Спосіб виготовлення цементного клінкера і установка для виготовлення цементного клінкера

Номер патенту: 100414

Опубліковано: 25.12.2012

Автори: Девре Себастьян, Метів'є Сімон

Є ще 3 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб виготовлення цементного клінкера на установці, яка має:

карусельну піч (1)

циклонний підігрівач (2), який приймає випари із згаданої карусельної печі,

охолоджувач (4) клінкера, розташований на виході із згаданої карусельної печі (1), у якому клінкер охолоджують продуванням повітря, генеруючи гаряче повітря,

принаймні один теплообмінник (9), названий першим теплообмінником, причому у способі сировинні матеріали підігрівають і декарбонізують у згаданому циклонному підігрівачі (2)

клінкер, який виходить з печі, охолоджують у згаданому охолоджувачі (4) клінкера,

першу частину (5) гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване вторинне повітря, спрямовують до карусельної печі (1) для використання як повітря для горіння,

другу частину (6) гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване третинне повітря, яке має температуру принаймні 750 °C, і подають окремо від першої частини до місця в установці, де спалюється паливо, для використання як повітря для горіння,

третю частину (7) гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, так зване надлишкове повітря, спрямовують і подають у згаданий принаймні перший теплообмінник (9) для видобування енергії для одержання електроенергії,

який відрізняється тим, що:

надають другий теплообмінник (10), який взаємодіє з третинним повітрям (6) для нагрівання текучої субстанції, яка надходить з проточного контуру (12), спільного для згаданого першого теплообмінника (9) і для згаданого другого теплообмінника (10), у якому другий теплообмінник (10) відбирає енергію з третинного повітря, таким чином знижуючи температуру третинного повітря в напрямі зверху до низу по ходу технологічної лінії від згаданого другого теплообмінника (10), тоді як третинне повітря використовують як повітря для горіння внизу по ходу технологічної лінії від згаданого другого теплообмінника (10).

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що згадана текуча субстанція з проточного контуру (12) є водою у формі пари або рідини, при цьому згаданий перший теплообмінник (9) є парогенератором, згаданий другий теплообмінник (10) є пароперегрівачем.

3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що установка має один або декілька реакторів (3) попереднього кальцинування, з'єднаного(их) з нижньою частиною згаданого циклонного підігрівача (2), кожен з яких оснащений одним або більшою кількістю пальників, і у якому третинне повітря подається до згаданого(их) реактора(ів) попереднього кальцинування.

4. Спосіб за одним із пп. 1-3, який відрізняється тим, що має третій теплообмінник (11) передбачений для відбирання енергії, а випари (8), які виходять з циклонного підігрівача (2), подаються принаймні частково для взаємодії із згаданим третім теплообмінником (11).

5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що випари (8) з циклонного підігрівача (2) взаємодіють з третім теплообмінником (11) для нагрівання текучої субстанції з проточного контуру, ідентичного або ні із згаданим проточним контуром (12), спільного для згаданого першого теплообмінника (9) і згаданого другого теплообмінника (10).

6. Спосіб за одним із пп. 1-3, який відрізняється тим, що надлишкове гаряче повітря (7) з охолоджувача (4) клінкера змішують з випарами (8) з циклонного підігрівача (2) зверху по ходу технологічної лінії від згаданого першого теплообмінника (9).

7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що випари (8) з циклонного підігрівача (2) використовують принаймні частково для сушіння сировинного матеріалу для одержання клінкера в блоці (14) перед змішуванням їх з надлишковим повітрям (7) з охолоджувача.

8. Спосіб за одним із пп. 1-7, який відрізняється тим, що температура повітря для горіння, а саме третинного повітря (6), внизу по ходу технологічної лінії від згаданого другого теплообмінника (10) становить принаймні 650 °C.

9. Установка для виготовлення цементного клінкера, яка має:

карусельну піч (1),

циклонний підігрівач (2), який виконаний із здатністю приймання випарів із згаданої карусельної печі,

охолоджувач (4) клінкера, виконаний із здатністю охолодження в ньому клінкера продуванням повітря на виході із згаданої карусельної печі (1), генеруючи гаряче повітря, при цьому першу частину (5) гарячого повітря, таким чином згенерованого охолоджувачем (4) клінкера, назване вторинним повітрям, використовує піч як повітря для горіння,

трубопровід (60; 601; 602), який виконаний із здатністю подачі другої частини (6) гарячого повітря, згенерованого згаданим охолоджувачем (4) клінкера, названого третинним повітрям, до зони горіння установки,

трубопровід (70), який виконаний із здатністю подачі третьої частини (7) гарячого повітря, згенерованого згаданим охолоджувачем (4) клінкера, названого надлишковим повітрям, до теплообмінника (9) електрогенератора, названого першим теплообмінником, яка відрізняється тим, що трубопровід (60), який виконаний із здатністю подачі третинного повітря (6), виконаний із здатністю взаємодії з другим теплообмінником (10) зверху по ходу технологічної лінії від згаданої зони горіння, при цьому проточний контур (12) є спільним для згаданого першого теплообмінника (9) і для згаданого другого теплообмінника (10).

10. Установка за п. 9, яка відрізняється тим, що має один або декілька реакторів (3) попереднього кальцинування з'єднаних з нижньою частиною згаданого циклонного підігрівача (2), кожен з яких оснащений одним або декількома пальниками, з трубопроводом для третинного повітря (6), який виконаний із здатністю подавати повітря до згаданого(их) реактора(ів) попереднього кальцинування.

11. Установка за п. 9 або п. 10, яка відрізняється тим, що згаданий перший теплообмінник (9) є парогенератором, згаданий другий теплообмінник (10) є пароперегрівачем.

12. Установка за одним із пп. 9-11, яка відрізняється тим, що має третій теплообмінник (11) і у якій принаймні частина випарів (8), які виходять з циклонного підігрівача (2), взаємодіє із згаданим третім теплообмінником (11) для відбору енергії.

13. Установка за п. 12, яка відрізняється тим, що проточний контур проходить крізь згаданий третій теплообмінник (11), при цьому згаданий контур ідентичний або ні із згаданим проточним контуром (12), спільним для згаданого першого теплообмінника (9) і для згаданого другого теплообмінника (10).

14. Установка за будь-яким із пп. 9-11, яка відрізняється тим, що має трубопровід (80) для випускання випарів (8) з циклонного підігрівача (2) виконаний з можливістю з'єднання з трубопроводом (70) для надлишкового повітря зверху по ходу технологічної лінії від першого теплообмінника (9).

15. Установка за п. 14, яка відрізняється тим, що трубопровід (80) для випускання випарів (8) з циклонного підігрівача (2) виконаний із здатністю взаємодії з блоком (14) для сушіння сировинних матеріалів зверху по ходу технологічної лінії від з'єднання із згаданим трубопроводом (70) для надлишкового повітря (7).

Текст

Реферат: Винахід належить до способу виготовлення цементного клінкера на установці, яка має карусельну піч (1), циклонний підігрівач (2), який приймає випари із згаданої карусельної печі, охолоджувач (4) клінкера, який використовує продувальне повітря, і принаймні один теплообмінник (9), названий першим теплообмінником. Згідно із способом, сировинні матеріали підігрівають і декарбонізують у згаданому циклонному підігрівачі (2), клінкер, який виходить з печі, охолоджують у згаданому охолоджувачі (4) клінкера, першу частину (5) гарячого повітря, згенерованого згаданим охолоджувачем клінкера, або так зване вторинне повітря, спрямовується до карусельної печі (1) для використання як повітря для горіння, другу частину (6) гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване третинне повітря, спрямовується і переноситься окремо від першої частини до місця в установці, де спалюється паливо, і третю частину (7) гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване надлишкове повітря, подають до принаймні згаданого першого теплообмінника (9) для відбирання енергії для вироблення електроенергії. Згідно з винаходом, другий теплообмінник (10) взаємодіє з третинним повітрям (6) для нагрівання текучої субстанції, яка надходить від проточного контуру (12), спільного для першого теплообмінника (9) та згаданого другого теплообмінника (10). Винахід також належить до такої установки для виготовлення цементного клінкера. UA 100414 C2 (12) UA 100414 C2 UA 100414 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способу виготовлення цементного клінкера на установці, а також установки для виготовлення цементного клінкера як такого. У виготовленні цементного клінкера найчастіше використовують так званий процес випалювання, де попередньо подрібнені сировинні матеріали кальцинують в карусельній печі. Для послаблення вимог до споживання енергії під час роботи, встановлені зверху і знизу по ходу технологічної лінії від карусельної печі теплообмінники безпосередньо відбирають теплоту, яка міститься в матеріалах та випарах, які виходять з печі. Таким чином, не дивлячись на те, що продукти, які виходять з печі, мають температуру вищу за 1000 °C, потоки гарячого газу, повітря або випарів, які виходять з цих теплообмінників, хоча й вони не використовуються для випалювання, матимуть тільки температури, нижчі за 350 °C. Однак, ці гази все ще містять певну кількість теплоти, яка може становити 20-30 % енергії, підведеної у формі палива в установці. Гарячі гази головним чином використовуються для сушіння сировинних матеріалів, передбачених для виготовлення клінкера. Однак, для операцій сушіння потрібна тільки частина теплоти за виключенням дуже рідкого випадку, коли вологість матеріалів є дуже високою. Таким чином, частина невикористаних гарячих газів надає доступну енергію. Рекуперація відхідного тепла в кінці процесу виробництва енергії є відомою і здійснюється на багатьох заводах. Найбільш вживаний на сьогоднішній день спосіб включає спрямовування гарячих газів до теплообмінників, сформованих з труб, у яких циркулює вода, яку тепло перетворює на стиснену пару для приведення в дію турбін електрогенератора. Внаслідок помірної температури газів в теплообмінниках кількість усієї енергії, перетвореної на електроенергію, є низькою. Як засіб для покращення робочих характеристик теплообмінників, відома заміна води, наприклад, на пентан. Не дивлячись на таке вдосконалення, кількість використаної енергії не перевищує 17 %, що значно менше за кількість використаної енергії традиційної теплової електростанції. Для покращення відсотка рекуперації по суті відомий так званий спосіб комбінованого виробництва теплової енергії і електроенергії, який включає підвищення робочої температури, дякуючи додатковому споживанню палива. Таким чином, наприклад, збільшується не тільки кількість рекуперованої енергії, але й також покращується відсоток перетворення енергії, дякуючи підвищенню температури. Оскільки більшість установок для виготовлення цементу використовують тверді види палива, такі як кам'яне вугілля, нафтовий кокс, то необхідно мати значний об'єм горіння для оптимального спалювання надлишкового палива і, таким чином, мати камеру згорання відповідного розміру, тобто досить велику. Більше того, використання такої камери згорання вимагає видалення з неї золи і також забезпечує відсутність генерування великих кількостей газів NOx. Наприклад, документи ЕР-0492133 і СN 1601214 описують такі цементні установки, у яких для одержання електроенергії рекуперується енергія горіння. Документ ЕР-0045811 описує спосіб відбирання тепла відхідних газів з котла в електрогенераторі, який використовує горючий матеріал, такий як паливо. Більш точно, цей документ стосується обробки відхідних газів, яка здійснюється в блоці підігрівання установки для виготовлення цементного клінкера. Гаряче повітря, згенероване охолоджувачем клінкера установки, подається по трубопроводу до згаданого котла для використання як газу для горіння. Горючий матеріал вводиться в трубопровід в ділянку, розташовану поблизу входу в котел, зокрема у формі вугільного пилу. Задачею представленого винаходу є усунення вищезгаданих недоліків з одночасним наданням способу виготовлення цементного клінкера на установці, а також установки для виготовлення цементного клінкера як такого для підвищення відсотків рекуперації енергії шляхом мінімізації споживання палива, необхідного для комбінованого виробництва теплової енергії і електроенергії. Інші задачі та переваги з'являться в наступному описі, який надається тільки у вигляді прикладу без обмеження його. Винахід належить перш за все до способу виготовлення цементного клінкера на установці, яка має: - карусельну піч, - циклонний підігрівач, який приймає випари із згаданої карусельної печі, - охолоджувач клінкера, у якому клінкер охолоджується продуванням повітря на виході із згаданої карусельної печі, яка генерує гаряче повітря, - принаймні один теплообмінник, названий першим теплообмінником, і у способі: 1 UA 100414 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - сировинні матеріали підігрівають та декарбонізують у згаданому циклонному підігрівачі, - клінкер, який виходить з печі, охолоджують у згаданому охолоджувачі клінкера, - першу частину гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване вторинне повітря, спрямовують до карусельної печі для використання як повітря для горіння, - другу частину гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване третинне повітря, яке має температуру, принаймні рівну 750 °C, і подається окремо від першої частини до місця в установці, де спалюється паливо, використовують як повітря для горіння, - третю частину гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, так зване надлишкове повітря, спрямовують і подають у згаданий принаймні перший теплообмінник для рекуперації енергії для виробництва електроенергії. Згідно з винаходом, установка має другий теплообмінник, який взаємодії з третинним повітрям для нагрівання текучої субстанції, яка надходить від проточного контуру, спільного для згаданого першого теплообмінника і для згаданого другого теплообмінника, де другий теплообмінник відбирає енергію з третинного повітря, таким чином знижуючи температуру третинного повітря в напрямі зверху по ходу технологічної лінії до низу по ходу технологічної лінії від згаданого другого теплообмінника, тоді як третинне повітря використовується як повітря для горіння внизу по ходу технологічної лінії від згаданого другого теплообмінника. Згідно з варіантом виконання винаходу, згадана текуча субстанція з проточного контуру є водою у вигляді пари або рідини, згаданий перший теплообмінник є парогенератором, згаданий другий теплообмінник є пароперегрівачем. Винахід також стосується установки для виготовлення цементного клінкера, яка має: - карусельну піч, - циклонний підігрівач, який приймає випари із згаданої карусельної печі, - охолоджувач клінкера, у якому клінкер охолоджують продуванням повітря на виході із згаданої карусельної печі, яка генерує гаряче повітря, при цьому перша частина гарячого повітря, таким чином згенерованого згаданим охолоджувачем клінкера, названа вторинним повітрям, використовується піччю як повітря для горіння, - трубопровід, який подає другу частину гарячого повітря, згенеровану згаданим охолоджувачем клінкера, названу третинним повітрям, до зони горіння установки, - трубопровід, який подає третю частину гарячого повітря, згенеровану згаданим охолоджувачем клінкера, названу надлишковим повітрям, до теплообмінника електрогенератора, названого першим теплообмінником. Згідно з установкою відповідно до винаходу, трубопровід, який подає третинне повітря, взаємодіє з другим теплообмінником зверху по ходу технологічної лінії від згаданої зони горіння, при цьому проточний контур є спільним для згаданого першого теплообмінника і для згаданого другого теплообмінника. Винахід буде краще зрозумілим при читанні наступного опису в супроводі доданих креслень, на яких: - Фігура 1 зображає схему виконання способу згідно з винаходом, втілюваним на установці для виготовлення цементного клінкера згідно з варіантом виконання, - Фігура 2 зображає схему виконання способу згідно з винаходом, згідно з другим варіантом виконання, виконуваного на установці для виготовлення цементного клінкера, - Фігура 3 зображає схему виконання способу згідно з винаходом, згідно з третім варіантом виконання, виконуваного на установці для виготовлення цементного клінкера, - Фігура 4 зображає детальний вигляд, який показує перший і другий теплообмінник, а також проточний контур, спільний для останніх. Винахід відноситься до способу виготовлення цементного клінкера на установці, яка має: - карусельну піч 1, - циклонний підігрівач 2, який приймає випари від згаданої карусельної печі, - охолоджувач клінкера 4, у якому клінкер охолоджують продуванням повітря на виході із згаданої карусельної печі 1, генеруючи гаряче повітря, - принаймні один теплообмінник 9, названий першим теплообмінником, і у способі: - сировинні матеріали підігрівають і декарбонізують у згаданому циклонному підігрівачі 2, - клінкер, який виходить з печі, охолоджують у згаданому охолоджувачі клінкера 4, - першу частину 5 гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване вторинне повітря, спрямовують до карусельної печі 1 для використання як повітря для горіння, 2 UA 100414 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - другу частину 6 гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване третинне повітря, яке має температуру принаймні 750 °C, подають окремо від першої частини до місця в установці, де спалюється паливо, для використання як повітря для горіння, - третю частину 7 гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, так зване надлишкове повітря, спрямовують і подають крізь згаданий принаймні перший теплообмінник 9 для рекуперації енергії для вироблення електроенергії. Згідно з варіантами виконання, зображеними, зокрема на Фігурі 1 і на Фігурі 2, і відомими у рівні техніки, згадане третинне повітря 6, зокрема, з температурою, вищою за або принаймні рівною 750 °C, подають трубопроводом 602, 601 одного або декількох реакторів 3 попереднього кальцинування, з'єднаних з нижньою частиною згаданого циклонного підігрівача 2. Кожен з цих реакторів попереднього кальцинування оснащений одним або декількома пальниками. Згідно з винаходом, установка має другий теплообмінник 10, який взаємодіє з третинним повітрям 6 для нагрівання текучої субстанції, яка надходить від проточного контуру 12, спільного для згаданого першого теплообмінника 9 і згаданого другого теплообмінника 10. При підвищенні рекуперації енергії винахід збільшує кількість видобутої енергії шляхом додавання до установки на додаток до першого теплообмінника 9, встановленого в потоці надлишкового повітря 7 і температура якого становить порядку 250-300 °C, другого теплообмінника 10, який буде працювати при високій температурі і, зокрема, при температурах, більших за 750 °C. Цей другий теплообмінник 10 відбирає енергію з третинного повітря 6, яке подається або до пальника реактора 3 попереднього кальцинування (наприклад, фігури 1 або 2) або до пальника печі 1 (наприклад, фігура 3), і, тому, знижує температуру повітря у відношеннях, які зберігають його властивості як повітря для горіння, і, тому, якість свого третинного повітря. Таким чином, падіння температури на ділянці вниз по ходу технологічної лінії до ділянки вверх по ходу технологічної лінії від згаданого другого теплообмінника 10 може бути порядку 100-150 °C. Температура повітря для горіння, тобто третинного повітря 6, внизу по ходу технологічної лінії від другого теплообмінника 10 може становити принаймні 650 °C. Згідно з варіантом виконання, текуча субстанція з проточного контуру 12 є водою у вигляді пари або рідини, при цьому згаданий перший теплообмінник 9 є парогенератором, згаданий другий теплообмінник 10 є пароперегрівачем. Посилаючись, зокрема на приклад Фігури 4, текуча субстанція проточного контуру 12, особливо у формі пари високого тиску, надає можливість приводити в дію турбіну 20 і її генератор змінного струму. Наприклад, надлишкове повітря 7 має температуру приблизно 250° і протікає крізь перший теплообмінник 9, який є парогенератором. Таким чином згенерована пара продовжує свій хід в контурі до другого теплообмінника 10, який є пароперегрівачем, крізь який третинне повітря 6 протікає, наприкладпри температурі 750 °C вверх по ходу технологічної лінії від нього. Внизу по ходу технологічної лінії від пароперегрівача водяна пара перебуває під високим тиском (наприклад 350 бар) і дозволяє приводити в дію турбіну та її генератор змінного струму. Внизу по ходу технологічної лінії від турбіни і зверху по ходу технологічної лінії від парогенератора конденсатор 30 дозволяє знижувати тиск. Згідно з варіантом виконання, установка має третій теплообмінник 11 для відбору енергії, а випари 8, які виходять з циклонного підігрівача 2, переносяться принаймні частково для взаємодії із згаданим третім теплообмінником 11. Особливо, згідно з варіантом виконання, випари з циклонного підігрівача взаємодіють з третім теплообмінником 11 для нагрівання текучої субстанції з проточного контуру. Цей проточний контур може бути ідентичним або ні із згаданим проточним контуром 12, спільним для згаданого першого теплообмінника 9 і згаданого другого теплообмінника 10. Посилаючись на Фігуру 3, згідно з іншим варіантом втілення способу, надлишкове гаряче повітря 7 з охолоджувача 4 клінкера змішується з випарами 8 з циклонного підігрівача 2 зверху по ходу технологічної лінії від згаданого першого теплообмінника 9 для надання теплообміннику більшої кількості теплової енергії. Можливо, зокрема у випадку вологих сировинних матеріалів, випари 8 з циклонного підігрівача 2 можуть використовуватися принаймні частково для сушіння сировинного матеріалу, з якого виготовляють клінкер, в блоці 14 перед змішуванням з надлишковим повітрям 7 з охолоджувача. Винахід також стосується установки для виготовлення цементного клінкера, яка має: - карусельну піч 1, - циклонний підігрівач 2, який виконаний з можливістю приймання випарів із згаданої карусельної печі, 3 UA 100414 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - охолоджувач 4 клінкера, виконаний із здатністю охолодження в ньому клінкера продуванням повітря на виході із згаданої карусельної печі 1, генеруючи гаряче повітря, при цьому перша частина 5 гарячого повітря, таким чином згенерованого охолоджувачем 4 клінкера, або так зване вторинне повітря, використовується піччю як повітря для горіння, - трубопровід 60, 601, 602, який подає другу частину 6 гарячого повітря, згенерованого згаданим охолоджувачем 4 клінкера, названу третинним повітрям, до зони горіння установки, - трубопровід 70, який подає третю частину 7 гарячого повітря, згенерованого згаданим охолоджувачем 4 клінкера, названу надлишковим повітрям, до теплообмінника 9 електрогенератора, названим першим теплообмінником. Зокрема, як це зображено на Фігурах 1 і 2, трубопровід 60 переносить так зване третинне повітря до одного або декількох реакторів 3 попереднього кальцинування, з'єднаних з нижньою частиною згаданого циклонного підігрівача, кожен з яких оснащений одним або декількома пальниками. Згідно з іншим варіантом виконання, зображеним на Фігурі 3, трубопровід 60 для третинного повітря подає повітря до пальника карусельної печі 1. Згідно з установкою винаходу, трубопровід 601, 602, який подає третинне повітря 6, взаємодіє з другим теплообмінником 10, при цьому проточний контур 12 є спільним для згаданого першого теплообмінника 9 і для згаданого другого теплообмінника 10. Ця установка буде, зокрема, надавати можливість втілення способу згідно з винаходом. Згідно з варіантом виконання установки, перший теплообмінник 9 є парогенератором, другий теплообмінник 10 є пароперегрівачем, який може надавати можливість, як це показано згідно з прикладом Фігури 4, генерувати водяну пару високого тиску для приведення в дію турбіни 20 і її генератора змінного струму. Як це показано згідно з прикладом Фігури 1, установка може мати третій теплообмінник 11. Принаймні частина випарів 8, які виходять з підігрівача 2, взаємодіє із згаданим третім теплообмінником 11 для відбору енергії. Згідно з альтернативним варіантом виконання, проточний контур проходить крізь третій теплообмінник 11. Цей проточний контур може бути ідентичним або ні із згаданим проточним контуром 12, спільним для згаданого першого теплообмінника 9 і для згаданого другого теплообмінника 10. Згідно з прикладом Фігури 2, трубопровід 80 для випускання випарів з циклонного підігрівача з'єднується з трубопроводом 70 для надлишкового повітря зверху по ходу технологічної лінії від першого теплообмінника 9. Цей трубопровід 80 для випускання випарів 8 з циклонного підігрівача 2 може необов'язково взаємодіяти з блоком 14 для сушіння сировинних матеріалів зверху по ходу технологічної лінії від з'єднання із згаданим трубопроводом 70 для надлишкового повітря 7. Тепер ми будемо описувати чотири приклади установки. Перший приклад установки є установкою попереднього рівня техніки. Приклади 2, З І 4 є різними варіантами установки для виготовлення клінкера згідно з винаходом. Приклад 1: (рівень техніки): Розглядаєма установка, як відомо з рівня техніки, є установкою середнього розміру для виготовлення клінкера або представником великої кількості існуючих установок, яка виготовляє 5000 тон клінкера за день. Така установка споживає 3000 кДж сировини на кг одержаного клінкера, яка подається у формі палива, з якого 62,8 % вводиться на рівні реактора попереднього кальцинування. Таким чином, потужність, згенерована паливом(ами) в реакторі попереднього кальцинування, становить 108,8 МВт. 3 Охолоджувач клінкера виробляє, серед іншого, 117000 Nм /год третинного повітря при температурі 890 °C, яке підтримує горіння в реакторі попереднього кальцинування, і 210000 3 Nм /год відхідного повітря при температурі 245 °C. Випари з циклонного підігрівача подаються з 3 витратою потоку 286200 Nм /год. і температурою 320 °C. Теплообмінник, розташований в потоці відхідного повітря з охолоджувача, знижує температуру газів з 245 °C до 135 °C і передає потужність 8,6 МВт. Внаслідок низької температури, при якій може переноситися текуча субстанція теплообмінника, кількість енергії, перетвореної на електроенергію, не перевищує 15 % за умови, що використовується текуча субстанція, пристосована до використання при цій низькій температурі. Таким чином, може генеруватися потужність 1,29 МВт. Давайте розглянемо випадок, у якому для сушіння сировинних матеріалів необхідно 50 % енергії випарів. Тому, теплообмінник, розташований в потоці випарів з підігрівача і який обробляє 50 % решти випарів, знижує температуру газів з 320 °C до 135 °C і передає потужність 11,5 МВт. Внаслідок помірної температури, при якій може переноситися текуча субстанція 4 UA 100414 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 теплообмінника, кількість енергії, перетвореної на електроенергію, не перевищує 15 % і таким чином може одержуватися максимальна потужність, що становить 1,73 МВт. Сума максимальних одержаних потужностей становить 3,02 МВт. Приклад 2: Давайте розглянемо установку згідно з винаходом прикладу 1, у якому теплообмінник встановлюють в потоці третинного повітря і знижують його температуру до 700 °C. Кількість палива, введеного в реактор попереднього кальцинування, повинна збільшуватися, а нові умови роботи установки описуються нижче. Потужність, згенерована паливом в реакторі попереднього кальцинування, становить 117,8 3 МВт. Тепер охолоджувач клінкера виробляє 127900 Nм /год третинного повітря при температурі 3 860 °C і 199200 Nм /год. відхідного повітря при температурі 235 °C (надлишкове повітря). 3 Випари з циклонного підігрівача подаються з витратою потоку, що становить 300000 Nм /год і температурою 335 °C. Теплообмінник, встановлений в потоці третинного повітря (другий теплообмінник) і який знижує його температуру з 860 °C до 700 °C, передає потужність 8,3 МВт. Теплообмінник (перший теплообмінник), встановлений в потоці відхідного повітря (надлишкове повітря) з охолоджувача, знижує температуру газів з 235 °C до 135 °C і передає потужність 7,4 МВт. Обидва теплообмінники з'єднані так, що другий з них відіграє роль частини підігрівача текучої субстанції. Максимально висока температура дозволяє досягати кількості енергії, перетвореної на електроенергію, що становить 28 % із усіх 15,7 МВт потужності, тобто 4,40 МВт. Порівняно з відбором енергії з єдиного потоку відхідного повітря охолоджувача, представленого в прикладі 1, потужність була збільшена на 3,11 МВт і гранична кількість додаткової потужності, одержаної в палива, тобто 9 МВт, досягає 34,5 %. Приклад 3: Давайте розглянемо установку згідно з винаходом прикладу 2, у якому 50 % випарів з циклонного підігрівача використовуються для сушіння сировинних матеріалів. Потік випарів з підігрівача ділиться на два потоки. Перший потік не використовується для 3 сушіння матеріалів, тобто 150000 Nм /год, які подаються крізь теплообмінник (третій теплообмінник) і які знижують температуру газів з 335 °C до 135 °C і передають потужність 13,1 МВт. Теплообмінник з'єднаний з іншими двома теплообмінниками (перший теплообмінник і другий теплообмінник) і, таким чином, загальна доступна потужність становить 28,8 МВт. Кількість енергії, перетвореної на електроенергію, сягає величини 28 % і генерується потужність 8,06 МВт. Порівняно з прикладом 1, де потужність, що передається, становить 3,02 МВт, гранична кількість додаткової потужності, яка одержується з палива, тобто 9 МВт, сягає 56 %. Ця величина еквівалентна продуктивності сучасної теплової електростанції, яка використовує тверде паливо. Приклад 4: Давайте розглянемо установку згідно з винаходом прикладу 2, у якій 50 % випарів з циклонного підігрівача використовуються для сушіння сировинних матеріалів і підвищують 3 витрату потоку до 182000 Nм /год при температурі 105 °C. В цей час усі випари з підігрівача змішуються внизу по ходу технологічної лінії від сушильного блоку з одержанням відхідного повітря з охолоджувача (надлишкове повітря). Потім 3 при температурі 218 °C доступна витрата потоку 531200 Nм /год. Ця текуча субстанція подається крізь теплообмінник (перший теплообмінник), який знижує температуру газів з 218 °C до 135 °C і передає потужність 17,5 МВт. Теплообмінник (перший теплообмінник) з'єднується з теплообмінником третинного повітря (другий теплообмінник) і, таким чином, доступна загальна потужність 25,8 МВт. Кількість енергії, перетвореної на електроенергію, сягає 28 % і генерується потужність 7,22 МВт. Порівняно з прикладом 1, де потужність, яка передається, становить 3,02 МВт, гранична кількість додаткової потужності, яка одержується з палива, тобто 9 МВт, сягає 46,6 %. Ця величина еквівалентна продуктивності сучасної теплової електростанції, яка працює на твердому паливі. Зазвичай, фахівцем у цій галузі могли б розглядатися інші варіанти виконання без виходу за рамки винаходу, визначені нижченаведеною формулою винаходу. 5 UA 100414 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб виготовлення цементного клінкера на установці, яка має: карусельну піч (1) циклонний підігрівач (2), який приймає випари із згаданої карусельної печі, охолоджувач (4) клінкера, розташований на виході із згаданої карусельної печі (1), у якому клінкер охолоджують продуванням повітря, генеруючи гаряче повітря, принаймні один теплообмінник (9), названий першим теплообмінником, причому у способі сировинні матеріали підігрівають і декарбонізують у згаданому циклонному підігрівачі (2) клінкер, який виходить з печі, охолоджують у згаданому охолоджувачі (4) клінкера, першу частину (5) гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване вторинне повітря, спрямовують до карусельної печі (1) для використання як повітря для горіння, другу частину (6) гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, або так зване третинне повітря, яке має температуру принаймні 750 °C, і подають окремо від першої частини до місця в установці, де спалюється паливо, для використання як повітря для горіння, третю частину (7) гарячого повітря, згенерованого у згаданому охолоджувачі клінкера, так зване надлишкове повітря, спрямовують і подають у згаданий принаймні перший теплообмінник (9) для видобування енергії для одержання електроенергії, який відрізняється тим, що: надають другий теплообмінник (10), який взаємодіє з третинним повітрям (6) для нагрівання текучої субстанції, яка надходить з проточного контуру (12), спільного для згаданого першого теплообмінника (9) і для згаданого другого теплообмінника (10), у якому другий теплообмінник (10) відбирає енергію з третинного повітря, таким чином знижуючи температуру третинного повітря в напрямі зверху до низу по ходу технологічної лінії від згаданого другого теплообмінника (10), тоді як третинне повітря використовують як повітря для горіння внизу по ходу технологічної лінії від згаданого другого теплообмінника (10). 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що згадана текуча субстанція з проточного контуру (12) є водою у формі пари або рідини, при цьому згаданий перший теплообмінник (9) є парогенератором, згаданий другий теплообмінник (10) є пароперегрівачем. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що установка має один або декілька реакторів (3) попереднього кальцинування, з'єднаного(их) з нижньою частиною згаданого циклонного підігрівача (2), кожен з яких оснащений одним або більшою кількістю пальників, і у якому третинне повітря подається до згаданого(их) реактора(ів) попереднього кальцинування. 4. Спосіб за одним із пп. 1-3, який відрізняється тим, що має третій теплообмінник (11), передбачений для відбирання енергії, а випари (8), які виходять з циклонного підігрівача (2), подаються принаймні частково для взаємодії із згаданим третім теплообмінником (11). 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що випари (8) з циклонного підігрівача (2) взаємодіють з третім теплообмінником (11) для нагрівання текучої субстанції з проточного контуру, ідентичного або ні із згаданим проточним контуром (12), спільного для згаданого першого теплообмінника (9) і згаданого другого теплообмінника (10). 6. Спосіб за одним із пп. 1-3, який відрізняється тим, що надлишкове гаряче повітря (7) з охолоджувача (4) клінкера змішують з випарами (8) з циклонного підігрівача (2) зверху по ходу технологічної лінії від згаданого першого теплообмінника (9). 7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що випари (8) з циклонного підігрівача (2) використовують принаймні частково для сушіння сировинного матеріалу для одержання клінкера в блоці (14) перед змішуванням їх з надлишковим повітрям (7) з охолоджувача. 8. Спосіб за одним із пп. 1-7, який відрізняється тим, що температура повітря для горіння, а саме третинного повітря (6), внизу по ходу технологічної лінії від згаданого другого теплообмінника (10) становить принаймні 650 °C. 9. Установка для виготовлення цементного клінкера, яка має: карусельну піч (1), циклонний підігрівач (2), який виконаний із здатністю приймання випарів із згаданої карусельної печі, охолоджувач (4) клінкера, виконаний із здатністю охолодження в ньому клінкера продуванням повітря на виході із згаданої карусельної печі (1), генеруючи гаряче повітря, при цьому першу частину (5) гарячого повітря, таким чином згенерованого охолоджувачем (4) клінкера, названого вторинним повітрям, використовує піч як повітря для горіння, 6 UA 100414 C2 5 10 15 20 25 30 трубопровід (60; 601; 602), який виконаний із здатністю подачі другої частини (6) гарячого повітря, згенерованого згаданим охолоджувачем (4) клінкера, названого третинним повітрям, до зони горіння установки, трубопровід (70), який виконаний із здатністю подачі третьої частини (7) гарячого повітря, згенерованого згаданим охолоджувачем (4) клінкера, названого надлишковим повітрям, до теплообмінника (9) електрогенератора, названого першим теплообмінником, яка відрізняється тим, що трубопровід (60), який виконаний із здатністю подачі третинного повітря (6), виконаний із здатністю взаємодії з другим теплообмінником (10) зверху по ходу технологічної лінії від згаданої зони горіння, при цьому проточний контур (12) є спільним для згаданого першого теплообмінника (9) і для згаданого другого теплообмінника (10). 10. Установка за п. 9, яка відрізняється тим, що має один або декілька реакторів (3) попереднього кальцинування, з'єднаних з нижньою частиною згаданого циклонного підігрівача (2), кожен з яких оснащений одним або декількома пальниками, з трубопроводом для третинного повітря (6), який виконаний із здатністю подавати повітря до згаданого(их) реактора(ів) попереднього кальцинування. 11. Установка за п. 9 або п. 10, яка відрізняється тим, що згаданий перший теплообмінник (9) є парогенератором, згаданий другий теплообмінник (10) є пароперегрівачем. 12. Установка за одним із пп. 9-11, яка відрізняється тим, що має третій теплообмінник (11) і у якій принаймні частина випарів (8), які виходять з циклонного підігрівача (2), взаємодіє із згаданим третім теплообмінником (11) для відбору енергії. 13. Установка за п. 12, яка відрізняється тим, що проточний контур проходить крізь згаданий третій теплообмінник (11), при цьому згаданий контур ідентичний або ні із згаданим проточним контуром (12), спільним для згаданого першого теплообмінника (9) і для згаданого другого теплообмінника (10). 14. Установка за будь-яким із пп. 9-11, яка відрізняється тим, що має трубопровід (80) для випускання випарів (8) з циклонного підігрівача (2) виконаний з можливістю з'єднання з трубопроводом (70) для надлишкового повітря зверху по ходу технологічної лінії від першого теплообмінника (9). 15. Установка за п. 14, яка відрізняється тим, що трубопровід (80) для випускання випарів (8) з циклонного підігрівача (2) виконаний із здатністю взаємодії з блоком (14) для сушіння сировинних матеріалів зверху по ходу технологічної лінії від з'єднання із згаданим трубопроводом (70) для надлишкового повітря (7). 7 UA 100414 C2 8 UA 100414 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method and a plant for manufacturing cement clinker

Автори англійською

Devroe, Sebastien, Metivier, Simon

Назва патенту російською

Способ изготовления цементного клинкера и установка для изготовления цементного клинкера

Автори російською

Девре Себастьян, Метивье Симон

МПК / Мітки

МПК: F27B 7/20, F27D 17/00, C04B 7/47

Мітки: спосіб, клінкера, установка, виготовлення, цементного

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/11-100414-sposib-vigotovlennya-cementnogo-klinkera-i-ustanovka-dlya-vigotovlennya-cementnogo-klinkera.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виготовлення цементного клінкера і установка для виготовлення цементного клінкера</a>

Подібні патенти