CH360937A - Process for the heat treatment of silicate raw materials and device for carrying out this process - Google Patents

Process for the heat treatment of silicate raw materials and device for carrying out this process

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CH360937A
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CH
Switzerland
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heat treatment
sintering
raw material
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fluidized bed
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German (de)
Inventor
Fritzsche Kurt
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Dessau Zementanlagenbau Veb
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/22Grog products

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Description

  

  Verfahren zur Wärmebehandlung von     Silikatrohstoffen     und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens    Das klassische Verfahren zum Brennen von  Zement ist die Erzeugung des Klinkers im langen  Drehofen. Zur Verbesserung des     Brennvorganges     sowie zur restlosen Ausnutzung der Brennstoffwärme  wurden     Vorwärmer    entwickelt, die den Drehöfen  vorgeschaltet werden und damit zur Verkürzung der  Öfen führten.  



  Nach dem heutigen Stand der Technik ist es  möglich, sowohl trockenes Rohmehl als auch     Gra-          nula    bzw. Rohschlamm in den den Ofen vorgeschal  teten Apparaturen zu trocknen und zu entsäuern.  Der eigentliche Brennprozess, die     Sinterung,    muss  jedoch in einem nachgeschalteten Drehofen erfolgen.  



       Erfindungsgemäss    sollen zur     Durchführung    des       Verfahrens    Einrichtungen zur Anwendung kommen,  die in verschiedenen Industriezweigen zur Erzielung       andersartiger    Ergebnisse in Gebrauch sind. Eine  sinnvolle Kombination dieser an sich bekannten Ein  zelverfahren führt zur Verwirklichung des Erfin  dungsgedankens, der darauf beruht, das Brennen von       Silikatrohstoffen    in einem Brennaggregat ohne Ver  wendung eines Drehofens z. B. zu Zementklinker zu  ermöglichen.  



  Bekannt ist  a) die Wärmebehandlung von feinkörnigen Stoffen  nach dem     Wirbelschichtverfahren    und dem       Schwebegasverfahren    ;  b) das Einblasen von Rohmehl gemeinsam mit oder  getrennt von dem     Brennstoff-Luft-Gemisch    in die       Sinterzone    eines Drehofens zum Zwecke einer  unmittelbaren     Sinterung    (in dem Bestreben,  durch die beiderseitige Zuführung von Rohmehl  die Leistung des Drehofens zu steigern, was dabei  zu etwa 10 % möglich ist) ;  c) die Intensivierung des Brennprozesses eines     Koh-          lenstaub-Luft-Gemisches    in einer Zyklon- bzw.

           Schmelzkammerfeuerung,    in der die Brennstoff  asche als     Schmelze    aus dem     Heissgasstrom    aus  geschieden wird.  



  Jedes der vorstehenden Verfahren erfüllt eine in  sich abgeschlossene Aufgabe und     bewährt    sich im  praktischen Dauerbetrieb.  



  Die Kombination dieser     Verfahren    lässt bei ge  genseitiger     Abstimmung    und entsprechender kon  struktiver Gestaltung der Apparatur die Möglichkeit  erkennen, das Problem des     Sinterns    vom Zement  rohgut und anderer Stoffe im Schwebezustand bei  gleichzeitiger wirtschaftlicher     Ausnutzung    der Ab  gaswärme zu lösen.  



  Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Ver  fahrens wird das Rohgut zunächst auf dem oberen  Rost eines     Wirbelschichtofens    von den Abgasen aus  dem     Klinkerbrand    vorgewärmt. Nach dem Überlauf  auf einen     darunterliegenden    Rost findet durch wei  tere Erhitzung die     Entsäuerung    statt. Möglicherweise  müssen auch mehrere Roste untereinander angeord  net werden, um das Rohgut restlos zu     kalzinieren     und bis zur beginnenden     Sinterung    zu erhitzen. Hell  rotglühend     fliesst    es über den untern Rostüberlauf  in die Zuleitung des     Kohlenstaub-Luft-Gemisches     bzw. in einen separat angeordneten Staubbrenner.

    In diesem Zustand tritt das Gemisch in den Zyklon  brenner bzw. die     Schmelzkammerfeuerung    ein. Bei  derartigen Brennern     für        Kesselfeuerungen        schmilzt     die Brennstoffasche auf kürzestem Flugwege und       fliesst    durch den Auslauf des Zyklons ab. In vor  liegendem Falle sollen die Feststoffe     lediglich    in die  beginnende     Schmelzphase    eintreten und als     Klinker     aus den Heissgasen ausgeschieden und aus dem un  teren Teil der Feuerung ausgetragen werden.

   Das  Heissgas strömt dabei aus dem     Oberteil    der Feue  rung in den     Wirbelschichtofen    ein, um durch die      Wärmebehandlung des Rohgutes seine Temperatur  bis dicht über den Taupunkt     zu    senken.  



  Die     Kühlung    der Klinker soll zweckmässig in  einer unter dem Brennraum angeordneten Kammer  auf einem oder mehreren Rosten ebenfalls nach dem       Wirbelschichtverfahren    erfolgen. Die dadurch gewon  nene sauerstoffhaltige Heissluft kann zum Einblasen  sowohl des Kohlenstaubes als auch des Rohgutes und  als Sekundärluft am Umfang der     Brennerdüsen    und       gegebenenfalls    als     Tertiärluft    dienen.

   Es kann     zweck-          mässig    sein, die     Verweilzeit    des Rohgutes in der  Flamme durch     gegenläufige        Einführung    der Sekun  därluft am Umfang der     Brennkammer    zu verlängern  und die Ansatzbildung dadurch zu steuern.  



  Es ist anzunehmen, dass die Auslegung der  Brennkammer in ihrer     Leistung    durch den Ablauf  des Brenn- und     Sintervorganges    begrenzt ist. Demzu  folge kann es erforderlich sein, entweder unter einem       Wirbelschichtofen    mehrere     Brennkammern    anzuord  nen oder mehrere kleine     Vorwärmer    mit ihren  Brennkammern in einer Batterie zusammenzufassen.  



  Die Wärmebehandlung des Rohgutes kann auch  in     vorgeschaltenen        Vorwärmern,    analog den       Schwebegas-Wärmeaustauschern,    erfolgen, die un  mittelbar oder in Kombination mit einer Wirbel  schicht über der Brennkammer angeordnet werden.  



  Im Gegensatz zum Brennen im Drehofen ist es  bei der Durchführung des Verfahrens ratsam, die       Brennstoffzuführung    zu unterteilen, in die Menge,  die zum Erhitzen und     Kalzinieren    des Rohgutes er  forderlich ist und in den Anteil, der     lediglich    zum  Sintern des vorbehandelten Gutes, d. h. zur Einlei  tung des     exothermen    Prozesses benötigt wird.  



  Auf diese Weise kann die spezifische Brennraum  belastung wesentlich reduziert und der Anteil an  Flugasche aus dem Brennraum     verringert    werden.  



  Die zum Erhitzen und     Kalzinieren    erforderliche  Wärme wird dabei so     zugeführt,    dass     Brennstoff    in  die Wirbelschicht eingeleitet und mit dem zum Auf  wirbeln des Rohgutes herangezogenen sauerstoffhal  tigen Gas innerhalb der Schicht zur     Verbrennung     gebracht wird.  



  In der Praxis des Zementbrennens hat es sich  als     vorteilhaft        erwiesen,    wenn der sich in der  Schmelzphase befindliche Klinker durch eine rollende  Bewegung geknetet wird. Klinker, der einer solchen  Knetbehandlung bedarf, soll im Ablauf des Verfah  rens vor seiner Kühlung über eine feuerfeste, iso  lierte     Granuliervorrichtung    geleitet werden, auf der  seine     Sintertemperatur    durch Wärmezufuhr erhalten  wird.  



  Es ist     bekannt,    dass ein Zusatz von     Sauerstoff     zur Verbrennungsluft im     Produktionsmasstab    bis zu  etwa 10 %     wirtschaftlich    ist. Der     Sintervorgang    in  einer Schmelzkammer kann auf diese Weise begün  stigt werden.  



  Das     Verfahren    erscheint auch geeignet zur Her  stellung von     hochwertigem        Schmelzzement    und an  derem     Sintergut,    dessen Erzeugung im Elektroofen  sehr     kostspielig    ist. .

      Die Schmelztemperaturen der     einzelnen    Rohstoff  komponenten liegen in vielen Fällen höher als die des       Rohstoffgemisches.    Deshalb kann es bei der Durch  führung des vorgeschlagenen Verfahrens     zweckmäs-          sig    sein, die     einzelnen    Rohstoffkomponenten in sepa  raten     Vorwärmern    zu erhitzen, um sie anschliessend  gemeinsam und gut gemischt in der Brennvorrichtung  kontinuierlich zu sintern.



  Process for the heat treatment of silicate raw materials and device for carrying out this process The classic process for burning cement is the production of clinker in a long rotary kiln. To improve the burning process and to fully utilize the heat of the fuel, preheaters were developed that are connected upstream of the rotary kilns and thus shortened the kilns.



  According to the current state of the art, it is possible to dry and deacidify both dry raw meal and granules or raw sludge in the equipment upstream of the furnace. The actual burning process, the sintering, must, however, take place in a downstream rotary kiln.



       According to the invention, devices are to be used for carrying out the method which are used in various branches of industry to achieve different results. A useful combination of these known per se individual process leads to the realization of the inven tion concept, which is based on the burning of silicate raw materials in a firing unit without using a rotary kiln for Ver. B. to enable cement clinker.



  It is known a) the heat treatment of fine-grained substances by the fluidized bed process and the floating gas process; b) the injection of raw meal together with or separately from the fuel-air mixture into the sintering zone of a rotary kiln for the purpose of immediate sintering (in an effort to increase the performance of the rotary kiln by feeding raw meal on both sides, which in this case amounts to about 10 % is possible) ; c) the intensification of the combustion process of a coal dust-air mixture in a cyclone or

           Melting chamber firing, in which the fuel ash is separated from the hot gas stream as melt.



  Each of the above methods fulfills a self-contained task and has proven itself in practical continuous operation.



  The combination of these processes, with mutual coordination and appropriate structural design of the apparatus, shows the possibility of solving the problem of sintering raw cement and other substances in suspension while at the same time making economical use of the exhaust gas heat.



  In a preferred embodiment of the method, the raw material is first preheated on the upper grate of a fluidized bed furnace by the exhaust gases from the clinker fire. After overflowing onto a grate underneath, further heating takes place to deacidify. It is possible that several grids have to be arranged one below the other in order to calcine the raw material completely and to heat it until sintering begins. Brightly red-hot, it flows through the lower grate overflow into the supply line for the coal dust-air mixture or into a separately arranged dust burner.

    In this state, the mixture enters the cyclone burner or the melting chamber furnace. In burners of this type for boiler firing, the fuel ash melts in the shortest possible flight path and flows off through the outlet of the cyclone. In the present case, the solids should only enter the incipient melting phase and be separated from the hot gases as clinker and discharged from the lower part of the furnace.

   The hot gas flows from the upper part of the furnace into the fluidized bed furnace in order to lower its temperature to just above the dew point through the heat treatment of the raw material.



  The cooling of the clinker should expediently take place in a chamber arranged below the combustion chamber on one or more grates, also using the fluidized bed process. The oxygen-containing hot air obtained in this way can be used to blow in both the coal dust and the raw material and as secondary air on the circumference of the burner nozzles and, if necessary, as tertiary air.

   It can be useful to lengthen the dwell time of the raw material in the flame by introducing secondary air in opposite directions at the periphery of the combustion chamber and thereby to control the build-up.



  It can be assumed that the performance of the combustion chamber is limited by the course of the combustion and sintering process. Accordingly, it may be necessary either to arrange several combustion chambers under a fluidized bed furnace or to combine several small preheaters with their combustion chambers in a battery.



  The heat treatment of the raw material can also take place in upstream preheaters, analogous to the floating gas heat exchangers, which are arranged un indirectly or in combination with a fluidized bed above the combustion chamber.



  In contrast to burning in a rotary kiln, it is advisable to divide the fuel supply into the amount that is required for heating and calcining the raw material and the portion that is only used for sintering the pretreated material, i.e. H. is required to initiate the exothermic process.



  In this way, the specific combustion chamber load can be significantly reduced and the proportion of fly ash from the combustion chamber can be reduced.



  The heat required for heating and calcining is supplied in such a way that fuel is introduced into the fluidized bed and is burned within the bed with the oxygen-containing gas used to whirl up the raw material.



  In cement burning practice, it has proven to be advantageous if the clinker, which is in the melting phase, is kneaded by a rolling movement. Clinker, which requires such a kneading treatment, should be passed through a refractory, isolated granulating device, on which its sintering temperature is obtained by supplying heat, before it is cooled.



  It is known that the addition of oxygen to the combustion air is economical on a production scale up to about 10%. The sintering process in a melting chamber can be favored in this way.



  The process also appears to be suitable for the manufacture of high-quality molten cement and other sintered goods, which are very costly to produce in an electric furnace. .

      The melting temperatures of the individual raw material components are in many cases higher than those of the raw material mixture. Therefore, when carrying out the proposed method, it can be useful to heat the individual raw material components in separate preheaters in order to then continuously sinter them together and well mixed in the combustion device.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Wärmebehandlung von Silikatroh- stoffen in einem Brennaggregat, dadurch gekenn zeichnet, dass die gesamte Wärmebehandlung des Gutes, einschliesslich des Brennens bis zur Sinterung bzw. Schmelze im Schwebezustand bzw. in der Wir belschicht erfolgt. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohgut in der Schwebe bzw. PATENT CLAIM I Process for the heat treatment of silicate raw materials in a firing unit, characterized in that the entire heat treatment of the goods, including the firing up to sintering or melting, takes place in suspension or in the fluidized bed. SUBClaims 1. The method according to claim I, characterized in that the raw material is in suspension or Wirbelschicht chemisch und physikalisch zur Sinterung fertig vorbereitet und gemeinsam mit oder getrennt von dem Brennstoff zum Zwecke der un mittelbaren Sinterung in die Brennkammer eingeführt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Wärmebehandlung er forderliche Gesamtbrennstoffmenge den einzelnen Phasen der Wärmabehandlung unterteilt zugeführt wird, derart, dass auf jeden Wärmevorgang nur so viel Brennstoff entfällt, wie dieser Vorgang benötigt. 3. Fluidized bed is chemically and physically prepared ready for sintering and is introduced into the combustion chamber together with or separately from the fuel for the purpose of un indirect sintering. 2. The method according to claim I, characterized in that the total amount of fuel required for the heat treatment is fed to the individual phases of the heat treatment in such a way that only as much fuel is required for each heat process as this process requires. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des Ablaufes der Wärmevorgänge in den einzelnen Phasen durch die veränderliche Brennstoffzuteilung gesteuert wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufgabegut des Wirbel schichtofens des Brennaggregates die Brennstoff menge, die zur Wärmebehandlung ausschliesslich der Sinterung notwendig ist, bereits im zugemischten oder gemeinsam mit dem Rohgut aufbereiteten Zu stand enthalten ist. 5. Method according to claim 1, characterized in that the intensity of the course of the heat processes in the individual phases is controlled by the variable fuel allocation. 4. The method according to claim I, characterized in that in the feed of the fluidized bed furnace of the firing unit, the amount of fuel that is necessary for the heat treatment excluding the sintering is already included in the mixed or processed together with the raw material to stand. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das sinternde Rohgut über eine Granuliervorrichtung geleitet wird, auf der es unter Wärmezufuhr einer Knetbehandlung unterworfen wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ausser der gesamten Wärme behandlung des Rohgutes auch die Kühlung des Brennproduktes in der Schwebe bzw. Wirbelschicht erfolgt und die durch diesen Vorgang erhitzte Kühl luft als Primärluft zum Einblasen von Brennstoff und als Sekundärluft zur Intensivierung des Sinter prozesses Verwendung findet. 7. Method according to claim 1, characterized in that the sintering raw material is passed over a granulating device on which it is subjected to a kneading treatment with the supply of heat. 6. The method according to claim I, characterized in that in addition to the entire heat treatment of the raw material, the cooling of the combustion product takes place in the suspension or fluidized bed and the cooling air heated by this process as primary air for blowing in fuel and as secondary air to intensify the Sinter process is used. 7th Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einer Brennkammer des Brennaggregates bis zur Sinterung erhitzter Rohgut- Staubstrom derart gelenkt und konzentriert wird, dass sich die einzelnen, in der beginnenden Schmelz phase befindlichen Rohgutteilchen zu einem festen Klinkerstock verdichten. B. Method according to patent claim I, characterized in that a raw material dust stream heated in a combustion chamber of the combustion unit until sintering is directed and concentrated in such a way that the individual raw material particles in the beginning melting phase condense into a solid clinker stick. B. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Komponenten eines Rohstoffgemisches in separaten Vorwärmern erhitzt werden, um sie anschliessend in einer Brenn- kammer kontinuierlich zu dem beabsichtigen Pro dukt zusammenzuschmelzen. PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, Method according to patent claim I, characterized in that the individual components of a raw material mixture are heated in separate preheaters in order to then continuously melt them together in a combustion chamber to form the intended product. PATENT CLAIM II Device for carrying out the method according to claim I, characterized in that dass eine zur Wärmebehandlung von Rohstoffen in der Schwebe oder Wirbelschicht dienende Einrich tung oder auch beide kombiniert mit einer zyklon- oder schmelzkammerartigen Feuerung verfahrens technisch vereinigt sind, derart, dass die Abgase der Brennkammer zur die Sinterung vorbereitenden Wärmebehandlung des Brenngutes dienen. that a device serving for the heat treatment of raw materials in the floating or fluidized bed or both combined with a cyclone or melting chamber-like furnace are technically combined in such a way that the exhaust gases from the combustion chamber are used for the heat treatment of the material to be burned in preparation for sintering.
CH360937D 1958-02-18 1958-02-18 Process for the heat treatment of silicate raw materials and device for carrying out this process CH360937A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2537126A1 (en) * 1982-12-04 1984-06-08 Kloeckner Humboldt Deutz Ag PROCESS AND INSTALLATION FOR CALCINATION OF CEMENT KLINKER

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2537126A1 (en) * 1982-12-04 1984-06-08 Kloeckner Humboldt Deutz Ag PROCESS AND INSTALLATION FOR CALCINATION OF CEMENT KLINKER

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