Спосіб випалювання мінераловмісних матеріалів у обертовій випалювальній печі

1. Спосіб випалювання вихідних матеріалів, таких як суміш цементної сировини, вапняк або інші мінераловмісні вихідні матеріали, за яким вихідні матеріали і вторинне паливо окремо вводять у ту саму обертову випалювальну піч (3), в якій вихідні матеріали, як і вторинне паливо, нагрівають газами, утвореними при згорянні первинного C2 2 (19) 1 3 ми як вільний вуглець, CO і Н2) з іншої сторони такс, що кількість палива перевищує кількість окислювачів. Такі зони відновлення завжди утворюються локально навколо паливних часток і навколо горючих газів і рідин. Відповідно до винаходу, описаному в європейському патенті, існує безпосередній контакт між сумішшю цементної сировини й зонами відновлення, що спричиняє ряд недоліків. По-перше, в областях випалювальної системи, де існують протитечії газів і переважних складових твердих речовин, що типово для обертової випалювальної печі, виникає циркуляція матеріалу, в якій компоненти вивільняються з суміші цементної сировини, переходячи у газову фазу, в одній зоні випалювальної установки й потім повторно поглинаються сумішшю цементної сировини в іншій зоні випалювальної установки й вертаються назад. Частиною такого циклу може бути, наприклад, сірка. Спочатку сірка перебуває у суміші цементної сировини у вигляді CaSO4 або СаSО3. CaSO4 відновлюється за наступними реакціями (та іншими аналогічними реакціями). CaSO4 (s) + C(s)  SO2 (g) + CaO(s) + CO(g) CaSO4 (s) + CO(g)  SO2(g) + CaO(s)+CO2 (g) де (s) - твердий стан, (g) - газоподібний стан. Сірка повторно поглинається у вигляді CaS (можливо CaSO3), коли гази охолоджуються й приходять у контакт із СаО/СаСО3, наприклад, на подальших циклонних стадіях процесу. Це приводить до накопичення сірки у системі між пристроєм попереднього нагрівання й відбудовною зоною горіння. Іншими варіантами на додаток до сірки може бути циркуляція таких речовин, як галогени (СІ, Br, F), лужні сполуки (Na, K), а також Mg, Pb і Cd. Окремо й у сполученні циркуляція матеріалів може приводити до збільшення наросту у системі, насамперед у вентиляційному стояку. Крім того, у відповідь на утворення такої циркуляції можуть змінитися властивості твердих матеріалів, приводячи, наприклад, до виникнення циклонних блокад. Бажано уникнути утворення такого наросту й згаданих змін параметрів потоку, тому що вони приводять до проблем із відкладенням матеріалу й забиванням установки. Друга проблема зі зонами відновлення у суміші цементної сировини полягає у тому, що відновлюються такі метали, як Fe і Сr. Наприклад, Fe може бути відновлений відповідно до нижченаведеної реакції. Fe(III) відновлювальні умови  Fe (II) Відновлення металів може негативно впливати на якість кінцевого продукту, і тому його варто уникати. Крім зазначених недоліків існує також ризик того, що суміш цементної сировини при перемішуванні з вторинним паливом буде осідати на поверхні палива, що частково або повністю обмежить перенос речовини між газами й вторинним паливом, приводячи до зниження швидкості конверсії палива. Завдання даного винаходу полягає у забезпеченні способу, де усуваються або значно знижуються зазначені недоліки. Відповідно до даного винаходу це досягається способом зазначеного у ввідній частині виду, який відрізняється тим, що вторинне паливо у процесі 96909 4 конверсії у гази й тверді матеріали втримується окремо від введеної суміші цементної сировини, і тим, що вторинне паливо вводиться й проходить конверсію в області обертової випалювальної печі, що перебуває у напрямку довжини цієї печі до холодильника клінкеру перед місцем введення в обертову випалювальну піч суміші цементної сировини. За рахунок цього виходить, що вторинне паливо й, отже, локальні зони відновлення й великі області з умовами для відновлення мають мінімальний контакт із сумішшю цементної сировини. Тому згадані недоліки, пов'язані з відновленням вихідного матеріалу зводяться до абсолютного мінімуму. Приклади хімічних реакцій конверсії вторинного палива включають піроліз, згоряння й газифікацію. Гази, що утворюються у цих реакціях, містять енергію й потенційно горючі гази, і, отже, вони можуть бути використані як джерело енергії або хімічно активного газу в інших процесах, наприклад при кальцинуванні. Склад газів, вивільнених у процесі конверсії палива, має значення з погляду способу й ефективності передачі енергії у наступних процесах. Крім того, будучи виведеними з обертової випалювальної печі й можливо очищеними ці гази можуть бути використані як відновлювальний агент в інших хімічних процесах. Це становить особливий інтерес, якщо гази використовуються у гірничодобувній промисловості, де часто потрібне відновлення металів. У кращому варіанті реалізації вихідний матеріал являє собою суміш цементної сировини, попередньо нагріту перед введенням в обертову випалювальну піч, де вона спікається у цементний клінкер, охолоджуваний потім у холодильнику клінкеру. Переважно суміш цементної сировини попередньо нагрівається щонайменше до 700 °C, тобто перед введенням повністю або частково кальцинується. Суміш цементної сировини й вторинне паливо роздільно вводяться через декілька вхідних каналів обертової випалювальної печі. Вторинне паливо вводиться й проходить конверсію в області обертової випалювальної печі, що перебуває у напрямку довжини цієї печі до холодильника клінкеру перед місцем введення в обертову випалювальну піч суміші цементної сировини. Тобто під час конверсії у гази й твердий матеріал і вторинне паливо втримується окремо від введеної суміші цементної сировини. У принципі, можна припустити, що відстань між місцями введення може бути будь-якої розумної величини доти, поки вона достатня для забезпечення того, щоб локальні зони відновлення, так само як великі області з відновлювальними умовами, мали мінімальний контакт із сумішшю цементної сировини. Однак переважно, щоб відстань за осьовою лінією обертової випалювальної печі між двома місцями введення була рівною щонайменше ЇЇ внутрішньому діаметру. Під місцем введення мається на увазі центр області, в яку введений матеріал попадає з вхідного каналу. Під відстанню уздовж осьової лінії обертової випалювальної печі між двома місцями введення мається на увазі відстань між двома місцями введення, спроектованими по вертикалі на осьову лінію печі. Оптимальна відстань залежить 5 від ряду факторів, але вона краще повинна лежати між одним і чотирма внутрішніми діаметрами обертової випалювальної печі. Представлений спосіб може також вносити вклад у зниження вмісту NOX у газах, що утворюються при спалюванні первинного палива. Зниження вмісту NOX відбувається, коли NOX, що містяться у газах, які проходять через обертову випалювальну піч, приводяться у контакт із зонами відновлення навколо вторинного палива, а також з піролізними газами й іншими відновлювальними газами, вивільненими у процесі конверсії палива, що запускає різні реакції відновлення NOX і зниження вмісту NOX у газах. Переважно, щоб в установці деяка кількість повітря горіння направлялася в обхід обертової випалювальної печі, наприклад, за трубопроводом, що подає повітря від холодильника у кальцинатор. Тоді конверсія вторинного палива в обертовій випалювальній печі буде протікати з більше низькою швидкістю й часто при більше низькій температурі, ніж було б, якщо повний потік повітря пропускати через піч. Якщо якийсь повітряний потік направляється в обхід обертової випалювальної печі за згаданим трубопроводом, то деяка частина цього повітря переважно може бути введена разом із сумішшю цементної сировини, якщо це бажано для одержання більше високої температури й підвищення швидкості конверсії вторинного палива. Замість попередньо нагрітого повітря з холодильника, може бути використане повністю або частково збагачене киснем повітря або інші попередньо нагріті технологічні гази. На ділянці всередині обертової випалювальної печі у місці введення вторинного палива можуть бути забезпечені засоби механічного впливу на вторинне паливо, так щоб створити поліпшене перемішування твердої фази палива. Такими засобами можуть бути підйомники виготовлені з металу, каменю або іншого теплостійкого матеріалу. При обертанні випалювальної печі підйомники піднімають на більше високий рівень паливо у печі, що потім буде опускатися, знову проходячи крізь гази. Це приводить до поліпшеного змішування, тим самим поліпшуючи поверхневий контакт між частками палива й газами. Це також збільшує швидкість конверсії палива й може бути використане для поліпшення захоплення твердої речовини потоком газу. Крім того, це забезпечує кращий розподіл компонентів у газах. Такі засоби, як абразиви, введені в область вторинного палива, можуть бути використані для подрібнювання палива у процесі конверсії. Це особливо відноситься до частини палива, що складається з нагару, яка особливо крихка й тому легко подрібнюється абрази 96909 6 вами з наступним залученням у потік газів і конверсією у кальцинаторі. Всередині випалювальної печі можуть бути також забезпечені такі засоби, як спрямовані нагору крайки або ґратчасті конструкції, призначені для обмеження площі згоряння вторинного палива, що втримує паливо від переміщення поперек зазначених засобів і донизу по обертовій випалювальній печі доти, поки воно внаслідок нагрівання не придбає потрібні структурні характеристики. Це гарантує, що в основному тільки шлаки від палива мають можливість минути зазначені засоби й згодом змішатися з сумішшю цементної сировини. Далі винахід більше докладно розглянутий з посиланням на прикладене креслення, на якому показана установка для реалізації запропонованого у винаході способу. На фігурі представлена установка 1 для виготовлення цементного клінкеру, в якій суміш цементної сировини попередньо нагрівається у пристрої 2 попереднього підігріву, спікається у клінкер в обертовій випалювальній печі 3 і потім охолоджується у холодильнику 4 клінкеру. Попередньо нагріта суміш цементної сировини й вторинне паливо вводяться через роздільні прийомні канали 5, 6 у ту саму обертову випалювальну піч. Як вихідна цементна сировина, так і вторинне паливо нагріваються газами, що утворюються при згорянні первинного палива в обертовій випалювальній печі 3, так що вторинне паливо конвертується (перетворюється) у гази й тверду речовину у вигляді залишкових продуктів згоряння. Технологічні гази відомим чином прогоняються за допомогою тягодуттьового пристрою 7 через обертову випалювальну піч 3 і далі через пристрій 2 попереднього нагрівання. Гази, що утворилися у процесі нагрівання вторинного палива, за винятком твердої речовини, захопленого газами, можуть бути використані на додаткових технологічних стадіях, наприклад у кальцинаторі 8. Гаряче повітря з холодильника 4 клінкеру направляється у кальцинатор 8 за трубопроводом 16. Вторинне паливо вводиться через прийомний канал 6 і проходить конверсію в області обертової випалювальної печі 3, що перебуває у напрямку довжини цієї печі до холодильника 4 клінкеру перед місцем введення в обертову випалювальну піч 3 прийомного каналу 5 суміші цементної сировини. Внаслідок цього вторинне паливо у процесі конверсії у гази й тверду речовину втримується на деякому віддаленні від введеної суміші цементної сировини й локально розташованих зон відновлення, при цьому великі області з умовами для відновлення мають мінімальний контакт із сумішшю цементної сировини. 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 96909 8 Підписне Тираж 23 прим. 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