Способ обжига гранулированного материала во вращающейся печи

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) Авторское свидетельство СССР по заявке М 4072619/33, кл. С 04 В 7/44, от 27.05.86 г.(54) Способ обжига гранулированного материала во вращающейся печи.(57) Способ относится к обжигу различных гранулированных материалов И может быть использован в промышленности строительных материалов, химической, Металлургической И в других отраслях промышленности.А.П.Хлебов, Изобретение относится к способам обжига различных гранулированных материалов И может быть использовано в химической промышленности,промышленности строительных материалов,металлургии и других отраслях промышленности.Известен способ обжига минерального сырья путем слоевого сжигания твердого топлива и термообработки материала до температуры 1400 С в перекрестном токе с газами (положительное решение на выдачу авторского свидетельства на изобретение по заявке М 93938947/29-33 от 7.08.1985 г.)Недостатком способа является низкое качество продукта, обусловленное кратковременностью пребывания материала при максимальной температуре и пониженный термический КПД из-за неполного использования тепла отходящих газов.Наиболее близким по технической сущности И достигаемому результату является способ обжига гранулированного материала путем слоевогопроцесса. Способ обжига гранулированного материала во вращающейсяпечи включает поджог И слоевое сжигание твердого топлива, сушку, подогрев и термообработку материала до температуры 11501400 С в перекрестном токе с газами, последующее спекание во вращающейся печи и ступенчатое охлаждение продукта, подачу отходящих газов из вращающейся печи и высокотемпературного воздуха из зоны охлаждения для поджога И слоевого сжигания топлива, из последней ступени охлаждения продукта воздух с температурой 120-250 С смешивают с отходящими газами, выходящими из зоны слоевого сжигания твердого топлива И подают полученную смесь в слой в зоне сушки И подогрева материала.сжигания твердого топлива и термообработки материала до температуры 1150-1350 С в перекрестном токе с газами с последующим спеканием во вращающейся печи И ступенчатым охлаждением продукта при Использовании отходящих газов Из вращающейся печи и высокотемпературного воздуха из зоны охлаждения для поджога И слоевого сжигания твердого горючего (положительное решение на выдачу авторского свидетельства на изобретение по заявке М 4072619/29-33 от 27.05.86 г.). Недостатком способа является пониженный термический КПД из-за вывода из процесса, без последующего использования низкотемпературного(120-250 С) воздуха зоны охлаждения продукта. Целью изобретения является повышение термического КПД процесса. Поставленная цель достигается тем, что в способе обжига гранулированного материала во вращающейся печи, включающем поджог И слоевоесжигание твердого топлива, сушку, подогрев И термообработку материала до температуры 11501400 С в перекрестном токе с газами, последующее спекание во вращающейся печи и ступенчатое охлаждение продукта, подачу отходящих газов из вращающейся печи и высокотемпературного воздуха из зоны охлаждения для поджога и слоевого сжигания топлива, из последней ступени охлаждения продукта воздух с температурой 12 О-25 ООС смешивают с отходящими газами, выходящими из зоны слоевого сжигания твердого топлива, ,и подают полученную смесь в слой в зоне сушки и подогрева материала.Использование воздуха, выходящего из последней ступени охлаждения продукта повышает термический КПД в зоне охлаждения, а следовательно,и во всем процессе.Смешивание аспирационного воздуха с бескислородными отходящими газами, выходящими из зоны слоевого сжигания твердого топлива позволяет понизить температуру этих газов, что более благоприятно для режима мягкой сушки, а обогащение этих газов кислородом необходимо для поджога твердого топлива и слое в конце сушки и подогрева.Подача в слой в зону сушки и подогрева смеси газов и аспирационного воздуха позволяет осуществить мягкую сушку материала, что благоприятно сказывается на прочностных показателях гранул и позволяет осуществить процесс без их разрушения. Кроме того использование тепла аспирационного воздуха при сушке и нагреве гранул повышает термический КПД процесса обжига гранулированного материала, а кислород воздуха используют для поджога твердого топлива в слое в конце зоны сушки и подогрева.Использование аспирационного воздуха с температурой ниже 120 С нецелесообразно, т.к. использование газов с такой температурой приводит к тому, что температура отходных газов понижается до температуры равной и ниже точки росы, при этом пары воды конденсируются на гранулах, вызывая их агрегирование и замазывается выводная стенка в зоне сушки. Все это приводит к аварийному прекращению процесса обжига.При повышении температуры аспирационного воздуха наблюдается растрескивание гранул, что повышает пылеунос, а термический КПД не возрастает.В табл. 3 приводится обоснование выбранных пределов температуры аспирационного воздуха.Отличительные признаки предлагаемого решения отсутствуют в прототипе (базовом объекте), аналоге и других технических решениях, т.е. они являются новыми.Новая совокупность признаков предлагаемого решения позволяет получить новый положительный эффект - повысить термический КПД процесса.Таким образом можно сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям новизна, 4Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. представлена технологическая схема процесса обжига гранулированного материала во вращающейся печи.Способ осуществляют следующим образом гранулированный материал в смеси с твердым топливом (фиг.) по стрелке 1 подают в зону подогрева и слоевого сжигания твердого топлива, откуда по стрелке 2 направляют на спекание во вращающейся печи и далее продукт по стрелке 3 подают на ступенчатое охлаждение и по стрелке 4 выводят из процесса. Воздух на охлаждение продукта обжига подают по стрелке 5 и вторичный наиболее горячий воздух по стрелке 6 направляют во вращающуюся печь на факельное сжигание горючего, а третичный воздух по стрелке 7 подают в зону слоевого сжигания твердого топлива. Первичный ( холодный) воздух по стрелке 8 подают на форсуночное сжигание части горючего. Отходящие из вращающейся печи газы по стрелке 9 подают в зону слоевого сжигания твердого топлива, где они перед фильтрацией в слое,смешиваются с третичным воздухом. Газы,отходящие из зоны слоевого сжигания горючего, по стрелке 10 направляют в зону сушки и подогрева материала, куда также по стрелке 11 подают четвертичный воздух, который перед фильтрацией в слое материала смешивается с газами, поступающими по стрелке 11.Для получения четвертичного воздуха в продукт на его последней стадии охлаждения нагнетают по стрелке 12 окружающий воздух. Газы, вытекающие из зоны сушки и подогрева материала по стрелке 13 удаляются на пылеочистку (последняя на фиг. не показана).В зоне сушки и подогрева материал полностью высушивается и в нижней ее части воспламеняется твердое топливо за счет кислорода, поступающего с четвертичным воздухом при температуре 120-250 С С другой стороны, этот сравнительно холодный воздух при смешении снимает температуру отходящих из зоны слоевого сжигания газов, что благоприятно для мягкой сушки гранулированного материала. За счет слоевого сжигания твердого топлива материал нагревают до температуры 1150-14 О 0 С и окончательно его спекают во вращающейся печи за счет факельного сжигания части горючего.Использование низкотемпературного воздуха (при 120-250 С)способствует снижению температуры бескислородных высокотемпературных газов,отходящих из зоны слоевого сжигания твердого топлива, что наиболее рационально для мягкой (без разрушения гранул) сушки и поджогу горючего в гранулах в нижней части зоны сушки и подогрева материала, обеспечивающие повышение термического КПД процесса обжига.Примеры выполнения. Для выполнения обжига была взята Цементная сырьевая смесь с твердым топливом следующегоХимический состав на сухую массу32 33 Содержание Кн горючих 0,76 0,86Цементная сырьевая смесь гранулировалась. Характеристика гранул приведена в табл 2.мм 10 5 более мм мм 1030- 23 3,5 47- 321060 6,1 59 39Гранулы загружались в бункер и далее подвергались сушке, подогреву и обжигу до температуры 11501400 С в перекрестном токе газа и материала, после чего они поступали на спекание во вращающуюся печь. Охлаждение продукта проводилось в перекрестноточном холодильнике 1) по режиму прототипа (базового объекта) аспирационный низкотемпературный воздух удалялся из процесса 2) по режиму предлагаемого решения - аспирационный низкотемпературный воздух возвращался и процесс и его тепло использовалось на сушку и подогрев материала, а кислород на поджог твердого топлива в слое материала в конце зоны сушки и подогрева. Примеры 1 - 5 Обжиг производился по режиму прототипааспирационный воздух удалялся из процесса. В процессе обжига изменялась температура аспирационного воздуха в интервале 11 О-26 ООС. Примеры 6 - 10 Обжиг производился по режиму предлагаемого решения - аспирационный воздух из холодильника возвращался в процесс. Температура возвращаемого воздуха колебалась в интервале 110-260 С. Результаты, полученные в процессе обжига,приведены в табл. 3.Объем ТемпеВлаж- ная ратура ность гранулЦель не достигается из-за замазывания выводной стенки зоны охлажденияТермич. КПД возрастает на 1,7 - 3,6Нет роста Термич. КПД по сравнению с пр.9 и проявляется растрескивание гранул при сушкеКак видно из табл. 3 оптимальным диапазоном температур аспирационного воздуха, возвращаемого после охлаждения клинкера в зону мягкой сушки сырьевых гранул является 12 О-25 ООС. При понижении температуры ниже нижнего предела в процессе сушки температура отходящих газов падает ниже точки росы, замазывается выводная стенка, и пары воды,конденсируясь на гранулах, вызывают их агрегирование.Все это приводит к аварийнойостановке печи. При повышении температуры аспирационного воздуха ниже верхнего предела наблюдается растрескивание гранул (пример 10),что повышает-пылеунос, а термический КПД не возрастает. Формула изобретения.Способ обжига гранулированного материала во вращающейся печи, включающий поджог и слоевое сжигание твердого топлива, сушку, подогрев и термообработку материала до температуры 11501400 С в перекрестном токе с газами, последующееспекание во вращающейся печи и ступенчатое охлаждение продукта, подачу отходящих газов из вращающейся печи и высокотемпературного воздуха из зоны охлаждения для поджога и слоевого сжигания топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения термического КПД процесса,из последней ступени охлаждения продукта воздух с температурой 120250 С смешивают с отходящими газами, выходящими из зоны слоевого сжигания твердого топлива, и подают полученную смесь в слой в зоне сушки и подогрева материала.