DD205880A1

DD205880A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE HEAT TREATMENT AND CALCINATION OF MILK-FORMED MATERIAL

Info

Publication number: DD205880A1
Application number: DD24230782A
Authority: DD
Inventors: Joachim Bergmann; Ingo Schwerdtfeger; Wolfgang Traut; Joerg Mueller
Original assignee: Dessau Zementanlagenbau Veb
Priority date: 1982-08-06
Filing date: 1982-08-06
Publication date: 1984-01-11

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN UND DIE DAZUGEHOERIGE VORRICHTUNG ZUR WAERMEBEHANDLUNG UND KALZINATION VON MEHLFOERMIGEN MATERIAL, INSBESONDERE ZEMENTROHRMEHL. ZIEL UND AUFGABE DER ERFINDUNG IST ES, DEN THERMISCHEN WIRKUNGSGRAD DES KALZINIERREAKTORS,WEITER ZU VERBESSERN UND DIE BAUHOETE DES GESAMTSYSTEMS BEI NIEDRIGEREM DRUCKVERLUST ZU REDUZIEREN ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DAS DADURCH ERRICHT, DASS BEI EINEM MIT KUEHLERSEKUNDAERLUFT BETRIEBENE KALZINIEREAKTOR MIT TANGENTIALEM GAS-,MATERIAL- UND AXIALEM GASAUSTRAG DER OFENABGASSTROM NACH DER ABSCHEIDUNG DES IN DAS STEIGROHR DER UNTERSTEN VORWAEMERSTUFE DER OFENFLUT AUFGEGEBENEN MATERIALS MIT DEMNAHEZU MATERIALFREIEN, AXIEL AUS DER KALZINIERSTUFE AUSTRETENDEN GASSTROM VERMISCHT UND DANACH MIT MATERIAL DER ANDEREN VORWAERMEFLUT BEAUFSCHLAGT WIRD.The invention relates to a method and the associated device for the heat treatment and calcination of Mehlfüermigen material, in particular cements TUBE. PURPOSE AND OBJECT OF THE INVENTION IS TO THE THERMAL EFFICIENCY OF KALZINIERREAKTORS, IMPROVE NEXT TO AND BAUHOETE OF TOTAL SYSTEM AT LOWER PRESSURE DROP TO REDUCE ERFINDUNGSGEMAESS IS THE FACT rearing THAT AT ONE WITH KUEHLERSEKUNDAERLUFT POWERED KALZINIEREAKTOR with tangential GAS, MATERIALS AND AXIAL gas outlet AFTER THE SEPARATION OF THE MATERIALS SUBMITTED IN THE TUBULAR TUBE OF THE LOWEST FORWARD HEATING STAGE OF THE OVEN FLOOD, THE OVEN GAS FLOW MIXES WITH THE MATERIAL-FREE GAS STREAM EXITING FROM THE CALCINATION STAGE, AND THEREFORE IS HANDLED WITH MATERIAL OF THE OTHER PREVENTIVE FLUX.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur V/är me behandlung und Kalzination von mehlförmigem MaterialProcess and apparatus for veining and calcination of floury material

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Wärmebehandlung und Kalzination von mehlförmigera Material, insbesondere Zementrohmehl.The invention relates to a method and the associated apparatus for heat treatment and calcination of flourförmigera material, in particular cement raw meal.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die zum Einsatz gelangenden Kalzinierreaktoren zum Kalzinieren des bereits vorgewärmten Zementrohmehls unterscheiden sich einmal darin, ob die im Reaktor erforderliche, aus dem Kühler stammende und dort erwärmte Verbrennungsluft allein in ihn gelangt, während das im Drehrohrofen entstehende Abgas nur im Vorwärmer genutzt wird, ohne in den Reaktor zu gelangen, oder ob der Reaktor sowohl mit der Kühlerabluft als auch mit dem Ofenabgas beaufschlagt wird. Weiterhin unterscheiden sich die einzelnen Typen darin, auf welche Weise die Gasströme zu- und abgeführt werden, z. B. axial oder tangential. Ebenso kann die Art der Verschaltung des Reaktors mit den Vorwärmerstufen, bezüglich der Gas- und Materialströme, unterschiedlich sein. Zur Erzielung einer hohen Sauerstoffkonzentration im Kalzinierreaktor und dadurch Schaffung von guten Voraussetzungen für den Ausbrand des zugeführten Brenn-The used for calcination reactors for calcining the already preheated cement raw meal once differ in whether the required in the reactor, coming from the radiator and there heated combustion air alone gets into it, while the exhaust gas produced in the rotary kiln is used only in the preheater, without in the Enter reactor or whether the reactor is charged with both the cooler exhaust air and with the furnace exhaust gas. Furthermore, the individual types differ in how the gas flows are supplied and removed, for. B. axial or tangential. Likewise, the nature of the interconnection of the reactor with the preheater stages, with respect to the gas and material flows, may be different. In order to achieve a high oxygen concentration in the calcination reactor and thereby creating good conditions for the burn-out of the supplied fuel

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stoffes ist gemäß DD 114 305 bekannt, einer Vorwärmer flut mit den Abgasen des Drehrohrofens und die andere Flut mit den Abgasen des Kalzinierreaktors zu betreiben, wobei dem Kalzinierrealctor Kühlerabluft als Verbrennungsluft zugeführt wird.Stoffes is known according to DD 114 305, a preheater flood with the exhaust gases of the rotary kiln and the other flood to operate with the exhaust gases of the calcining, wherein the calcining reactor cooler exhaust air is supplied as combustion air.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist ein kompliziertes Anfahrverhalten der Kalzinierflut, da mit ungenügend vorgewärmter Teilsekundärluft gearbeitet wird und der Materialfluß bis zur Zuschaltung der Kalzinierflut auf die Ofenflut umgeschaltet werden muß.A disadvantage of this device is a complicated Anfahrverhalten the calcination, as is done with insufficient preheated Teilsekundärluft and the material flow must be switched to the connection of the calcination flood on the furnace flood.

Günstige thermische Verhältnisse werden erreicht, wenn in ebenfalls bekannter Art und Weise das Abgas aus dem Reaktor durch die Stufen der anderen Vorwärmerflut in Reihe und das Material als ein Strom wechselseitig von einer Stufe der einen Flut zur gleichen Stufe der anderen Flut und so fort geführt wird, wie in DE-OS 2 931 590 beschrieben. Hier ist die Möglichkeit eingeschlossen, in jede Flut einen Kalzinator zwischen Vorwärmer und Sinteraggregat au schalten.Favorable thermal conditions are achieved when in a known manner the exhaust gas from the reactor through the stages of the other Vorwärmerflut in series and the material is passed as a flow alternately from one stage of a flood to the same stage of the other flood and so on as described in DE-OS 2,931,590. Here is the possibility included, in each flood a calciner between preheater and sintering unit au switch.

Wach der GB 1 508 721 ist vorgesehen, das im untersten. Zyklon des Kalzinatorstranges abgeschiedene Material zumindest teilweise in die Gasleitung vorn Drehofen zum untersten Abscheider des Ofenabgasstranges aufzugeben.Wach the GB 1 508 721 is provided, the lowest. Cyclone of Kalzinatorstranges deposited material at least partially abandoned in the gas line from the rotary kiln to the lowest separator of Ofenabgasstranges.

Beide Lösungen weisen den Nachteil auf, daß die Fluten nicht zu gleichen Teilen mit Abgas beaufschlagt werden können, was besonders bei hohen Kalzinatorbrennstoffanteilen oder bei notwendigem Bypass-Gasäbzug nachteilig ist, oder bei Einsatz je eines Kalzinators pro Flut, der Druckverlust und die Aufwendungen für Investition ansteigenoBoth solutions have the disadvantage that the floods can not be treated in equal parts with exhaust gas, which is disadvantageous especially at high calciner fuel or necessary bypass Gasschlezug, or when using one calciner per flood, the pressure loss and investment costs ansteigeno

Gemäß DD-WP C 04 B / 232 405 wurde bereits vorgeschlagen, dem Kalzinierreaktor im unteren Bereich axial einen Teil der Ofenabgase und tangential die Kühlersekundarlüft. und im oberen Bereich den anderen Teil der Ofenab-According to DD-WP C 04 B / 232 405 has already been proposed, the calcining reactor in the lower part axially a portion of the kiln exhaust gases and tangential Kühlersekundarlüft. and in the upper part the other part of the kiln

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gase tangential zuzuführen»to supply gases tangentially »

Zur Ausnutzung der Wärme der Ofenabgase wird dem Abgasstrom Material zugeführt, welches vor Eintritt des Ofenabgass.tromes in den oberen Bereich des Kalzinators vom Gasstrom getrennt wird und dem unteren Bereich des Kalzinierreaktors zugeführt wird.In order to utilize the heat of the kiln exhaust gases, material is supplied to the exhaust gas stream, which material is separated from the gas stream upstream of the kiln exhaust stream into the upper region of the calciner and fed to the lower region of the calcining reactor.

Allen genannten Kalzinierverfahren ist gemeinsam, daß ein Material-Gas-Gemisch den eigentlichen Kalzinator verläßt und die Materialabscheidung aus dem Abgas in einer gesonderten Abscheiderstufe erfolgt. In den Abscheidfirn und ihren Zuführungsleitungen finden keine Reaktionen statt.All said calcining is common that a material-gas mixture leaves the actual calciner and the material is separated from the exhaust gas in a separate separator stage. In the Abscheidfirn and their supply lines no reactions take place.

Weiterhin wurde gemäß der DD-WP C 04 B / 234 044 vorgeschlagen, die Vorgänge der Kalzination und Abscheidung des Materials im Kalzinierreaktor zumindestens partiell gleichzeitig stattfinden zu lassen, indem das Gasgemisch des Kalzinators, bestehend aus Kühlersekundärluft und Ofenabgas, in zwei Teilströme aufgeteilt wird. Dabei wird ein Teilstrom mit nahezu dem gesamten Material tangential und der andere nahezu staubfreie Teilstrom axial aus der Kalzinierstufe ausgetragen·Furthermore, according to DD-WP C 04 B / 234 044 it has been proposed to let the calcinations and deposition of the material in the calcination reactor take place at least partially simultaneously by dividing the gas mixture of the calciner, consisting of secondary cooling air and furnace exhaust gas, into two partial streams. In this case, a partial flow with almost the entire material tangential and the other almost dust-free partial flow axially discharged from the calcining ·

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei zumindest partiell gleichzeitig stattfindender Kalzination und Abscheidung des Materials im Kalzinierreaktor den thermischen Wirkungsgrad weiter zu verbessern, einem niedrigeren Gesamtdruckverlust und bei stabiler Fahrweise geringe Investitionsaufwendungen des Kalzinier-Vorwärmer-Systems zu erreichen.The aim of the invention is to further improve the thermal efficiency at at least partially simultaneously occurring calcination and deposition of the material in the calcining reactor to achieve a lower total pressure drop and stable operation low investment costs of the calcining preheater system.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die Anlage so zu gestalten, daß die Druckverluste in den beiden VorwärmerfIuten gleich niedrig liegen und die Stufen der Vorwärmer-The object of the invention is to design the plant so that the pressure losses in the two VorwärmerfIuten are equally low and the stages of the preheater

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fluten so anzuordnen j daß eine niedrige Bauhöhe des Gesamtsystems erreicht wird«flood so that a low height of the entire system is achieved

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß bei einem zweiflutigen Vorwärmer unter Verwendung eines mit Kühlersekundärluft betriebenen Kalzinierreaktors dem ein Teil der Kalzinierreaktorabgase mit vorzugsweise dem gesamten Material tangential und der nahezu staubfreie andere Teil der Kalzinierreaktorabgase axial abgezogen wird, der Ofenabgass.trom nach der Abscheidung des im Steigrohr aufgegebenen Materials mit dem nahezu materialfreien axial aus der Kalzinierstufe austretenden Gasstrom vermischt und mit Material der anderen Vorwärmerflut beaufschlagt wird» Dabei werden die Gasmengen der beiden Vorwärmerfluten nahezu gleich groß eingestellteAccording to the invention this is achieved in that in a double-flow preheater using a calciner operated with secondary cooling air a part of Kalzinierreaktorabgase with preferably the entire tangent material and the almost dust-free other part of the Kalzinierreaktorabgase is axially withdrawn, the Ofenabgass.trom after the deposition of im Riser pipe of discontinued material is mixed with the almost material-free gas stream exiting axially from the calcining stage and charged with material from the other preheater flood. »The gas quantities of the two preheater floods are set almost equally

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention is explained below with reference to exemplary embodiments. Hereby show:

Fig:· 1 die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltung der Gas- und Materialströme1 shows the schematic representation of the circuit according to the invention of the gas and material flows

Fig. 2 eine weitere AusführungsVariante.Fig. 2 shows a further embodiment variant.

Die gestrichelte Linie zeigt den Weg des Gutes, die durchgezogene den des Gases·The dashed line shows the way of the goods, the solid one of the gas ·

Der Reaktor 1, der aus dem Bereich des Kühlers mit heißer Verbrennungsluft 2 versorgt und mit deren Hilfe der Brennstoff 3 verbrannt wird, kalziniert das aus der letzten Wärmetauscherstufe 4 eintretende Material zu einem großen Teil. Aus dem Reaktor 1 wird ein so großer Teil des Abgases tangential abgezogen und dem Reaktorabscheider 5 zugeführt, daß sein Anteil am Ge-The reactor 1, which supplies hot combustion air 2 from the region of the cooler and with whose aid the fuel 3 is burned, largely calcines the material entering from the last heat exchanger stage 4. From the reactor 1, such a large part of the exhaust gas is drawn off tangentially and fed to the reactor separator 5 in such a way that its proportion in the exhaust gas is increased.

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samtabgas des Systems ca. 50 % beträgt. In diesem Abgasstrom befindet sich nahezu das gesamte kalzinierte Material, das im Abscheider 5 vom Gas getrennt und dem Drehofen 6 zugeführt wird. Der Abgasstrom wird weiter durch den einen, in Figur 1 und 2 aus den Wärmetauscherstufen 7, 8 und 9 bestehenden Wärmetauscherstrang geleitet. Das aus dem Drehrohrofen 6 kommende Abgas wird zur Wärmetauscherstufe 4 geleitet und nach Trennung dea Materials vom Gasstrom gelangt der Gasstrom über die Abgasleitung 19 in den axial aus dem Reaktor 1 über die Gasleitung 20 austretenden zweiten Abgasanteil und wird mit diesem vermischt. Die Wärmetauscherstufe 4 wird knapp dimensioniert, so daß der Druckverlust der Stufe 4 einschließlich des Ga3kanals 10 geringfügig größer ist als der Druckverlust des Reaktors 1 und der Teilsekundärluftzuführung 2.total emissions of the system is approx. 50 % . In this exhaust stream is almost all of the calcined material, which is separated in the separator 5 from the gas and the rotary kiln 6 is supplied. The exhaust stream is further passed through the one, in Figure 1 and 2 from the heat exchanger stages 7, 8 and 9 existing heat exchanger strand. The exhaust gas coming from the rotary kiln 6 is passed to the heat exchanger stage 4 and after separating dea material from the gas stream, the gas stream passes through the exhaust pipe 19 in the axially exiting from the reactor 1 via the gas line 20 second exhaust gas fraction and is mixed with this. The heat exchanger stage 4 is tightly dimensioned, so that the pressure loss of the stage 4 including the Ga3kanals 10 is slightly larger than the pressure drop of the reactor 1 and the sub-secondary air supply second

Dadurch kann ein aufwendiges Regelorgan in dem Gaskanal 10 oder nach der Wärmetauscherstufe 4 entfallen und nur ein Drosselorgan 11 in der Luftleitung 2 vorgesehen werden.As a result, a complex control element in the gas channel 10 or after the heat exchanger stage 4 omitted and only a throttle body 11 are provided in the air line 2.

Die Abgasstrbme nach Stufe 4 und Reaktor 1 sind weitgehend staub- und schadstoffrei. Als Schadstoffe gelten vor allem solche verstopfungsfördernden Bestandteile wie Alkalien, Chloride oder schwefelhaltige Verbindungen. Die Gasleitung 12 nach der Mischung der beiden Gasströrae, die zu dem zweiten, in Figur 1 aus den Stufen 13, 14 und 15 bestehenden Vorwärmerstrang führt, wird bereits zum Wärmetausch genutzt.The exhaust gas streams after stage 4 and reactor 1 are largely free of dust and harmful substances. Above all, pollutants are constipation-promoting components such as alkalis, chlorides or sulfur-containing compounds. The gas line 12 after the mixture of the two Gasströrae, which leads to the second, in Figure 1 from the stages 13, 14 and 15 existing preheater strand is already used for heat exchange.

Das gesamte thermisch zu behandelnde Rohmehl wird an der Aufgabestelle 16 der Wärmetauscherstufe 9 aufgegeben, von dort zur obersten Wärmetauschstufe 15 der zweiten Flut und weiter abwechselnd von einer Flut zur anderen bis zur Gasleitung 12 geführte Nach der Abscheidung im Abscheider 13 wird es zum Wärmetausch in die Ofenabgasleitung 10 und nach Abscheidung in Stufe 4 zum Reaktor 1 geleitet.The entire raw meal to be treated thermally is fed to the feed point 16 of the heat exchanger stage 9, from there to the top heat exchanger stage 15 of the second flood and further alternately guided from one flood to the other to the gas line 12 After separation in the separator 13, it is for heat exchange in the Furnace exhaust gas line 10 and passed after deposition in step 4 to the reactor 1.

c Λ / O Λ Π *7 c Λ / O Λ Π * 7

6 - /A /ill/6 - / A / ill /

Zum Anfahren .der Anlage ist die vom Drehofen 6 direkt zum Reaktor 1 angeordnete Leitung 17 vorgesehen, die mit einem Absperrorgan 18 verschlossen werden kann. Nach Inbetriebnahme der Drehofenfeuerung können somit alle Apparateteile des Vorwärmers und des Reaktors vorgeheizt werden.To start .der system the arranged from the rotary kiln 6 directly to the reactor 1 line 17 is provided, which can be closed with a shut-off device 18. After commissioning of the rotary kiln firing, all components of the preheater and the reactor can thus be preheated.

In Figur 2 ist die zweite, aus den Stufen 4» 13, 14 und 15 bestehende Flut um eine weitere Wärmetauscherstufe 21 erweitert. Die Rohmaterialzuführung 16 befindet eich im unmittelbar zur Stufe 21 führenden Steigrohr. Von Stufe 21 aus wird das Material über Stufe 9 wie nach Figur 1 geführt. Der Platz für Stufe 21 wird durch die im Vergleich zur anderen Flut niedrige Bauhöhe der aus den Stufen 4 bis 21 bestehenden Flut gewonnen. Der Druckverlust beider Fluten ist trotz zusätzlicher Stufe 21 etwa gleich, so daß bei Einsatz eines Gebläses keine Drosselung des Gasstromes der zweiten Flut zu erfolgen braucht und der Drucksprung am Gebläse nicht höher ist als bei anderen Ausführungen ohne die zusätzliche Stufe 21. Bei. der Lösung nach Figur 2 tritt zusätzlich zu den anderen auf die Erfindung zurückgehenden Vorteilen eine verbesserte Wärmeausnutzung des Abgasstromes und damit eine Verringerung der für den Prozeß notwendigen Wärmeaufwendungen ein.In Figure 2, the second, from the stages 4 »13, 14 and 15 existing flood is extended by a further heat exchanger stage 21. The raw material supply 16 is eich in leading directly to the stage 21 riser. From stage 21, the material is passed through stage 9 as in FIG. The space for stage 21 is gained by the low height of stages 4 to 21 compared to the other. The pressure loss of both floods, despite additional stage 21 is about the same, so that when using a fan no throttling of the gas flow of the second flood needs to take place and the pressure jump on the fan is not higher than in other versions without the additional stage 21. Bei. In addition to the other advantages attributable to the invention, the solution according to FIG. 2 also results in improved heat utilization of the exhaust gas flow and thus a reduction in the heat expenditures necessary for the process.

Der Vorteil der erfindungsgeraäßen Lösung besteht darin, daß die 1050 ... 1100 ⁰C heißen Ofenabgase vor der Vereinigung mit einem Teil des Reaktorabgases in die unterste Wärmetauscherstufe einer Flut geführt v/erden, so daß da3 Ofenabgas nach Verlassen dieser Stufe bei einer wesentlich niedrigeren Gastemperatur nur geringe Staubmengen und vor allem praktisch keine aus dem Drehofen zurückgetragenen Schadstoffe wie z. B. Alkalien und Chloride mit sich führt sowie auch der Unterdruck des Gases nach der Wärmetauscherstufe durch deren entsprechende Dimensionierung genauso groß ist wie der Unterdruck dea Abgasstromes nach dem Reaktor, so daß zusätzliche Ein-The advantage of the erfindungsgeraäßen solution is that the 1050 ... 1100 ⁰ C hot furnace exhaust gases before merging with a part of the reactor exhaust gas in the lowermost heat exchanger stage led to a tide so that da3 furnace exhaust after leaving this stage at a much lower Gas temperature only small amounts of dust and, above all, virtually no recovered from the rotary kiln pollutants such. B. alkalis and chlorides with it as well as the negative pressure of the gas after the heat exchanger stage by the corresponding dimensioning is the same as the negative pressure dea exhaust flow to the reactor, so that additional input

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engungen oder andere Maßnahmen zur Druckverlusterhöhung entfallen können. Weiterhin ergibt sich aus der Schaltung in vorteilhafter Weise, daß nur ein Abscheider für die halbe Gasmenge dem Reaktor nachgeschaltet werden muß, also die Aufwendungen für einen zweiten Reaktorabscheider, der bei anderen bekannten Verfahren ebenfalls seinen Teil des Reaktorabgases aufnehmen muß, entfallen. Außerdem ist durch die Möglichkeit, außer den in jeder Flut letzten Abscheidern auch die vorletzte Stufe der auch mit,Ofenabgas beaufschlagten Flut wegen ihres tiefen Materialaustragsortes zur nächsten Wärmebehandlungseinheit in geringerer Höhe anzuordnen, der Vorteil einer niedrigen Gesamtbauhöhe gegeben.tions or other measures to increase the pressure loss can be omitted. Furthermore, it follows from the circuit in an advantageous manner that only one separator for half the amount of gas must be connected downstream of the reactor, that is, the expenses for a second reactor, which must also take its part of the reactor exhaust gas in other known methods omitted. In addition, by the possibility, except the last in each flood final separators and the penultimate stage of also acted upon, furnace exhaust flood because of their low Materialaustragsort to the next heat treatment unit at a lower level, given the advantage of a low overall height.

Claims

24 2 3 07 2 Invention claim

A method for heat treatment and calcination of flour-like material, in particular cement raw meal with at least two flows of a partial flow of the hot gas flows, with supply of cooler secondary air and fuel in the calcination and tangential gas material and axial gas discharge, characterized in that the Ofenabgaastrom after Abscheidunc the discontinued in the riser material with the almost material-free axially exiting the calciner gas stream is mixed and charged with material of the other Vorwärmerflut, the pressure loss of the gas flows of the two Vorwärraerfluten after mixing is almost equal, so that the amounts of exhaust gas after the mixture with the tangentially emerging from the calcining exhaust gas flow is almost equal.

2 Apparatus for carrying out the method according to item 1 with a tangentially arranged cooler secondary air line in the lower region of the calcination reactor and feeding preheated material into the riser pipe between rotary kiln and separator, characterized in that the exhaust line

^CJ ^C J

ί - 242307

tion (19) via a gas channel (10) with the rotary kiln (6) connected heat exchanger stage (4) in the axially from the reactor (1) exiting gas line (20) opens and in the gas direction above this junction a material line of the cyclone in the gas line empties.

Device according to items 1 and 2, characterized in that in the Vorwärraerflut which is operated with the tangentially discharged from the reactor (1) calcining reactor exhaust gases, one or two heat exchanger stages are arranged less than in the other Vorwärmerflut.

- For this 2 sheets drawings -