DD206422A1

DD206422A1 - Verfahren zur abkuehlung heisser schuettgueter

Info

Publication number: DD206422A1
Application number: DD82237863A
Authority: DD
Inventors: Jochen Stark; Richard Rudolph; Bernd Dahm; Anette Mueller
Original assignee: Jochen Stark; Richard Rudolph; Bernd Dahm; Anette Mueller
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1982-03-04
Publication date: 1984-01-25

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUR ABKUEHLUNG HEISSER SCHUETTGUETER, INSBESONDERE VON ZEMENTKLINKER, VORZUGSWEISE BELIT-ZEMENTKLINKER, IN ZWEI KUEHLSTUFEN. ZIEL UND AUFGABE DER ERFINDUNG IST ES, EINE HOHE FRUEHFESTIGKEIT VON BELIT-ZEMENT DURCH EINE KUEHLUNG MIT HOHEM ABKUEHLUNGGRADIENTEN, BEI GLEICHZEITIGER VERBESSERUNG DER WIRTSCHAFLICHKEIT, ZU ERREICHEN. DAZU IST EIN VERFAHREN ZU ENTWICKELN, UM HEISSE FESTSTOFFE, INSBESONDERE BELIT-ZEMENTKLINKER, VON HOHEN TEPMPERATUEN, BEISPIELSWEISE SINTERTEMPERATUR, AUF EINE TEMPERATUR VON CA. 900 GRAD C MIT ABKUEHLGARDIENTEN VON > 150 K/MIN ABZUKUEHLEN. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DER AUS DER SINTERZONE AUSTRETENDE HEISSE SCHUETTGUTSTROM IN EINE LUFTFREI GEHALTENE ERSTE KUEHLSTUFE GELEITET, IN DER DIE ABKUEHLUNG DES KLINKERS MITTELS STARK ENDOTHERMER CHEMISCHER REAKTIONEN VOM TYP DER BEKANNTEN GENERATORGAS- UND/ODER WASSERGASREAKTIONEN, VORZUGSWEISE DURCH DIE REAKTION ZWISCHEN KOHLENDIOXID UND KOHLENSTOFF UND/ODER WASSERDAMPF UND KOHLENSTOFF ERREICHT WIRD. ANSCHLIESSEND ERFOLGT IN EINER ZWEITEN KUEHLSTUFE DIE ABKUEHLUNG MITTELS LUFT BIS ZUR TRANSPORTTEMPERATUR.

Description

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Verfahren zur Abkühlung heißer Schüttgüter

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abkühlung von einen Brennprozeß durchlaufenden heißen Schüttgütern, insbesondere von Zementklinker, vorzugsweise Belit-Zementklinker, in zwei Kühlstufen«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von Portlandzementklinker wird u» a· zwecks Wärmerückgewinnung und zwecks Verhinderung des Phasen-Übergangs von ß-C₂S in 2T-C₂S das Brennprodukt einem Kühlprozeß unterzogen· Die dafür in der Praxis eingesetzten Kühlertypen, wie Planetenkühler, Rostkühler, Rohrkühler, Schachtkühler, Wirbelschichtkühler sowie deren Kombinationen basieren auf der Kühlung mit Luft und ergeben bei Abkühlgeschwindigkeiten von20 bis 100 K/min ein qualitativ hochwertiges Endprodukte

Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von aktivem Belit-Zementklinker die Kühlung des Brennproduktes von Brenntemperatur auf etwa 900 ⁰C mit wesentlich höheren Abkühlgradien, ten, nämlich > 150 K/min, erfolgen muß, wofür die gegenwärtig eingesetzten Kühlertypen nur mit Luft als Kühlmedium nicht geeignet sind· Die Verwendung von Wasser-Luftgemischen als Kühlmittel, wie bei der Herstellung von Weißzement praktiziert, liefert zwar Abkühlgradienten von > 150 K/min, ist

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jedoch für die Herstellung von Massenbindebaustoffen, wie Portlandzement und aktiver Belit«Zement unökonomisch· Gemäß DE OS 26 32 691 und DE OS 26 38 708 wird vorgeschlagen, die mittels Luftkühlung erzielbaren AbkUhlgradienten zu erhöhen durch zusätzliche Beigabe von festen Zusatzstoffen zum Klinker im Bereich von maximaler Brenntemperatur im Drehofen bis zu einem bestimmten, nicht näher festgelegten Ort in d@r Kühlvorrichtung· Durch diese Maßnahme wird die Belastung der Kühlzone wesentlich herabgesetzt und deren Kühl· leistung beachtlich gesteigert, und zwar um so besser, je feiner der Zusatzstoff und je größer seine Menge ist·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine hohe Festigkeit von Belit-Zement durch die Kühlung mit hohen Abkühlgradienten zu erreichen, bei gleichzeitiger Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, um heiße Feststoffe, insbesondere Belit-Zementklinker, vonh>her Temperatur, beispielsweise Sintertemperatur, auf eine Temperatur von etwa 900 ⁰C mit Abkühlgradienten von y 150 K/min abzuschrecken·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kühlprozeß heißer Schüttgüter, vorzugsweise Belitzement, von hohen Temperaturen, beispielsweise Sintertemperatur, auf Transporttemperatur in zwei voneinander getrennten Stufen aufgeteilt wird· In der ersten, kühlluftfreien Stufe erfolgt die "Schreckkühlung¹¹ mit Abkühlgradienten von y 150 K/min© Dies wird dadurch erreicht, daß in dieser Stufe eine mittels thermochemischer Reaktionen angesiedelte Wärmesenke wirksam wir'd·

Die thermochemischen Reaktionen mit starker endothermer Wärmetönung sind vorzugsweise die von der Erzeugung von Gene-

» 3 ra torgas und Wassergas her bekannten Reaktionen

G + CO₂ + 41 »2 kcal^==Ä 2CO Boudouard-Gleichgewichi C + HpO + 31_S4 keal^=Ä CO+H«, Wassergasreaktion

deren. Gleichgewichte b©i Temperaturen oberhalb 900 ⁰C praktisch vollständig auf der Produktseite liegen· Um die genannten endothermen Reaktionen ablaufen zu lassen, werden in die erste Kühlstufe neben dem schnell abzukühlenden Peststoff sauerstoffarme, niedertemperaturige Abgase» die beim Brennprozeß mit fossilen Brennstoffen entstehen und sowohl Kohlendioxid als auch Wasserdampf enthalten, sowie Kohlenstoff bzw· kohlenstoffhaltige Substanzen, vorzugsweise fossile Brennstoffe, in einander äquivalenten Mengen eingetragene Niedertemperaturige Abgase sind solche, die einen beträchtlichen Teil ihres Wärmeinhalts auf die wärmezubehandelnden Materialien, beispielsweise während eines Vorwärmprozesses, übertragen haben· Die erste Kühlstufe arbeitet somit mit Abgasen, was gegenüber den bisherigen Kühlverfahren eine Novität darstellt· Da die Reaktionstemperatur der oben genannten Reaktionen oberhalb der Gleichgewichtstemperatur liegt, reagieren Kohlendioxid und Wasserdampf der Abgase mit dem Kohlenstoff unter heftigem Wärmeentzug des heißen Schüttgutes zu den brennbaren Gasen Kohlenmonoxid und Wasserstoff, die dem Brennprozeß zwecks Ausnutzung ihrer chemisch gebundenen Energie zugeführt werdenο Von besonderer Wichtigkeit für den erzielbaren Kühleffekt ist es, daß die Abgase einen geringen Sauerstoffgehalt aufweisen, der bei < 5 % liegen sollte· Die erreichbaren Abkühlgradienten für den heißen Feststoff liegen dann je nach dem Sauerstoffgehalt des Abgases und des fossilen Brennstoffs im Bereich von 20 < 4 ^ _χχ/&V /K/min/ < 1000·

Als zweite Kühlstufe, in der der Peststoff von etwa 900 ⁰C auf Transporttemperatur gekühlt wird, dient ein bekannter Kühlertyp _o Kühlmedium ist Luft, deren spezifische Menge dem für die Verbrennung im Drehofen notwendigen Wert angepaßt wirdo Die die zweite Stufe bekannter Bauart verlassende, erhitzte Luft wird direkt, ohne mit Gasgemisch der ersten Kühl-

stufe in Kontakt zu kommen, dem Drehofen als Verbrennungsluft zugeführt·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden_o

Belitklinker aus dem Drehofen wird mit einer Temperatur von 1300 ⁰C in die erste, luftfrei gehaltene Kühlstufe aufgegeben« In diese werden gleichseitig Braunkohlenstaub und von nach dem Vorwärmen abgesaugtes, niedertemperaturiges Abgas eingebracht* Alle StoffZuführungen in die erste Kühlstufe erfolgen kontinuierlich·

Das zugeführte Abgas enthält die interessierenden Gaskomponenten in der folgenden Konzentration!

Kohlendioxid « 26,8 VoI·-# Wasserdampf « 10,7 VoI·-%

Je nach dem Kohlenstoffgehalt der verwendeten Braunkohle werden beim Brennen von Belit»Zementklinker die spezifischen Brennstaubmengen von etwa 0,038 kg/kg_K1 (hoher Kohlenstoffgehalt) bis 0,060 kg/kg_K1 (niedriger Kohlenstoffgehalt) in die erste Kühlstufe geführt· Das sind, bezogen auf den gesamten Brennstoffverbrauch beim Klinkerbrennen, etwa 25 bis 40 %· Die äquivalent zuzuführende spezifische Abgasmenge beträgt etwa 0,11 nrioN./kgg., oder bezogen auf die gesamte Abgasmenge etwa 7 560

Bei sauerstoffreinem Abgas beträgt dann der Abkühlgradient etwa 1000 K/min· Enthält das Abgas beispielsweise 5 % Sauerstoff, dann sinkt der Abkühlgradient auf etwa 700 K/min ab. Erfindungsgemäß sind dadurch Abkühlgradienten von 7-150 K/min zu erreichen, die eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung eines aktiven Belit-Zementes sind₀

Claims

Erfindungsansprueh

1. Verfahren zur Abkühlung heißer Schüttgüter, insbesondere von Zementklinker, vorzugsweise aktivem Belit-Zementklinker, in zwei Kühlstufen, gekennzeichnet dadurch, daß der aus der Sinterzone austretende heiße Schüttgutstrom in eine luftfrei gehaltene erste Kühlstufe eintritt, in der die Abkühlung des Feststoffs mittels stark endothermer chemischer Reaktionen vop Typ der bekannten Generatorgas- und / oder Wassergasrfaktiouen, vorzugsweise durch die Reaktionen zwischen Kohlendioxid und Kohlenstoff und/oder Wasserdampf und Kohlenstoff erreicht wird und anschließend in eine zweite Kühiötufe eintritt, in der die Abkühlung mittels Luft/bis zu der Transporttemperatur erfolgt.

2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in die erste Kühlstufe niedertemperaturige Abgase sowie in dazu äquivalenter Menge Kohlenstoff bzw₀ kohlenstoffhaltige Substanzen, wie fossile Brennstoffe oder daraus hergestellte Substanzen, eingeführt werden ο

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die erzeugten brennbaren Gase Kohlenmonoxid und Wasserstoff direkt und ohne vorherige Ver-

mischung mit Luft zwecke Ausnutzung ihrer chemisch gebundenen Energie dem Brennaggregat, beispielsweise einer Dr©hrohrofen«»Feuerung5 zugeführt werden β

4© Verfahren nach Funkt 1 bis 3» gekennzeichnet d a d u r c h , daß die in die erste Kühlstufe geleiteten Abgase infolge ihrer vorangegangenen Enthalpienutzung niedertemperaturig sind und vorzugsweise aus einem Bereich mit niedriger 0« und hoher CO^-Konzentration, beispielsweise in Materialflußrichtung vor der Kalzinierung» nach der Vorwärmstufe entnommen werden·

5· Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Abkühlgradient im Bereich von 20 <. AlLl & % /K/miß/ < 1000 in der ersten Kühlstufe durch die StoffStromzuführungen von Kohlendioxid, Wasserdampf und Kohlenstoff eingeregelt wird und durch diese Regelung unter anderem der Weißegrad beeinflußbar ist.

6ο Verfahren nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlwirkung der ersten Kühlstufe durch zusätzliche Wassereindüsung verbessert wird·