DD210894A1 - Vorrichtung zur waermebehandlung von feinkoernigem material - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Waermebehandlung von feinkoernigem Material, vorzugsweise Zementrohmehl, mit Vorwaermung des Materials in einem vorzugsweise zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwaermer und anschliessender Kalzination in einem Kalzinierreaktor, der mit Kuehlersekundaerluft und einem Teil des Ofenabgases betrieben wird. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, die thermische Effektivitaet des Vorwaermers und des Kalzinierreaktors zu erhoehen und stoerende Ansatzbildg. infolge eines Einsatzes von alkalihaltigen Roh- und/oder Brennstoffen an den Wandungen des Vorwaermers zu vermeiden. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass der Kalzinierreaktor im unteren Bereich mit einer oder mehreren uebereinander angeordneten grossraeumigen Schachtstufen verbunden ist, wobei ein Teil des Materials aus dem untersten Vorwaermerzyklon der Schachtstufe und der andere Teil dem Kalzinierreaktor zugefuehrt wird. Im oberen Bereich der Schachtstufe ist eine Gasleitung angeordnet, d. in d. Steigleitungen nach den Abscheidezyklonen des Kalzinierreaktors muenden. In den Steigleitungen erfolgt eine Mischung der Kalzinierreaktorabgase mit den Abgasen des Drehrohrofens. Dieses Gasgemisch wird dann einem zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwaermer zur Vorwaermung des Rohmaterials zugefuehrt.

Description

Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material, vorzugsweise Zementroh» mehl, mit Vorwärmung des Materials in einem vorzugsweise zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwärmer und anschli©*- Bender Kalzination in einem Kalzinierreaktor, der mit Kühlersekundärluft und einem Teil des Ofenabgases betrieben wird«,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß zur besseren Vorbereitung des Rohstoffes auf den Klinkerbrennprοzeß in einem Drehrohrofen mit vorgeschaltetem Wärmetauscher die Kalzinierung des Rohstoffes in einem separaten Kalzinierreaktor durchgeführt wirdβ Die Kalzinierreaktoren sind mit einer oder mehreren Brennstoffeintragsvorrichtungen ausgerüstet» Durch Zufuhr von Brennstoff bzw_e Wärmeenergie in den Kalzinierreaktor ist es möglich, eine Dekarbonisation des aufgegebenen Rohstoffes bis zu 90 % zu erreichen· Danach erfolgt die weitere Wärmebehandlung des vorkalzinierten Materials in einem Sinterreaktor, beispielsweise einem Drehrohrofen, während die Abgase zur Vorwärmung des Roh«» materials verwendet werden*

Zur Fahrweise und Betreibung des Kalzinierreaktors sind mehrere Varianten bekannt«

3o werden gemäß der DE-OS 2741307 die Abgase des Drehrohrofens und des Klinkerkühlers in einer Mischkammer gemischt bevor sie der eigentlichen Kalzinierkammer zugeführt werden« Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß durch die Vermischung der Abgase des Drehrohrofens und des Kühlers vor dem Kalzinierreaktor die Sauerstoffkonzentration im Kalzinierreaktor durch die Ofenabgase verringert wird und dadurch die Verbrennung des zugeführten Brennstoffes nicht bzw· nur schlecht erfolgen kann· Um die Sauerstoffkonzentration der Gase in dem Kalzinierreaktor zu erhöhen, ist gemäß DE-OS 2436079 bekannt, bei einem zweiflutigem 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· Ein weiterer Nachteil ist, daß durch die unterschiedlichen Gasmengen in den beiden Fluten die Anlagenteile entsprechend den vorhandenen Gasmengen unterschiedlich groß ausgelegt werden müssen·

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde vorgeschlagen, daß der Kalzinierreaktor mit den Abgasen des Kühlers betrieben wird, um eine hohe Sauerstoffkonzentration und damit gute Ausbrandverhältnisse des zugeführten Brennstoffes im Kalzinierreaktor zu erreichen· Die Mischung der Ofenabgase mit den Abgasen des Kalzinierreaktors erfolgt dabei nach der Kalzinierung des Materials· Dadurch wird erreicht, daß in beiden Fluten eine gleichgroße Gasmenge aufgegeben wird und somit die Anlagenteile gleichgroß dimensioniert werden können*

Nachteilig ist, wie auch bei allen vorher genannten Vorrichtungen, daß bei höheren Einnahmen von Alkalien durch die Roh- und Brennstoffe infolge innerer Kreislauftätigkeit der flüchtigen Komponenten betriebsstörende Ansätze gebildet werden können·

Um die Ansatzgefahr im Vorwärmer zu verhindern bzw» einzuschränken ist es bekannt, einen Teil der Ofenabgase mit den darin in der Gasphase enthaltenen flüchtigen Komponenten unmittelbar nach Austritt aus dem Ofen aus dem System auszutragen. Nachteilig dabei ist, daß durch den Austrag der heißen Ofenabgase ein thermischer Verlust beim Zementklinkerherstellungsprozeß auftritt*

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die thermische Effektivität des Vorwärmers und. des Kalzinierreaktors auch bei Verwendung von alkalihaltigen Roh- und/oder Brennstoffen zu erhöhen«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, betriebsstörende Ansatzbildungen an den Wandungen des Vorwärmers zu vermeiden, einen hohen Sauerstoffgehalt im Kalzinierreaktor zu erzielen, ein unkompliziertes Anfahren der Anlage zu gewährleisten und bei einem zweiflutigem Vorwärmbetrieb in beiden Pluten des Vorwärmers gleiche Bedingungen hinsichtlich der Gasmenge und -zusammenSatzung zu schaffen·

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Kalzinierreaktor im unteren Bereich mit einer oder mehreren übereinander angeordneten großräumigen Schachtstufen verbunden ist· In den großräumigen Schachtstufen ₉ die über den Ofeneinlaufkanal mit dem Drehrohrofen in Verbindung stehenj kondensieren die in den Ofenabgasen enthaltenen flüchtigen Komponenten an dem kälteren Material, das aus dem untersten Vorwärmerzyklon, unter Umgehung des Kalzinierreaktors, zugeführt wird·

Die an dem Material gebundenen flüchtigen Komponenten werden mit dem Material wieder dem Drehrohrofen zugegeben· Der andere Teil des Materials aus dem untersten Vorwärmer" zyklon wird direkt dem Kalzinierreaktor aufgegeben, indem durch Zuführung von Brennstoff und Tertiärluft die Kalzination durchgeführt wird· Über die Materialleitungen der Abscheidezyklone des Kalzinierreaktors gelangt das kalzinierte Material in den Ofeneinlaufkanal und von dort in den Drehrohrofen zur weiteren thermischen Behandlung· Im oberen Bereich der Schachtstufe ist eine Gasleitung angeordnet, die in die Steigleitungen nach den Abscheidezyklonen des Kalzinierreaktors münden. In den Steigleitungen erfolgt eine Mischung der Kalzinierreaktorabgase mit den Abgasen des Drehrohrοfens· Dieses Gasgemisch wird dann einem mehrstufigen Zyklonwärmer zur Vorwärmung des Rohmaterials zugeführt«

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden· In der dazugehörigen Zeichnung ist die erfindungsgeraäße Vorrichtung schematisch dargestellt«

Die Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Zementrohmehl besteht vorzugsweise aus einem zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwärmer und anschließender Kalzinierung des vorgewärmten Materials in einem als vorzugsweise senkrecht stehenden Schacht mit konischen Querschnittsverengungen bzw· -erweiterungen und zylindrischen Teilen ausgebildeten Kalzinierreaktor 1«

Der Kalzinierreaktor 1 ist im unteren Bereich mit einer oder mehreren übereinander angeordneten großräumigen Schachtstufen 2 durch eine Sperre verbunden· Die Schachtetufen sind über einen Ofeneinlaufkanal 3 mit dem Drehrohrofen verbunden·

Die Tertiärluftleitung 12, die die benötigte -Verbrennungsluft zum Ausbrand des Brennstoffes im Kalzinierreaktor 1 zuführt, mündet tangential in den unteren Bereich des Kalzinierreaktors 1 ein· In diesem Bereich erfolgt eine Mischung der vom Kühler zugeführten Tertiärluft mit einem Teil der Ofenabgase, die über die Sperre der'Schachtstufe 2 in den Kalzinierreaktor 1 gelangt«

Bei den zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwärmer sind vor» zugsweise die Zyklone in Richtung des Gasstromes parallel und in Richtung des Materialstromes in Reihe geschaltete Die Materialleitung des untersten Vorwärmerzyklons 7 vor dem Kalzinierreaktor 1 teilt sich in zwei Leitungen auf, wobei eine Materialleitung 10 in den Kalzinierreaktor 1 und die"andere Materialleitung 11 in die dem Kalzinierreaktor 1 gasseitig vorgeschaltete Schachtstufe 2 mündet« In dem Pail, daß bei dem zweiflutigen mehrstufigen Zyklon» •vorwärmer die Zyklone in Richtung des Gas™ und Materialstromes parallel geschaltet sind, erfolgt die Rohmehlaufgabe in beide Zyklonfluten_β Dabei mündet die Materialleitung des Vorwärmerzyklons 7 in den Kalzinierreaktor 1 und die Materialleitung des VorwärmerZyklons 7¹ in die Sehacht· stufe 2·

Dem Kalzinierreaktor 1 sind vorzugsweise zwei Abscheide» Zyklone 5 und 5* nachgeschaltet, dessen Materialleitungen 8 und 8· in den Ofeneinlaufkanal 3 münden_o In die Steigleitungen 6 und 6" der Abscheide Zyklone 5 und 5% die mit den VorwärmerZyklonen 7 und 7* verbunden sind, mündet die Gasleitung 9, die aus dem oberen Teil der S_chachtatufe 2 hergeführt wird»

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll an dem Beispiel mit vorgeschaltetem zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwärmer beschrieben werden₅ bei dem die Zyklone in Richtung des Gasstromes parallel und in Richtung des Materialstromes in Reihe geschaltet sind®

Das gesarate zu behandelnde Rohmaterial wird einer Vorwärmerflut aufgegeben® Durch die Verschaltung der Materialleitungen der Vorwärmerzyklone der einen Vorwärmerflut mit den Steigleitungen der Vorwärmerzyklone der jeweilig gen anderen Vorwärrnerflut wird das au behandelnde Material abwechselnd zwischen den beiden Vorwärmerfluten hin- und hergeführt und durch das Abgasgemisch vom Drehrohrofen 4 und Kalzinierreaktor 1 vorgewärmt©

Das so vorgewärmte Material gelangt in den untersten Vorwärmerzyklon 7 vor dem Kalzinierreaktor 1» Dabei wird ein Teil des Materials über die Materialleitung 10 dem Kalzinierreaktor 1 und der andere Teil über die Materialleitung 11 der -Schachtstufe 2 zugeführte Das dem Kalzinierreaktor 1 aufgegebene Material wird durch Verbrennung des zugeführten Brennstoffes in den sauerstoffhaltigen Reaktorga» sen, die aus einem Teil der über die Tertiärluftleitung 12 zugeführten sauerstoffhaltigen Kühlerabgasen und einem Teil der aus der Schachtstufe 2 über die Sperre zwischen Schachtstufe 2 und Kalzinierreaktor 1 zugeführten Ofenabgase, be«* steht, kalziniert«

Das Material-Gasgemisch des Kalzinierreaktors 1 wird über einem Reaktorkanal ₉ in dem eine Nachkalzination des Materials erfolgt j den AbscheideZyklonen 5 und 5^S des Kalzinierreaktors 1 zugeführt₀ Dort erfolgt die Trennung des Gases vom Material,, und das kalzinierte Material wird über die Mate·» rialleitungen 8 und 8^r dem Ofeneinlaufkanal 3 .und somit dem Drehrohrofen 4 zur weiteren thermischen Behandlung zugeführte

Das der Schachtstufe 2 aufgegebene Material wird durch die heißen Ofenabgase, das durch die Verwendung von alkalihal» tigen Roh» und/oder Brennstoffen mit den ansatzbildenden flüchtigen Bestandteilen an Schadstoffen angereichert ist₉ weiter vorgewärmt, wobei ein Teil der in gasförmiger Phase vorliegenden Schadstoffen an dem kälteren Material kondensierte

Durch die verhältnismäßig geringen Materialraengen in der großräutnigen Schachtstufe 2 kommt es zur Ausbildung von Materialkreisläufen und somit von großen Verweilzeiten des Materials in der Schachtstufe 2. Dadurch erfolgt auch bei diesem Material eine intensive Kalzinierung* Bin Teil der bereits am Material kondensierten flüchtigen Bestandteile wird wieder verflüchtigt und an dem neu zugeführten kälteren Material wieder gebundene Der größte Teil der flüchtigen Bestandteile v/ird aber am Material gebunden und mit dem Klinker aus dem System ausgetragene Bin Teil der von Schadstoffen weitestgehend befreite Teil der Ofenabgase wird dem Kalzinierreaktor 1 zugeführt^ während der andere Teil der Ofenabgase den Steigleitungen 6 und 6* zugeführt wird und dort mit dem Kalzinierreaktorabgas genascht wird, bevor es den Vorwärmerzyklonen der beiden Fluten zum Wärmeaustausch aufgegeben wird»

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin_s daß die thermische Effektivität des Vorwärmers und des Kalzinierreaktors auch bei Verwendung von alkalihaltigen Roh- und/oder Brennstoffen erhöht wird, da ein Teil der heißen Ofenabgase nicht aus dem System entfernt werden braucht» Durch die Anordnung von Schachtstufen über den Drehrohrofen·... und der Zuführung von Material in die Schachtstufe wird erreicht, daß die gewünschten chemischen Reaktionen der flüchtigen Bestandteile im Bereich der großräumigen Schaehtstu» fen erfolgen und somit die Schadstoffe nicht in den oberen Vorwärmbereich gelangen können, um dort durch Ansatzbildungen Störungen im Betrieb der Anlage verursachen«

Ein v/eiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß durch die Verwendung von Kühlerabluft dem Kalzinierreaktor ein sauerstoffhaltiges Gas zur Verbrennung des zugeführten Brennstoffes zur Verfügung steht₉ wodurch gute Ausbrandverhältnisse im Kalzinierreaktor geschaffen werden·

Durch die Mischung der Ofenabgase mit den Abgasen des Kalzinierreaktors vor dem zweiflutigem Zyklonvorwärmer wird erreicht, daß in den Vorwärmerfluten gleiche Bedingungen hinsichtlich der Gasmenge und deren Zusammensetzung herrschen· Durch diese Gasführung wird auch erreicht, daß die Anlage unkompliziert ohne zusätzlibixe Aggregate oder Umschaltungen der Gas» und Materia!ströme angefahren werden kann» ' . .

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material, vorzugsweise Zementrohmehl, mit Vorwärmung des Materials in einem vorzugsweise zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwärmer und anschließender Kalzinierung in einem als vorzugsweise senkrecht stehenden Schacht mit konischen Querschnittsverengungen bzw· -erweiterungen und zylindrischen Teilen ausgebildeten Kalzinierreaktor, dem tangential die Kühlersekundärluft und axial von unten ein Teil der Ofenabgase zugeführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß der Kalzinierreaktor (1) im unteren Bereich mit einer oder mehreren übereinander angeordneten großräuraigen Schachtstufen (2), die über einem Drehrohrofen (4) und Ofeneinlaufkanal (3) angeordnet sind, verbunden ist, wobei jeweils eine Materialleitung (10 und 11) des untersten Vorwärmerzyklons (7) vor dem Kalzinierreaktor (1) in den Kalzinierreaktor (1) und in die dem Kalzinierreaktor (1) gasseitig vorgeschaltete Schachtstufe (2) mündet, während die Materialleitungen (8 und 8^l) der Abscheidezyklone (5 und 5¹) des Kalzinierreaktors (1) in den Ofeneinlaufkanal (3) münden und daß im oberen Bereich der Schachtstufe (2) eine Gasleitung (9) angeordnet ist, die in die Steigleitungen (6 und 6*) der Abscheiderzyklone (5 und 5') des Kalzinierreaktors (1), die mit den darüberliegenden Vorwärmerzyklonen (7 und 7¹) verbunden sind, einmündete

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen