PL216164B1 - Method for roasting low-calorie bituminous shale or clay, and the reactor to use this method - Google Patents

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych i glin nie zawierających części palnych w pierścieniowej warstwie fluidalnej oraz reaktor z pierścieniową warstwą fluidalną do prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych lub glin.The present invention relates to a method of roasting low calorific coal shale and non-combustible clays in an annular fluidized bed and an annular fluidized bed reactor for roasting low caloric coal shale or clays.

Wyprażone niskokaloryczne łupki przywęglowe znajdują zastosowanie w budownictwie jako lekki wypełniacz betonów. Szczególnym obszarem stosowania wynalazku jest przemysł cementowy, mogący wykorzystać produkt otrzymany sposobem według wynalazku jako dodatek pucolanowy do cementu. Dodatkiem tym są zdehydratyzowane w wyniku prażenia w warstwie fluidalnej materiały ilaste pochodzące z łupków przywęglowych, czy też z prażonych glin.Roasted low-calorie coal shale is used in construction as a light concrete filler. A particular field of application of the invention is the cement industry, which can use the product obtained by the process according to the invention as a pozzolanic additive for cement. These additives are clay materials dehydrated as a result of roasting in a fluidized bed, derived from coal shale or calcined clays.

Znanych jest wiele sposobów i reaktorów do prażenia łupków przywęglowych jak i glin. Znane są sposoby wypalania glin wcześniej doprowadzonych do postaci różnego rodzaju grudek lub granul w piecach rusztowych, obrotowych oraz na taśmach spiekalniczych.Many methods and reactors for roasting coal shale and clays are known. There are known methods of firing clays previously brought to the form of various types of lumps or granules in grate furnaces, rotary kilns and on sintering belts.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 83 343 znany jest sposób spiekania drobnych kruszyw lekkich i urządzenie do spiekania drobnych kruszyw lekkich, w którym sposób spiekania w złożu fluidalnym polega na formowaniu granulek z surowców mających zdolność pęcznienia w stanie piroklastycznym. Wysuszone i nagrzane granulki do temperatury mniejszej niż temperatura wydzielania się gazów powodujących ich pęcznienie wprowadza się w sposób ciągły do złoża fluidalnego o temperaturze wyższej od temperatury topienia niskotopliwych eutektyk, a następnie wytrzymuje się je w temperaturze niższej o 50°C do 200°C od temperatury nadtapiania powierzchni granulek, po czym spieczone drobne kruszywo lekkie wyprowadza się na zewnątrz.Polish patent description No. PL 83 343 describes a method of sintering fine light aggregates and a device for sintering fine light aggregates, in which the fluidized bed sintering method consists in forming granules from raw materials having the ability to swell in a pyroclastic state. The dried and heated granules to a temperature lower than the temperature of gas evolution causing their swelling are continuously introduced into the fluidized bed at a temperature higher than the melting point of low-melting eutectics, and then they are kept at a temperature lower by 50 ° C to 200 ° C than the temperature melting the surface of the granules, after which the sintered fine lightweight aggregate is discharged outside.

Czynnik fluidyzujący jest wprowadzany w dolnej części warstwy poziomo i prostopadle do promienia rusztu. Urządzenie do spiekania drobnych kruszyw lekkich posiada komorę fluidalną o kształcie pierścienia zwężającego się ku dołowi komory. Pierścień ten jest zakończony rusztem składającym się z kilku segmentów zawierających promieniowe płytki usytuowane poziomo. Ruszt pierścienia może posiadać segmenty zaopatrzone w dysze usytuowane prostopadle do promienia rusztu. Wadą tego sposobu jest konieczność precyzyjnego utrzymywania temperatury wysuszonych granul wprowadzanych do warstwy fluidalnej oraz częste spiekanie się granul w bryły znacznej wielkości co powoduje konieczność przerwania procesu i opróżniania złoża z powstałych brył i ponownego rozpadu.The fluidizing agent is introduced into the lower part of the layer horizontally and perpendicular to the radius of the grate. The device for sintering fine lightweight aggregates has a fluidized chamber in the shape of a ring narrowing towards the bottom of the chamber. The ring ends with a grate consisting of several segments containing radial plates situated horizontally. The grate of the ring may have segments provided with nozzles situated perpendicular to the radius of the grate. The disadvantage of this method is the need to precisely maintain the temperature of the dried granules introduced into the fluidized bed and frequent sintering of granules into large size lumps, which causes the necessity to interrupt the process and empty the bed of the formed lumps and disintegrate again.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 118 084 znany jest sposób wytwarzania kruszyw z łupków przywęglowych o wartości opałowej powyżej 2500 kJ/kg w stanie rozdrobnionym o niesortowanej granulacji poniżej 20 mm polegający na poddawaniu tych łupków procesowi spalania w przepływowym złożu fluidalnym, a pozostałą ilość węgla zawartą w substancji mineralnej wypala się w przeciwprądzie z powietrzem i parą wodną. Wadą tego sposobu jest konieczność prowadzenia procesu spalania węgla pierwiastkowego w sposób dwuetapowy co znacznie podraża koszty oraz brak możliwości wykorzystania tego procesu do prażenia łupków przywęglowych o małej i zmiennej zawartości węgla pierwiastkowego,The Polish patent description no. PL 118 084 describes a method of producing coal shale aggregates with a calorific value above 2500 kJ / kg in a comminuted state with unsorted granulation below 20 mm, consisting in subjecting these shales to the combustion process in a fluidized bed flow, and the remaining amount of coal contained in burns in a mineral substance in counter-current with air and water vapor. The disadvantage of this method is the need to carry out the combustion of elemental coal in a two-stage manner, which significantly increases costs and the inability to use this process for the roasting of coal shale with low and variable content of elemental carbon,

Z polskiego opisu patentowego nr PL 139 137 znany jest sposób przeróbki łupku przywęglowego, według którego łupek przywęglowy wypala się wstępnie w piecu obrotowym w atmosferze utleniającej w temperaturze poniżej 1200°C pozbywając się w ten sposób ziaren węgla. Po wypaleniu wstępnym ochładza się łupek strumieniem powietrza lub spalin, odsiewa się lub odwiewa popiół i odżelazia łupek. Uzyskany koncentrat łupkowy bogaty w AI2O3 wypala się końcowo w piecu obrotowym w temperaturze powyżej 1250°C pozbywając się w ten sposób węgla zdyspergowanego. Wadą tego sposobu jest brak możliwości wypalania łupka przywęglowego o niskiej i zmiennej zawartości węgla oraz konieczność prowadzenia wypału w wysokiej temperaturze co znacznie podraża koszty procesu.Polish patent specification No. PL 139 137 discloses a method of processing coal shale, according to which the coal shale is pre-fired in a rotary kiln in an oxidizing atmosphere at a temperature below 1200 ° C, thus getting rid of coal grains. After pre-firing, the slate is cooled with a stream of air or flue gas, the ash is sifted out or blown away, and the slate is de-ironed. The resulting Al2O3-rich shale concentrate is finally burned in a rotary kiln at a temperature above 1250 ° C, thereby getting rid of dispersed coal. The disadvantage of this method is the inability to burn coal shale with low and variable carbon content and the need to carry out firing at high temperature, which significantly increases the cost of the process.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 189 064 znany jest sposób i urządzenie do wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego z mieszanki odpadowych materiałów górnictwa węglowego zawierającej wagowo 40% do 60% odpadu poflotacyjnego o ziarnach poniżej 1 mm, 30% do 40% odpadu popłuczkowego oraz ewentualnie 5% do 10% miału węglowego i 5% do 10% składnika schładzającego. Mieszanka ta jest tak dobrana, aby łączna zawartość części palnych była nie mniejsza niż 30%. Z mieszanki tej wytwarza się grudki przez wyciskanie lub granulowanie w zależności od ilości wilgoci zawartej w mieszance. Obróbkę cieplną prowadzi się w dwukomorowym urządzeniu przelotowym. Urządzenie do obróbki cieplnej wytworzonych grudek zawiera obudowę z wyłożeniem ceramicznym, usytuowany w strefie górnej zespół zasypowy wsadu i kanał spalinowy oraz wykonaną poniżej szybową komorę spiekania. W ścianach bocznych komory spiekania zabudowane są dysze nadmuchu powietrza. W strefie dna komora zamknięta jest zespołem odbierającym spieczone grudki kruszywa. PodThe Polish patent description No. PL 189 064 describes a method and device for the production of lightweight construction aggregate from a mixture of waste coal mining materials containing 40% to 60% by weight of flotation tailings with grains below 1 mm, 30% to 40% of washings waste and possibly 5% up to 10% fine coal and 5% to 10% cooling component. This mixture is selected so that the total content of combustible parts is not less than 30%. This mixture is made into lumps by extrusion or granulation depending on the amount of moisture contained in the mixture. The heat treatment is carried out in a two-chamber continuous device. The device for heat treatment of the produced pellets comprises a casing with a ceramic lining, a charge charging unit located in the upper zone and a flue gas duct, and a sintering shaft chamber arranged below. Air nozzles are built into the side walls of the sintering chamber. In the bottom zone, the chamber is closed with an assembly collecting sintered aggregate lumps. Under

PL 216 164 B1 zespołem zasypowym urządzenie posiada przelotowe palenisko o zasadniczo poziomym kierunku przepływu wsadu z rusztem taśmowym lub fluidalnym. Wylot z paleniska znajduje się nad szybową komorą spiekania. W kanale spalinowym zabudowany jest wymiennik ciepła. Przy odmianie wynalazku z rusztem fluidalnym ruszt ten pierścieniowo obejmuje szyb komory spiekania. Zespół odbierający kruszywo ma poprzeczną konstrukcję z wybierającą tarczą obrotową. Wadą sposobu według tego wynalazku jest możliwość wytwarzania kruszywa lekkiego tylko i wyłącznie z mieszaniny wsadu zawierającego więcej niż 30% części palnych. Wadą urządzenia do wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego jest skomplikowany dwuetapowy proces spiekania co znacznie podwyższa koszty jego eksploatacji.In the charging assembly, the device has a continuous furnace with a substantially horizontal direction of flow of the charge with a belt or fluidized-bed grate. The outlet from the furnace is located above the sintering shaft chamber. A heat exchanger is installed in the flue gas duct. In a variant of the invention with a fluidized bed, this grate comprises the sintering chamber shaft in a ring shape. The aggregate collecting unit has a transverse structure with a selecting rotating disc. The disadvantage of the method according to this invention is the possibility of producing lightweight aggregate solely and exclusively from a batch mixture containing more than 30% combustible parts. The disadvantage of the device for the production of lightweight construction aggregate is the complicated two-stage sintering process, which significantly increases its operating costs.

Z brytyjskiego opisu patentowego nr GB 858462 znany jest reaktor fluidalny składający się z komory wypalania połączonej w górnej bocznej ścianie z cyklonem poprzez otwór spalin opuszczających komorę. W sklepieniu komory wypalania zabudowany jest układ dozujący łupki, które są następnie wypalane w stanie zawieszenia na kolejnych, jeden pod drugim, obrotowo zainstalowanych talerzach, z których pierwszy zamyka dno komory. Każdy następny talerz jest zainstalowany poniżej dna komory. Z gazów spalinowych w cyklonie wytrącają się drobne ziarna, które są odbierane z cyklonu podajnikiem ślimakowym i transportowane powtórnie na pierwszy talerz z warstwą fluidalną zainstalowany poniżej dna komory wypalania.British Patent Specification No. GB 858462 discloses a fluidized bed reactor consisting of a firing chamber connected in the upper side wall to the cyclone through an opening of the exhaust gas leaving the chamber. In the roof of the firing chamber, a shale dosing system is built, which is then fired in a suspended state on consecutive, one below the other, rotatably installed plates, the first of which closes the bottom of the chamber. Each subsequent plate is installed below the bottom of the chamber. Fine grains precipitate from the exhaust gases in the cyclone, which are collected from the cyclone by a screw conveyor and transported again to the first fluidized bed plate installed below the bottom of the firing chamber.

Wadą tego urządzenia jest skomplikowana konstrukcja zawieszenia kilku talerzy z warstwą fluidalną powodująca jego wysoką awaryjność oraz bardzo wysokie zużycie ciepła w procesie wypalania.The disadvantage of this device is the complicated suspension structure of several plates with a fluidized layer, which causes its high failure rate and very high heat consumption in the firing process.

Sposób prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych i glin według wynalazku pozwala na prowadzenie procesu prażenia w sposób ciągły lub w sposób okresowy z ewentualnym użyciem paliwa stałego, paliwa gazowego lub paliwa olejowego w przypadku łupków przywęglowych oraz z użyciem paliwa stałego, gazowego lub olejowego w przypadku glin.The method of roasting low calorific coal shales and clays according to the invention allows the roasting process to be carried out continuously or batchwise with the optional use of solid fuel, gaseous fuel or fuel oil in the case of coal shales and with solid, gaseous or oil fuel in the case of clays.

Sposób prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych o nierównomiernej zawartości części palnych nie większej niż 17,5% jest prowadzony korzystnie w reaktorze do prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych i glin w sposób ciągły lub okresowy bez użycia i z użyciem paliwa. Sposób według wynalazku jest prowadzony z użyciem paliwa stałego, gazowego lub olejowego w przypadku zbyt małej zawartości węgla pierwiastkowego w fazie rozproszonej wynoszącej mniej niż 10%.The method of roasting low calorific coal shale with a non-uniform combustible content of not more than 17.5% is preferably carried out in a reactor for roasting low caloric coal shale and clays continuously or batchwise without the use and with the use of fuel. The process of the invention is carried out with a solid, gaseous or oil fuel in the case of an insufficient amount of elemental carbon in the dispersed phase of less than 10%.

W procesie ciągłego prażenia łupek przywęglowy jest podawany ciągłym strumieniem do warstwy fluidalnej ziaren łupku przywęglowego, której temperatura wynosi od 700°C do 850°C. Wyprażone ciężkie ziarna łupka przywęglowego są odbierane upustem z dolnej części warstwy fluidalnej reaktora ciągle lub okresowo. Ziarna lżejsze są odbierane ciągle lub okresowo upustem z górnej warstwy fluidalnej. Frakcje najdrobniejsze są unoszone wraz ze spalinami, z których są następnie wytrącane w cyklonie.In the continuous roasting process, the coal shale is fed in a continuous stream into the fluid bed of the coal shale grains, the temperature of which is between 700 ° C and 850 ° C. The roasted heavy coal shale grains are withdrawn by the bleed from the bottom of the fluidized bed of the reactor continuously or intermittently. The lighter grains are withdrawn continuously or periodically by tapping from the upper fluidized bed. The finest fractions are carried along with the flue gas, from which they are then precipitated in the cyclone.

W sposobie okresowego prażenia łupków przywęglowych ziarna produktu są częściowo odbierane tak, aby prażenie kolejnej porcji wsadu nie wymagało ponownego rozpalenia warstwy fluidalnej lub odbiera się wszystkie ziarna produktu. Po ponownym załadowaniu wsadu do reaktora powtórnie rozpala się warstwę fluidalną.In the coal shale batch roasting process, the grains of the product are partially collected so that roasting the next batch of batch does not require reigniting the fluidized bed or all the grains of the product are collected. After recharging the batch into the reactor, the fluidized bed is re-ignited.

Sposób ciągłego prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych według wynalazku polega na ciągłym podawaniu do warstwy fluidalnej strumienia ziaren łupków przywęglowych korzystnie o granulacji poniżej 20 mm. Zawartość węgla w łupkach przywęglowych oraz uziarnienie prażonego łupku przywęglowego są zmienne. W przypadku prażenia łupków przywęglowych o zbyt małej zawartości węgla wynoszącej mniej niż 10% lub o grubym uziarnieniu, dla podtrzymania optymalnych warunków procesu prażenia do warstwy fluidalnej podawany jest strumień paliwa stałego. Wyprażony w warstwie fluidalnej łupek przywęglowy odbierany jest z warstwy fluidalnej trzema drogami. Wyprażone ziarna najcięższe odbierane są w sposób ciągły lub okresowy w dolnej części warstwy fluidalnej sąsiadującej bezpośrednio z dystrybutorem czynnika fluidyzującego. Wyprażone ziarna lżejsze odbierane są w sposób ciągły lub w sposób okresowy z górnej części warstwy fluidalnej w miejscu nieco powyżej zasilania warstwy fluidalnej paliwem stałym. Ziarna najdrobniejsze i frakcje pyłowe wyprażonego łupku przywęglowego są unoszone wraz ze spalinami, z których są następnie wytrącane jako gotowy produkt w cyklonie. Maksymalna zawartość węgla pierwiastkowego w wyprażonym łupku przywęglowym sposobem według wynalazku nie jest większa niż około 4%. Zamiast paliwa stałego użyć można paliwa gazowego lub olejowego. Wówczas maksymalna zawartość węgla pierwiastkowego w wyprażonym łupku przywęglowym sposobem według wynalazku nie jest większa niż około 3%.The method of continuous roasting of low calorie coal shales according to the invention consists in continuously feeding to the fluid bed a stream of coal shale grains, preferably with a grain size of less than 20 mm. The carbon content of coal shale and the grain size of the roasted coal shale are variable. When coal shale is roasted with a too low carbon content, less than 10%, or with a coarse grain size, a solid fuel stream is fed to the fluidized bed to maintain optimal conditions of the roasting process. The charcoal shale roasted in the fluidized bed is removed from the fluidized bed in three ways. The roasted heaviest grains are collected continuously or periodically in the lower part of the fluidized bed adjacent to the fluidizing agent distributor. The lighter roasted grains are withdrawn continuously or batchwise from the upper part of the fluidized bed at a location slightly above the solid fuel supply to the fluidized bed. The finest grains and the dust fractions of the roasted coal shale are carried away with the flue gas, from which they are then precipitated as a finished product in the cyclone. The maximum content of elemental carbon in the calcined coal shale according to the present invention is not greater than about 4%. Gaseous or oil fuel may be used instead of solid fuel. Then, the maximum elemental carbon content in the calcined coal shale according to the present invention is not greater than about 3%.

PL 216 164 B1PL 216 164 B1

Sposób okresowego prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych z użyciem paliwa stałego polega na okresowym podaniu do warstwy fluidalnej porcji ziaren łupka przywęglowego korzystnie o granulacji poniżej 20 mm oraz porcji ziaren paliwa stałego. Czas przebywania łupku w warstwie fluidalnej dla uzyskania żądanej wartości jego przereagowania wynosi około 5 do 15 minut. Po wypaleniu się węgla następuje odbiór wyprażonego gotowego produktu trzema drogami opisanymi wyżej w sposobie ciągłym prażenia. Maksymalna zawartość węgla pierwiastkowego w wyprażonym łupku przywęglowym nie jest większa niż około 2%.The method of periodically roasting low calorific coal shale with solid fuel consists in periodically feeding to the fluidized bed a portion of coal shale grains, preferably of less than 20 mm granulation, and a portion of solid fuel grains. The residence time of the shale in the fluidized bed to obtain the desired conversion value is about 5 to 15 minutes. After the coal has burned out, the calcined finished product is collected by the three ways described above in the continuous roasting process. The maximum elemental carbon content in the calcined coal shale is not more than about 2%.

Sposób okresowego prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych z użyciem paliwa gazowego lub olejowego polega na okresowym podaniu do warstwy fluidalnej porcji ziaren łupka przywęglowego korzystnie o granulacji poniżej 20 mm z równoczesnym zasilaniem warstwy fluidalnej paliwem gazowym lub paliwem olejowym. Czas przebywania łupka przywęglowego w warstwie fluidalnej dla uzyskania żądanej wartości jego przereagowania wynosi około 5 do 10 minut. Po wypaleniu się węgla w fazie rozproszonej odbiera się produkt gotowy opisanymi wyżej trzema drogami. Maksymalna zawartość węgla pierwiastkowego w wyprażonym łupku przywęglowym według okresowego sposobu prażenia nie jest większa niż około 1%.The method of batch roasting low calorific coal shale with gaseous or oil fuel consists in periodically feeding a portion of coal shale grains, preferably of less than 20 mm granulation, to the fluidized bed, while simultaneously feeding the fluidized bed with a gaseous fuel or an oil fuel. The residence time of the charcoal shale in the fluidized bed to obtain the desired conversion value is about 5 to 10 minutes. After the coal has burned out in the dispersed phase, the finished product is collected in the three ways described above. The maximum content of elemental carbon in the calcined coal shale according to the batch roasting method is not more than about 1%.

Sposób prażenia w warstwie fluidalnej glin jest prowadzony korzystnie w reaktorze do prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych i glin w sposób ciągły lub okresowy. Proces prażenia glin o granulacji poniżej 20 mm jest prowadzony w sposób ciągły lub okresowy w temperaturze 700°C do 850°C z użyciem paliwa stałego, gazowego lub olejowego. Zawartość węgla pierwiastkowego w warstwie fluidalnej jest nie większa niż 12%. Wyprażone, ciężkie ziarna gliny są odbierane upustem z dolnej części warstwy fluidalnej reaktora ciągle lub okresowo. Ziarna lżejsze są odbierane ciągle lub okresowo upustem z górnej warstwy fluidalnej. Frakcje najdrobniejsze są unoszone wraz ze spalinami, z których są następnie wytrącane w cyklonie. W sposobie okresowego prażenia gliny ziarna produktu są częściowo odbierane tak, aby prażenie kolejnej porcji wsadu nie wymagało ponownego rozpalenia warstwy fluidalnej lub odbiera się wszystkie ziarna. Po ponownym załadowaniu wsadu do reaktora powtórnie rozpala się warstwę fluidalną.The fluidized bed roasting process for aluminum is preferably carried out in a reactor for roasting low caloric coal shale and clays in a continuous or batch mode. The roasting process of clays with a granulation of less than 20 mm is carried out continuously or batchwise at a temperature of 700 ° C to 850 ° C with the use of solid, gas or oil fuel. The content of elemental carbon in the fluidized bed is not more than 12%. The roasted, heavy clay grains are withdrawn by the bleed from the bottom of the fluidized bed of the reactor continuously or periodically. The lighter grains are withdrawn continuously or periodically by tapping from the upper fluidized bed. The finest fractions are carried along with the flue gas, from which they are then precipitated in the cyclone. In the clay batch roasting process, the grains of the product are partially collected so that roasting the next batch of batch does not require reigniting the fluidized bed or all grains are collected. After recharging the batch into the reactor, the fluidized bed is re-ignited.

Sposób ciągłego prażenia glin z użyciem paliwa stałego polega na ciągłym podawaniu do warstwy fluidalnej strumienia ziaren gliny korzystnie o granulacji poniżej 20 mm. Temperatura warstwy fluidalnej mieści się w przedziale od 700°C do 850°C. Wyprażone w warstwie fluidalnej ziarna gliny odbierane są z warstwy fluidalnej trzema drogami. Wyprażone ziarna najcięższe odbierane są okresowo lub w sposób ciągły w dolnej części warstwy fluidalnej sąsiadującej bezpośrednio z dystrybutorem czynnika fluidyzującego. Wyprażone ziarna lżejsze odbierane są w sposób ciągły lub okresowy z górnej części warstwy fluidalnej w miejscu nieco powyżej zasilania warstwy fluidalnej paliwem stałym. Ziarna najdrobniejsze i frakcje pyłowe są unoszone wraz ze spalinami, z których są wytrącane w cyklonie jako produkt gotowy. Maksymalna zawartość węgla w glinie wyprażonej sposobem według wynalazku nie jest większa niż 2%.The method of continuous roasting of clays using solid fuel consists in continuously feeding a stream of clay grains, preferably with a granulation of less than 20 mm, to the fluidized bed. The temperature of the fluidized bed is between 700 ° C and 850 ° C. Clay grains roasted in the fluidized bed are removed from the fluidized bed in three ways. The roasted heaviest grains are collected periodically or continuously in the lower part of the fluidized bed directly adjacent to the fluidizing agent distributor. The toasted lighter grains are withdrawn continuously or intermittently from the top of the fluidized bed at a location slightly above the solid fuel supply to the fluidized bed. The finest grains and dust fractions are carried along with the flue gas, from which they are precipitated in the cyclone as a finished product. The maximum carbon content of the clay calcined according to the invention is not more than 2%.

Sposób ciągłego prażenia glin z użyciem paliwa gazowego lub olejowego polega na ciągłym podawaniu do warstwy fluidalnej strumienia ziaren gliny korzystnie o granulacji poniżej 20 mm. Temperatura warstwy fluidalnej mieści się w przedziale od 700°C do 850°C. Wyprażone w warstwie fluidalnej ziarna gliny odbierane są z warstwy fluidalnej trzema drogami. Wyprażone ziarna najcięższe odbierane są w sposób ciągły lub w sposób okresowy w dolnej części warstwy fluidalnej sąsiadującej bezpośrednio z dystrybutorem czynnika fluidyzującego. Wyprażone ziarna lżejsze odbierane są w sposób ciągły lub okresowy z górnej części warstwy fluidalnej. Ziarna najdrobniejsze i frakcje pyłowe wyprażonej gliny są unoszone wraz ze spalinami, z których są następnie wytrącane w cyklonie jako produkt gotowy.The method of continuously roasting the clays using a gaseous or oil fuel consists in continuously feeding a stream of clay grains, preferably with a granulation of less than 20 mm, to the fluidized bed. The temperature of the fluidized bed is between 700 ° C and 850 ° C. Clay grains roasted in the fluidized bed are removed from the fluidized bed in three ways. The roasted heaviest grains are collected continuously or periodically in the lower part of the fluidized bed immediately adjacent to the fluidizing agent distributor. The lighter roasted grains are withdrawn continuously or intermittently from the top of the fluidized bed. The finest grains and the dust fractions of the roasted clay are carried along with the flue gas, from which they are then precipitated in the cyclone as a finished product.

Sposób okresowego prażenia ziaren gliny z użyciem paliwa stałego polega na okresowym podaniu do warstwy fluidalnej porcji ziaren gliny korzystnie o granulacji mniejszej niż 20 mm oraz porcji paliwa stałego. Temperatura warstwy fluidalnej mieści się w przedziale od 700°C do 850°C. Czas przebywania ziaren gliny w warstwie fluidalnej dla uzyskania żądanej wartości przereagowania wynosi około 8 do 20 minut. Po wypaleniu się węgla w fazie rozproszonej następuje odbiór wyprażonego produktu gotowego opisanymi wyżej trzema drogami. Maksymalna zawartość węgla w wyprażonej glinie sposobem według wynalazku nie jest większa niż około 0,5%.The method of periodically roasting clay grains with solid fuel consists in periodically feeding a portion of clay grains, preferably with a granulation of less than 20 mm, and a portion of solid fuel to the fluidized bed. The temperature of the fluidized bed is between 700 ° C and 850 ° C. The residence time of the clay grains in the fluidized bed to obtain the desired conversion value is about 8 to 20 minutes. After the coal has burned out in the dispersed phase, the calcined finished product is collected in the three ways described above. The maximum carbon content of the calcined clay of the present invention is not greater than about 0.5%.

Sposób okresowego prażenia ziaren gliny z użyciem paliwa gazowego lub olejowego polega na okresowym podaniu do warstwy fluidalnej porcji ziaren gliny korzystnie o granulacji poniżej 20 mm z równoczesnym zasilaniem warstwy fluidalnej paliwem gazowym lub olejowym. Temperatura warstwy fluidalnej mieści się w przedziale od 700°C do 850°C. Czas przebywania ziaren gliny w warstwie fluPL 216 164 B1 idalnej wynosi około 4 do 12 minut. Po wyprażeniu ziaren gliny w fazie rozproszonej następuje odbiór wyprażonego produktu gotowego opisanymi wyżej trzema drogami.The method of periodically roasting clay grains with the use of gaseous or oil fuel consists in periodically feeding a portion of clay grains, preferably less than 20 mm granulation, to the fluidized bed, while simultaneously feeding the fluidized layer with gaseous or oil fuel. The temperature of the fluidized bed is between 700 ° C and 850 ° C. The residence time of the clay grains in the fluid layer is about 4 to 12 minutes. After the clay grains are roasted in the dispersed phase, the calcined finished product is collected in the three ways described above.

W okresowych sposobach prażenia łupków przywęglowych i glin odbiór ziaren gotowego produktu polega na odbiorze tylko części fazy rozproszonej warstwy fluidalnej, aby prażenie następnej warstwy wsadu nie wymagało ponownego rozpalania warstwy fluidalnej lub całkowicie usuwa się warstwę fluidalną z komory fluidalnej, a następnie ponownie wprowadza się wsad do komory fluidalnej i rozpala się warstwę fluidalną.In the batch roasting methods of coal shale and clays, the reception of the grains of the finished product consists in receiving only a part of the dispersed fluidized layer phase, so that the next layer of the charge does not require re-ignition of the fluidized layer or the fluidized layer is completely removed from the fluidized chamber, and then the charge is reintroduced into the fluidized bed and the fluidized bed is ignited.

Reaktor do prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych i glin według wynalazku zbudowany jest z dwóch komór trwale posadowionych na ramie nośnej. Dwie zamknięte pokrywami komory osadzone są korzystnie w jednym owalnym korpusie. Komora fluidyzacyjna reaktora, której wewnętrzne ściany i pokrywę stanowi wymurówka odporna na wysokie temperatury i chroniona od zewnątrz stalowym pancerzem, połączona jest z cyklonem poprzez kanał wlotowy spalin umieszczony w jej górnej części. Dno komory fluidyzacyjnej posiada zabudowany kołpak, korzystnie żeliwny lub ceramiczny, wokół którego posadowiony jest pierścieniowy dystrybutor czynnika fluidyzacyjnego. Wymurówka komory fluidyzacyjnej w swej dolnej części od strony pierścieniowego dystrybutora czynnika fluidyzacyjnego osłonięta jest pancerzem łuskowym od bezpośredniego oddziaływania nań złoża fluidalnego. W niektórych łuskach pancerza łuskowego wykonane są otwory umożliwiające zasilanie złoża fluidalnego paliwem gazowym lub olejowym oraz odprowadzanie wyprażonych granul łupku przywęglowego i gliny na zewnątrz komory fluidalnej. Poniżej pierścieniowego dystrybutora czynnika fluidyzującego zabudowana jest komora czynnika fluidyzującego zasilana czynnikiem fluidyzującym od dołu przy pomocy przewodu czynnika fluidyzującego. W komorze fluidyzacyjnej nieco powyżej górnej części kołpaka posadowiony jest zasilacz wsadu oraz zasilacze paliwa stałego, gazowego lub olejowego. Łupek przywęglowy i glina dozowane są do reaktora poprzez podajnik ślimakowy, którego wylot jest umieszczony w zasilaczu wsadu. Zasilacze paliwa stałego umieszczone w wymurówce komory fluidalnej oraz paliwa gazowego lub olejowego umieszczone tuż nad dystrybutorem czynnika fluidyzującego są niezbędne podczas prażenia łupków przywęglowych o bardzo zmiennej zawartości części palnych i bardzo zmiennym uziarnieniu. W przypadku prażenia glin zasilacze paliwa stałego umieszczone w wymurówce komory fluidalnej oraz paliwa gazowego lub olejowego umieszczone tuż nad dystrybutorem czynnika fluidyzującego są niezbędne. Zasilacze te są również niezbędne do rozpalenia warstwy fluidalnej utworzonej z łupku przywęglowego i z gliny. Tuż nad pierścieniowym dystrybutorem czynnika fluidyzacyjnego w korpusie komory posadowiony jest upust ciężkiej frakcji fazy rozproszonej. Nieco powyżej posadowienia zasilacza wsadu i zasilaczy paliwa stałego, gazowego lub olejowego komory posadowiony jest upust lekkiej frakcji fazy rozproszonej. W pierścieniowym dystrybutorze czynnika fluidyzacyjnego zamocowanych jest szereg dysz o osiach skierowanych poziomo lub pod niewielkim kątem do powierzchni pierścieniowego dystrybutora czynnika fluidyzacyjnego i prostopadłych do promienia dystrybutora pierścieniowego lub odchylonych w stosunku do promienia dystrybutora w kierunku geometrycznego środka dystrybutora. Kąt nachylenia osi dyszy do płaszczyzny dystrybutora jest tak dobrany, że w strukturze warstwy fluidalnej w jej dolnej części występuje warstwa ziaren fazy rozproszonej transportowana poziomo wokół centralnie posadowionego kołpaka. Powyżej pierścieniowej warstwy fluidalnej występuje klasyczna warstwa fluidalna. Pierścieniowa warstwa fluidalna zapobiega powstawaniu spieków fazy rozproszonej warstwy fluidalnej i umożliwia ciągłą pracę reaktora. Czynnik fluidyzujący jest podawany wlotem czynnika fluidyzującego do komory czynnika fluidyzującego. Na wlocie czynnika fluidyzującego zamontowana jest zasuwa, którą reguluje się wielkość strumienia czynnika fluidyzującego. Wlot czynnika fluidyzującego jest połączony z komorą czynnika fluidyzującego w sposób zapewniający możliwość rozdzielenia wlotu czynnika fluidyzującego i komory czynnika fluidyzującego. Możliwość tego rozdziału umożliwia opuszczenie komory czynnika fluidyzującego poniżej dna komory fluidalnej reaktora i przeprowadzenie inspekcji oraz konserwacji zarówno komory czynnika fluidyzacyjnego jak i wnętrza reaktora. W pokrywie komory fluidalnej jest umieszczony wziernik chłodzony powietrzem służący do obserwacji komory fluidalnej.The reactor for calcining low-calorific coal shale and clays according to the invention consists of two chambers permanently mounted on a support frame. Two chambers closed with covers are mounted preferably in one oval body. The reactor fluidization chamber, whose internal walls and cover are lined resistant to high temperatures and protected from the outside by a steel armor, is connected to the cyclone through the exhaust gas inlet channel located in its upper part. The bottom of the fluidization chamber has a built-in hood, preferably made of cast iron or ceramic, around which an annular distributor of the fluidizing medium is seated. The lining of the fluidization chamber in its lower part from the side of the annular distributor of the fluidizing medium is covered with a scale armor from the direct influence of the fluidized bed on it. In some of the shells of the armor, openings are provided to feed the fluidized bed with gaseous or oil fuel and to discharge the roasted coal shale and clay pellets outside the fluidized chamber. Below the annular distributor of the fluidizing medium, a fluidizing medium chamber is built-in, fed with the fluidizing medium from the bottom by means of a fluidizing medium conduit. A charge feeder and solid, gas or oil fuel feeders are located in the fluidization chamber slightly above the upper part of the hood. Coal shale and clay are dosed to the reactor through a screw feeder, the outlet of which is placed in the feeder of the charge. Solid fuel feeders located in the lining of the fluidized chamber and gas or oil fuel located just above the fluidizing agent distributor are necessary during the roasting of coal shale with a very variable content of combustible parts and very variable grain size. In the case of clay roasting, solid fuel feeders located in the lining of the fluidized chamber and fuel gas or oil located just above the fluidizing agent distributor are necessary. These feeders are also necessary to ignite the fluidized bed made of coal shale and clay. Just above the annular distributor of the fluidizing medium, in the body of the chamber there is a sink for the heavy fraction of the dispersed phase. Slightly above the foundation of the charge feeder and solid fuel feeders, gas or oil feeders, the outlet for the light fraction of the dispersed phase is located. A series of nozzles are mounted in the annular fluidizing agent distributor with axes directed horizontally or at a slight angle to the surface of the annular fluidizing agent distributor and perpendicular to the radius of the annular distributor or deflected with respect to the radius of the distributor towards the geometric center of the distributor. The angle of inclination of the nozzle axis to the plane of the distributor is selected such that in the structure of the fluidized layer in its lower part there is a layer of dispersed phase grains transported horizontally around the centrally placed cap. Above the annular fluidized layer there is a classic fluidized layer. The annular fluidized layer prevents the formation of sintering in the dispersed fluidized phase and enables the continuous operation of the reactor. The fluidizing agent is fed through the fluidizing agent inlet to the fluidizing agent chamber. A gate valve is installed at the inlet of the fluidizing medium, which controls the size of the fluidizing medium stream. The fluidizing medium inlet is connected to the fluidizing medium chamber in such a way that the fluidizing medium inlet and the fluidizing medium chamber can be separated. The possibility of this separation allows the fluidizing chamber to be exited below the bottom of the fluidized bed of the reactor and to inspect and maintain both the fluidizing chamber and the interior of the reactor. An air-cooled sight glass is placed in the lid of the fluidized chamber to observe the fluidized chamber.

Sposób pracy reaktora według wynalazku polega na zasypaniu wsadem pierścieniowego dystrybutora czynnika fluidyzującego i rozpaleniu tak powstałej warstwy fluidalnej przy użyciu czynnika fluidyzującego oraz paliwa stałego, gazowego lub olejowego doprowadzonego zasilaczami paliwa. Po ustabilizowaniu się temperatur czynnika fluidyzacyjnego oraz odlotowych gazów spalinowych następuje ciągłe lub okresowe dozowanie wsadu do warstwy fluidalnej o temperaturze określonej warunkami technologicznymi, w której następuje proces prażenia oraz samoistny proces segregacji ziaren ciężkich i lekkich prażonego wsadu. Warstwa fluidalna jest ograniczona wymurówką komory fluidalnej,The method of operation of the reactor according to the invention consists in filling the annular distributor of the fluidizing agent with the charge and lighting up the fluidized layer thus formed with the fluidizing medium and solid, gaseous or oil fuel supplied by fuel feeders. After stabilization of the temperature of the fluidizing medium and flue gas, the charge is continuously or periodically dosed to the fluidized bed at a temperature determined by technological conditions, in which the roasting process takes place and the spontaneous segregation of heavy and light grains in the calcined charge takes place. The fluidized layer is limited by the lining of the fluidized chamber,

PL 216 164 B1 dystrybutorem czynnika fluidyzującego i kołpakiem. Przereagowany wsad jest w sposób ciągły lub okresowy upuszczany z pierścieniowej warstwy fluidalnej przy użyciu upustu ciężkiej frakcji fazy rozproszonej i/lub przy użyciu upustu lekkiej frakcji fazy rozproszonej. Przereagowane drobne frakcje wsadu są wynoszone z komory fluidalnej wraz ze spalinami przez wlot zapylonych spalin do cyklonu, w którym następuje wytrącenie tych frakcji z gazów spalinowych i ich odbiór jako produktu gotowego.A fluidizing agent distributor and a hood. The reacted feed is continuously or intermittently discharged from the annular fluidized bed using a heavy disperse phase bleed and / or a light dispersed phase bleed. Reacted fine fractions of the charge are discharged from the fluidized chamber together with the flue gas through the dust-laden flue gas inlet to the cyclone, where these fractions are precipitated from flue gases and collected as a finished product.

Zaletą sposobu prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych i glin nie zawierających części palnych w pierścieniowej warstwie fluidalnej oraz reaktora z pierścieniową warstwą fluidalną do prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych i glin jest intensyfikacja wymiany ciepła i masy w warstwie fluidalnej powodowana intensywnym mieszaniem występującym w objętości warstwy fluidalnej i poziomym transportem ziaren fazy rozproszonej w dolnej części warstwy fluidalnej, niemal pełne wypalenie węgla pierwiastkowego zawartego w prażonych łupkach przywęglowych i paliwie stałym, stabilność prowadzenia procesu prażenia ziaren fazy rozproszonej, wykorzystanie gospodarcze niskowęglowych łupków składowanych na hałdach górniczych nieprzydatnych z punktu widzenia przemysłu węglowego i przemysłu materiałów budowlanych ze względu na dotychczasowy stan techniki, wytworzenie pełnowartościowego produktu mającego zastosowanie w przemyśle materiałów budowlanych oraz oszczędność w zużyciu paliw i ciepła polegająca na spaleniu węgla pierwiastkowego zawartego w niskokalorycznych łupkach przywęglowych w procesie prażenia.The advantage of the method of roasting low calorific coal shale and clays containing no combustible parts in the annular fluidized bed and the annular fluidized bed reactor for roasting low calorific coal shales and clays is the intensification of heat and mass exchange in the fluidized bed caused by intensive mixing in the volume of the fluidized bed and horizontal transport of the grains dispersed phase in the lower part of the fluidized layer, almost complete burnout of elemental carbon contained in calcined coal shale and solid fuel, stability of the grain roasting process of the dispersed phase, economic use of low-carbon shale stored in mining heaps, unsuitable for the coal industry and the construction materials industry due to to the current state of the art, production of a full-value product applicable in the building materials industry and savings in fuel and heat consumption after the combustion of elemental carbon contained in low-calorie coal shale during the roasting process.

P r z y k ł a d 1.P r z k ł a d 1.

Do reaktora według wynalazku zgodnie ze sposobem ciągłego prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych bez zastosowania paliwa stałego, gazowego lub olejowego dozowany był w prze2 -1 -2 liczeniu na 1 m² dystrybutora w sposób ciągły strumień łupka przywęglowego w ilości 0,4 kg · s^-1 · m^-2 o granulacji poniżej 10 mm oraz o zawartości węgla pierwiastkowego i niektórych tlenków mieszczącej się w następujących granicach (% wag.):In the reactor according to the invention, according to the method of continuous roasting of low-calorific coal shale without the use of solid, gas or oil fuel, a stream of coal shale in the amount of 0.4 kg · s ^{-1 was continuously dosed per 1 m 2 of the distributor.} M ^-2 with granulation below 10 mm and with the content of elemental carbon and some oxides within the following limits (% by weight):

C - od 11,0 do 17,5%C - from 11.0 to 17.5%

SiO2 - od 42,0 do 50,2%SiO2 - from 42.0 to 50.2%

Al2O3 - od 20,3 do 36,5%Al2O3 - from 20.3 to 36.5%

Fe2O3 - od 0,6 do 5,4%.Fe2O3 - from 0.6 to 5.4%.

Łupek ten był podawany poprzez wlot zasilacza wsadu do warstwy fluidalnej, której temperatura wynosiła około 840°C.The slate was fed through the feed feed inlet to the fluidized bed temperature of about 840 ° C.

Podczas prażenia ciężkie ziarna wyprażonego łupka przywęglowego odbierane były z dolnej części warstwy fluidalnej przez upust na skutek wymuszenia ruchu tych ziaren przez dynamiczne działanie składowej poziomej pędu strug czynnika fluidyzującego w kierunku wlotu do upustu. Wyprażone ziarna poprzez upust wsypywane były do wózka rozładowczego i przewożone na składowisko, gdzie są chłodzone. Stanowiły one około 20% wyprażonego łupka przywęglowego. Lżejsze ziarna odbierane były poprzez upust z górnej warstwy fluidalnej na skutek działania ciśnienia hydrostatycznego warstwy fluidalnej. Wyprażone ziarna poprzez upust wsypywane były do wózka rozładowczego i przewożone na składowisko, gdzie były chłodzone. Lżejsze ziarna stanowiły 75,3% wyprażonego łupka przywęglowego. Resztę stanowią ziarna drobne wyłapywane w cyklonie.During roasting, heavy grains of the roasted coal shale were removed from the lower part of the fluidized bed by the sluice due to the forced movement of these grains by the dynamic action of the horizontal momentum component of the fluidizing medium streams towards the inlet to the sluice. The roasted grains through the outlet were poured into an unloading trolley and transported to a landfill, where they are cooled. They constituted about 20% of the roasted coal shale. The lighter grains were picked up by the bleed from the upper fluidized bed as a result of the hydrostatic pressure of the fluidized bed. The roasted grains through the outlet were poured into an unloading trolley and transported to a landfill, where they were cooled. The lighter grains accounted for 75.3% of the roasted coal shale. The rest are fine grains caught in the cyclone.

₃₃

Średni ciężar nasypowy ziaren cięższych wynosił 1360 Mg/m³.The average bulk density of heavier grains was 1360 Mg / m ³ .

₃₃

Średni ciężar nasypowy ziaren lżejszych wynosił 1450 Mg/m³.The average bulk density of the lighter grains was 1450 Mg / m ³ .

Po wyprażeniu łupka przywęglowego otrzymano produkt o zawartości węgla pierwiastkowego i niektórych tlenków mieszczącej się w granicach:After calcination of coal shale, a product was obtained with the content of elemental carbon and some oxides within the limits:

C - od 1,5 do 3,0%C - from 1.5 to 3.0%

SiO2 - od 50,0 do 62,5%SiO2 - from 50.0 to 62.5%

Al2O3 - od 20,0 do 45,0%Al2O3 - from 20.0 to 45.0%

Fe2O3 - od 0,8 do 6,7%.Fe2O3 - from 0.8 to 6.7%.

Produkt ten stanowi gotowy dodatek pucolanowy do wykorzystania w przemyśle cementowym.This product is a ready-made pozzolanic additive for use in the cement industry.

P r z y k ł a d 2.P r z k ł a d 2.

Do reaktora według wynalazku zgodnie ze sposobem okresowego prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych bez zastosowania paliwa stałego, gazowego lub olejowego dozowany był łupek przywęglowy o granulacji poniżej 10 mm oraz o zawartości węgla pierwiastkowego i niektórych tlenków mieszczących się w granicach podanych w Przykładzie 1.In the reactor according to the invention, in accordance with the method of batch roasting of low calorific coal shale without the use of solid, gas or oil fuel, coal shale with a granulation of less than 10 mm and with a content of elemental carbon and some oxides within the limits given in Example 1 was dosed.

₂₂

W przeliczeniu na 1 m² dystrybutora największa ilość łupka przywęglowego wprowadzana do ₂ reaktora w okresowym sposobie prażenia wynosi około 360 kg/m².Based on 1 m ^{2 of} distributor, the greatest amount of coal shale introduced into the _2nd reactor in the batch roasting process is about 360 kg / m ² .

Po osiągnięciu przez warstwę fluidalną temperatury około 820°C prowadzi się prażenie do spadku temperatury warstwy poniżej 700°C co trwało około 10 minut. Po zakończeniu procesu prażePL 216 164 B1 nia cały wyprażony wsad odbiera się przez upust ciężkiej i lekkiej frakcji ziaren wyprażonego łupka przywęglowego do wózka rozładowczego i przewozi na składowisko do chłodzenia.After the fluidized bed had reached a temperature of about 820 ° C, calcining was carried out until the temperature of the layer dropped below 700 ° C, which took about 10 minutes. Upon completion of the roasting process, the entire calcined batch is collected via the heavy and light fraction of the roasted coal shale grains into an unloading trolley and transported to a cooling landfill.

Po opróżnieniu reaktora z wyprażonego łupka przywęglowego otrzymano produkt o zawartości węgla pierwiastkowego do około 1,5%. Zawartość pozostałych tlenków kształtowała się jak w Przykładzie 1. Produkt ten stanowi gotowy dodatek pucolanowy do wykorzystania w przemyśle cementowym.After the reactor was emptied from the calcined coal shale, a product was obtained with an elemental carbon content of up to about 1.5%. The content of the remaining oxides was as in Example 1. This product is a ready pozzolanic additive for use in the cement industry.

P r z y k ł a d 3.P r z k ł a d 3.

Do reaktora według wynalazku zgodnie ze sposobem ciągłego prażenia glin w warstwie fluidalnej przy użyciu paliwa stałego podawano glinę o granulacji poniżej 10 mm w sposób ciągły strumie2 -1 -2 niem przeliczonym na 1 m² dystrybutora w ilości 0,3 kg · s^-1 · m^-2 i o następującym, przykładowym średnim składzie chemicznym (% wag.):In the reactor according to the invention, according to the method of continuous roasting of clays in a fluidized bed with the use of solid fuel, clay with a granulation of less than 10 mm was continuously fed with a stream of 2 -1-2 with 1 m ^{2 of the} distributor in the amount of 0.3 kgs ^-1 m ^-2 and with the following, exemplary average chemical composition (% by weight):

SiO₂ SiO ₂ - 51,66% - 51.66% Al2O3 Al2O3 - 30,80% - 30.80% ^Fe2^O3 ^Fe 2 ^O 3 - 2,00% - 2.00% TiO2 TiO2 - 0,80% - 0.80% CaO CaO - 0,90% - 0.90% MgO MgO - 0,36% - 0.36% Na2O Na2O - 0,34% - 0.34% K2O K2O - 2,70% - 2.70% straty prażenia ignition loss - 10,30%. - 10.30%. Glina ta była podawana poprzez wlot zasilacza wsadu do warstwy fluidalnej, której temperatura This clay was fed through the feed feed inlet to the fluidized bed, the temperature of which

utrzymywana była na poziomie około 820°C. Jednocześnie w trakcie prażenia do warstwy fluidalnej podawane były zasilaczem wsadu w sposób ciągły ziarna węgla w ilości około 0,2 kg na kg gliny.it was kept at around 820 ° C. At the same time, during the roasting, coal grains in the amount of about 0.2 kg per kg of clay were continuously fed to the fluidized bed with the feed feeder.

W trakcie prażenia ciężkie ziarna gliny były odbierane przez upust z dolnej części warstwy fluidalnej na skutek wymuszenia ruchu tych ziaren przez dynamiczne działanie składowej poziomej pędu strug czynnika fluidyzującego w kierunku wlotu do upustu. Wyprażone ziarna przez upust wsypywane są do wózka rozładowczego i przewożone na składowisko, gdzie są chłodzone. Stanowiły one około 10% wyprażonych ziaren gliny. Lżejsze ziarna odbierane były przez upust reaktora z górnej warstwy fluidalnej na skutek działania ciśnienia hydrostatycznego warstwy fluidalnej. Wyprażone ziarna przez upust wsypywane były do wózka rozładowczego i przewożone na składowisko, gdzie były chłodzone. Lżejsze ziarna stanowiły około 86,5% wyprażonych ziaren gliny. Reszta bardzo drobnych ziaren jest wytrącana w cyklonie.During roasting, heavy clay grains were picked up by the sluice from the lower part of the fluidized bed as a result of forcing the grains to move by the dynamic action of the horizontal momentum component of the fluidizing medium streams towards the inlet to the sluice. The roasted grains through the outlet are poured into an unloading trolley and transported to a landfill, where they are cooled. They constituted about 10% of the roasted clay grains. The lighter grains were picked up by the reactor outlet from the upper fluidized bed as a result of the hydrostatic pressure of the fluidized bed. The roasted grains were poured into an unloading trolley through the outlet and transported to a landfill, where they were cooled. The lighter grains accounted for about 86.5% of the toasted clay grains. The rest of the very fine grains are precipitated in the cyclone.

Po wyprażeniu gliny otrzymano produkt o zawartości węgla pierwiastkowego do 2% i o gęstości ₃ nasypowej wynoszącej około 800 do 1200 Mg/m³ stanowiący dobrej jakości kruszywo lekkie do betonów lub dodatek pucolanowy do cementu.After calcination of the clay product was obtained with a carbon content of 2% and a bulk density of about ₃ 800 to 1,200 mg / m ^{3 of} forming good quality lightweight aggregate concrete additive or pozzolanic cement.

P r z y k ł a d 4.P r z k ł a d 4.

Do reaktora według wynalazku zgodnie ze sposobem ciągłego prażenia glin w warstwie fluidal₂ nej przy użyciu paliwa gazowego podawano w przeliczeniu na 1 m² dystrybutora strumień gliny o gra-1 -2 nulacji poniżej 10 mm w ilości 0,4 kg · s^-1 · m^-2 i o następującym przykładowym średnim składzie che-To the reactor of the invention according to the method of continuous calcining the aluminum layer ₂ football fluidised bed with the gas treated per 1 m ² of the distributor stream clay game -2-1 nulacji less than 10 mm in an amount of 0.4 kg · s ^-1 · m ^-2 and with the following exemplary average composition che-

micznym (% wag.): % (wt%): SiO₂ SiO ₂ - 51,66% - 51.66% Al2O3 Al2O3 - 30,80% - 30.80% ^Fe2^O3 ^Fe 2 ^O 3 - 2,00% - 2.00% TiO2 TiO2 - 0,80% - 0.80% CaO CaO - 0,90% - 0.90% MgO MgO - 0,36% - 0.36% Na2O Na2O - 0,34% - 0.34% K2O K2O - 2,70% - 2.70% straty prażenia ignition loss - 10,30% - 10.30%

Glina ta była podawana przez wlot zasilacza wsadu ciągłym strumieniem do warstwy fluidalnej, której temperatura utrzymywana była w wysokości około 820°C.This clay was fed through the feed inlet in a continuous stream to a fluidized bed which was kept at a temperature of about 820 ° C.

W trakcie prażenia do warstwy fluidalnej przez wloty zasilaczy paliwa podawany był gaz ziemny ₃ w ilości 0,1 Nm³ na kg gliny. W trakcie prażenia ciężkie ziarna gliny odbierane były z dolnej części warstwy fluidalnej na skutek wymuszenia ruchu tych ziaren przez dynamiczne działanie składowej poziomej pędu strug czynnika fluidyzującego w kierunku wlotu do upustu. Wyprażone ziarna przez upust wsypywane były do wózka rozładowczego i przewożone na składowisko, gdzie były chłodzone. _{During the roasting, natural gas 3} was fed to the fluidized bed through the inlets of the fuel feeders in an amount of 0.1 Nm ³ per kg of clay. During the roasting, heavy clay grains were removed from the lower part of the fluidized bed as a result of forcing the grains to move by the dynamic action of the horizontal momentum component of the fluidizing medium streams towards the inlet to the vent. The roasted grains were poured into an unloading trolley through the outlet and transported to a landfill, where they were cooled.

Stanowiły one około 7% wyprażonej gliny. Lżejsze ziarna odbierane były przez upust z górnej warstwyThey constituted about 7% of the calcined clay. Lighter grains were picked up by the outlet from the upper layer

PL 216 164 B1 fluidalnej na skutek działania ciśnienia hydrostatycznego warstwy fluidalnej. Wyprażone ziarna przez upust wsypywane były do wózka rozładowczego i przewożone na składowisko, gdzie były chłodzone.Due to the hydrostatic pressure of the fluidized bed. The roasted grains were poured into an unloading trolley through the outlet and transported to a landfill, where they were cooled.

Lżejsze ziarna stanowiły około 84% wyprażonej gliny. Reszta bardzo drobnych ziaren jest wytrącana w cyklonie.The lighter grains accounted for about 84% of the calcined clay. The rest of the very fine grains are precipitated in the cyclone.

Po wyprażeniu gliny otrzymano produkt stanowiący dobrej jakości kruszywo lekkie do betonów nie zawierające węgla pierwiastkowego. Gęstość nasypowa tego kruszywa wynosiła około 780 do 1320 Mg/m³.After calcination of the clay, a product was obtained, which was a good quality lightweight aggregate for concrete, containing no carbon. The bulk density of this aggregate was approximately 780 to 1,320 Mg / m ³ .

Reaktor według wynalazku do prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych i glin zgodnie ze sposobem według wynalazku w przykładzie wykonania jest pokazany na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przekrój pionowy reaktora, Fig. 2 przedstawia przekrój poziomy reaktora przechodzący przez kanał wylotowy spalin, Fig. 3 przedstawia przekrój pionowy dyszy czynnika fluidyzującego i przepustu zamontowanego w pierścieniowym dystrybutorze czynnika fluidyzującego, a Fig. 4 przedstawia przekrój poziomy reaktora przechodzący przez zasilacze paliwa gazowego lub olejowego znajdujące się tuż nad dystrybutorem czynnika fluidyzującego.The reactor according to the invention for roasting low calorific coal shale and clays according to the method according to the invention is shown in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a vertical section of the reactor, Fig. 2 shows a horizontal section of the reactor passing through the exhaust gas outlet, Fig. 3 shows a vertical section of the fluidizing agent nozzle and passage mounted in the annular fluidizing agent distributor, and Fig. 4 is a horizontal section of the reactor passing through the fuel gas or oil feeds located just above the fluidizing agent distributor.

Na ramie nośnej 13 reaktora posadowiona jest komora fluidalna 7 oraz cyklon 15, które są wyłożone od wewnątrz wymurówką, natomiast od zewnątrz posiadają stalowy pancerz 11. Komora fluidalna 7 połączona jest z cyklonem 15 kanałem wylotowym spalin 6. W bocznej ścianie komory fluidalnej 7 umiejscowiony jest wlot zasilacza wsadu 10 oraz upust 5 lekkiej frakcji fazy rozproszonej, poniżej których umiejscowiony jest upust 4 ciężkiej frakcji fazy rozproszonej. W bocznej ścianie komory fluidalnej 7 umieszczone są wloty 12 zasilaczy paliwa stałego, gazowego lub olejowego, przy czym wloty zasilaczy paliwa stałego znajdują się powyżej pierścieniowego dystrybutora czynnika fluidyzującego 14, natomiast wloty zasilaczy paliwa gazowego lub olejowego znajdują się tuż nad pierścieniowym dystrybutorem czynnika fluidyzującego 14. Dno komory fluidalnej 7 posiada trwale zamontowany kołpak 3, wokół którego zamontowany jest pierścieniowy dystrybutor czynnika fluidyzacyjnego 14 oddzielający przelotowo komorę czynnika fluidyzacyjnego 2 od komory fluidalnej 7 reaktora. Wymurówka w dolnej części komory fluidalnej 7 osłonięta jest pancerzem łuskowym 18. Niektóre łuski pancerza łuskowego 18 posiadają otwory zasilaczy paliwa gazowego lub olejowego 12 bądź upust 4. W pierścieniowym dystrybutorze czynnika fluidyzacyjnego 14 zamontowane są przepusty czynnika fluidyzującego 16 z dyszami 17. Poniżej komory czynnika fluidyzacyjnego 2 umieszczony jest wlot czynnika fluidyzacyjnego 1. Komora reaktora przykryta jest pokrywą 8 z wbudowanym w niej wziernikiem 9 chłodzonym powietrzem przeznaczonym do spalania części palnych w komorze fluidalnej 7.On the supporting frame 13 of the reactor there is a fluidized chamber 7 and a cyclone 15, which are lined from the inside with lining, while from the outside they have a steel armor 11. The fluidized chamber 7 is connected to the cyclone 15 by the exhaust gas outlet 6. In the side wall of the fluid chamber 7 is located an inlet of a feeder for the feed 10; and a light fraction of dispersed phase bleed 5 below which the heavy dispersed phase bleed 4 is located. In the side wall of the fluidized chamber 7 there are inlets 12 of solid, gas or oil fuel feeders, the inlets of the solid fuel feeders are above the annular fluidizing agent distributor 14, and the inlets of the gaseous or oil fuel feeders are located just above the annular fluidizing agent distributor 14. The bottom of the fluidization chamber 7 has a permanently mounted cap 3 around which an annular fluidizing agent distributor 14 is mounted, separating the fluidization chamber 2 through the passage from the fluidized chamber 7 of the reactor. The lining in the lower part of the fluidizing chamber 7 is covered with a scale 18. Some of the scales of the 18 are equipped with gas or oil fuel feeder openings 12 or a vent 4. Fluidizing medium passages 16 with nozzles are installed in the annular fluidizing agent distributor 14. Below the fluidizing agent chamber 2, there is an inlet of the fluidizing medium 1. The reactor chamber is covered with a cover 8 with a built-in sight-glass 9 cooled with air intended for combustion of flammable parts in the fluidized chamber 7.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób prażenia w warstwie fluidalnej niskokalorycznych łupków przywęglowych polegający na dwustopniowej obróbce termicznej łupka przywęglowego o niesortowalnej granulacji poniżej 20 mm, gdzie w pierwszym etapie spala się go w przepływowym złożu fluidalnym, zaś w drugim etapie wypala się go w przeciwprądzie z powietrzem i parą wodną, znamienny tym, że proces prażenia jest prowadzony jednoetapowo korzystnie w reaktorze do prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych lub glin w sposób ciągły lub okresowy bez użycia paliwa lub z użyciem paliwa stałego, gazowego lub olejowego w przypadku niskiej zawartości węgla pierwiastkowego w prażonym łupku przywęglowym, przy czym dla procesu ciągłego prażenia łupek przywęglowy o nierównomiernej zawartości części palnych nie większej niż 17,5% jest podawany ciągłym strumieniem przez zasilacz wsadu (10) komory fluidalnej (7) do warstwy fluidalnej ziaren łupka przywęglowego, której temperatura wynosi od 700°C do 850°C, gdzie w przypadku prażenia łupków przywęglowych o zbyt małej zawartości węgla pierwiastkowego w fazie rozproszonej wynoszącej mniej niż 10% do warstwy fluidalnej podawany jest przez zasilacz paliwa (12) strumień paliwa stałego, gazowego lub olejowego, a wyprażone ciężkie ziarna łupka przywęglowego są odbierane z dolnej części warstwy fluidalnej ciągle lub okresowo upustem (4), ziarna lżejsze są odbierane ciągle lub okresowo z górnej warstwy fluidalnej upustem (5), natomiast frakcje najdrobniejsze są unoszone wraz ze spalinami, z których są następnie wytrącane w cyklonie (15), a dla okresowego prażenia łupka przywęglowego, częściowo upuszcza się ziarna gotowego produktu tak, aby prażenie kolejnej porcji wsadu nie wymagało ponownego rozpalenia warstwy fluidalnej lub upuszcza się całą fazę rozproszoną warstwy fluidalnej, a po ponownym załadowaniu wsadu rozpala się warstwę fluidalną.1. The method of roasting in the fluidized bed of low-calorie coal shale consisting in a two-stage thermal treatment of coal shale with a non-sortable granulation below 20 mm, where in the first stage it is burned in a fluidized bed flow, and in the second stage it is fired in countercurrent with air and steam , characterized in that the roasting process is carried out in one step, preferably in a reactor for roasting low calorific coal shale or clays continuously or batchwise without fuel or with solid, gaseous or oil fuel in the case of low carbon content in calcined coal shale, wherein for the continuous roasting process, coal shale with a non-uniform combustible content of not more than 17.5% is fed in a continuous stream through the charge feed (10) of the fluidized chamber (7) to the fluidized bed of coal shale grains, the temperature of which ranges from 700 ° C to 850 ° C C, where in the case of roasting the ignition If the coal content is too low in the dispersed phase of less than 10%, the fluidized bed is fed to the fluidized bed by a fuel feed (12) with a solid, gaseous or oil fuel stream, and the roasted heavy coal shale grains are withdrawn from the lower part of the fluidized bed continuously or periodically by the bleed (4), the lighter grains are collected continuously or periodically from the upper fluidized bed by the bleed (5), while the finest fractions are carried along with the flue gas, from which they are then precipitated in the cyclone (15), and for the periodic roasting of coal shale, partially the grains of the finished product are dropped so that roasting another portion of the batch does not require reigniting the fluidized layer, or the entire dispersed phase of the fluidized layer is dropped, and after recharging the batch, the fluidized layer is ignited. PL 216 164 B1PL 216 164 B1 2. Sposób prażenia w warstwie fluidalnej glin polegający na prażeniu zgranulowanej wcześniej gliny w warstwie fluidalnej po czym korzystnie dopala się uzyskany materiał w piecu obrotowym, a uzyskany produkt wyprowadza się na zewnątrz, znamienny tym, że prażenie glin o granulacji poniżej 20 mm jest prowadzone w jednym procesie temperaturowym, korzystnie w reaktorze do prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych lub glin w sposób ciągły lub okresowy w temperaturze 700°C do 850°C z użyciem paliwa stałego, gazowego lub olejowego, gdzie dla procesu ciągłego prażenia glina jest podawana ciągłym strumieniem przez zasilacz wsadu (10) komory fluidalnej (7) do warstwy fluidalnej ziaren gliny, przy czym warstwa fluidalna zawiera węgiel pierwiastkowy w ilości nie większej niż 12%, a jej temperatura wynosi od 700°C do 850°C, gdzie do warstwy fluidalnej podawany jest przez zasilacz paliwa (12) strumień paliwa stałego, gazowego lub olejowego, a wyprażone w warstwie fluidalnej ciężkie ziarna gliny ciągle lub okresowo są odbierane upustem (4) z dolnej części warstwy fluidalnej, ziarna lżejsze są odbierane ciągle lub okresowo upustem (5) z górnej warstwy fluidalnej, natomiast frakcje najdrobniejsze są unoszone wraz ze spalinami, z których są następnie wytrącane w cyklonie (15), natomiast podczas okresowego prażenia gliny częściowo upuszcza się ziarna gotowego produktu tak, aby prażenie kolejnej porcji wsadu nie wymagało ponownego rozpalenia warstwy fluidalnej lub odbiera się całą fazę rozproszoną warstwy fluidalnej, a po ponownym załadowaniu wsadu rozpala się warstwę fluidalną.2. The method of calcination in a fluidized bed of clays consisting in roasting previously granulated clay in a fluidized bed, then the obtained material is preferably burned in a rotary kiln, and the obtained product is brought outside, characterized in that the calcination of clays with a granulation of less than 20 mm is carried out in in a single temperature process, preferably in a reactor for roasting low caloric coal shale or clays continuously or batchwise at 700 ° C to 850 ° C using solid, gaseous or oil fuel, where for the continuous roasting process the clay is fed in a continuous stream through a feeder of the feed (10) a fluidized chamber (7) for a fluidized layer of clay grains, the fluidized layer containing no more than 12% elemental carbon, and its temperature from 700 ° C to 850 ° C, where it is fed to the fluidized layer by the feeder fuel (12) a stream of solid, gaseous or oil fuel and heavy clay grains calcined in a fluidized bed they are collected continuously or periodically by the discharge (4) from the lower part of the fluidized bed, the lighter grains are collected continuously or periodically by the discharge (5) from the upper fluidized bed, while the finest fractions are carried along with the flue gas, from which they are then precipitated in the cyclone (15) while during the periodic roasting of the clay, the grains of the finished product are partially dropped so that roasting the next batch of batch does not require reigniting the fluidized layer, or the entire dispersed phase of the fluidized layer is collected, and after recharging the batch, the fluidized layer is ignited. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że paliwem stałym jest łupek przywęglowy.3. The method according to p. The process of claim 2, wherein the solid fuel is coal shale. 4. Reaktor do prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych i glin zbudowany z komory fluidalnej wyposażonej w ruszt, połączonej z cyklonem, przy czym komora fluidalna w swej dolnej części posiada kształt pierścienia zwężającego się ku dołowi o koncentrycznych ścianach cylindrycznych, znamienny tym, że zbudowany jest z komory fluidalnej (7) i z cyklonu (15) trwale posadowionych na ramie nośnej (13) i połączonych kanałem wylotowym spalin (6) obudowanych pancerzem stalowym (11), przy czym komora fluidalna (7) i cyklon (15) wyłożone są od wewnątrz wymurówką, a w dolnej części wymurówka komory fluidalnej (7) posiada pancerz łuskowy (18) z otworami na zasilacze (12) paliwa gazowego lub olejowego umieszczone tuż nad dystrybutorem czynnika fluidyzującego (14) oraz upust (4) ciężkiej frakcji fazy rozproszonej, natomiast w ścianie bocznej komory fluidalnej (7) usytuowane są wloty zasilaczy wsadu (10), wloty (12) zasilaczy paliwa stałego albo gazowego lub olejowego oraz upust lekkiej frakcji fazy rozproszonej (5), a dno komory fluidalnej (7) posiada trwale zamontowany kołpak (3), wokół którego zamontowany jest pierścieniowy dystrybutor czynnika fluidyzacyjnego (14) z trwale zamontowanymi przepustami czynnika fluidyzującego (16) wyposażonymi w dysze (17), przy czym poniżej pierścieniowego dystrybutora czynnika fluidyzacyjnego (14) posadowiona jest komora czynnika fluidyzacyjnego (2) z wlotem czynnika fluidyzacyjnego (1), natomiast komora fluidyzacyjna przykryta jest pokrywą (8) z wziernikiem (9).4. A reactor for calcination of low-calorific coal shale and clay made of a fluidized chamber equipped with a grate, connected to a cyclone, the fluidized chamber in its lower part having the shape of a ring narrowing downwards with concentric cylindrical walls, characterized by the fact that it is made of a chamber fluid bed (7) and cyclone (15) permanently mounted on the support frame (13) and connected with the exhaust gas outlet (6), covered with steel armor (11), while the fluidized chamber (7) and cyclone (15) are lined on the inside with lining, and in the lower part, the lining of the fluidized chamber (7) has a scale armor (18) with openings for gas or oil fuel feeders (12) located just above the fluidizing agent distributor (14) and an outlet (4) of the heavy fraction of the dispersed phase, while in the side wall of the chamber fluid (7), the inlets of the charge feeders (10), the inlets (12) of the solid, gas or oil fuel feeders and the light fraction outlet f the dispersed fluid (5), and the bottom of the fluidized chamber (7) has a permanently mounted cap (3) around which an annular fluidizing agent distributor (14) is mounted with permanently mounted fluidizing agent passages (16) equipped with nozzles (17), below the annular distributor of the fluidizing medium (14), a fluidizing medium chamber (2) with an inlet of the fluidizing medium (1) is located, while the fluidizing chamber is covered with a cover (8) with a sight glass (9).