AT13401U1 - Vorrichtung zum Entnehmen von Heißgas - Google Patents

Abstract

Eine Reihe aus wenigstens zwei Zyklonen (7) wird von oben nach unten von im Wesentlichen staubförmigen Material und von unten nach oben von heißem Gas durchströmt. An die Reihe von Zyklonen (7) ist eine Brenneinrichtung (1), insbesondere ein Drehrohrofen für das Herstellen von Zementklinker, angeschlossen, wobei das Gas die Zyklone (7) von der Brenneinrichtung (1) ausgehend und das Material die Zyklone (7) zur Brenneinrichtung (1) hin durchwandert. Wenigstens einem der Zyklone (7) wird durch die Decke (18) des Zyklons (7) in einem mittleren Bereich der Decke (18), der beispielsweise im Bereich des Endes der Einlaufspirale liegt, Heißgas entnommen und über eine an dem Zyklon (7) angeschlossene Leitung (13) zu einem zu dem Zyklon (7) parallel geschalteten Entnahmezyklon (14) geleitet, wobei im Entnahmezyklon (14) abgeschiedenes Material der Brenneinrichtung (1) zugeführt wird.

Description

österreichisches Patentamt AT 13 401 U1 2013-12-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entnehmen von Heißgas aus einer Reihe aus wenigstens zwei Zyklonen, die einer Brenneinrichtung, insbesondere einem Drehrohrofen zur Klinkerherstellung, zugeordnet, insbesondere vorgeschaltet, sind.

[0002] Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zum Entnehmen von Heißgas, wobei eine Reihe aus wenigstens zwei Zyklonen von staubförmigem Material und Gas in gegenläufigen Richtungen durchströmt wird, wobei die Reihe von Zyklonen an eine Brenneinrichtung, insbesondere einen Drehrohrofen zur Klinkerherstellung, angeschlossen ist und wobei das Gas die Zyklone von der Brenneinrichtung ausgehend durchströmt.

[0003] Beim Herstellen von Zement, insbesondere beim Herstellen von Klinker für Zement, ist es bekannt, die während des Brennvorgangs entstehende Abwärme zu nutzen. Dies geschieht nach dem Stand der Technik überwiegend durch direktes Nutzen der Wärme, beispielsweise für das Trocknen von Rohmehl, aber auch für ein erstes Entsäuern ("Kalzinieren") von Rohmehl vor dem eigentlichen Brennvorgang beim Herstellen von Zement. Die nach dem direkten Nutzen verbleibende Wärme wird beispielsweise zum Erzeugen von elektrischer Energie genutzt, was allerdings nur wenig effizient ist, da die Abgase üblicherweise nach dem direkten Nutzen eine Temperatur von nur noch 200°C bis 400 KD haben. Für ein effizientes Erzeugen elektrischer Energie werden hingegen höhere Temperaturen benötigt.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, Heißgas mit einer höheren Temperatur, als es bisher möglich ist, zu entnehmen.

[0005] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe weiters durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen, auf ein Verfahren gerichteteten Anspruchs.

[0007] Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0008] Beispielhaft kann die Erfindung wie folgt beschrieben werden: [0009] Eine Reihe aus wenigstens zwei Zyklonen (beispielsweise in einem Zyklon-Wärmetauscher-Turm) wird gegenläufig von einem im Wesentlichen staubförmigen Material (beispielsweise Rohmehl für das Herstellen von Zementklinker) und einem Gas (beispielsweise Abgase aus einem Drehrohrofen) durchströmt. An die Reihe von Zyklonen ist eine Brenneinrichtung, insbesondere ein Drehrohrofen, angeschlossen, wobei das Gas die Reihe von Zyklonen von der Brenneinrichtung ausgehend und das Material die Reihe von Zyklonen zur Brenneinrichtung hin durchwandert. Wenigstens einem der Zyklone wird erfindungsgemäß an einer Stelle, wo das Gas noch heiß ist und insbesondere wo die Staubbeladung des Gases klein ist, insbesondere im Bereich der Decke des Zyklons (d.i. der obere Abschluss des Zyklons, durch den das Tauchrohr in den Zyklon ragt) entweder im mittleren Bereich der Decke, der beispielsweise am Ende der Einlaufspirale Heißgas liegt, entnommen und über eine an den Zyklon, insbesondere an der Decke, angeschlossene Leitung zu einem zu dem Zyklon parallel geschalteten Entnahmezyklon geleitet.

[0010] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ebenso wie beim Verfahren der Erfindung bisher nicht verwertbares, heißes, staubbeladenes Gas ("Heißgas") aus dem Herstellungsprozess von Klinker entnommen und entstaubt werden, um es danach für weitere Verwertung zugänglich zu machen. Bevorzugt werden dabei Heißgase mit einer Temperatur von etwa 500°C bis 900KD, insbesondere von etwa 800°C bis etwa 900KD, entnommen.

[0011] Bei der Erfindung erfolgt die Entnahme von Heißgas bevorzugt über eine Leitung, die an die Decke eines Zyklons angeschlossen ist, da dort die Staubbeladung niedriger als im anderen Bereich des Zyklons ist. Falls das Zyklon von oben her angeströmt wird, liegt die Entnahmestel- 1 /9 österreichisches Patentamt AT 13 401 U1 2013-12-15 le, also die Stelle, an der die Leitung zum Entnehmen von Heißgas an das Zyklon angeschlossen ist, an einer beliebigen Stelle zwischen dem Tauchrohr und dem zylindrischen Teil der Wand des Zyklons und liegt im - weiter unten definierten - "mittleren Bereich". Falls der Zyklon von unten her angeströmt wird, liegt die Entnahmestelle in der Decke im Bereich des Endes der Einlaufspirale und zwischen dem Tauchrohr und dem zylindrischen Teil der Wand des Zyklons und liegt im - weiter unten definierten - "mittleren Bereich".

[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Leitung für das Entnehmen von Heißgas bei Zyklonen, in die der Gaseinlauf von oben her erfolgt, in einem mittleren Bereich der Decke des Zyklons angeschlossen, nämlich in einem Bereich nahe dem Tauchrohr des Zyklons.

[0013] Im Falle der Anströmung des Zyklons von oben (der Gaseinlauf erfolgt von oben), wird Staub unmittelbar nach dem Eintritt im Zyklon nach unten gedrückt, so dass bereits am Beginn der Einlaufspirale an der Decke des Zyklons der Staubgehalt verkleinert ist. Geht man von einer konzentrischen Anordnung des Tauchrohrs zur Decke des Zyklons aus, ist der "mittlere Bereich" beispielsweise die (radial betrachtet) innere Hälfte des nicht durch das Tauchrohr eingenommenen Bereiches der Decke.

[0014] Im Falle von Zyklonen, in die der Gaseinlauf von unten her erfolgt, kann das Entnehmen von Heißgas durch die Decke des Zyklons im Bereich des Endes der Einlaufspirale und bevorzugt auch im "mittleren Bereich" erfolgen. In diesem Bereich (Ende der Einlaufspirale) ist der überwiegende Anteil des im Gas enthaltenen Staubes bereits in die Zyklonwand gedrückt worden. Der Vorteil einer solchen Anordnung zeigt sich in der Staubbelastung des entnommenen Gases. So ist in einem Zyklon der Reihe eigentlich eine Staubbelastung von 1kg Staub pro Normalkubikmeter Gas zu erwarten. Erfolgt die Entnahme jedoch in dem mittleren Bereich der Decke, ist nur noch eine Staubbelastung von 50 bis 80% der ursprünglichen Staubbelastung gegeben. Dadurch ist erheblich weniger Aufbereiten (Entstauben) des entnommenen Heißgases erforderlich, bis es einer weiteren Verwendung zugeführt werden kann. Dadurch werden zum Einen Kosten für das Aufbereiten gespart, zum Anderen kühlt das Heißgas weniger ab und die vorteilhafte Wirkung des Heißgases kann besser genutzt werden. So ist z.B. der Verstro-mungswirkungsgrad beim Verwerten von Niedertemperaturwärme kleiner als beim Verwerten von Hochtemperaturwärme.

[0015] Im Rahmen der Erfindung kann der Abzug für Heißgas technisch ohne mechanische Belastung des bestehenden Systems (Reihe aus Zyklonen) im Entnahmebereich ausgebildet sein und die mechanische statische Funktion ungeändert erhalten bleiben.

[0016] Beispielsweise ist Abzug von Heißgas gemäß der Erfindung in Form einer feuerfest ausgekleideten kurzen Gasleitung ausgebildet, die zu einem ebenfalls feuerfest ausgekleideten Heißgaszyklon führt, in dem eine weitere Staubabscheidung stattfindet. Der abgeschiedene Staub (Rohmehl für das Herstellen von Zementklinker) kann wieder in den Zementprozess geführt werden, womit Rohmaterialverluste für die Zementerzeugung in Grenzen gehalten werden. Das Heißgas wird aus dem Heißgaszyklon durch feuerfest ausgekleidete Leitungen zur Heißgasverwertung geleitet.

[0017] Von Vorteil bei der Erfindung ist, dass aus dem Zyklon-Wärmetauscher-Turm abgezogenes Heißgas die vom Prozessventilator abzusaugende Gesamtgasmenge vermindert, wodurch elektrische Energie eingespart wird. Infolge etwas verminderter Materialvorwärmung -wegen reduzierter Heißgasmenge durch den Zyklon-Wärmetauscher-Turm - steigt der Brennstoffbedarf der Zementherstellung. Dem steht jedoch die verwertbare Heißgasenergie als Vorteil gegenüber.

[0018] Typische Verwertungsmöglichkeiten von erfindungsgemäß gewonnenem Heißgas sind unter anderem: [0019] - Verwendung für direkte Trocknungsprozesse, [0020] - Verwendung für indirekte Trocknungsprozesse (indirekte Prozesse erfordern erhöhte

Temperaturen), 2/9 österreichisches Patentamt AT 13 401 U1 2013-12-15 [0021] - Verwendung für Materialvorwärmungen zum Austreiben flüchtiger Komponenten, [0022] - Erzeugen elektrischer Energie, wodurch durch das höhere Temperaturniveau spezi fisch kleinere Kesselanlagen und bessere Verstromungswirkungsgrade erhalten werden - als vergleichsweise bei Verstromung des am Kopf eines Zyklon-Wärmetauscher-Turms abgezogenen Gases.

[0023] Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sowie Vorteile derselben ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen beispielhaft dargestellten Ausführungsformen. Es zeigt [0024] Fig. 1 schematisch eine Anlage zum Herstellen von Zementklinker, [0025] Fig. 2 die Anordnung eines Heißgasabzugzyklons, [0026] Fig. 3 einen von oben her angeströmten Zyklon, [0027] Fig. 4 schematisch und in Draufsicht den Anschluss der Heißgasabzugsleitung im mittleren Bereich der Decke des Zyklons von Fig. 3, [0028] Fig. 5 schematisch einen von unten her angeströmten Zyklon und [0029] Fig. 6 schematisch und in Draufsicht den Anschluss der Heißgasabzugsleitung am

Ende der Einlaufspirale und im mittleren Bereich der Decke des Zyklons von Fig. 5.

[0030] Eine in Fig. 1 gezeigte Anlage zum Herstellen von Zementklinker umfasst einen Drehrohrofen 1, dem über eine Brennstoffzufuhr 2 Brennstoff (fossile Brennstoffe, gegebenenfalls gemischt mit Ersatzbrennstoffen) zugeführt wird.

[0031] An der Seite des Drehrohrofens 1, wo Brennstoff zugeführt wird, wird Klinker ausgetragen und in einem Klinkerkühler 3 gekühlt. Vom Klinkerkühler 3 führt eine Leitung 4 weg, durch die Klinkerkühlerabgas abgezogen wird und eine weitere Leitung 5, durch die gekühlter Klinker der weiteren Verarbeitung (Mahlen) zugeführt wird.

[0032] An der dem Klinkerkühler 3 gegenüberliegenden Ende des Drehrohrofens 1 ist ein Zyklon-Wärmetauscherturm 6, umfassend mehrere Zyklone 7, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die oberen Zyklone 7 paarweise geschalten sind, vorgesehen. Dem Zyklon-Wärmetau-scher-Turm 6 wird über eine Materialaufgabe 8 Rohmehl für das Herstellen von Zementklinker aufgegeben.

[0033] Im Gegenstrom zu dem Materialstrom des Rohlmehls strömt durch den Zyklonen-Wärmetauscher-Turm 6 Abgas aus dem Drehrohrofen 1 und wird über eine Leitung 9 als Wärmetauschabgas abgezogen.

[0034] Parallel zum untersten Zyklon 7, also dem Zyklon 7, der dem Drehrohrofen 1 benachbart angeordnet ist, ist ein Kalzinator 10 vorgesehen, wobei in den Kalzinator 10 eine weitere Leitung 11 für das Zuführen von Brennstoff und eine Leitung 12 für Tertiärluft mündet.

[0035] Über die Materialaufgabe 8 aufgegebenes Rohmehl wird beim Durchströmen der Zyklone 7 der Zyklon-Wärmetauscher-Turms 6 erwärmt und im Kalzinator 10 kalziniert und tritt dann in den Drehrohrofen 1 ein.

[0036] Dem Zyklon 7 neben dem Kalzinator 10 ist eine Heißgasabzugsleitung 13 zugeordnet, die von dem oberen Abschluss (Decke) des Zyklons 7 ausgeht und die zu einem Heißgasabzugszyklon 14 führt.

[0037] Staubgas (von Rohmehl befreites Heißgas) wird über eine Leitung 15 abgezogen und einer weiteren Verwertung zugeführt. In dem Heißgaszyklon 14 abgeschiedenes Rohmehl wird über eine Leitung 16 zusammen mit Rohmehl aus dem Zyklon-Wärmetauscher-Turm 6 dem Drehrohrofen 1 aufgegeben.

[0038] Aus Fig. 2 ist in mehr Einzelheiten gezeigt, wie der Heißgasabzugszyklon 14 über die Heißgasabzugsleitung 13 an den untersten Zyklon 7 der Zementofenanlage angeschlossen ist. 3/9 österreichisches Patentamt AT13 401 U1 2013-12-15 [0039] Die Heißgasabzugsleitung 13 ist insbesondere eine mit Keramik ausgekleidete ("ausgemauerte") Leitung, damit sie den hohen Temperaturen zwischen 800°C und 900°C (des Heißgases) standhält. Ebenso ist der Heißgasabzugszyklon 14 ausgekleidet (ausgemauert), damit er den hohen Temperaturen des Heißgases standhält.

[0040] Vorteilhaft ist es, bei einem wie in Fig. 3 dargestellt Gaseinlauf von oben, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, die Heißgasabzugsleitung 13 in der Nähe des Durchtrittes des Tauchrohres 17 durch die Decke 18 des untersten Zyklons 7, also im mittleren Bereich, anzuschließen. Dies ist nämlich ein Bereich, in dem die Belastung des Gases mit Rohmehl (Staub) am Geringsten ist.

[0041] Wenn der Zyklon 7, wie in Fig. 5 dargestellt, von unten her angeströmt wird, ist es vorteilhaft, die Heißgasabzugsleitung 13 an den Zyklon 7 an die Decke 18 am Ende der Einlaufspirale und im mittleren Bereich anzuschließen, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.

[0042] Mit der Erfindung erfolgt das Entnehmen von Heißgas bevorzugt an einer Stelle des Systems (Zyklon-Wärmetauscher-Turm 6), in welcher die Gastemperatur möglichst hoch oder am höchsten ist. Bevorzugt erfolgt die Entnahme von Heißgas weiters in einem Bereich, wo die Staubbeladung geringer ist. Dies ist beispielsweise die Decke 18 eines Zyklons 7, und dort in der Nähe des Tauchrohres 17 oder am Ende der Einlaufspirale des Zyklon 7.

[0043] Bei der Erfindung erfolgt die Gasentnahme im Wärmetauscherturm vornehmlich dort, wo die Gastemperatur hoch ist. Die Staubbeladungen sind in den Zyklonen 7 des Zyklonwärmetauscher-Turms 6 größenordnungsmäßig gleich. Hingegen steigt die Gastemperatur jedoch von oben nach unten - oben 200 bis 300°C, unten ca. 800 bis 900°C - an.

[0044] Die Entnahme von Heißgas erfolgt bevorzugt unten bei ca. 800 bis 900*0, gegebenenfalls auch weiter oben, also ca. 500 bis 9000 (das ist ab der zweiten Zyklonstufe von oben).

[0045] Dabei ist zu berücksichtigen, dass Zyklone 7 mit einem Gas mit einer Staubbeladung von etwa 2 kg/Nm3 beaufschlagt werden, wobei der Staubgehalt an der Zyklondecke im Falle der Anströmung des Zyklons 7 von seitlich oben (so wie in Fig. 3 gezeigt) örtlich herabgesetzt ist.

[0046] Wird der Zyklon 7 seitlich von unten (Fig. 5) angeströmt, wird die Lage des Anschlusses der Heißgasabzugsleitung 13 bevorzugt dort angeordnet, wo ein verminderter Staubgehalt vorliegt, nämlich am Ende der Einlaufspirale und vor dem Gaseintritt.

[0047] Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschrieben werden: [0048] Eine Reihe aus wenigstens zwei Zyklonen 7 wird von oben nach unten von im Wesentlichen staubförmigen Material und von unten nach oben von heißem Gas durchströmt. An die Reihe von Zyklonen 7 ist eine Brenneinrichtung 1, insbesondere ein Drehrohrofen für das Herstellen von Zementklinker, angeschlossen, wobei das Gas die Zyklone 7 von der Brenneinrichtung 1 ausgehend und das Material die Zyklone 7 zur Brenneinrichtung 1 hin durchwandert. Wenigstens einem der Zyklone 7 wird durch die Decke 18 des Zyklons 7 in einem mittleren Bereich der Decke 18, der beispielsweise im Bereich des Endes der Einlaufspirale liegt, Heißgas entnommen und über eine an dem Zyklon 7 angeschlossene Leitung 13 zu einem zu dem Zyklon 7 parallel geschalteten Entnahmezyklon 14 geleitet, wobei im Entnahmezyklon 14 abgeschiedenes Material der Brenneinrichtung 1 zugeführt wird. 4/9

Claims (16)

1. österreichisches Patentamt AT 13 401 U1 2013-12-15 Ansprüche 1. Vorrichtung zum Entnehmen von Heißgas aus einer Reihe aus wenigstens zwei Zyklonen (7), die einer Brenneinrichtung (1), insbesondere einem Drehrohrofen zum Herstellen von Zementklinker, vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Zyklon (7) eine Leitung (13) zum Entnehmen von Heißgas angeschlossen ist, die zu einem parallel zu diesem Zyklon (7) geschalteten Entnahmezyklon (14) führt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (13) an die Decke (18) eines von oben her angeströmten Zyklons (7) oder an die Decke (18) und im Bereich des Endes der Einlaufspirale eines von unten her angeströmten Zyklons (7) angeschlossen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (13) in einem mittleren Bereich der Decke (18) eines von oben her angeströmten Zyklons (7) oder in einem mittleren Bereich der Decke (18), der im Bereich des Endes der Einlaufspirale und vor der Stelle des Gaseintritts eines von unten her angeströmten Zyklons (7) liegt, angeschlossen ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (13) an den Zyklon (7) angeschlossen ist, welcher der Brenneinrichtung (1) am nächsten liegt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyklone (7) Wärmetauscher sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe drei oder mehr als drei Zyklone (7) enthält und dass die Leitung (13) an einem Zyklon (7) angeschlossen ist, welcher in der Hälfte, insbesondere dem Drittel oder Viertel, der Anzahl von Zyklonen (7) liegt, das der Brenneinrichtung (1) am nächsten liegt.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (13) zum Entnehmen von Heißgas feuerfest ausgekleidet ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißgaszyklon (14) feuerfest ausgekleidet ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (13) zum Entnehmen von Heißgas in einem Bereich von der Decke (18) des Zyklons (7) ausgeht, der dem in den Zyklon (7) führenden Tauchrohr (17) unmittelbar benachbart ist.
10. 10. Verfahren zum Entnehmen von Heißgas, aus einem Zyklon (7) einer Reihe aus wenigstens zwei Zyklonen (7), die an eine Brenneinrichtung (1), insbesondere einen Drehrohrofen zur Klinkerherstellung, angeschlossen ist, wobei Gas die Zyklone (7) von der Brenneinrichtung (1) ausgehend und staubförmiges Material die Zyklone (7) zur Brenneinrichtung (1) hin durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass einem der Zyklone (7) Heißgas entnommen und in einem parallel zu dem Zyklon (7) geschalteten Entnahmezyklon (14) geleitet wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Heißgas dem Zyklon (7) entnommen wird, welcher der Brenneinrichtung (1) am nächsten angeordnet ist.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Heißgas dem Zyklon (7) im Bereich der Decke (18), insbesondere im mittleren Bereich derselben oder in einem Bereich der Decke (18), der am Ende der Einlaufspirale des Zyklons (7) und insbesondere im mittleren Bereich der Decke (18) liegt, entnommen wird.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Heißgas dem Zyklon (7) in einem Bereich entnommen wird, in dem die Temperatur des Heißgases hoch, vorzugsweise am höchsten ist und/oder in dem die Beladung des Gases mit staubförmigen Material kleiner ist, als in einem übrigen Bereich des Zyklons (7). 5/9 österreichisches Patentamt AT 13 401 U1 2013-12-15
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Entnahmezyklon (14) abgeschiedenes, staubförmiges Material der Brenneinrichtung (1) zugeführt wird.
15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass entnommenes Heißgas einer weiteren Verwertung zugeführt wird.
16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Heißgas mit einer Temperatur von 500°C bis 900 °C, bevorzugt von 800°C bis 900°C, entnommen wird. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 6/9