NO843207L - Fremgangsmaate og apparat for varmebehandling av finkornet gods i en flertrinns syklonvarmeveksler - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til varmebehandling av finkornet gods som angitt i ingressen i krav 1, enn videre et anlegg for utførelse av fremgangsmåten.

Ved varmebehandling av finkornet gods, eksempelvis ved kalsinering, brenning eller sintring av dolomitt, magnesitt, kalk, aluminiumhydroksyd o.s.v., blir det i høytemperatursonen behandlede gods ført gjennom et uttaksorgan (eksempelvis i en begerverksluse eller en pendelventil) og inn i kjølesonen, i hvilken godset kjøles ved hjelp av en luftstrøm som deretter tilføres høytemperatur-sonen. Det nevnte uttaksorgan tjener således som sluse som til-later gjennomgang av det varme gods fra høytemperatursonen og inn i kjølesonen, men derimot hindrer en umiddelbar gjennomstrøm-ning av kjøleluft fra kjølesonen inn i høytemperatursonen.

Alt etter den temperatur som er påkrevet i høytemperatur-sonen for kalsineringen, brenningen eller sintringen av det finkornede gods (ofte opp til ca. 1100°C), vil det uttaksorgan som kommer i berøring med dette gods bli utsatt for en tilsvarende høy termisk belastning, som kan føre til en uønsket nedsettelse av uttaksorganets stabilitet og brukslevetid.

Nå kunne man, for å redusere den termiske belastning på uttaksorganet, tenke på å for-kjøle det i høytemperatursonen utskilte gods ved hjelp av en kjøleluft-delstrøm før det kommer i berøring med uttaksorganet og kommer inn i den egentlige kjøle-sone. En slik arbeidsmåte ville imidlertid være forbundet med den vesentlige ulempe at den kjøleluft-delstrøm som føres inn i ut-skilleren i høytemperatursonen, måtte føres gjennom forvarmningssonen sammen med høytemperatursonens avgasser som balast, hvilket i betydelig grad ville nedsette varmeutnyttelsen av avgassene fra høytemperatursonen for forvarmningen av det finkornede gods.

Til grunn for oppfinnelsen ligger derfor den oppgave å videreutvikle den ingressen i krav 1 angitte fremgangsmåte slik at det uten varmetekniske ulemper oppnås en vesentlig nedsettelse av den termiske belastning på uttaksorganet og dermed en for-bedring av dettes stabilitet (bestandighet), samtidig som de oven-fornevnte ulemper unngås.

I henhold til oppfinnelsen løses denne oppgave på den i kravets karakteriserende del angitte måte.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir det til det

i høytemperatursonen behandlede gods foran uttaksorganet til-blandet en delstrøm av det gods som allerede er kjølt i kjøle-sonen, hvorved det oppnås en nedsettelse av temperaturen av det gods som kommer i kontakt med uttaksorganet, og dermed en nedsettelse av den termiske belastning og slitasjen på dette uttaksorgan. Denne fordel oppnås i henhold til oppfinnelsen uten at høytemperatursonens avgassmengde økes og dennes varmetekniske virkningsgrad for forvarmningen av godset dermed blir dårligere.

En ytterligere vesentlig fordel med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i forbedringen av produktkvaliteten i til-feller i hvilke et spesielt lavt restinnhold av CC>2i det kalsinerte materiale skal oppnås. Hvis nemlig kjølingen av meget reaktivt, kalsinert gods utelukkende utføres med luft, så opp-tar godset i høy grad CC>2fra kjøleluf ten, særlig ved de høye temperaturer som hersker ved begynnelsen av kjølingen. Denne uønskede effekt unngås i henhold til oppfinnelsen ved at for-kjølingen av det i høytemperatursonen behandlede, særlig re-aktive gods ikke utføres med luft, men med en delstrøm av gods som allerede er kjølt i kjølesonen. På denne måte senkes temperaturen av det kalsinerte gods til et mindre kritisk område før godset kommer i kontakt med kjøleluft.

Fortrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i

de uselvstendige krav og belyses nærmere i forbindelse med be-skrivelsen av to utførelseseksempler.

På tegningen viser

Fig. 1 en første utførelsesform av et anlegg for utførelse av

fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 en detalj ved anlegget ifølge fig. 1; Fig. 3 en annen utførelsesform av et anlegg for utførelse av

fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen;

Fig. 4 en detalj ved anlegget ifølge fig. 3.

Det på fig. 1 og 2 viste anlegg for varmebehandling av finkornet gods inneholder en flertrinns syklonvarmeveksler med en forvarmningssone 1, en høytemperatursone (eksempelvis kal-sineringssone) 2 og en kjølesone 3.

Forvarmningssonen 1 inneholder sykloner 4, 5 og 6, høy-temperatursonen 2 et brennkammer 7 samt en syklon 8 og kjølesonen 3 sykloner 9 og 10.

De nevnte konstruksjonsdeler er forbundet med hverandre via gass- og godsledninger, som vist på fig. 1. En kjøleluft-strøm som tilføres fra en ventilator 11, gjennomstrømmer etter hverandre syklonene 10 og 9 og føres deretter inn i høytempera-tursonen 2 som forbrenningsluft. De avgasser som forlater syklonen 8 i høytemperatursonen 2, strømmer deretter gjennom syklonene 6, 5 og 4 i forvarmningssonen 1 og føres bort av en ventilator 12.

Det finkornede gods tilføres ved 13, føres deretter på kjent måte gjennom syklonene 4, 5 og 6 i forvarmningssone 1 og blir ved 14 ført inn i stigeledningen 15 som fører til syklonen 8, i hvilken stigeledning den egentlige høytemperaturbehandling av det forvarmede gods finner sted. For dette formål kan brennstoff tilføres ikke bare (ved 16) til brennkammeret 7 (hvis varme-gasser deretter føres inn i stigeledningen 15), men også (ved 17) direkte inn i stigeledningen 15.

I syklonen 8 blir det i høytemperatursonen behandlede gods utskilt fra gasstrømmen og føres via et uttaksorgan 18, hvilket eksempelvis er utformet som en begerverksluse, inn i kjølesonen og føres til slutt (ved 19) bort som ferdig gods.

I henhold til oppfinnelsen blir nå en delstrøm 20 av

det i kjølesonen 3 kjølte gods tilført syklonen 8 for her å

kjøle det i syklonen 8 utskilte gods før det kommer i berøring med uttaksorganet 18.

Fig. 2 anskueliggjør en konstruktiv løsning for kjøling av det varme gods som utskilles i syklonen 8, med en delstrøm av det allerede kjølte gods, til godsuttakstrakten 21 i syklonen 8 slutter seg en likeledes traktform i forlengelse 21a, hvor det mellom uttakstrakten 21 og forlengelsen 21a er en avsats som er forsynt med en ringformet innløpsåpning 22, gjennom hvilken del-strømmen 20 av allerede kjølt gods som skal tilblandes, føres inn. Ved den nedre ende av uttakstrakten 21 er det anordnet et obstruksjonelegeme 23 , hvilket hindrer en umiddelbar gjennom-skyting av det i syklonen 8 utskilte gods og sammen med den ring-formede innføring av delstrømmen 20 som skal tilblandes, sikrer en god sammenblanding av det varme og det allerede kjølte gods innenfor forlengelsen 21a i syklonen 8. Det blandede gods 24 som uttas fra den nedre ende av forlengelsen 21a, har derfor en tyde-lig lavere blandingstemperatur enn det i syklonen 8 utskilte varme gods og kan som følge herav ikke på uønsket måte termisk belaste

uttaksorganet 18.

Det anlegg som er vist på fig. 3 og 4 som en andre ut-førelsesform, inneholder en forvarmningssone 1<1>, en høytempera-tursone 2' og en kjølesone 3".

Kjølesonen 3' inneholder sykloner 25, 26 og 27. Til høy-temperatursonen 2' hører den stigeledning 29 som strekker seg fra syklonen 25 til syklonen 28, og i hvilken det i forvarmningssonen 1<*>forvarmede gods innføres ved 30, og som dessuten (ved 31) til-føres brennstoff og/eller oppvarmningsgass.

Mellom syklonen 28 i høytemperatursonen 2' og kjølesonen

3 1 er det enn videre anordnet en holdebeholder 32 , hvis enkelt-heter vil fremgå av fig. 4. Denne holdebeholder 32 har i sin øvre del en tilførselsåpning 33 for det i høytemperatursonen behandlede, i syklonen 28 utskilte varme gods og i den nedre del en utløpsåpning 34 for det gods som gjennom uttaksorganet 35 skal tilføres kjølesonen 3'.

Holdebeholderen 32 er dessuten forsynt med en ringmantel

36 som tjener til å oppsamle kjølt gods, og som ved sin nedre ende står i forbindelse med det indre rom i holdebeholderen 32

via en innløpsåpning 37. I den øvre del av holdebeholderen 32, hvor diameteren er relativt stor, er det anordnet en obstruksjonskonus 38. En ytterligere, mindre obstruksjonskonus 39 er anordnet i den nedre del av holdebeholderen 32, hvor diameteren er relativt liten. Videre er holdebeholderen 32 forsynt med et antall tilførselsåpninger 40 for et luftemedium.

Funksjonen av anlegget ifølge fig. 3 og 4 tilsvarende fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skulle være forståelig etter de opplysninger som er gitt ovenfor. For å redusere den termiske belastning på det uttaksorgan 35 som er anordnet mellom holdebeholderen 32 og syklonen 25 i kjølesonen 3', blir en delmengde 41 av det allerede kjølte gods fra syklonen 27 ført tilbake til holdebeholderen 32 og blandet med det varme gods fra syklonen 28

i høytemperatursonen 2'. Om det ønskes, kan da en del av det kjølte gods som innføres i ringmantelen 36 i holdebeholderen 32, uttas via en ledning 43, som er forsynt med et uttaksorgan 42, hvorved den delmengde av det allerede kjølte gods som skal blandes med det varme gods kan innstilles på den ønskede verdi, men likevel bevirker en forhøyet kjølevirkning (gjennom veggen i holdebeholderen 32). Det vil forstås at hele den godsmengde som forlater

syklonen 27 i kjølesonen 3', eventuelt kan føres tilbake til holdebeholderen 32 for kjøleformål, hvorved hensiktsmessig dog bare en delstrøm av det kjølte materiale blandes med det varme gods, idet den øvrige delmengde derimot uttas som ferdiggods.

Videre skal det nevnes at det innenfor oppfinnelsens ramme er mulig å intensivere kjølingen av det varme gods ved gjentatt oppdeling og etterfølgende sammenføring av de to gods-strømmer.

Til videre belysning av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal denne sammenlignes med de konvensjonelle fremgangs-måter ved hjelp av et eksempel. Eksemplet vedrører varmebehandling av aluminiumhydroksyd i et anlegg ifølge fig. 1 og 2.

Konvensjonell driftsmåte:

Det materiale som skal behandles uttas fra forvarmningssonen 1 (med syklonene4, 5 og 6) gjennom godsledningen 14 med en temperatur på ca. 1500°C, føres deretter inn i høy-temperatursonen (kalsineringssonen) 2 og blir så etter oppnåelse av en temperatur på ca. 1150 - 1250°C ført fra syklonen 8 til kjølesonen 3 via uttaksorganet 18. Ved hjelp av den kjøle-luf tstrøm som tilføres fra ventilatoren 11, kjøles godset i syklonene 9 og 10 til en temperatur på ca. 200 - 250°C. Ved denne konvensjonelle driftsmåte utsettes uttaksorganet 18 stadig for en temperatur på 1150 - 1250°C.

Driftsmåten ifølge oppfinnelsen:

Frem til sirkulasjonen av kjølt gods er fremgangsmåten identisk med den ovenfor beskrevne konvensjonelle driftsmåte. Temperaturen av det i syklonen 8 utskilte gods før innføringen i forlengelsen 21a av trakten 21 er 1150 - 1250°C. Temperaturen av den resirkulerte delstrøm 20 av godset er ca. 200 - 250°C for inn-stilling av en for beskyttelse av uttaksorganet 18 ønsket mak-simal temperatur i det blandede gods 24 behøves en returgods-mengde (delstrøm 20) på ca. 40% av den godsmengde som utskilles i syklonen 8. Temperaturen av det blandede gods før uttaksorganet 18 kan eksempelvis være ca. 850°C. En ytterligere blandeinnretning er da ikke nødvendig. Varmetapene er ytterst små, da det for kal-sineringsprosessen gjenvinnbare varmeinnhold i det blandede gods er like stort som varmeinnholdet i godset i syklonen.

Ved drift av et anlegg tilsvarende fig. 3 og 4 er holdebeholderen 32 som er anordnet mellom høytemperatursonen (kalsineringssonen) 2' og kjølesonen 3', meget fordelaktig, da godset oppdemmes av uttaksorganet 35 for oppnåelse av en bestemt opp-holdstid. Dette uttaksorgan 35 behøver ikke kjøles ytterligere ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Det kan være fremstilt av legert handelsstål, hvilket først muliggjør gjennomføring av en kalsineringsprosess ved temperaturer på eksempelvis over 1200°C.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til varmebehandling av finkornet gods i en flertrinnssyklonvarmeveksler inneholdende en forvarmningssone, en høytemperatursone og en kjølesone, hvorved det i høytemperatur-sonen behandlede gods via et uttaksorgan kommer inn i kjølesonen, i hvilken det kjøles ved hjelp av en luftstrøm, som deretter til-føres høytemperatursonen, karakterisert ved at det til det i høytemperatur-sonen behandlede gods foran uttaksorganet tilblandes en delstrøm av det i kjølesonen allerede kjølte gods.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, ved hvilken det i høytempera-tursonen behandlede gods deretter kommer inn i en holdesone og fra denne holdesone tilføres kjølesonen gjennom et uttaksorgan, karakterisert ved at det til det gods som forlater holdesonen, foran uttaksorganet tilblandes en delstrøm av det i kjølesonen allerede kjølte gods.

3. Anlegg for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, inneholdende en syklon for utskillelse av det i høytemperatur-sonen behandlede gods, karakterisert ved at godsuttakstrakten (21) i denne syklon (8) oppviser en fortrinnsvis ringformet innløps-åpning (22a) for den delstrø m (20) av det kjølte gods som skal tilblandes.

4. Anlegg for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 og 2, inneholdende en mellom høytemperatursonen (21) og kjølesonen (3 <1> ) anordnet holdebeholder (32) som i sin øvre del er forsynt med en innløpsåpning (33) for det i høytemperatursonen behandlede gods og i sin nedre del er forsynt med en utløpsåpning (34) for det gods som skal tilføres kjølesonen, karakterisert ved at det fortrinnsvis i den nedre del av holdebeholderen er anordnet en fortrinnsvis ringformet inn-løpsåpning (37) for den delstrøm (41) av det kjølte gods som skal tilblandes.

5. Anlegg ifølge krav 4, karakterisert ved at holdebeholderen (32) oppviser en ringmantel (36) som tjener til å oppta kjølt gods, og som ved sin nedre ende står i forbindelse med det indre rom i holdebeholderen via en innlø psåpning (37).