DD157859A3

DD157859A3 - Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von feinkoernigem material

Info

Publication number: DD157859A3
Application number: DD22296380A
Authority: DD
Inventors: Zabel; Hammermann; Eberius; Fritz Feige; Peter Roessner; Ingo Schwerdtfeger; Joachim Brandt; Peter Buerger
Original assignee: Dessau Zementanlagenbau Veb
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1982-12-15
Also published as: CS237960B1; SU1296535A1; BG36250A1; JPS6230812B2; JPS5781825A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Waermebehandlung von feinkoernigem Material, vorzugsweise Zementrohmehl, insbesondere zum Vorkalzinieren unter Zufuehrung von Teilsekundaerluft aus einem Kuehler und Abgasen aus dem Hochtemperaturbereich. Ziel der Erfindung ist es, den Kalzinierprozess zu verbessern und gleichzeitig den Bauaufwand zu verringern. Aufgabe der Erfindung ist es, dabei ein Verfahren und die Vorrichtung bei einem hohen Kalzinierungsgrad des Materials, universell einsetzbar, auch bei Verwendung von festen und minderwertigen Brennstoffen, bei unkompliziertem Anfahrverhalten und Erzielung von langen Ausbrandstrecken, zu schaffen. Erfindungsgemaess wird zum Kalzinieren die Teilsekundaerluftmenge aus dem Kuehler als Tertiaerluft in einer Drallstroemung der Kalzinierzone zugefuehrt. Heisse Abgase aus der Sinterzone werden in einem Teilstrom von unten axial in die Kalzinierzone und in einem zweiten Teilstrom nach der Kalzinierung zugefuehrt. Das vorgewaermte Material sowie der Brennstoff werden vorzugsweise im Kalzinierbereich in die Drallstroemung aufgegeben.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material

Anwendungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material, vorzugsweise Zementrohmehl, insbesondere zum Kalzinieren mit direkter Zuführung einer vom Kühler abgezogenen Teilsekundär luftmenge in die Kalzinierzone und Vermischung mit den Abgasen aus dem Hochtemperaturbereich»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß zur besseren Vorbereitung des Rohstoffes auf den Klinkerbrennprozeß in einem Drehrohrofen mit vorgeschaltetem Wärmetauscher die Kalzinierung des Rohstoffes in einem separaten Kalzinierreaktor durchgeführt wird» Die Kalzinierreaktoren sind mit einer oder mehreren Brennstoffeintragsvorrichtungen ausgerüstet. Durch Zufuhr von Brennstoff bzw« Wärmeenergie in den Kalzinierreaktor ist es möglich, eine Dekarbonisation des aufgegebenen Rohstoffes bis ζμ 90 $ zu erreichen«, Danach erfolgt die weitere Wärmebehandlung des vorkalzinierten Materials in einem'Sinterreaktor, beispielsweise einem Drehrohrofen, während die Abgase des Drehrohrofens und des Kalzinierreaktors zur Vorwärmung des Rohmaterials

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verwendet werden,

Aus der DE-AS 25 10 312 ist bekannt, die Dekarbonation nicht in einem gesonderten Kalzinierreaktor, sondern in dem G-askanal zwischen dem Drehrohrofen und dem nachgeschalteten Wärmetauschersystem durchzuführen. Dabei wiö die erforderliche Verbrennungsluft durch den Drehrohrofen und Über eine separate Gasleitung aus dem Kühler einer Verbindungsleitung zugeführt und dort gemischt.

Gemäß der DB-OS 24 16 528 erfolgt die Kalzinierung des Materials in einem konisch-zylindrischen Kalzinierreaktor, in dem ebenfalls eine Mischung der Ofenabgase mit der Kühlerabluft erfolgt.

nachteilig bei diesen Vorrichtungen ist, daß eine niedrige Sauerstoffkonzentration durch die Vermischung der Ofenabgase mit der Sekundärluftmenge beim Ausbrand des Brennstoffes in dem separaten Kalzinierreaktor vorliegt·

Aus der DE-OS 24 36 079 ist bekannt, bei einem zweiflutigen Vorwärmer eine Flut mit den Abgasen des Drehrohrofens und die andere Flut mit den Abgasen des Kalzinierreaktors zu betreiben* Dabei wird dem Kalzinierreaktor als Verbrennungsluft nur die Teilsekundärluftmenge zugeführt, wodurch das Ausbrandverhalten des Brennstoffes in dieser Zone verbessert wird. Nachteil dieser Vorrichtung ist ein kompliziertes Anfahrverhalten der Kalzinierflut, da mit ungenügend vorgewärmter Teilsekundärluft gearbeitet werden muß« ·

Um den Kalzinierungsgrad des Materials im Kalzinierreaktor zu erhöhen, ist es gemäß DE-OS 27 24 654 bekannt, den Kalzinierprozeß in zwei Stufen durchzuführen. Dabei ist es vorteilhaft möglich_? verschiedenstrtige Brennstoffe anzusetzen.

Nachteilig dabei ist, daß der Ausbrandprozeß bei schwer brennbaren Brennstoffen durch swischengeschaltete Abschei-

der getrennt oder unterbrochen wird, was den gesamten Kalzinierprozeß verzögert und eine größere Bauhöhe der Anlage erforderte

Aus der DIr-AS 23 44 583 ist ein aus mehreren Kammern bestehender Kalzinierreaktor bekannt· In dem als senkrecht stehenden Schacht mit konischen Querschnittsverengungen bzw« -erweiterungen und zylindrischen Teilen ausgebildeten Kalsinierreaktor mündet im unteren Teil eine Teilsekundärluftleitung und eine Brennstoffzuführung ein. In der Nähe des oberen Endes der obersten Kammer mündet tangential die Ofenabgas leitung in den Kalainierreaktor ein_e Diese tangentiale Gaszuführung hat die Aufgabe, das kalzinierte Material aus dem Kalzinierreaktor'auszutragen. Das kalzinierte Material wird von dem Gasstrom getrennt und der Sinterung zugeführt, während der Gasstrom zur Materialvörwärmung dient- . ·

Bei Verwendung von minderwertigen Brennstoffen in dem Kalzinierreaktor wird die Bauhöhe des Reaktors verhältnismäßig groß," da der Brennstoff dne lange Ausbrandstrecke benötigt.

Aus der GB-PS 960 863 ist bekannt, die Kalzinierung des Materials in einem als Wirbelschichtreaktor ausgebildeten Kalzinierreaktor durchzuführen. Dabei wird als Verbrennungsluft im Kalzinierreaktor ein Teil der Sekundärluft aus dem Kühler verwendet. Die aus dem Sinteraggregat austretenden heißen Abgase werden mit den Abgasen aus dem Kalzinierreaktor vor Eintritt in den Zyklonvorwärmer gemischt. Nachteil dieser Erfindung ist,"daß mit dem' Wirbelschicht- · reaktor als Kalzinierreaktor nur geringe Kalzinierungs-'grade des Materials erreicht werden, da bei höheren KaI-zinierungsgraden das -Material.zu Anbackungen neigt, was zu Störungen im Reaktor führt.

Gemäß den DD-WP 79"961 und 81 433 ist bekannt, den als Zyklon.· ausgebildeten Kalzinierreaktor unter einem Schacht-

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vorwärmer anzuordnen, der eine direkte Verbindung über den Ofeneinlaufkanal mit dem Drehrohrofen hat. Das Material wird dem Reaktor von oben mittels einer Sperre oder dergleichen entgegen den Ofenabgasen aufgegeben und verläßt ihn unten ebenfalls durch eine entsprechende Sperre. Im zylindrischen Teil des Kalzinierreaktors sind Zuleitungen für hocherwärmte Sekundärluft sowie tangential und versetzt angeordnete Brenner zur Befeuerung vorgesehen«,

Durch Anordnung zusätzlicher Stufen als Kalzinierreaktor wird die Bauhöhe des Vorwärmers vergrößert* Dadurch entstehen zusätzliche Baukosten sowie zusätzlicher Aufwand durch die Fördereinrichtungen für das Material*

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen sowie den Kalzinierprozeß zu verbessern und gleichzeitig den Bauaufwand zu verringern.

Darlegung des Wesens der Erfindung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und die dazu- ' gehörige Vorrichtung zum Kalzinieren von vorzugsweise Zementrohmehl bei einem hohen Kalzinierungsgrad des Materials, universell einsetzbar auch bei Verwendung von festen und minderwertigen Brennstoffe, bei unkompliziertem Anfahrverhalten und Erzielung von langen Ausbrandstrecken zu sohaffen. Dabei sollen die Ausbrandverhältnisse im Reaktor einstellbar gestaltet sein.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß zum Kalzinieren eine Teilsekundärluftmenge direkt in einem Strom lind die heißen Abgase aus der Sinterzone in vorzugsweise zwei Teilströmeri zugeführt werden. Die Teilsekundärluftmenge tritt als Tertiärluft tangential in ,die Kalzinierzone ein. Dabei wird die Teilsekundärluftmenge in eine

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Brailströmung versetzt und das vorgewärmte Material und der Brennstoff in diese Drallströmung aufgegeben. Ein TeijLstrom der heißen Abgase wird aus der Sinterzone . axial von unten in die Kalzinierzone geführt, so daß eine intensive Vermischung verzögert und nur allmählich erfolgt. Ein zweiter Teilstrom der Abgase aus der Sinterzone wird am Ende der Kalzinierzone dem Gas-Material-Gemisch zugesetzt und bei gleichzeitiger üfaohkalzination zur Abscheidung und Sinterung weitergeleitet. Durch diese Teilgasführung im· Kalzinierbereich wird eine optimale Kalzinierung, insbesondere durch eine intensive Vermischung des Materials und des Brennstoffes mit sauerstoffreicher Luft gewährleistet.

Zum anderen wirkt das axial zugeführte Teilabgas durch .seinen hohen Wärmeinhalt auf den Kalzinierprozeß unterstützend. Ein Teil des Materials bewegt sich in der Drallströmung nach unten und wird der Sinterung zugeführt. Durch die Einstellung des Ofenabgases in zwei Teilabgasströme wird zugleich eine Einstellbarkeit des Materialaustrages erreicht.

Die Zuführung der Brennstoffe erfolgt an einer oder mehreren Stellen des Kalzinierbereiehes oder er wird der Teilsekundärluftmenge vor Eintritt in die Kalzinierzone aufgegeben. . .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem mehrstufigen Zyklonvorwärmer, Kalzinierreaktor, Drehrohrofen und Kühler« Der Kalzinierreaktor ist als vorzugsweise senkrecht stehender Schacht ausgebildet. Der Schacht ist mit konischen QuerschnittsVerengungen bzw. -erweiterungen und zylindrischen Abschnitten versehen. Er ist über eine Sperre in Form einer Querschnittsverengung mit dem Einlaufkanal eines Drehrohrofens verbunden. An den Kalzinierreaktor ist ein Nachreaktionskanal angeschlossen, der zu einem Zyklonabscheider führt. Von diesem Zyklonabscheider führt eine Materialleitung in aen Drehrohrofeninlauf. Im unteren Teil des Kalzinierreaktors mündet tangential eine Gasleitung· für die Zuführung der Teilsekundärluftmenge ein* Iii diesem Bereich sind der Brennstoff- und der Ma--

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terialeintrag angeordnet. Eine Teilgasleitung für die . Abgase aus der Sinterzone führt vom" Ofeneinlauf kanal, in den oberen Teil des Kalzinierreaktors. In dieser Teilgasleitung befindet sich ein Stellorgan.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines AusfUhrungsbeispieles näher erläutert.

In der dazugehörigen Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung sohematisch dargestellt. Hierbei zeigen:

Fig. 1 die Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 2 eine Vorrichtung naoh Fig* 1 mit einer

anderen Gestaltung des Kalzinierreaktors

Die aus dem Drehrohrofen 12 austretenden heißen Ofenabgase werden im Bereich des Ofeneinlaufkanals 9 in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein Teilstrom der Ofenabgase wird axial dem mit konischen und zylindrischen Querschnittserweiterungen bzw. -Verengungen versehenen schachtförmigen Kalzinierreaktor 1 zugeführt. Der Kalzinierreaktor wird von diesem Teilstrora vorzugsweise axial von unten nach oben und im unteren Bereich von der tangential zugeführten Teilsekundärluft durchströmt, die durch den tangentialen Anschluß der Teilsekundärluftleitung 4 in eine Drallströmung versetzt wird. Dabei besitzt der Teilstrom der Ofenabgase eine größere Vertikalgeschwindigkeit als die dem Kalzinierreaktor zugeführte Teilsekundärluftmenge. Das vorzugsweise oberhalb der Einmündung der Teilsekundärluftmenge zugeführte· Material wird von der. sauerstoffreicheren Teilsekundär luftmenge drallförmig nach oben getragen und bei gleichseitiger Brennstoffaufuhr kalziniert. Dabei wird ein Teil des kalzinierten Materials aus dem Gasstrom'abgeschieden und über die Sperre 2 des Kalz/inierreaktors und

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durch den Anstr.ömkonus 15 Über den Ofeneinlaufkanal der Sinterung zugeführt«

Der andere Teilstrom der Ofenabgase wird durch eine Teilgasleitung 5 im oberen Bereich der Kalzinierzone zugeführt. Bei der intensiven Vermischung der Gasströme und des Materials erfolgt eine Naohkalsination im Bereich des Ifachreaktionskanals 6, der den Kalzinierreaktor 1 mit dem Zyklonabscheider 7 verbindet« Der Übergang vom Kalzinierreaktor 1 zum Nachraaktionskanal 6 wird durch einen Konus 3 gebildet« Im Zyklonabscheider 7 wird das vorkalzinierte Material vom Gasstrom getrennt und der Sinterung über die Materialleitung 8 zugeführt, während der Gasstrom zur Materialvorwärmung einem Zyklonvorwärmer 16 zugeleitet wird.

Zur Einstellung der Ausbrandverhältnisse, im Kalzinierreaktor ist in der Teilgasleitung 5, in der ein Teilstrom der Ofenabgase geführt wird, ein.Stellorgan 10 angeordnet* Durch das Stellorgan 10 erfolgt die Aufteilung der Ofenabgas ströme» Im unteren Bereich der Teilgasleitung .5 oder im Bereich des Ofeneinlaufkanals 9.ist eine Bypaßleitung 11 .angeordnet. Für die Anwendung des Verfahrens bei der Vor-; bereitung von Zementrohmehl, welches hohe Schadstoffanteile besitzt, können damit Ofenabgase aus dem Bereich des Ofeneinlaufkanals bzw. der Teilgasleitung abgezogen werden. Der Materialeintrag 14 für das vorgewärmte Material ist im Bereich vorzugsweise oberhalb der Einmündung der Teilsekundärluftleitung 4 angeordnet. Der Brennstoffeintrag 13 ist im Bereich des Eintritts der Teilsekundärluftleitung 4 in den Kalzinierreaktor 1 derart angeordnet, daß der Brennstoff direkt in den Kalzinierreaktor 1 und / oder in die Teilsekundärluftleitung 4, vor der Einmündung in den Kalzinierreaktor 1, aufgegeben wird.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung- bestehen darin, daß eine sehr gute Ausnutzung sowohl der Kalzinierreaktor-Brennstoffwärme als auoh der Drehrohrofen-Abgaswärme erreicht wird. Der Kalzi-

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nierreaktor und der Naehreaktionskanal garantieren die erforderliche Materiaiverweilzeit.

Die Teilgasleitung für die Ofenabgase, der lange Ausbrandweg und die intensive Vermischung des Materials und des Brennstoffes mit sauerstoffreicher vorgewärmter luft ermöglichen einen guten Ausbrand fester und auch minderwertiger Brennstoffe.

Durch die erfindungsgemäße Schaltung des Kalzinierreaktors mit dem Vorwärmer und Kühler wird ein unkompliziertes Anfahr- und Betriebsregime ermöglicht. Gleichzeitig ist der Kalzinierreaktor-Brennstoffanteil je nach den Betriebsbedingungen einstellbar.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Erfindung sowohl für einen einflutigen als auch für einen zweiflutigen Vorwärmer einsetzbar is.t und beide Fluten gleichmäßig beaufschlagt werden können»'Dabei wird trotz realisierter langer Reaktionsstrecken die Bauhöhe des Zyklonvorwärmers nicht überschrittene

Claims

222963 . Erfindungsanspruch

1«, Verfahren zur Wärmebhandlung von feinkörnigem Ma terialj vorzugsweise Zementrohmehl, insbesondere zum Kalzinieren mit direkter Zuführung von Teilsekundärluft "aus der Kühlzone und Vermischung mit den Abgasen aus ' der Sinterzone ₉ wobei nach erfolgter Nachkalzination das raitgeführte Material aus dem Gasstrom ausgeschieden und der Sinterung zugeführt wird₉ während der Gasstrom zur Materialvorwärmung dient ₉ gekennzeichnet dadurch» daß die heißen Abgase der Sinterung in zwei einstellbare Teilströme -aufgeteilt werden_s die Teilsekundärluftmenge durch tangentiale Zuführung in die Kalzinierzone in eine Drallströmung versetzt wird und gleichzeitig ein Teilstrom der Sinterabgase mit einer größeren Vertikalgeschwindigkeit die Drallströmung vorzugsweise im mittleren Bereich axial von unten nach oben durchströmt _$ dabei mit einer Aufwärts·» bewegung des Materials bei gleichzeitiger Brennstoffzuführung und intensiver Vermischung die Kalzinierung des Materials erfolgt ₉ wobei-ein Teil des raitgeführten Materials aus dem Gasstrom abgeschieden und der Sinterung zugeführt wird und danach durch Zu-

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führung des zweiten Teilstromes der Ofenabgase die Nachkalzination des Materials erfolgt»

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem mehrstufigen Zyklonvorwärmer., einem als senkrecht stehender Schacht mit konischen Querschnittsverengungen bzw. -erweiterungen und zylindrischen Teilen ausgebildeten Kalzinierreaktor, bei dem im unteren Teil eine Teilsekundärluftleitung einmündet und in diesem Bereich ein Brennstoffeintrag angeordnet ist, einem Drehrohrofen und einem Kühler, gekennzeichnet dadurch, daß der Kalzinierreakto.r (1) über eine Sperre (2) in Form einer Querschnittsverengung mit dem Ofeneinlauf (9) verbunden ist und im oberen Teil in einen Nachreaktionskanal (6) mündet, daß. im unteren Teil des Kalzinierreaktors (1) die Tei!sekundärluftleitung (4) tangential einmündet, ein Materialeintrag (14) angeordnet ist und eine vom Ofeneinlaufkanal (9) ausgehende Teilgasleitung (5) im oberen Bereich des Kalzinierreaktors (1) mündet·

3«· Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch , daß der Reaktionsraum des Kalzinierreaktors (1) vorzugsweise durch die Sperre (2) und den konischen Teil (3) begrenzt wird*

4. Vorrichtung nach. Punkt 2 und 3> gekennzeichnet dadurch, daß vorzugsweise im oberen Bereich der Teilleitung (5) ein Stellorgan (10) angeordnet ist.

5· Vorrichtung nach Punkt 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch , daß im unteren Bereich.der Teilgasleitung (5) oder im Bereich des Ofeneinlaufkanals (9) eine Bypaßleitung· (11) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Punkt 2 bis.5, gekennzeichnet d a -

a u-r c h , daß der Brennstoffeintrag (13) an einer • oder mehreren Stellen .des Kalzinierreaktors, vorzugswei-

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se oberhalb der Einraündungder Teilluftleitung (4) in den Kalzinierrealcfcor (1) und / oder an der Teiisekundärluftleitung (4) vor ihrem Eintritt in den Kalzinierreaktor (1) angeordnet iste

.- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -

In Betracht gezogene Druckschriften:

DE-AS 2344583 (C 04 B, 7/36) DE-AS 2344094 (C 04 B, 7/36) DE-OS 2361006 (C 04 B, 7/44)