BE1029239B1 - Process for the thermal treatment of a mineral starting material - Google Patents
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- BE1029239B1 BE1029239B1 BE20215233A BE202105233A BE1029239B1 BE 1029239 B1 BE1029239 B1 BE 1029239B1 BE 20215233 A BE20215233 A BE 20215233A BE 202105233 A BE202105233 A BE 202105233A BE 1029239 B1 BE1029239 B1 BE 1029239B1
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts, wobei die Vorrichtung einen Calcinator (110) aufweist, wobei der Calcinator (110) wenigstens einen ersten Calcinatorabschnitt (10) und einen zweiten Calcinatorabschnitt (20) aufweist, wobei der erste Calcinatorabschnitt (10) senkrecht angeordnet ist, wobei der zweite Calcinatorabschnitt (20) schräg angeordnet ist, wobei der zweite Calcinatorabschnitt (20) einen Winkel α zwischen der Horizontalen und der Strömungsrichtung des zweiten Calcinatorabschnitts (20) aufweist, wobei der Winkel α zwischen 20 ° und 80 ° liegt, wobei der erste Calcinatorabschnitt (10) einen ersten hydraulischen Durchmesser dh,1 aufweist, wobei der zweite Calcinatorabschnitt (20) einen zweiten hydraulischen Durchmesser dh,2 aufweist, wobei der zweite hydraulische Durchmesser dh,2 kleiner oder gleich dem ersten hydraulischen Durchmesser dh,1 multipliziert mit dem Sinus des Winkels α ist.The present invention relates to a device for the thermal treatment of a mineral starting material, the device having a calciner (110), the calciner (110) having at least a first calciner section (10) and a second calciner section (20), the first calciner section ( 10) is arranged vertically, the second calciner section (20) being arranged obliquely, the second calciner section (20) having an angle α between the horizontal and the direction of flow of the second calciner section (20), the angle α being between 20° and 80° °, the first calciner section (10) having a first hydraulic diameter dh,1, the second calciner section (20) having a second hydraulic diameter dh,2, the second hydraulic diameter dh,2 being less than or equal to the first hydraulic diameter ie, 1 times the sine of the angle α.
Description
' BE2021/5233 Verfahren zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von mineralischen Edukten, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker.'BE2021/5233 Process for the thermal treatment of a mineral starting material The invention relates to a process for the thermal treatment of mineral starting materials, in particular for the production of cement clinker.
Eine Anlage zur Klinkerherstellung weist beispielsweise einen Drehrohrofen, einen Calcinator und einen Vorwärmer auf. Während der Materialstrom des Feststoffes, am Anfang kalkhaltige Rohmehlmischung am Ende Zementklinker, vom Vorwärmer über den Calcinator in den Drehrohrofen und meist anschließend in einen Kühler verläuft, strömt das Gas entgegengesetzt vom Drehrohrofen zum Calcinator und von dort in den Vorwärmer. Während im Drehrohrofen der Materialstrom des Klinkers und der Gasstrom gegenläufig sind, werden im Calcinator und im Vorwärmer der Gasstrom und der Materialstrom jeweils streckenweise im Gleichstrom geführt und anschließend in einem Zyklon getrennt. Wird das feste Material im Gleichstrom geführt, muss der Gasstrom in der Lage sein, das Material auch zu tragen, ohne dass das Material ausfällt, sedimentiert oder sich in anderer Art niederschlägt. Im Calcinator wird auf der einen Seite durch die Verbrennung von Brennstoff Energie in Form von Wärme erzeugt, die auf der anderen Seite durch die endotherme Entsäuerungsreaktion des Edukts, also unter Abgabe von CO», verbraucht wird. Es ist daher zielführend, Brennstoff und Edukt ortsnah zueinander in den Calcinator einzubringen, wodurch auch Bereiche mit erhöhten Temperaturen vermieden werden. Als Brennstoff werden üblicherweise flugfähige Brennstoffe, beispielsweise Kohlenstaub, eingesetzt. Es wird jedoch zunehmend wichtig, Ersatzbrennstoffe einzusetzen beziehungsweise deren Anteil zu erhöhen, um beispielsweise die CO2-Bilanz des Gesamtprozesses zu optimieren und auch um kostengünstigere Brennstoffe einsetzen zu können. Hierdurch ist auch eine verbesserte Einbindung der Zementindustrie in die Kreislaufwirtschaft erzielbar. Diese sind jedoch aufgrund ihrer GrôBenverteilung nicht in allen Fällen flugfähig, beziehungsweise die für die Zerkleinerung zur Herstellung der Flugfähigkeit übersteigt das wirtschaftlich sinnvolle Maf. Um auch die nicht flugfähigen Ersatzbrennstoffe einsetzen zu können, werden derzeit entsprechende Brennkammern seitlich an den Calcinator angesetzt. Ist die Brennkammer beispielsweise seitlich am Calcinator angeordnet ohne dass dort auch Edukt aufgegeben wird, so sind der Ort derA plant for clinker production has, for example, a rotary kiln, a calciner and a preheater. While the material flow of the solids, initially a calcareous raw meal mixture and finally cement clinker, runs from the preheater via the calciner into the rotary kiln and usually then into a cooler, the gas flows in the opposite direction from the rotary kiln to the calciner and from there into the preheater. While in the rotary kiln the material flow of the clinker and the gas flow are in opposite directions, in the calciner and in the preheater the gas flow and the material flow are partially guided in parallel and then separated in a cyclone. If the solid material is guided in cocurrent, the gas flow must also be able to carry the material without the material precipitating, sedimenting or precipitating in any other way. In the calciner, on the one hand, energy is generated in the form of heat by burning fuel, which on the other hand is consumed by the endothermic deacidification reaction of the starting material, i.e. with the release of CO». It is therefore expedient to bring fuel and educt close to each other in the calciner, which also avoids areas with elevated temperatures. Usually airworthy fuels, for example pulverized coal, are used as the fuel. However, it is becoming increasingly important to use alternative fuels or to increase their proportion, for example in order to optimize the CO2 balance of the entire process and also to be able to use cheaper fuels. This also makes it possible to improve the integration of the cement industry into the circular economy. However, due to their size distribution, these are not always airworthy, or the size required for comminuting them to make them airworthy exceeds the economically reasonable level. In order to also be able to use the substitute fuels that are not airworthy, corresponding combustion chambers are currently attached to the side of the calciner. If the combustion chamber is arranged, for example, on the side of the calciner without educt being fed in there as well, the location of the
? BE2021/5233 Energieerzeugung durch Verbrennung und der Ort des Energieverbrauchs durch Entsäuerung räumlich getrennt.? BE2021/5233 Energy production through incineration and the location of energy consumption through deacidification are spatially separated.
Aus der DE 10 2018 206 673 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit erhöhtem Sauerstoffanteil bekannt.DE 10 2018 206 673 A1 discloses a method for producing cement clinker with an increased oxygen content.
Aus der DE 10 2018 206 674 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit erhöhtem Sauerstoffanteil bekannt.Another method for producing cement clinker with an increased oxygen content is known from DE 10 2018 206 674 A1.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, bei dem auch ein sehr grober Brennstoff direkt im Calcinator verbrannt werden kann.The object of the invention is to provide a device and a method in which even a very coarse fuel can be burned directly in the calciner.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This problem is solved by the device with the features specified in claim 1 .
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.Advantageous developments result from the dependent claims, the following description and the drawings.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts.In a further aspect, the invention relates to a method for operating a device for the thermal treatment of a mineral starting material.
Bevorzugt handelt es sich um ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Herstellung von Zementklinker.It is preferably a method for operating a device for producing cement clinker.
Es kann die Vorrichtung aber auch für die thermische Behandlung von Tonen oder beispielsweise von Lithium-Erzen genutzt werden.However, the device can also be used for the thermal treatment of clays or, for example, lithium ores.
Im Folgenden wird die Herstellung von Zementklinker als Beispiel verwendet.In the following, the production of cement clinker is used as an example.
Das Verfahren wird in einer Vorrichtung mit einem Calcinator mit einem schrägen zweiten Calcinatorabschnitt durchgeführt.The process is carried out in an apparatus having a calciner with an inclined second calciner section.
Während des Betreibens wird ein Gasstrom durch den zweiten Calcinatorabschnitt geführt.During operation, a gas flow is passed through the second calciner section.
Beispielsweise und bevorzug stammt der Gasstrom aus einem Drehrohrofen.For example and preferably, the gas stream originates from a rotary kiln.
Beispielsweise und bevorzugt enthält der Gasstrom hauptsächlich Sauerstoff und dazu das im Drehrohrofen durch Verbrennung und die Restentsäuerung des Edukts (üblicher Weise um die 10 % der gesamten Entsäuerung) entstandenen CO». Bevorzugt enthält der Gasstrom weniger als 20 Vol.-% Stickstoff, besonders bevorzugt weniger als 15 Vol.-% Stickstoff, bevorzugt etwa 50 bis 70 Vol.-% Sauerstoff.For example and preferably, the gas stream contains mainly oxygen and also the CO produced in the rotary kiln by combustion and the residual deacidification of the starting material (usually around 10% of the total deacidification). The gas stream preferably contains less than 20% by volume of nitrogen, particularly preferably less than 15% by volume of nitrogen, preferably about 50 to 70% by volume of oxygen.
Die vorgenannten Werte beziehen sich auf trockenes Gas, also ohne Berücksichtigung des Wassers.The above values refer to dry gas, i.e. without taking water into account.
Bevorzugt enthält damit der eintretende Gasstrom ausreichend Sauerstoff für die Verbrennung der in den Calcinator zugeführten Brennstoffe.The incoming gas stream therefore preferably contains sufficient oxygen for the combustion of the fuels fed into the calciner.
) BE2021/5233 Erfindungsgemäß wird die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt größer als 0,7, bevorzugt größer als 2, gewählt. Weiter wird die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt kleiner als 9, bevorzugt kleiner als 4, gewählt. Hierdurch ist die Tragfähigkeit des Gasstromes für Feststoff, Edukt beziehungsweise Produkt, gegeben und der Feststoff setzt sich nicht im Bereich des zweiten Calcinatorabschnitts ab. Die Froude-Zahl Fr ist die Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms in vertikaler Richtung vz dividiert durch die Wurzel aus dem Produkt der Erdbeschleunigung g mit dem hydraulischen Durchmesser dh. Fr = —— Ja" dr mit:) BE2021/5233 According to the invention, the Froude number in the second calciner section is selected to be greater than 0.7, preferably greater than 2. Furthermore, the Froude number in the second calciner section is chosen to be less than 9, preferably less than 4. This ensures that the gas flow can carry the solid, educt or product, and the solid does not settle in the area of the second calciner section. The Froude number Fr is the velocity component of the gas flow in the vertical direction vz divided by the square root of the product of the acceleration due to gravity g and the hydraulic diameter dh. Fr = —— Yes" dr with:
P Der hydraulische Durchmesser ist das vierfache des Quotienten aus dem durchströmten Fläche A quer zur Strômungsrichtung geteilt durch den durchströmten Umfang P ist.P The hydraulic diameter is four times the quotient of the flow area A transverse to the direction of flow divided by the flow perimeter P.
Während beispielsweise in einem senkrechten ersten Calcinatorabschnitt die Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms in vertikaler Richtung vz gleich der Strômungsgeschwindigkeit des Gasstromes v ist, ist im schrägen zweiten Calcinatorabschnitt der Winkel a zu berücksichtigen. Die Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms in vertikaler Richtung vz ist hier die Strômungsgeschwindigkeit des Gasstromes v multipliziert mit dem Sinus des Winkels a. v, = v sin(a) Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Strômungsgeschwindigkeit keine Konstante ist. Die Strômungsgeschwindigkeit wird innerhalb des Calcinators durch verschiedene Prozesse- verändert. Zum einen führen Temperaturunterschiede zu Unterschieden. In Bereichen mit hôherer Temperatur môchte das Gas einen grôBeren Raum einnehmen, was zu einer Erhôhung der Geschwindigkeit v führt. Ebenso führt die Entsäuerung des Edukts zu einer Abgabe von CO», was die Stoffmenge erhöht und somit auch zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit führt. Weiter kann auch aus dem Brennstoff eine Erhöhung der Stoffmenge resultieren, beispielsweise auf freigesetztem oder bei der Verbrennung entstehendem Wasser. Diese Effekte führen dazu, dass dieFor example, while in a vertical first calciner section the velocity component of the gas stream in the vertical direction vz is equal to the flow velocity of the gas stream v, the angle α must be taken into account in the inclined second calciner section. The velocity component of the gas flow in the vertical direction vz is here the flow velocity of the gas flow v multiplied by the sine of the angle α. v i = v sin(a) Here, however, it must be taken into account that the flow velocity is not a constant. The flow rate is changed within the calciner by various processes. For one thing, temperature differences lead to differences. In areas with a higher temperature, the gas wants to occupy a larger space, which leads to an increase in the velocity v. Likewise, the deacidification of the educt leads to the release of CO », which increases the amount of substance and thus also leads to an increase in the flow rate. Furthermore, the fuel can also result in an increase in the amount of substance, for example in the water released or formed during combustion. These effects lead to the
* BE2021/5233 Froude-Zahl bei einer konstanten Geometrie innerhalb eines Calcinatorabschnitts nicht konstant ist, sondern ortsabhängig verschieden ist. Besonders bevorzugt wird der Calcinator mit einer turbulenten Strömung betrieben. Hierdurch weist das Geschwindigkeitsprofil der Strömung nur geringe Schwankungen über die Breite der Strömung auf. Bei einer laminaren Durchstrômung weist die Geschwindigkeit des Gasstromes eine Verteilung über die Breite auf, die am Rand null und in der Mitte ein Maximum aufweist. Hierdurch wäre die Tragfähigkeit ortsabhängig, was die Prozessführung kompliziert.* BE2021/5233 Froude number is not constant with a constant geometry within a calciner section, but varies depending on the location. The calciner is particularly preferably operated with a turbulent flow. As a result, the velocity profile of the flow shows only small fluctuations across the width of the flow. In a laminar flow, the velocity of the gas stream has a distribution across the width that has zero at the edge and a maximum in the middle. As a result, the load-bearing capacity would be location-dependent, which complicates the process control.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Calcinator mit einer Atmosphäre mit weniger als 25 % Stickstoff, bevorzugt mit weniger als 15 % Stickstoff, weiter bevorzugt mit weniger als 10 % Stickstoff, besonders bevorzugt mit weniger als 5 % Stickstoff betrieben.In a further embodiment of the invention, the calciner is operated with an atmosphere containing less than 25% nitrogen, preferably less than 15% nitrogen, more preferably less than 10% nitrogen, particularly preferably less than 5% nitrogen.
Da die Froude-Zahl als Maß für die Tragfähigkeit des Gasstromes für das als Feststoff vorliegende Edukt zu betrachten ist, und die Tragfähigkeit im zweiten Calcinatorabschnitt wenigstens so hoch sein muss wie im ersten Calcinatorabschnitt, muss die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt überall größer sein als das Minimum der Froude-Zahl im ersten Calcinatorabschnitt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Froude- Zahl im ersten Calcinatorabschnitt so gering wie möglich gehalten wird. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass durch den Neigungswinkel à nicht die ganze Strömungsgeschwindigkeit v, sondern nur deren z-Komponente vz, in die Berechnung eingeht und auch nur zur Tragfähigkeit beiträgt. Hierbei wird nur auf das Minimum im ersten Calcinatorabschnitt abgezielt, da auch an diesem Punkt die Tragfähigkeit ausreichend sein muss. Eine Erhöhung der Froude-Zahl, beispielsweise durch Freisetzung von CO: bei der Entsäuerung wird lokal zu höheren Werten führen, wenn man von einer konstanten Geometrie innerhalb des ersten Calcinatorabschnitts ausgeht.Since the Froude number is to be regarded as a measure of the carrying capacity of the gas stream for the educt present as a solid, and the carrying capacity in the second calciner section must be at least as high as in the first calciner section, the Froude number in the second calciner section must be greater than everywhere the minimum of the Froude number in the first calciner section when the flow rate and hence the Froude number in the first calciner section is kept as low as possible. However, it must be taken into account here that due to the angle of inclination à, not the entire flow velocity v, but only its z component vz, is included in the calculation and only contributes to the load-bearing capacity. Here, only the minimum in the first calciner section is aimed at, since the load-bearing capacity must also be sufficient at this point. An increase in the Froude number, for example through the release of CO: during deacidification, will locally lead to higher values, assuming a constant geometry within the first calciner section.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird das Verfahren in einer Vorrichtung mit einem Calcinator mit einem senkrechten ersten Calcinatorabschnitt durchgeführt wird, wobei während des Betreibens der Gasstrom durch den ersten Calcinatorabschnitt und den zweiten Calcinatorabschnitt geführt wird. Die Froude-Zahl wird im ersten Calcinatorabschnitt größer als 2, bevorzugt größer als 4, gewählt. Weiter wird die Froude-In a further alternative embodiment, the method is carried out in a device with a calciner with a vertical first calciner section, with the gas stream being guided through the first calciner section and the second calciner section during operation. The Froude number is chosen to be greater than 2, preferably greater than 4, in the first calciner section. The Froude
> BE2021/5233 Zahl im ersten Calcinatorabschnitt kleiner als 20, bevorzugt kleiner als 10, gewählt.> BE2021/5233 number in the first calciner section selected to be less than 20, preferably less than 10.
Hierbei wird der erste Calcinatorabschnitt in einem Bereich betrieben, in dem die Tragfähigkeit des Gasstromes sehr viel höher ist, als für die Menge des aufgetragenen Feststoffes in Form des Eduktes notwendig.In this case, the first calciner section is operated in a range in which the carrying capacity of the gas flow is much higher than is necessary for the amount of solid applied in the form of the educt.
Beispielsweise entstehen dadurch Strömungsgeschwindigkeiten von 15"/ bis 20"/s.For example, this results in flow speeds of 15"/ to 20"/s.
Durch diese sehr hohen Geschwindigkeiten wird das Edukt sehr schnell und vollständig vom Gasstrom aufgenommen.Due to these very high velocities, the educt is very quickly and completely absorbed by the gas flow.
Selbst für beispielsweise im Vorwärmer teilweise agglomerierte und daher größere, schwerere Eduktpartikel ist dadurch die Tragfähigkeit im Gasstrom gegeben.Even for, for example, partially agglomerated and therefore larger, heavier educt particles in the preheater, the carrying capacity in the gas flow is given.
Es kann somit verhindert werden, dass Edukt sich am unteren Ende des ersten Calcinatorabschnitts sich absetzt.It can thus be prevented that starting material is deposited at the lower end of the first calciner section.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im zweiten Calcinatorabschnitt Edukt an wenigstens zwei Positionen über eine erste zweite Eduktzuführung und eine zweite zweite Eduktzuführung zugeführt.In a further embodiment of the invention, in the second calciner section, educt is supplied at at least two positions via a first, second educt feed and a second, second educt feed.
Dieses erfolgt entlang der Strömungsrichtung zueinander beabstandet.This takes place at a distance from one another along the direction of flow.
Hierdurch wird eine Vergleichmäßigung der Reaktion und damit des Energieverbrauchs und damit der Temperatur erreicht.This achieves an equalization of the reaction and thus of the energy consumption and thus of the temperature.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im zweiten Calcinatorabschnitt ein fester Brennstoff zugeführt und verbrannt.In a further embodiment of the invention, a solid fuel is supplied and burned in the second calciner section.
Beispielsweise und bevorzugt kann ein Ersatzbrennstoff über die zweite Brennstoffzufuhr zugeführt werden.For example and preferably, a substitute fuel can be supplied via the second fuel supply.
Beispiele für Ersatzbrennstoffe sind Abfälle aus Haushalten, Industrie oder Gewerbe, Altreifen, Klärschlamm und Biomasse.Examples of alternative fuels are household, industrial or commercial waste, used tires, sewage sludge and biomass.
Der Heizwert von Ersatzbrennstoffen kann sehr unterschiedlich sein.The calorific value of alternative fuels can vary greatly.
Ersatzbrennstoffe können daher auch als Mischung unterschiedlicher Fraktionen eingebracht werden, um einen gewissen Brennwert zu erreichen.Substitute fuels can therefore also be introduced as a mixture of different fractions in order to achieve a certain calorific value.
Da die Fraktionen mit einem geringeren Brennwert meist günstiger sind, wird hierdurch auch eine Kostenoptimierung erreicht.Since the fractions with a lower calorific value are usually cheaper, this also results in cost optimization.
Durch die Schrägung des zweiten Calcinatorabschnittes ist es möglich, somit auch nicht flugfähige Ersatzbrennstoff direkt in einem Calcinator in unmittelbarer Nähe zur chemischen Reaktion des Edukts zum Produkt zu verbrennen und die Energie damit ortsnah zu deren Umsetzung bereit zu stellen.Due to the slanting of the second calciner section, it is also possible to burn refuse-derived fuel that is not airworthy directly in a calciner in the immediate vicinity of the chemical reaction of the educt to the product and thus to provide the energy locally for its conversion.
Um bestimmte Ersatzbrennstoffe besser verbrennen zu können, kann die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts stufenförmig ausgebildet sein oder die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts kann mittels eines Vor- oder Rückschubrost gefördert werden, wobei auch ein Vor- oder Rückschubrost stufenförmig ausgebildet sein kann.In order to be able to burn certain refuse-derived fuels better, the lower side of the second calciner section can be stepped or the lower side of the second calciner section can be conveyed by means of a forward or reverse grate, with a forward or reverse grate also being able to be stepped.
° BE2021/5233 IN einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im zweiten Calcinatorabschnitt ein fester Brennstoff mit einer Stückgröße von wenigstens 90 % der Masse des Brennstoffes von mehr als 50 mm, bevorzugt mehr als 70 mm, besonders bevorzugt von 100 mm, zugeführt.In a further embodiment of the invention, a solid fuel with a piece size of at least 90% of the mass of the fuel of more than 50 mm, preferably more than 70 mm, particularly preferably 100 mm, is fed into the second calciner section.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im ersten Calcinatorabschnitt ein flugfähiger Brennstoff zugeführt.In a further embodiment of the invention, an airworthy fuel is supplied in the first calciner section.
Außerdem wird im ersten Calcinatorabschnitt über eine erste Eduktzuführung Edukt zugeführt.In addition, educt is supplied in the first calciner section via a first educt feed.
Bevorzugt werden Brennstoff und Edukt räumlich zueinander benachbart zugeführt, um Energieerzeugung und Energieverbrauch räumlich miteinander zu verbinden.Fuel and starting material are preferably fed in spatially adjacent to one another in order to spatially combine energy production and energy consumption with one another.
Im Folgenden wird auf Vorrichtungen eingegangen, auf denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.Devices on which the method according to the invention can be carried out are discussed below.
Die Vorrichtung dient zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts.The device is used for the thermal treatment of a mineral starting material.
Bevorzugt handelt es sich um eine Vorrichtung zur Herstellung von Zementklinker.It is preferably a device for producing cement clinker.
Es kann die Vorrichtung aber auch für die thermische Behandlung von Tonen oder beispielsweise von Lithium-Erzen genutzt werden.However, the device can also be used for the thermal treatment of clays or, for example, lithium ores.
Im Folgenden wird die Herstellung von Zementklinker als Beispiel verwendet.In the following, the production of cement clinker is used as an example.
Die Vorrichtung weist einen Calcinator auf.The device has a calciner.
Üblicherweise weist die Vorrichtung weiter einen Drehofen auf.The device usually also has a rotary kiln.
Dieser liegt bezüglich des Materialstroms (Edukt zu Produkt) hinter dem Calcinator und bezüglich des Gasstromes vor dem Calcinator.This is behind the calciner with regard to the material flow (educt to product) and before the calciner with regard to the gas flow.
Der Drehofen kann aber auch bei anderen thermischen Behandlungen entfallen und sich beispielsweise ein Kühler direkt an den Calcinator anschließen.However, the rotary kiln can also be omitted for other thermal treatments and, for example, a cooler can be connected directly to the calciner.
Üblicherweise weist die Vorrichtung weiter einen Vorwärmer auf.The device usually also has a preheater.
Der Vorwärmer liegt bezüglich des Materialstroms (Edukt zu Produkt) vor dem Calcinator und bezüglich des Gasstromes hinter dem Calcinator.With regard to the material flow (educt to product), the preheater is located before the calciner and with regard to the gas flow after the calciner.
Der Vorwärmer besteht beispielsweise aus einigen in Reihe geschalteten Gleichstromwärmetauschern mit nachgelagerten Abscheidezyklonen.The preheater consists, for example, of a number of DC heat exchangers connected in series with downstream separating cyclones.
Der Calcinator weist wenigstens einen ersten Calcinatorabschnitt und einen zweiten Calcinatorabschnitt auf.The calciner has at least a first calciner section and a second calciner section.
Der erste Calcinatorabschnitt ist senkrecht angeordnet und der zweite Calcinatorabschnitt ist schräg angeordnet.The first calciner section is arranged vertically and the second calciner section is arranged obliquely.
Schräg bedeutet, dass der Gasstrom durch den zweiten Calcinatorabschnitt nicht parallel zur Erdoberfläche noch im 90 ° Winkel zur Erdoberfläche strömt.Oblique means that the gas flow through the second calciner section does not flow parallel to the earth's surface nor at a 90° angle to the earth's surface.
Der zweite Calcinatorabschnitt weist einen Winkel a zwischen der Horizontalen und der Strömungsrichtung des zweiten Calcinatorabschnitts auf.The second calciner section has an angle α between the horizontal and the flow direction of the second calciner section.
Die Horizontale ist parallel zur Erdoberfläche.The horizontal is parallel to the surface of the earth.
Der Winkel a liegt zwischen 20 ° und 80 °. DerThe angle a is between 20° and 80°. Of the
/ BE2021/5233 erste Calcinatorabschnitt weist einen ersten hydraulischen Durchmesser dh,1 auf und der zweite Calcinatorabschnitt weist einen zweiten hydraulischen Durchmesser d2 auf. Der zweite hydraulische Durchmesser dh» ist kleiner oder gleich dem ersten hydraulischen Durchmesser dh,1 multipliziert mit dem Sinus des Winkels a./ BE2021/5233 The first calciner section has a first hydraulic diameter dh,1 and the second calciner section has a second hydraulic diameter d2. The second hydraulic diameter dh» is less than or equal to the first hydraulic diameter dh,1 multiplied by the sine of the angle α.
dn2 < daa sin(a) Der hydrodynamische Durchmesser dh ist das Vierfache des Quotienten aus der durchströmten Fläche A quer zur Strömungsrichtung geteilt durch den durchströmten Umfang P.dn2 < daa sin(a) The hydrodynamic diameter dh is four times the quotient of the flow area A transverse to the flow direction divided by the flow circumference P.
dn = 4° Adn = 4°A
P Betrachtet man einen rohrförmigen vollständig von Gas durchströmten Körper, beispielsweise einen rohrförmigen ersten Calcinatorabschnitt mit dem Radius r, so ist die durchströmte Fläche Aron gleich dem kreisförmigen Querschnitt Aronr = Tr? und der durchstrômte Umfang Pron gleich dem Kreisumfang PRron = 2TTr. Somit ist der hydrodynamische Durchmesser eines Rohres dh,rohr = 2-r und damit der Durchmesser des Rohres. Für andere Geometrien ergibt sich analog eine charakteristische Länge. Bei der Betrachtung des zweiten hydraulischen Durchmesser dh, ist darauf zu achten, dass bei der vorgesehenen Verwendung eines festen Brennstoffes dieser ein festes Bett innerhalb des zweiten Calcinatorabschnitts ergibt, was wiederrum dazu führt, dass bei regulärem Betrieb nicht die gesamte Querschnittsfläche des zweiten Calcinatorabschnitts dem Gasstrom zur Verfügung steht, sondern nur der um das Bett des festen Brennstoffs verminderte Querschnitt. Unter festen Bett sind im Sinne der Erfindung alle Arten von Schichten aus festem Material zu verstehen, umfassend Haufwerk oder Schüttschichten. Ebenso ist der durchströmte Umfang P nicht der Umfang des zweiten Calcinatorabschnitts, sondern der durch das Bett des Brennstoffes und den oberen Teil des zweiten Calcinatorabschnitts vom Gasstrom durchströmte Umfang P. Wird jedoch ein flüssiger Brennstoff verwendet, beispielsweise hochviskose Ölrückstände, so kann dessen Schichtdicke unter Umständen vernachlässigbar sein, sodass in diesem Fall auf die Geometrie des zweiten Calcinatorabschnitts in ausreichender Näherung herangezogen werden kann.P Considering a tubular body through which gas flows completely, for example a tubular first calciner section with the radius r, then the area Aron through which the gas flows is equal to the circular cross-section Aronr = Tr? and the perimeter Pron perfused is equal to the perimeter PRron = 2TTr. Thus the hydrodynamic diameter of a tube is dh,rohr = 2-r and thus the diameter of the tube. A characteristic length results analogously for other geometries. When considering the second hydraulic diameter, ie, it must be ensured that when a solid fuel is used, this results in a fixed bed within the second calciner section, which in turn means that during regular operation not the entire cross-sectional area of the second calciner section is exposed to the gas flow is available, but only the cross-section reduced by the solid fuel bed. For the purposes of the invention, a fixed bed is to be understood as meaning all types of layers of solid material, including piles or loose layers. Likewise, the perimeter P flown through is not the perimeter of the second calciner section, but the perimeter P through which the gas stream flows through the bed of fuel and the upper part of the second calciner section be negligible, so that in this case the geometry of the second calciner section can be used in a sufficient approximation.
° BE2021/5233 Der Vorteil der erfindungsgemäBen Vorrichtung ist, dass durch die Anpassung des Querschnittes in Abhängigkeit des Winkels a des zweiten Calcinatorabschnittes die Strômungsgeschwindigkeit entlang der Strömungsrichtung so erhöht wird, dass die Geschwindigkeitskomponente in z-Richtung, also senkrecht zur Erdoberfläche wenigstens gleich groß mit der Strômungsgeschwindigkeit im senkrechten ersten Calcinatorabschnitt ist. Damit ist die Tragfähigkeit des Gasstromes für das Edukt in beiden Calcinatorabschnitten wenigstens gleich groß und ein Abscheiden des Edukts aus dem Gasstrom kann vermieden werden.° BE2021/5233 The advantage of the device according to the invention is that by adapting the cross section as a function of the angle a of the second calciner section, the flow velocity along the flow direction is increased in such a way that the velocity component in the z-direction, i.e. perpendicular to the earth's surface, is at least as large as is the flow rate in the vertical first calciner section. The carrying capacity of the gas flow for the educt in both calciner sections is at least the same and separation of the educt from the gas flow can be avoided.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind der erste Calcinatorabschnitt und der zweite Calcinatorabschnitt dazu ausgebildet, von einem Gasstrom von unten nach oben durchströmt zu werden.In a further embodiment of the device, the first calciner section and the second calciner section are designed so that a gas flow flows through them from bottom to top.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der erste Calcinatorabschnitt unterhalb des zweiten Calcinatorabschnitts angeordnet. Bevorzugt ist der erste Calcinatorabschnitt direkt angrenzend an den zweiten Calcinatorabschnitt angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die Vorrichtung einen dritten Calcinatorabschnitt auf. Der dritte Calcinatorabschnitt ist senkrecht angeordnet. Der dritte Calcinatorabschnitt ist oberhalb des zweiten Calcinatorabschnittes angeordnet. Bevorzugt ist der zweite Calcinatorabschnitt direkt angrenzend an den dritten Calcinatorabschnitt angeordnet.In a further embodiment of the device, the first calciner section is arranged below the second calciner section. The first calciner section is preferably arranged directly adjacent to the second calciner section. In a further embodiment of the device, the device has a third calciner section. The third calciner section is arranged vertically. The third calciner section is located above the second calciner section. The second calciner section is preferably arranged directly adjacent to the third calciner section.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist der zweite Calcinatorabschnitt eine erste zweite Eduktzuführung auf. Die erste zweite Eduktzuführung ist in den unteren 20 % des zweiten Calcinatorabschnitts angeordnet ist, also am Eintritt des Gasstromes. Die erste zweite Eduktzuführung führt das Edukt von oben in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts oder seitlich in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts zu. Edukt für den Calcinator ist insbesondere das in einem Vorwärmer vorgewärmte thermisch zu behandelnde Material, beispielsweise und vorzugsweise ein Mehl zur Klinkerherstellung. Dieses soll auch umfassen, dass die erste zweite Eduktzuführung im ersten Calcinatorabschnitt unmittelbar vor dem zweiten Calcinatorabschnitt angeordnet ist.In a further embodiment of the device, the second calciner section has a first, second reactant feed. The first second educt feed is arranged in the lower 20% of the second calciner section, ie at the inlet of the gas stream. The first second educt supply feeds the educt from above into the gas flow of the second calciner section or laterally into the gas flow of the second calciner section. Educt for the calciner is, in particular, the material to be thermally treated, preheated in a preheater, for example and preferably flour for clinker production. This should also include that the first second educt feed is arranged in the first calciner section directly in front of the second calciner section.
) BE2021/5233 Üblicherweise weist auch der erste Calcinatorabschnitt wenigstes eine erste erste Eduktzuführung auf.) BE2021/5233 Usually, the first calciner section also has at least one first reactant feed.
Das Edukt wird dem Calcinator üblicherweise und bevorzugt somit in Teilportionen zugeführt, um eine räumliche Verteilung der Decarbonatisierung über den gesamten Calcinator zu verteilen und so auch eine Verteilung des Energieverbrauchs über den Calcinator zu erzielen.The educt is usually and preferably fed to the calciner in partial portions in order to distribute the decarbonation spatially over the entire calciner and thus also to achieve a distribution of the energy consumption over the calciner.
Bei flugfähigen Brennstoffen erfolgt dieses räumlich benachbart.In the case of airworthy fuels, this occurs spatially adjacent.
Somit wird über die erste erste Eduktzuführung eine erste Teilmenge Edukt zugeführt und über die erste zweiter Eduktzuführung eine zweite Teilmenge.A first partial quantity of starting material is thus supplied via the first first starting material feed and a second partial quantity via the first second starting material feed.
Entsprechend kann in einem dritten Calcinatorabschnitt vorzugsweise wenigstens eine erste dritte Eduktzuführung angeordnet sein.Correspondingly, at least one first, third starting material feed can preferably be arranged in a third calciner section.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist der zweite Calcinatorabschnitt zusätzlich eine zweite zweite Eduktzuführung auf.In a further embodiment of the device, the second calciner section additionally has a second starting material feed.
Die zweite zweite Eduktzuführung ist im mittleren Bereich des zweiten Calcinatorabschnitts angeordnet, wobei die zweite zweite Eduktzuführung Edukt von oben in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts oder seitlich in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts zuführt.The second second educt feed is arranged in the central area of the second calciner section, the second second educt feed feeding educt from above into the gas flow of the second calciner section or laterally into the gas flow of the second calciner section.
Hierdurch wird das Edukt räumlich verteilter zugeführt, was auch dazu führt, dass der Energieverbrauch durch die Decarbonatisierung räumlich verteilter erfolgt und somit eine VergleichmäBigung der Temperatur und damit der Reaktionsbedingungen erfolgt.As a result, the starting material is supplied in a more spatially distributed manner, which also means that the energy consumption due to the decarbonation is more spatially distributed and the temperature and thus the reaction conditions are therefore made more uniform.
Selbstverständlich kann der zweite Calcinatorabschnitt auch weitere zweite Eduktzuführungen aufweisen, um eine weitere VergleichmäBigung zu erreichen.Of course, the second calciner section can also have further second starting material feeds in order to achieve further equalization.
Bevorzugt erfolgt die Zuführung des Edukts über die erste zweite Eduktzuführung in konstanter Weise, die zweite zweite Eduktzuführung wird variabel verwendet, um Insbesondere die zugeführte Menge an Edukt an die üblicherweise schwankende freigesetzte Energiemenge eines Ersatzbrennstoffes dynamisch anzupassen.The reactant is preferably supplied via the first second reactant feed in a constant manner, the second second reactant feed is used variably in order in particular to dynamically adapt the amount of reactant supplied to the usually fluctuating amount of energy released from a substitute fuel.
Hierzu würde bei einem Ersatzbrennstoff mit geringerem Brennwert weniger Edukt über die zweite zweite Eduktzuführung zugeführt werden und bei einem Ersatzbrennstoff mit höherem Brennwert mehr Edukt über die zweite zweite Eduktzuführung zugeführt werden.For this purpose, in the case of a substitute fuel with a lower calorific value, less educt would be fed in via the second second educt feed and in the case of a substitute fuel with a higher calorific value, more educt would be fed in via the second second educt feed.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist der zweite Calcinatorabschnitt zusätzlich eine dritte zweite Eduktzuführung auf.In a further embodiment of the device, the second calciner section additionally has a third, second reactant feed.
Die dritte zweite Eduktzuführung ist in den oberen 20 % des zweiten Calcinatorabschnitts angeordnet, wobei die dritte zweiteThe third second educt supply is arranged in the upper 20% of the second calciner section, with the third second
Eduktzuführung Edukt von oben in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts oder seitlich in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts zuführt. Hierdurch wird das Edukt räumlich verteilter zugeführt, was auch dazu führt, dass der Energieverbrauch durch die Decarbonatisierung räumlich verteilter erfolgt und somit eine Vergleichmäßigung der Temperatur und damit der Reaktionsbedingungen erfolgt. Selbstverständlich kann der zweite Calcinatorabschnitt auch weitere zweite Eduktzuführungen aufweisen, um eine weitere Vergleichmäßigung zu erreichen. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist am oberen Ende des zweiten Calcinatorabschnitts eine zweite Brennstoffzufuhr für einen festen Brennstoff angeordnet. Beispielsweise und bevorzugt kann ein Ersatzbrennstoff über die zweite Brennstoffzufuhr zugeführt werden. Beispiele für Ersatzbrennstoffe sind Abfälle aus Haushalten, Industrie oder Gewerbe, Altreifen, Klärschlamm und Biomasse. Der Heizwert von Ersatzbrennstoffen kann sehr unterschiedlich sein. Ersatzbrennstoffe können daher auch als Mischung unterschiedlicher Fraktionen eingebracht werden, um einen gewissen Brennwert zu erreichen. Da die Fraktionen mit einem geringeren Brennwert und gröberer Größenverteilung meist günstiger sind, wird hierdurch auch eine Kostenoptimierung erreicht. Durch die Schrägung des zweiten Calcinatorabschnittes ist es möglich, somit auch nicht flugfähige Ersatzbrennstoff direkt in einem Calcinator in unmittelbarer Nähe zur chemischen Reaktion des Edukts zum Produkt zu verbrennen und die Energie damit ortsnah zu deren Umsetzung bereit zu stellen. Um bestimmte Ersatzbrennstoffe besser verbrennen zu können, kann die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts stufenförmig ausgebildet sein oder die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts kann einen Vor- oder Rückschubrost aufweisen, wobei auch ein Vor- oder Rückschubrost stufenförmig ausgebildet sein kann. Die untere Seite ist im Sinne der Erfindung der Boden, der Bereich, auf dem ein Feststoff durch die Schwerkraft entlangrutschen würde. Analog wäre die obere Seite und die seitlichen Seiten dann der Teil, der den Gasstrom nach oben beziehungsweise seitlich begrenzt.Educt feed feeds educt from above into the gas stream of the second calciner section or laterally into the gas stream of the second calciner section. As a result, the starting material is supplied in a more spatially distributed manner, which also means that the energy consumption due to the decarbonation is more spatially distributed and the temperature and thus the reaction conditions are thus made more uniform. Of course, the second calciner section can also have further second reactant feeds in order to achieve further equalization. In a further embodiment of the device, a second fuel supply for a solid fuel is arranged at the upper end of the second calciner section. For example and preferably, a substitute fuel can be supplied via the second fuel supply. Examples of alternative fuels are household, industrial or commercial waste, used tires, sewage sludge and biomass. The calorific value of alternative fuels can vary greatly. Substitute fuels can therefore also be introduced as a mixture of different fractions in order to achieve a certain calorific value. Since the fractions with a lower calorific value and coarser size distribution are usually cheaper, this also results in cost optimization. Due to the slanting of the second calciner section, it is also possible to burn refuse-derived fuel that is not airworthy directly in a calciner in the immediate vicinity of the chemical reaction of the educt to the product and thus to provide the energy locally for its conversion. In order to be able to burn certain refuse-derived fuels better, the lower side of the second calciner section can be designed in a stepped manner or the lower side of the second calciner section can have a forward or backward thrust grate, in which case a forward or backward thrust grate can also be designed in a stepped manner. In the context of the invention, the lower side is the bottom, the area on which a solid would slide along due to gravity. Analogously, the upper side and the lateral sides would then be the part that delimits the gas flow upwards or laterally.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist der zweite Calcinatorabschnitt einen Winkel a zwischen der Horizontalen und der Strömungsrichtung des zweiten Calcinatorabschnitts auf, wobei der Winkel a zwischen 30 ° und 70 °, bevorzugt zwischen ° und 60 °, weiter bevorzugt zwischen 40 ° und 55 °, besonders bevorzugt zwischen 40° und 50°, liegt. Hier ist ein Optimum zu wählen. Je steiler der zweiteIn a further embodiment of the device, the second calciner section has an angle a between the horizontal and the flow direction of the second calciner section, the angle a being between 30° and 70°, preferably between 0 and 60°, more preferably between 40° and 55° , particularly preferably between 40° and 50°. Here is an optimum to choose. The steeper the second
Calcinatorabschnitt ist, um so größer ist die Geschwindigkeitskomponente des Gasstromes in z-Richtung und um so leichter verbleiben die Partikel im Gasstrom. Auf der Gegenseite ist ein flacher Aufbau gerade für Ersatzbrennstoffe mit grober Größenverteilung und/oder hohem Feuchtigkeitsanteil vorteilhaft.Calcinator section is, the greater the velocity component of the gas flow in the z-direction and the easier it is for the particles to remain in the gas flow. On the other hand, a flat structure is particularly advantageous for refuse derived fuels with a coarse size distribution and/or high moisture content.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der zweite Calcinatorabschnitt unterhalb des ersten Calcinatorabschnitts angeordnet und parallel zum zweiten Calcinatorabschnitt ist ein regelbarer Bypass angeordnet. Beispielsweise kann auch das untere Ende des zweiten Caleinatorabschnitts in einer Flucht mit dem ersten Calcinatorabschnitt liegen. In diesem Fall sind das obere Ende des zweiten Calcinatorabschnitts und das untere Ende des ersten Calcinatorabschnitts beispielsweise durch ein Verbindungsstück miteinander verbunden, wobei der regelbare Bypass dann direkt senkrecht unter dem ersten Calcinatorabschnitt angeordnet ist.In a further embodiment of the device, the second calciner section is arranged below the first calciner section and a controllable bypass is arranged parallel to the second calciner section. For example, the lower end of the second caleinator section can also be aligned with the first calcinator section. In this case, the upper end of the second calciner section and the lower end of the first calciner section are connected to one another, for example by a connecting piece, with the controllable bypass then being arranged directly vertically below the first calciner section.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtung näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail below with reference to a device shown in the drawings.
Fig. 1 Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts Fig. 2 Calcinator Alle Darstellungen sind rein schematisch, nicht malstabsgerecht und dienen nur zur Verdeutlichung der Erfindungsmerkmale.FIG. 1 Device for the thermal treatment of a mineral starting material FIG. 2 Calciner All representations are purely schematic, not to scale and serve only to illustrate the features of the invention.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts, beispielsweise einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker. Die Anlage weist einen Vorwärmer 100, einen Calcinator 110, einen Drehrohrofen 120 und einen Kühler 130 auf. Das Material, beispielsweise Rohmehl aus Kalkstein, wird oben aufgegeben, durchläuft die Anlage in der genannten Reihenfolge und kann dem Kühler 130 als Klinker entnommen werden. Der Gasstrom wird entgegen dem Materialstrom vom Drehrohrofen 120 in den Calcinator 110 geleitet und von dort in den Vorwärmer 100.In Fig. 1 is a device for the thermal treatment of a mineral starting material, for example a plant for the production of cement clinker. The plant has a preheater 100, a calciner 110, a rotary kiln 120 and a cooler 130. The material, for example raw meal from limestone, is fed in at the top, runs through the plant in the order mentioned and can be removed from the cooler 130 as clinker. The gas flow is directed counter to the material flow from the rotary kiln 120 into the calciner 110 and from there into the preheater 100.
Daher tritt in den in Fig. 2 gezeigten Calcinator 110 der Gasstrom von unten aus dem Drehrohrofen 120 kommend ein und strömt nach oben. Der Calcinator 110 weist jeweils am oberen Ende wenigstens einen in den Ausführungsbeispielen nicht gezeigten Zyklonabscheider auf.Therefore, the gas flow enters the calciner 110 shown in FIG. 2 from below from the rotary kiln 120 and flows upward. The calciner 110 has at least one cyclone separator (not shown in the exemplary embodiments) at the upper end.
Fig. 2 zeigt einen ersten Calcinatorabschnitt 10, welcher senkrecht angeordnet ist, darüber einen zweiten Calcinatorabschnitt 20, welcher schräg in einem Winkel von 45 ° angeordnet ist und darüber einen dritten Calcinatorabschnitt 30, welcher senkrecht angeordnet ist.Fig. 2 shows a first calciner section 10 which is arranged vertically, above it a second calciner section 20 which is arranged obliquely at an angle of 45° and above it a third calciner section 30 which is arranged vertically.
Der erste Calcinatorabschnitt 10 weist eine erste Brennstoffzufuhr 12 für einen flugfähigen Brennstoff, beispielsweise Kohlenstaub, sowie eine erste erste Eduktzuführung 14 auf, über welche Edukt aus dem Vorwärmer 100 zugeführt wird.The first calciner section 10 has a first fuel feed 12 for a fuel capable of flying, for example pulverized coal, and a first starting material feed 14 via which starting material from the preheater 100 is fed.
Durch die Verbrennung des Brennstoffes im ersten Calcinatorabschnitt 10 entsteht Energie, welche für den Entsäuerungsprozess des Edukts verwendet wird, sodass CO2 erzeugt wird.Combustion of the fuel in the first calciner section 10 produces energy, which is used for the deacidification process of the educt, so that CO2 is generated.
Im zweiten Calcinatorabschnitt 20 wird von oben über die zweite Brennstoffzufuhr 22 ein fester Brennstoff, beispielsweise über eine Schnecke, zugeführt, der dann auf der schrägen Fläche des zweiten Calcinatorabschnitts 20 verbrennt.In the second calciner section 20, a solid fuel is fed in from above via the second fuel feed 22, for example via a screw, which then burns on the inclined surface of the second calciner section 20.
Verbrennungsreste, beispielsweise Metallbestandteile des Brennstoffs, fallen durch den ersten Calcinatorabschnitt 10 und können unter diesem dann entnommen werden.Combustion residues, for example metal components of the fuel, fall through the first calciner section 10 and can then be removed from under it.
Der zweite Calcinatorabschnitt 20 weist weiter eine erste zweite Eduktzuführung 24 auf, über die ebenfalls Edukt aus dem Vorwärmer zugegeben werden kann.The second calciner section 20 also has a first second reactant feed 24, via which reactant from the preheater can also be added.
Oberhalb des zweiten Calcinatorabschnitts 20 ist ein dritter Calcinatorabschnitt 30 angeordnet, welcher eine dritte Brennstoffzufuhr 32 und eine erste dritte Eduktzuführung 34 aufweist.A third calciner section 30 is arranged above the second calciner section 20 and has a third fuel feed 32 and a first third educt feed 34 .
Der in Fig. 2 gezeigte Calcinator wird so betrieben, dass die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt (20) 3 beträgt.The calciner shown in Fig. 2 is operated so that the Froude number is 3 in the second calciner section (20).
Fr +32 v sin(a) [9:44 Da durchströmte Fläche A und durchströmter Umfang P sowie Winkel a bei einer gegebenen Anlage bekannt und definiert sind, ergibt sich hiermit für den Betrieb der Vorrichtung die einstellende Strömungsgeschwindigkeit zu: 5 A 44 sin(a) Alternativ kann zur Auslegung einer neuen Anlage oder der Integration eines schrägen Calcinators in eine bestehende Anlage die GrôBenverhältnisse des Querschnitts des zweiten Calcinatorabschnitts bei einer vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit ermittelt werden über: A vw (sin(a))” P 36-9 Bezugszeichen erster Calcinatorabschnitt 12 erste Brennstoffzufuhr 14 erste erste Eduktzuführung 20 zweiter Calcinatorabschnitt 10 22 zweite Brennstoffzufuhr 24 erste zweite Eduktzuführung 30 dritter Calcinatorabschnitt 32 dritte Brennstoffzufuhr 34 erste dritte Eduktzuführung 100 Vorwärmer 110 Calcinator 120 Drehrohrofen 130 KühlerFr +32 v sin(a) [9:44 Since the area A and perimeter P flown through as well as the angle a are known and defined for a given system, the resulting flow rate for the operation of the device is: 5 A 44 sin( a) Alternatively, to design a new plant or to integrate an inclined calciner into an existing plant, the proportions of the cross section of the second calciner section can be determined at a given flow rate via: A vw (sin(a))” P 36-9 reference numeral first calciner section 12 first fuel supply 14 first first educt supply 20 second calciner section 10 22 second fuel supply 24 first second educt supply 30 third calcinator section 32 third fuel supply 34 first third educt supply 100 preheater 110 calciner 120 rotary kiln 130 cooler
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3735825A1 (en) * | 1986-05-20 | 1989-05-03 | Prerovske Strojirny Np | Apparatus for calcining pulverulent materials |
| DE102008020600A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Outotec Oyj | Process and plant for the heat treatment of fine-grained mineral solids |
| DE102018206674A1 (en) * | 2018-04-30 | 2019-10-31 | Thyssenkrupp Ag | Oxyfuel clinker production without recirculation of preheater exhaust gases |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2021
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3735825A1 (en) * | 1986-05-20 | 1989-05-03 | Prerovske Strojirny Np | Apparatus for calcining pulverulent materials |
| DE102008020600A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Outotec Oyj | Process and plant for the heat treatment of fine-grained mineral solids |
| DE102018206674A1 (en) * | 2018-04-30 | 2019-10-31 | Thyssenkrupp Ag | Oxyfuel clinker production without recirculation of preheater exhaust gases |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE1029239A1 (en) | 2022-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20221025 |
|
| MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20230331 |