CH631691A5 - PLANT FOR THE TRANSFORMATION INTO CLINKER PORTLAND OF WET MELME OF RAW MATERIALS FROM CEMENT. - Google Patents

Description

La presente invenzione ha per scopo di realizzare un 20 impianto in grado di offrire una soluzione economica ai problemi sopra accennati ed, in particolare, a quello della trasformazione degli esistenti forni convenzionali per via umida in altri ad elevata economia termica, che in seguito saranno chiamati brevemente «per via semiumida». The present invention has the purpose of realizing a plant capable of offering an economic solution to the problems mentioned above and, in particular, to that of the transformation of existing conventional ovens by humid way into others with high thermal economy, which will later be called briefly "semi-wet".

25 25

Questo scopo viene raggiunto secondo l'invenzione con un impianto per la trasformazione in clinker portland di melme umide di materie prime da cemento avente un contenuto di acqua del 28% - 45%, comprendente un'ap-30 parecchiatura di deumidificazione parziale delle melme acquose, dal quale le melme parzialmente deumidificate vengono alimentate ad un essiccatore percorso in equicorrente da gas provenienti da un preriscaldatore multistadio, un'apparecchiatura di depolverizzazione collegata all'uscita 35 di detto essiccatore, dalla quale la materia polverulenta viene alimentata al primo stadio di preriscaldamento, un forno rotante al quale viene alimentata la materia preriscaldata nell'ultimo stadio di preriscaldamento ed il quale è collegato all'entrata di quest'ultimo stadio di preriscalda-40 mento, nonché un raffreddatore del clinker collegato all'uscita del forno rotante, caratterizzato dal fatto che l'apparecchiatura di deumidificazione parziale delle melme acquose è costituita da almeno un separatore centrifugo orizzontale direttamente collegato all'entrata dell'essicca-45 tore. This object is achieved according to the invention with a plant for the transformation into wetland clinker of wet sludge of raw materials from cement having a water content of 28% - 45%, comprising an apparatus for partial dehumidification of aqueous sludge , from which the partially dehumidified sludge is fed to a dryer run in co-current by gases coming from a multistage preheater, a de-dusting device connected to the outlet 35 of said dryer, from which the powdery material is fed to the first preheating stage, a rotating kiln to which the preheated material in the last preheating stage is fed and which is connected to the entrance of this last preheating stage, as well as a clinker cooler connected to the exit of the rotating kiln, characterized by the fact that the apparatus for partial dehumidification of aqueous sludge consists of al minus a horizontal centrifugal separator directly connected to the entrance of the dryer.

Nell'impianto la melma acquosa di miscela di materie prime, preferibilmente macinata ed omogeneizzata secondo un processo convenzionale per via umida (e perciò contenente da 28% a 45% di acqua), può anzitutto essere 50 ispessita fino ad una umidità residua del 18% - 22% di acqua mediante centrifugazione in macchine continue, di semplicità ed economicità di esercizio molto superiori alle filtropresse finora in uso nell'industria del cemento (processo di ispessimento). In the plant, the aqueous slime of a mixture of raw materials, preferably ground and homogenized according to a conventional process by humid way (and therefore containing from 28% to 45% of water), can first of all be 50 thickened up to a residual humidity of 18% - 22% of water by centrifugation in continuous machines, of simplicity and economy of operation much higher than the filter presses used so far in the cement industry (thickening process).

55 La pasta ispessita così ottenuta (18%-22% di acqua) viene alimentata ad un'apparecchiatura termica che può realizzare gli ulteriori processi di: 55 The thickened paste thus obtained (18% -22% of water) is fed to a thermal appliance which can carry out the further processes of:

— essiccazione per evaporazione con depolverazione 60 meccanica ed elettrostatica dei gas esausti; - drying by evaporation with mechanical and electrostatic dedusting 60 of the exhausted gases;

— preriscaldamento della polvere essiccata in due cicloni, dei quali il secondo funge anche da depolvera-tore del successivo stadio; - preheating of the dried powder in two cyclones, the second of which also acts as a dust collector for the next stage;

— decarbonatazione parziale della polvere secca pre-65 riscaldata mediante trattamento in un reattore provvisto di ciclone depolveratore-preriscaldatore (secondo ciclone dello stadio precedente); - partial decarbonation of the pre-65 dry powder heated by treatment in a reactor equipped with a cyclone dust collector-preheater (second cyclone of the previous stage);

— completamento della decarbonatazione e clinkeriz- - completion of decarbonation and clinkeriz-

3 3

631691 631691

zazione della miscela parzialmente decarbonata proveniente dal suddetto reattore in forno rotante; zation of the partially decarbonated mixture coming from the above reactor in a rotating oven;

— raffreddamento del clinker ottenuto in un raffreddatore. - cooling of the clinker obtained in a cooler.

Il reattore può essere posto lungo un condotto che adduce i gas combusti provenienti dal forno rotante agli stadi di preriscaldamento ed al medesimo reattore possono giungere pure i gas caldi prodotti in apposita camera di combustione mediante qualsivoglia tipo di combustibile ed aria calda proveniente dal raffreddatore del clinker. The reactor can be placed along a duct that feeds the combustion gases coming from the rotating oven to the preheating stages and the same reactor can also reach the hot gases produced in a special combustion chamber through any type of fuel and hot air coming from the clinker cooler. .

La funzione di questo reattore è quella di determinare la parziale decarbonatazione della miscela preriscaldata ed, in pari tempo, di conferire ai gas combusti in uscita, per portata e temperatura, il contenuto termico adeguato ad essiccare la melma ispessita. The function of this reactor is to determine the partial decarbonation of the preheated mixture and, at the same time, to give the combustion gases leaving, by flow rate and temperature, the appropriate thermal content to dry the thickened slime.

Qualora un componente della miscela di materie prime crude sia disponibile a basso contenuto di umidità naturale, esso può essere macinato da solo per via secca e, If a component of the raw material mixture is available with a low natural moisture content, it can be ground alone by dry means and,

come polvere secca, dosato in opportuna misura ed alimentato od insieme alla miscela essiccata nel primo stadio di preriscaldamento, ovvero insieme alla melma ispessita nello stadio di essiccazione. as dry powder, dosed in a suitable measure and fed or together with the mixture dried in the first preheating stage, or together with the thickened slime in the drying stage.

Una possibile forma di realizzazione dell'impianto secondo la presente invenzione sarà di seguito descritta con riferimento al disegno allegato, in cui: A possible embodiment of the system according to the present invention will be described below with reference to the attached drawing, in which:

la fig. 1 mostra lo schema dell'intero impianto, fig. 1 shows the scheme of the entire system,

la fig. 2 mostra un dettaglio dell'impianto stesso, e la fig. 3 è una sezione orizzontale secondo la linea III-III di fig. 2. fig. 2 shows a detail of the plant itself, and fig. 3 is a horizontal section along the line III-III of fig. 2.

La melma acquosa contenente da 28% a 45% di acqua viene dosata ad un separatore centrifugo orizzontale 1, qui deumidificata a 18% + 22% di acqua e quindi trasferita a portata costante (eventualmente con una o più componenti della materia prima cruda preparati per via secca e dosati da un ponderodosatore 5) in un essiccatore 2 percorso, in equicorrente, da gas provenienti da un primo stadio di preriscaldamento 7. La materia solida, essiccata e polverulenta, viene presa in sospensione dai gas e quindi separata dai medesimi in depolveratori a cicloni 3 ed in un elettrofiltro 4. Tale polvere viene quindi alimentata (eventualmente con una o più componenti della materia prima cruda preparati per via secca e separatamente dosati dal ponderodosatore 5) nel flusso dei gas combusti che percorrono un condotto 6 di collegamento tra un secondo stadio di preriscaldamento 12 ed il primo stadio di preriscaldamento 7. The aqueous slime containing from 28% to 45% of water is dosed to a horizontal centrifugal separator 1, here dehumidified to 18% + 22% of water and then transferred at constant flow (possibly with one or more components of the raw raw material prepared for dry way and dosed by a pond-doser 5) in a dryer 2 run, in co-current, by gas coming from a first stage of preheating 7. The solid matter, dried and powdery, is taken in suspension from the gases and then separated from the same in dust collectors with cyclones 3 and in an electrofilter 4. This powder is then fed (possibly with one or more components of the raw raw material prepared dry and separately dosed by the weigher-doser 5) in the flue gas flow that pass through a conduit 6 connecting a second preheating stage 12 and the first preheating stage 7.

Il materiale captato nel primo stadio 7 giunge alla base di un reattore 8 nel quale viene preso in sospensione dai gas combusti provenienti da un forno rotante 13 e dai gas combusti prodotti in una camera 9 che utilizza combustibile di tipo qualsivoglia ad aria calda comburente proveniente da un raffreddatore del clinker 10 dopo eventuale depolverazione in un separatore del tipo a gravità o centrifugo 11. The material captured in the first stage 7 reaches the base of a reactor 8 in which it is taken in suspension by the combustion gases coming from a rotating furnace 13 and by the combustion gases produced in a chamber 9 which uses any type of fuel with hot combustion air coming from a clinker cooler 10 after any dedusting in a gravity or centrifugal type separator 11.

I gas combusti prodotti nella camera 9 vengono fatti affluire tangenzialmente nel reattore 8, come illustrato in particolare nelle figure 2 e 3. The flue gases produced in the chamber 9 are made to flow tangentially into the reactor 8, as illustrated in particular in Figures 2 and 3.

Dal reattore 8 la materia preriscaldata passa, in sospensione, in un ciclone 12: qui viene separata ed alimentata al forno rotante 13 ove si completa la decarbonatazione e si realizza la clinkerizzazione. From the reactor 8 the preheated matter passes, in suspension, into a cyclone 12: here it is separated and fed to the rotating oven 13 where decarbonation is completed and clinkerization is carried out.

Il clinker prodotto nel forno 13 viene raffreddato nel raffreddatore 10. The clinker produced in the oven 13 is cooled in the cooler 10.

Se richiesto da speciali circostanze, il processo di essiccazione nell'essiccatore 2 viene in parte realizzato uti-5 lizzando anche una porzione, più o meno importante, di . aria calda proveniente dal raffreddatore del clinker 10 (vedi in fig. 1 il condotto 14 indicato a linee tratteggiate). If required by special circumstances, the drying process in the dryer 2 is partly carried out by also using a portion, more or less important, of. hot air from the clinker cooler 10 (see in duct 1 the duct 14 indicated by dashed lines).

I vantaggi principali dell'impianto a processi integrati, secondo la descritta forma di realizzazione della presente io invenzione, sono i seguenti: The main advantages of the integrated process plant, according to the described embodiment of the present invention, are the following:

I separatori centrifughi 1 funzionano secondo un processo continuo e possono essere inseriti come un tutt'uno nell'essiccatore assolvendo alla triplice funzione di ispessitori, alimentatori ed esclusori d'aria (funzione The centrifugal separators 1 operate according to a continuous process and can be inserted as a whole in the dryer, performing the triple function of thickeners, feeders and air exclusions (function

15 quest'ultima indispensabile per l'elevata depressione esistente all'interno dell'essiccatore). 15 the latter indispensable for the high depression existing inside the dryer).

È reso così possibile il dosaggio della melma al 28% + 45% di acqua all'ingresso dei separatori centrifughi. The dosing of the sludge with 28% + 45% of water at the inlet of the centrifugal separators is thus made possible.

Usando invece, secondo la tecnica nota, come ispessi-20 tori di melma, filtri a pressione, si ottiene una produzione discontinua, cioè per lotti; i pannelli ottenuti richiedono di essere ridotti di pezzatura, accumulati, dosati ponderalmente ed alimentati al sistema di essiccazione tramite valvole di esclusione d'aria. Il funzionamento degli esclusori 25 d'aria risulta sempre problematico con materiale appiccicoso come spesso si presenta la melma ispessita; il loro imperfetto funzionamento penalizza invariabilmente il rendimento termico del processo di essiccazione per entrata di aria falsa. By using, according to the prior art, pressure filters, as thickeners, to obtain slurry, a discontinuous production is obtained, that is, by batches; the panels obtained require to be reduced in size, accumulated, weighted and fed to the drying system by means of air exclusion valves. The operation of the air exclusions 25 is always problematic with sticky material as thickened slime often occurs; their imperfect operation invariably penalizes the thermal efficiency of the drying process through the entry of false air.

30 30

È consentita la possibilità di introdurre sotto forma di polvere secca nell'essiccatore 2 ovvero nel condotto 6 che porta al primo stadio di preriscaldamento 7 uno o più componenti della materia prima, che per l'esigua umidità 35 naturale ovvero se usata a scopo di correzione modesta sia conveniente macinare per via secca. The possibility of introducing one or more components of the raw material in the form of dry powder into the dryer 2 or into the duct 6 which leads to the first preheating stage 7 is allowed, which for the limited natural humidity 35 or if used for correction purposes modest it is convenient to grind dry.

Sono rese possibili le utilizzazioni: Uses are made possible:

— del calore sensibile dei gas del forno per l'essiccazione della melma ispessita, dopo il loro impiego nella - the sensitive heat of the oven gases for drying the thickened slime, after their use in the

40 precalcinazione e nel preriscaldamento della miscela essiccata; 40 pre-calcination and preheating of the dried mixture;

— di parte dell'aria calda di esubero dal raffreddamento del clinker quale comburente nel reattore di precalcinazione; - part of the hot air made redundant by the cooling of the clinker as a comburent in the precalcination reactor;

45 — di altra parte di detta aria calda — eventualmente — come gas supplementare di essiccazione, nell'essiccatore 2. 45 - other part of said hot air - possibly - as additional drying gas, in dryer 2.

II funzionamento del reattore di precalcinazione permette di diminuire il combustibile alimentato nel forno The operation of the precalcination reactor allows to decrease the fuel supplied in the oven

50 rotante con riduzione del carico termico sui refrattari e delle temperature in zona di clinkerizzazione. Si riducono, quindi, anche l'evaporazione dalla materia in cottura dei composti volatili e la entità del loro ciclo di arricchimento nell'intero sistema di cottura. Lo stesso reattore permette ss — variando il quantitativo di combustibile bruciatovi — di ottenere i volumi di gas più convenienti, ed alla temperatura adeguata, all'ingresso dello stadio di essiccazione. 50 rotating with reduction of the thermal load on the refractories and of the temperatures in the clinkerization zone. Therefore, the evaporation of the volatile compounds from the material being cooked and the extent of their enrichment cycle in the entire cooking system are also reduced. The same reactor allows - by varying the quantity of fuel burned there - to obtain the most convenient volumes of gas, and at the appropriate temperature, at the entrance of the drying stage.

Risulta oltremodo semplice ed adeguatamente economica la trasformazione di esistenti forni per via umida in 60 forni per via semiumida, diminuendone il consumo termico dai convenzionali valori di 1250 + 1600 kCal/kg clinker a non più di 950 kCal/kg clinker. The transformation of existing wet ovens into 60 semi-wet ovens is extremely simple and adequately economical, reducing their thermal consumption from the conventional values of 1250 + 1600 kCal / kg clinker to no more than 950 kCal / kg clinker.

v v

1 foglio disegni 1 sheet of drawings

Claims (2)

631691 RIVENDICAZIONI631691 CLAIMS 1. Impianto per la trasformazione in clinker portland di melme umide di materie prime da cemento avente un contenuto di acqua del 28%-45%, compredente un'apparecchiatura di deumidificazione (1) parziale delle melme acquose, dal quale le melme parzialmente deumidificate vengono alimentate ad un essiccatore (2) percorso in equicorrente da gas provenienti da un preriscaldatore multistadio, un'apparecchiatura di depolverizzazione (3, 4) collegata all'uscita di detto essiccatore, dalla quale la materia polverulenta viene alimentata al primo stadio (7) di preriscaldamento, un forno rotante (13) al quale viene alimentata la materia preriscaldata nell'ultimo stadio (12) di preriscaldamento ed il quale è collegato all'entrata di quest'ultimo stadio di preriscaldamento, nonché un raffreddatore (10) del clinker collegato all'uscita del forno rotante, caratterizzato dal fatto che l'apparecchiatura di deumidificazione parziale delle melme acquose è costituita da almeno un separatore centrifugo orizzontale (1) direttamente collegato all'entrata dell'essiccatore (2). 1. Plant for the transformation into wetland clinker of wet sludge of raw materials from cement having a water content of 28% -45%, including a partial dehumidification equipment (1) of the aqueous sludge, from which the partially dehumidified sludge is fed to a dryer (2) run in co-current by gases coming from a multistage preheater, a dedusting device (3, 4) connected to the output of said dryer, from which the powdery material is fed to the first stage (7) of preheating, a rotating oven (13) to which the preheated material in the last preheating stage (12) is fed and which is connected to the entrance of this last preheating stage, as well as a clinker cooler (10) connected to the exit of the rotary kiln, characterized in that the partial dehumidification apparatus of the aqueous sludge consists of at least one centrifugal separator oriz zontale (1) directly connected to the inlet of the dryer (2). 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che all'entrata dell'essicatore (2) è collegato un ponderodosatore (5) per l'aggiunta di almeno un componente correttivo sotto forma di polvere secca. System according to claim 1, characterized in that a weighing device (5) is connected to the inlet of the dryer (2) for the addition of at least one corrective component in the form of dry powder. 3. Impianto secondo la rivendicazione2, caratterizzato dal fatto che il ponderodosatore (5) è collegabile alternativamente al preriscaldatore. System according to claim 2, characterized in that the weighing device (5) can be connected alternatively to the preheater. 4. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da un reattore (8) di parziale decarbonatazione della materia polverulenta preriscaldata proveniente dal primo stadio di preriscaldamento (7), detto reattore (8) essendo posto lungo il condotto di collegamento tra forno rotante (13) e l'ultimo stadio di preriscaldamento (12). Plant according to claim 1, characterized by a reactor (8) of partial decarbonation of the preheated powdery material coming from the first preheating stage (7), said reactor (8) being placed along the connection duct between the rotating oven (13) and the last stage of preheating (12). 5. Impianto secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che nel reattore (8) vengono adotti gas caldi prodotti in una camera di combustione (9) con utilizzazione, come comburente, di aria calda proveniente dal raffreddatore del clinker (10). 5. Plant according to claim 4, characterized in that hot gases produced in a combustion chamber (9) are used in the reactor (8) with the use, as oxidiser, of hot air coming from the clinker cooler (10). Nella tecnologia del cemento portland sono noti numerosi impianti per il preriscaldamento e la cottura della miscela secca di materie prime da cemento, nonché i loro riconosciuti vantaggi di economia termica e semplicità di impianto. Numerous plants for preheating and cooking the dry mix of raw materials from cement are known in the Portland cement technology, as well as their recognized advantages of thermal economy and simplicity of installation. Essi, peraltro, non sono economicamente utilizzabili quando l'umidità naturale delle materie prime richiede il loro trattamento (macinazione ed omogeneizzazione) mediante il processo cosiddetto per via umida, che implica la cottura di una melma acquosa, della miscela macinata delle materie prime, contenente da 28% a 45% di acqua (a seconda della natura delle medesime) e, quindi, un dispendioso consumo di energia termica, compreso tra 1250 e 1600 kCal/kg di clinker. Moreover, they are not economically usable when the natural humidity of the raw materials requires their treatment (grinding and homogenization) by the so-called wet process, which involves cooking an aqueous slime, of the ground mixture of the raw materials, containing from 28% to 45% of water (depending on the nature of the same) and, therefore, an expensive consumption of thermal energy, between 1250 and 1600 kCal / kg of clinker. Sono ancor oggi numerosi gli impianti — moderni e di grandi dimensioni — che, funzionano secondo siffatto processo e con tali elevati consumi, richiederebbero una adeguata trasformazione per rendere economico il loro esercizio. There are still numerous systems - modern and large - which operate according to this process and with such high consumption, would require an adequate transformation to make their operation economical. Si conoscono proposte e tentativi di spruzzare melme acquose (contenenti 28% - 45% di acqua) di miscela di materie prime da portland, ottenute col processo per via umida, nei gas di scarico di un forno rotante per provocarne la rapida trasformazione in una polvere secca da preriscaldare, quindi, in sospensione e cuocere, poi, in forno rotante. There are known proposals and attempts to spray aqueous sludge (containing 28% - 45% of water) of a mixture of raw materials from Portland, obtained with the process by wet process, into the exhaust gas of a rotating kiln to cause its rapid transformation into a powder dry to preheat, then, in suspension and cook, then, in a rotating oven. 2 2 Risulta peraltro che difficoltà pratiche e risultati non brillanti hanno finora impedito un largo sviluppo industriale di questo principio. However, it appears that practical difficulties and not brilliant results have hitherto prevented a large industrial development of this principle. Sono pure noti sistemi di deumidificazione delle mel-5 me acquose di cui trattasi mediante filtrazione sia sotto vuoto sia sotto pressione. Le filtropresse sono i dispositivi per tal fine più frequentemente utilizzati. Essi hanno, però, l'inconveniente di funzionare in modo discontinuo, o semicontinuo, e la complicazione di richiedere io — a loro valle — ulteriori dispositivi di trattamento, di accumulo e di dosaggio perchè il materiale possa venire alimentato ad un qualsiasi sistema di essiccazione e cottura. Si deve inoltre rilevare, che gli oneri finanziari relativi all'investimento per l'impianto, nonché le spese di 15 esercizio e di manutenzione, della filtrazione della melma sotto pressione superano talora il costo dell'energia termica richiesta dall'evaporazione dell'acqua separata per filtrazione, talché il processo non risulta economico. There are also known systems for dehumidifying the aqueous melts in question by filtration both under vacuum and under pressure. Filter presses are the most frequently used devices for this purpose. However, they have the drawback of operating in a discontinuous or semi-continuous way, and the complication of requiring - downstream from them - further treatment, storage and dosing devices so that the material can be fed to any drying system. and cooking. It should also be noted that the financial costs related to the investment for the plant, as well as the 15 operating and maintenance costs, of the filtration of the slime under pressure sometimes exceed the cost of the thermal energy required by the evaporation of the separated water by filtration, so that the process is not economic.