения поступления материала во вращающуюся печь.

Поэтому задачей настоящего изобретения является увеличение пропускной способности теплообменника без увеличения падения давления и, следовательно, без повышения затрат энергии на данном этапе, в силу чего в то же самое время свойства разделения известной установки будут сохранены по возможности без изменений. Для достижения поставленной задачи способ настоящего изобретения, отличающийся от ранее указанного способа, обычно состоит в том, что горячие газы отводятся по меньшей мере через первый теплообменник, соединенный с загрузочным концом печи для обжига цементного клинкера, и через линии теплообменников, проходящие за данным первым теплообменником и расположенные параллельно друг другу. Осуществление разделения в последующих линиях теплообменников, расположенных параллельно друг другу, по меньшей мере, после первого теплообменника, соединенного с загрузочным концом печи для обжига цементного клинкера, обеспечивает работу соответствующих каналов с обычно одинаковыми падениями давления и, соответственно, уменьшение количества загрузочных желобов у загрузочного конца вращающейся печи. Удваивание количества каналов после первого теплообменника обеспечивает удваивание пропускной способности по сравнению с теплообменниками в одинарных линиях, имеющих обычно одинаковые размеры, без возникновения сложных конструктивных проблем у загрузочного конца вращающейся печи. При этом в данном случае способ осуществлен эффективно таким образом, что горячие газы отводятся через линии циклонных теплообменников/теплообменников с псевдоожиженным слоем, в которых первый циклонный теплообменник/теплообменник с псевдоожиженным слоем в каждом случае имеет больший объем по сравнению с теплообменниками последующих линий циклонных теплообменников/теплообменников с псевдоожиженным слоем, в силу чего гарантируется, что потоки сырьевой смеси, поступающие из линий теплообменников, расположенных параллельно друг другу, могут надежно обрабатываться на первом этапе и могут передаваться непрерывно.

Устройство настоящего изобретения для предварительного нагрева цементной сырьевой смеси для изготовления цементного клинкера, имеющее по меньшей мере одну линию теплообменников для подачи цементной сырьевой смеси в противопотоке горячим газам, отводимым через линию теплообменника, обычно отличается тем, что линии теплообменников, расположенные параллельно друг другу, соединены, по меньшей мере, с первым теплообменником, соединенным с загрузочным концом печи для обжига цементного клинкера. Такая конструкция позволяет сохранять общую высоту устройства для предварительного нагрева достаточно малой и равномерно использовать теплообменники, которые отличаются благодаря стандартизации и соответствующей надежности. Единственная конструктивная модификация в таком устройстве может вообще ограничиваться тем фактом, что первый теплообменник имеет больший объем по сравнению с теплообменниками, идущими за ним в направлении потока горячих газов. При этом конструкция загрузочного лотка и загрузочного конца вращающейся печи не должна изменяться, чтобы в данном случае можно было также воспользоваться уже созданными конструкциями. Несколько повышенное падение давления, связанное с увеличением первого теплообменника, может быть уравновешено последующими линиями теплообменников, расположенными параллельно друг другу, в силу чего вариант осуществления настоящего изобретения эффективно выполнен таким образом, что теплообменники выполнены как циклонные теплообменники/теплообменники с псевдоожиженным слоем.

Для предотвращения возникновения вышеуказанных проблем с конструкцией загрузочного желоба, настоящий вариант осуществления изобретения эффективно выполнен таким образом, что самое большее два первых циклонных теплообменника/теплообменника с псевдоожиженным слоем соединены с загрузочным желобом для устройства предварительной кальцинации и/или клинкерной печи, с которыми в каждом случае соединены две линии циклонных теплообменников, в силу чего циклоны, соединенные с загрузочным желобом клинкерной печи, предпочтительно имеют больший диаметр по сравнению с циклонами, расположенными после разветвления в направлении потока горячих отводимых газов. Разветвление отходит к соответствующему множеству линий теплообменников, соединенных с загрузочным желобом или клинкерной печью через первый теплообменник.

Ниже настоящее изобретение будет описано более подробно на примере осуществления, показанном на чертеже. На чертеже схематично показана вращающаяся печь 1, с которой соединены два циклонных теплообменника/теплообменника с псевдоожиженным слоем 2. Эти два первых циклонных теплообменника/теплообменника с псевдоожиженным слоем в каждом случае соединены с двумя линиями 3 или 4 стандартных циклонных теплообменников/теплообменников с псевдоожиженным слоем 5, в силу чего выше циклонных теплообменников/теплообменников с псевдоожиженным слоем 2 имеется соответствующее разветвление, которое схематично показано цифрой 6. Отдельные циклонные теплообменники/теплообменники с псевдоожиженным слоем 5 могут иметь установленные размеры и конструкцию, посредством чего путем удваивания линий общая высота конструкции соответственно уменьшается и затраты энергии могут быть минимизированы путем соответствующего выбора количества ступеней.