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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Zement, bei dem das Rohmehl vor seiner Entsäuerung in einem Kalzinator und einem anschliessenden Brennen in einem Ofen in einem mehrstufigen Wärmeaustausch mit Abgasströmen aus dem Ofen und aus dem Kalzinator in zwei parallelen Abgassträngen vorgewärmt wird, wobei der Rohmehlstrom bis zu der dem Kalzinator unmittelbar vorgeordneten, an den Abgasstrom aus dem Ofen angeschlossenen Wärmetauscherstufe abwechselnd von einer Wärmetauscherstufe des einen zu einer Wärmetauscherstufe des andern Abgasstranges geführt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Um die Abwärme der Abgasströme aus dem Ofen und aus dem Kalzinator für die Vorwärmung des Rohmehls ausnützen zu können, sind grundsätzlich zwei unterschiedliche Verfahren bekannt. Es können nämlich die Abgaströme vor den Wärmetauscherstufen für das Rohmehl vermischt und gemeinsam den Wärmetauscherstufen zugeführt oder voneinander getrennt für die Vorwärmung ausgenutzt werden, was in zwei parallelen Abgassträngen erfolgt. Bei einsträngigen Ofenlinien sind die Feuerungen in Reihe geschaltet, so dass sich jeder Eingriff in die eine Feuerung zwangsläufig auch in der andern Feuerung auswirkt. Die Steuerung der Feuerungen wird daher vergleichsweise aufwendig. Die zweisträngigen Ofenlinien verlangen wieder besondere Massnahmen, um in beiden Strängen annähernd gleiche Verhältnisse sicherzustellen.
Wegen der grundsätzlich unterschiedlichen Abgasführung können daher Massnahmen, die bei einem der beiden Verfahren vorteilhaft sind, nicht ohne weiteres auf das andere Verfahren übertragen werden.
Da zweisträngige Ofenlinien Vorteile hinsichtlich der Entsäuerung und der Vorwärmung bieten - der Kohlendioxyd-Partialdruck kann im Kalzinator vermindert und die Vorwärmung des Rohmehls vor seinem Eintritt in den Kalzinator verbessert werden-, geht die Entwicklung in Richtung solcher Ofenlinien. So ist es bekannt (DE-OS 2931590), den Kalzinator mit der beim Abkühlen des bereits gebrannten Zementklinkers erwärmten Kühlluft zu versorgen und die Abgasströme aus dem Ofen und aus dem Kalzinator in zwei parallelen Abgassträngen eines mehrstufigen Wärmetauschers zu führen, wobei der Rohmehlstrom abwechselnd von einer Wärmetauscherstufe des einen zu einer Wärmetauscherstufe des andern Stranges bis zum Kalzinator geleitet wird.
Die Ofenabgase können folglich die Entsäuerung des Rohmehls im Kalzinator nicht stören, das darüber hinaus vor dem Eintritt in den Kalzinator auf eine höhere Vorwärmtemperatur als bei einer einsträngigen Abgasführung gebracht werden kann, weil die Abgastemperatur des Ofens höher als die des Kalzinators ist.
Nachteilig bei diesem zweisträngigen Verfahren ist allerdings, dass das Rohmehl in zwei dosierten Teilströmen aufgegeben werden muss, um annähernd gleiche Temperaturverhältnisse an den kalten Enden der beiden Abgasstränge sicherzustellen. Diese Rohmehlteilströme werden zwar wieder vereinigt und gemeinsam zwischen den Wärmetauscherstufen der beiden Abgasstränge hinund hergeleitet, doch bedingt eine solche Rohmehlführung einen vergrösserten Aufwand. Dazu kommt noch, dass auf Grund der unterschiedlichen Abgastemperaturen und-drücke gesonderte Gebläse für jeden Abgasstrang eingesetzt werden. Die höhere Abgasmenge im Kalzinatorstrang bedingt ausserdem eine unterschiedliche Auslegung der Wärmetauschereinheiten der beiden Abgasstränge.
Schliesslich kann die Konzentration der zum Anbacken neigenden Ballaststoffe im Ofenabgas besondere Massnahmen erfordern, um ein solches Anbacken zu verhindern.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art mit einer Abgasführung in zwei parallelen Strängen so zu verbessern, dass der nötige Geräteaufwand wesentlich verringert und die Gefahr eines Anbackens von im Ofengas enthaltenen Ballaststoffen weitgehend vermieden werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass ein Teil des heissen Abgasstroms aus dem Kalzinator dem heissen Abgasstrom aus dem Ofen vor der dem Kalzinator unmittelbar vorgeordneten Wärmetauscherstufe oder in deren Bereich zugemischt wird.
Durch das Zumischen eines Teils des Abgasstroms aus dem Kalzinator zum Abgasstrom aus dem Ofen können zunächst für beide Abgasstränge gleiche Abgasmengen sichergestellt werden, was gleiche Wärmetauschereinheiten für beide Abgasstränge und damit übereinstimmende Verhältnisse in diesen Abgassträngen ermöglicht. Dadurch wird nicht nur der Geräteaufwand herabgesetzt, sondern auch der thermische Wirkungsgrad verbessert, weil bei sonst gleichen Bedingungen die
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Austrittstemperatur der Abgasströme vom Massenverhältnis zwischen Rohmehl und Abgas abhängt und der gesamte Rohmehlstrom ungeteilt einer Wärmetauschereinheit des Wärmetauschers aufgegeben werden kann. Auf Grund der weitgehend übereinstimmenden Verhältnisse in beiden Abgassträngen kann auch ein für beide Stränge gemeinsames Gebläse eingesetzt werden.
Darüber hinaus wird durch das Zumischen eines Teils des Kalzinator-Abgasstroms zum Abgasstrom aus dem Ofen eine Verdünnung hinsichtlich der Ballaststoffkonzentration im Ofenabgas erreicht, was die Anbackgefahr weitgehend herabsetzt.
Wird der heisse Abgasteilstrom aus dem Kalzinator in weiterer Ausbildung der Erfindung dem Abgasstrom aus dem Ofen vor einem Abscheiden des Rohmehls aus dem Kalzinatorabgas zugeführt, so wird mit dem Abgasteilstrom aus dem Kalzinator ein Teilstrom des Rohmehls der dem Kalzinator unmittelbar vorgeordneten Wärmetauscherstufe zugefördert, aus der das bereits durch den Kalzinator geführte Rohmehl mit dem übrigen Rohmehl in den Kalzinator gelangt, so dass die Verweilzeit dieses Gutes und damit der Entsäuerungsgrad vergrössert wird. Dies bedeutet, dass entweder auf Grund einer höheren Entsäuerung im Kalzinator die Ofenausmasse oder bei gleicher Entsäuerung die Kalzinatorausmasse herabgesetzt werden können.
Da bekanntlich die Entsäuerung unter anderem von der Korngrösse des Rohmehls abhängt, kann durch ein entsprechendes Sichten erreicht werden, dass vor allem der grobe Kornanteil des Rohmehls im Kreis geführt wird und folglich die Grob- und Feinkornanteile einen gleichen Entsäuerungsgrad aufweisen, wenn sie in den Ofen gelangen.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, übereinstimmende Verhältnisse in beiden Abgassträngen sicherzustellen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch erhalten, dass ein Teil des heissen Abgasstroms aus dem Ofen vor dem Zumischen des Abgasteilstroms aus dem Kalzinator dem Kalzinator zugeführt wird. Diese Massnahme hat zur Folge, dass auch im Kalzinatorstrang ein Abgas-Mischstrom vorhanden ist, was die Ballaststoffkonzentration weiter vermindert.
Ausserdem können durch eine angepasste Steuerung des dem Kalzinator zugeführten Abgasteilstroms aus dem Ofen gleichbleibende Bedingungen für die Vorwärmung und die Vorentsäuerung des Rohmehls gewährleistet werden, wenn zufolge von Schwankungen im Ofenbetrieb sich Änderungen hinsichtlich der Abgasmenge und der Abgastemperatur des Ofens ergeben.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann von einer Vorrichtung ausgegangen werden, die aus einem Ofen zum Brennen des entsäuerten Rohmehls und einem dem Ofen vorgelagerten Kalzinator besteht, dem ein mehrstufiger Wärmetauscher vorgeordnet ist, dessen Wärmetauschereinheiten in zwei parallelen, an die Abgasleitungen des Ofens und des Kalzinators angeschlossenen Abgassträngen hintereinandergeschaltet sind, wobei die Austragsleitungen für das Rohmehl der Wärmetauschereinheiten des einen Stranges mit den Aufgabeleitungen der Wärmetauschereinheiten des andern Stranges abwechselnd verbunden sind. Um einen Teil des Abgasstroms aus dem Kalzinator dem Abgasstrom aus dem Ofen zuführen zu können, ist die Abgasleitung des Kalzinators mit der Abgasleitung des Ofens durch eine mit einem Steuerorgan, z.
B. einem Steuerschieber, versehene Abzweigleitung verbunden. Dabei kann über das Steuerorgan die Menge des dem Ofenabgas zugeführten Abgasteilstroms aus dem Kalzinator gesteuert werden.
Ist in Abgasströmungsrichtung vor der Abzweigleitung eine Verbindungsleitung mit einem Steuerorgan zwischen der Abgasleitung des Ofens und dem Kalzinator vorgesehen, so kann heisses Ofenabgas dem Kalzinator zugeführt werden, was einen Abgasmischstrom im Kalzinatorstrang des Wärmetauschers mit dem Vorteil geringerer Konzentrationen an zum Anbacken neigenden Ballaststoffen in beiden Strängen und übereinstimmender Bedingungen für diese Stränge gewährleistet.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahrens zum Herstellen von Zement beispielsweise in einem vereinfachten Blockschaltbild dargestellt.
Das Rohmehl, dessen Fliessschema in strichlierten Linien angedeutet ist, wird über eine Auf- gabeleitung --1-- einem mehrstufigen Wärmetauscher zugeführt, der mit Hilfe der Abgase aus einem Drehrohrofen --2-- zum Brennen des vorgewärmten und kalzinierten Rohmehls und der Abgase aus einem dem Drehrohrofen --2-- vorgeordneten Kalzinator --3-- beheizt wird. Dieser Wärmetauscher weist zwei parallele Abgasstränge --4 und 5-- auf, die von den als Zyklonen ausgebildeten Wärmetauschereinheiten --4a, 4b, 4c, 4d--einerseits und von den Wärmetauschereinheiten - -5a, 5b, 5c, 5d-- anderseits gebildet werden.
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Wie aus dem in vollen Linien dargestellten Fliessschema für die Abgasströme entnommen werden kann, sind die Abgasstränge --4 und 5-- an die Abgasleitungen --6 und 7-- des Drehrohrofens --2-- und des Kalzinators --3-- angeschlossen. Das Rohmehl wird durch die Abgase aus dem Drehrohrofen --2-- und dem Kalzinator --3-- stufenweise erwärmt, wobei es abwechselnd zwischen den Wärmetauschereinheiten der beiden Abgasstränge --4 und 5-- hin- und hergeführt wird, weil die Austragsleitungen --8-- der Wärmetauschereinheiten eines jeden Stranges mit den Aufgabeleitungen --9-- des jeweils andern Stranges bis zur Wärmetauschereinheit --4a-- verbun- den sind,
deren Austragsleitung --10-- im Kalzinator --3-- mündet. Das im Kalzinator --3-entsäuerte Rohmehl wird mit dem Abgasstrom aus dem Kalzinator ausgetragen und einem Ab- scheider --11-- zugeführt, in dem das Rohmehl vom Abgasstrom getrennt und anschliessend dem Drehrohrofen --2-- zugefördert wird. Die für das Entsäuern erforderliche zusätzliche Wärmemenge wird durch Verbrennen eines Brennstoffes im Kalzinator erzeugt, wobei als Verbrennungsluft vorteilhaft ein Teil der erwärmten Kühlluft aus einem dem Drehrohrofen --2-- nachgeordneten Kühler - verwendet wird, in dem das im Ofen --2-- zu Zementklinker gebrannte Rohmehl abgekühlt wird. Ein anderer Teil der Kühlluft aus dem Kühler --12-- wird dem Drehrohrofen --2-als Verbrennungsluft zugeführt.
Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die Abgasleitung --7-- des Kalzinators --3-- mit der Abgasleitung --6-- des Drehrohrofens --2-- durch eine Abzweigleitung --13-- verbunden, die einen Steuerschieber --14-- zur Steuerung der Durchflussmenge aufweist. Da die Abzweigleitung --13-- bezüglich des Rohmehlstroms vor dem Abscheider --11-- liegt, wird mit dem Abgasteilstrom aus dem Kalzinator --3-- ein Teil des bereits einem Entsäuerungsvorgang im Kalzinator --3-- unterworfenen Rohmehls dem Abgasstrom aus dem Drehrohrofen zugefördert und gelangt in die dem Kalzinator --3-- unmittelbar vorgelagerte Wärmetauschereinheit --4a--.
Damit wird dieser Rohmehlanteil in einem Kreislauf wieder dem Kalzinator - zugeführt, so dass die Verweilzeit im Kalzinator --3-- und damit der Entsäuerungsgrad entsprechend erhöht wird. Wird ein solcher Kreislauf einer Teilmenge des Rohmehls nicht gewünscht, so kann die Abzweigleitung --13-- dem Abscheider --11-- in der Abgasleitung --7-des Kalzinators --3-- nachgeordnet werden. In diesem Fall wird lediglich der Vorteil ausgenutzt, dass dem Ofenabgas ein Teil des Abgasstroms aus dem Kalzinator zugemischt wird, was gleiche Abgasmengen in beiden Abgassträngen --4 und 5-- ermöglicht, da nur etwa zwei Drittel des Abgasstroms aus dem Kalzinator an Ofenabgas anfallen.
Mit den in dieser Weise erreichten, übereinstimmenden Verhältnissen für beide Abgasstränge - 4 und 5-- ergeben sich gleiche Wärmetauschereinheiten für die beiden Abgasstränge --4 und 5--, wobei diese Abgasstränge --4 und 5-- an ein gemeinsames Abgasgebläse --15-- angeschlossen werden können.
Dass mit dem Zumischen eines Teils des Abgasstroms aus dem Kalzinator zum Ofenabgas die Konzentration von zum Anbacken neigenden Ballaststoffen des Ofengases herabgesetzt wird, ist ein weiterer Vorteil der geschilderten Abgasführung. Dieser Effekt kann noch dadurch vergrössert werden, dass in Strömungsrichtung vor der Abzweigleitung --13-- zwischen der Abgasleitung --6-des Ofens --2-- und dem Kalzinator --3-- eine zusätzliche Verbindungsleitung --16-- vorgesehen wird, über die heisses Ofenabgas dem Kalzinator zugeführt werden kann. Die dem Kalzinator --3-zugeführte Abgasmenge aus dem Ofen --2-- kann wieder mit einem Steuerschieber --14-- den Erfordernissen entsprechend gewählt werden.
Die Verbindungsleitung --16-- stellt auch für den Kalzinatorstrang --5-- einen Abgas-Mischstrom sicher, der die Übereinstimmung hinsichtlich der Betriebsverhältnisse in den beiden Abgassträngen --4 und 5-- weiter verbessert.
Selbstverständlich kann über die Verbindungsleitung --16-- auch Rauchgas aus dem Kalzinator --3-- dem Drehrohrofen --2-- zugeleitet werden, wenn in Sonderfällen wegen zu hoher Schadstoffbelastungen ein Teil des Ofenabgases abgezogen werden muss.