DD216444A1 - Vorrichtung zur waermebehandlung von feinkoernigem material - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Waermebehandlung von feinkoernigem Material, vorzugsweise von alkalihaltigem Zementrohmehl, unter Verwendung von alkalihaltigem Brennstoff mit Vorwaermung des Materials in einem vorzugsweise zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwaermer und anschliessender Kalzination in einem Kalzinierreaktor. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, die thermische Effektivitaet des Vorwaermers und des Kalzinierreaktors bei weitgehend vollstaendiger Ausnutzung der vorhandenen Waermeenergie zu erhoehen, stoerende Ansatzbildungen an den Wandungen des Vorwaermers und des Reaktors zu vermeiden und die Bauhoehe zu reduzieren. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass einem Drehofen gasseitig ein oder mehrere, vorzugsweise zwei, grossraeumige Schachtstufen nachgestaltet sind und die oberste Schachtstufe durch eine Gasleitung mit dem Kalzinierreaktor verbunden ist, die tangential im mittleren Bereich des Kalzinierreaktors einmuendet, und dass von dem untersten Vorwaermezyklon eine Materialleitung in den Kalzinierreaktor und die andere in die oberste Schachtstufe muendet.

Description

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Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu* Wärmebehandlung von feinkörnigem Material, vorzugsweise von alkalihaltigem Zementrohmehl, unter Verwendung von alkalihaltigem Brennstoff mit Vorwärmung des Materials in einem vorzugsweise zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwärmer und anschließender Kalzination in einem Kalzinierreaktor·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gemäß DD 123 306 ist bekannt, alkalireiche Rohstoffe mit einer bestimmten Menge an flüchtigen Komponenten in einem aus mehreren großräumigen Schachtstufen bestehenden Vorwärmer thermisch zu behandeln· Weiterhin ist aus DE 235 622 1 bekannt, Zementrohmehl in einem zweiflutigen Zyklonwärmetauscher vorzuwärmen, wobei der unterste Zyklon einer Vorwärmerflut zusätzlich befeuert wird« Die aus Zyklonstufen bestehenden Vorwärmer besitzen gute Warmetauschbedingungen, aber eine hohe Störanfälligkeit gegenüber flüchtigen Komponenten wie KpO, Na₂O, SO, und Cl, die infolge innerer Kreislauftätigkeit von bestimmten Konzentrationen an betriebsstörende Ansätze bilden können·

Vorwärmer mit großräumigen Schachtstufen im unteren Bereich lassen einon höheren Staubkreislauf innerhalb dieser Stufen zu, wodurch eine höhere Beständigkeit gegenüber den inneren Alkalikreisläufen erzielt wird und betriebsstörende Ansatzbildungen durch die flüchtigen Komponenten bei höheren Konzentrationen gegenüber den Zyklonvorwärmern weitestgehend vermieden werden. Daraus resultiert die in DD 134 078 vorgeschlagene Lösung, die einen zweiflutigen Vorwärmer vorsieht, dessen eine Flut aus Zyklonstufen besteht, denen in Materialflußrichtung gesehen ein Kalzinierreaktor nachgeschaltet ist und dessen alkaliarme Abgase, die durch Verbrennung von Brennstoff mit heißer Kühlersekundärluft entstehen, die Flut durchströmen und dessen andere Flut, die aus großräumigen Schachtstufen im unteren Bereich und darüberliegenden Zyklonstufen besteht, von den alkalihaltigen Gasen eines Drehrohrofens durchströmt wird· Durch den Kontakt des alkalireichen Abgases mit dem kälteren Aufgabegut kondensieren im Bereich der Schachtstufen die im Drehofen verdampfenden Alkalien am Material und werden ₉ ohne betriebsstörende Ansätze zu bilden, in den Ofen zurückgeführte ' .., Die gegenüber flüchtigen Komponenten anfälligere Zyklonflut wird von den alkalireichen Drshofenabgasen nicht berührt· Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß diejenige Aufgabemenge, die der kombinierten Schacht-Zyklonflut aufgegeben wird, der Entsäuerung im Kalzinator entzogen wird und flight dekarbonisiert in den Drehofen gelangt· Diese Betriebsweise hat zur Folge, daß zur Gewährleistung der restlichen Entsäuerung des nicht dekarbonisierten Materials und zum Garbrand im Drehofen mehr Wärme als bei den bekannten Kalzinieranlagen erforderlich ist, demzufolge mehr Abgas über die mit Schachtstufen ausgerüstete Flut geführt werden muß·

Daraus resultiert bei niedrigeren Wärmekapazitätsverhältnis ein schlechter thermischer Wirkungsgrad der Anlage· Die Ableitung von Drehofenabgas in den Reaktor dient zur Steuerung des Verbrennungsvorganges· Weiterhin wurde eine Kalzinieranlage mit zweiflutigem Vorwärmer vorgeschlagen, dessen eine Flut, bestehend aus Zyklonstufen, von den alkaliarmen Gasen eines Kaizinators und dessen andere Flut, bestehend aus einer Kombination von großräumigen Schachtstufen und in Gaarichtung gesehen weiteren Zyklonstufen, von alkalireichen Abgasen eines Drehofens durchströmt wird· Während die Schachtstufen mit einem Teilmaterialstrom aus der untersten Vorwärmerstufe der einen Flut beaufschlagt werden, wird ein Teilgasstrom des Ofenabgases in den Kalzinator geführt· Über einen axialen Gasaustritt wird ein Teil der Kalzinierreaktorabgase den aus den Schachtstufen austretenden Ofenabgas zugemischt. Nachteilig ist, daß nur ein Teilgasstrora des Ofenabga&es zur Kalzination mitgenutzt werden kann und daß zur Beherrschung der Druckverlustsituation oberhalb der Schachtstufen die Ofenabgase stark gedrosselt , werden müssen· Außerdem ist die Gasführung an einem Reaktor gebunden, der gleichzeitig Separator ist· Diese Trennfähigkeit ist an bestimmte Voraussetzungen gebunden, wie ausgeprägte Drallströmung ohne axiale Kernströmung· Außerdem wurde eine Kalzinieranlage vorgeschlagen, bei der unter dem Kalzinator ein oder mehrere Schachtstufen angeordnet sind, die von den Abgasen eines Sinterreaktors, beispielsweise eines Drehrohrofens, durchströmt und mit einem Teilmaterialstrora aus der untersten Vorwärmerstufe der einen Flut beaufschlagt wird· Ein Teil des Ofenabgasstromes wird unter Umgehung des Kalzinators in die Steigleitungen von. Reaktorzyklon und letzter Vorwärmerstufe geführt, während der ändere Teil den Reaktor axial von unten durchströmt· Nachteile dieser Lösung sind die große Bauhöhe der Schachtstufen-Reaktorkombination ,.sowie eine starke Drosselung des nicht über den Kalzinator geführten Ofenab-

gasteilstromes zur Einstellung einer für das Betreiben günstigen Drucksituation, eine Verringerung de-r Verweilzeit der Materialpartikel im Reaktor durch den Abbau der Drallatrömung durch Überlagerung durch eine axiale Kernströmung und die teilweise Wegführung des aus den Schachtstufen zurückgetragenen Staubes unter Umgehung des Kalzinierreaktor Se s

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die thermische Effektivität des Vorwärmers und des Kalzinierreaktors bei Verwendung von alkalihaltigen Roh- und/oder Brennstoffen zu erhöhen sowie die Druckverluste, die Bauhöhe sowie die Störanfälligkeit gegenüber den Schadstoffen zu verringern« . .

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von alkalihalt ige ta ZementrohcQehl unter Verwendung alkalihaltiger Brennstoffe bei weitestgehend vollständiger Ausnutzung der vorhandenen Wärmeenergie und bei geringem Druckverlust zu entwickeln«

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß bei der Wärmebehandlung von feinkörnigem Material, vorzugsweise von alkalihaltigem Zementrohmehl, unter Verwendung von alkalihaltigem Brennstoff 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 im unteren Bereich tangential die Kühlersekundärluft zugeführt wird, ein Teil des Materials aus der letzten Vorwärmerstufe dem Kalzinierreaktor und der andere Teil der in Gasrichtung letzten der großräumigen Schachtstufen ₉ die nach dem

Drehrohrofen angeordnet sind, aufgegeben wird· Der dem Kalzinierreaktor aufgegebene Materialstrom wird im Reaktor vorkalziniert und anschließend über die Reaktorabscheider dem Drehrohrofen zugeführt ₉ während der andere Teilstrom über eine oder mehrere großräuraige, gasseitig zwischen Drehofen und Kalzinator geschaltete Schachtstufen in. den Drehofen gelangt· Auf diesem Wege kondensieren die im Ofenabgas, das in Gegenrichtung strömt, enthaltenen Schadstoffe am Rohmehl und werden somit in den Drehofen zurückgeführt. , Das Drehofenabgas gelangt über eine oder mehrere großräumige Schachtstufen in den Kalzinator, v/o es einen Teil seines Wärmeinhaltes dem Kalzinierprozeß zuführt und sich mit dem durch Verbrennung von Brennstoff mit heißer Kühlersekundärluft entstehenden Abgas vermischt· Der im Drehofengas mitgeführte, zumeist aus den Schachtstufen stammende Staub gelangt auf diese Weise ebenfalls in den Kalzinierreaktor und wird dort dekarbonisiert· Am Kalzinatoraustritt teilt sich das Gasgemisch in zwei Teilströme, von denen je ein Teüstrom eine Vorwärmerflut durchströmt und seine Wärme an das Material, mit dem es stufenweise in Berührung kommt, abgibt β Dabei kühlt sich das Gas zum Vorwärraeraustritt hin ab, während sich das Material aufwärmt·

Auafuhrungsbeispiel

Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert· In der dazugehörigen Zeichnung ist die erfindungsgemäße Lösung schematisch dargestellt·

Die Erfindung wird erläutert unter Verwendung eines zweiflutigen mehrstufigen ZyklonVorwärmers, bei dem die Zyklone in Richtung des Gasstromes parallel und in Richtung des Materialstromes in Reihe geschal- , tet sind·

Die Erfindung ist analog anwendbar bei ein-oder tnehrf lutigen Zyklonvorwärmern und bei mehrflutigen Vorwärmern, bei denen der Material- und Gasstrom parallel geschaltet ist·

Die Anlage zur Herstellung von Zementklinker bei der Verwendung von alkalihaltigen Roh- und/oder Brennstoffen besteht aus einem zweiflutigen Zyklonvorwärmer, einem Kalzinierreaktor 11, einem Drehofen 10 und zwei gasseitig zwischen Drehofen 10 und Kalzinierreaktor 11 angeordneten großräumigen Schachtstuf en 8 und 9» Dem als senkrecht stehenden Schacht mit konischen Querschnittsverengungen bzw. -erweiterungen und zylindrischen Teilen ausgebildeten Kalzinierreaktor 11 wird über die Kühlersekundärluftleitung 19 tangential die benötigte Verbrennungsluft zugeführt« . Die in Gasrichtung gesehen letzte Schachtstufe 8 ist durch eine Gasleitung 14 mit dem Kalzinierreaktor 11 verbunden« Dabei mündet die Gasleitung 14 vorzugsweise im mittleren Bereich tangential in den Kalzinierreaktor 11 ein·

Das in Materialflußrichtung in dem letzten Vorwärmerzykloja 7 abgeschiedene Material wird zu einem Teil dem Kalzinierreaktor 11 und zum anderen Teil der großräumigen Schachtstufe 8 aufgegeben· Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgendes

Das aus dem Drehofen 10 austretende alkalihaltige Abgas durchströmt die beiden großräumigen Schachtstufen 9 und 8g gelangt über Leitung 14 in den Kalzinierreaktor 11 utad vermischt sich mit dem im Kalzinierreaktor 11 durch Verbrennung von Brennstoff mit heißer Kühlersekundärluft entstehenden alkaliarmen Gas© Im Kalzinator 11 gibt das Drehofenabgas einen Teil seiner ¥färme ab und unterstützt damit thermisch den Kalzinationsprozeß« Am Reaktoraustritt teilt sich das Gasgemisch in zwei gleiche Teile«

Ein TeäLstrom gelangt über die Gasleitung 15 in den Reaktorabscheider 13 und durchströmt die Vorwärmerstufen 7 t 5» 3» während der andere Teilstrom über die Gasleitung 16 in den Reaktorabscheider 12 gelangt und von da aus die Vofwärmerstufen 6, 4 und 2 durchströmt· Auf dem Weg zu den jeweiligen Gasaustritten gibt das Gas Wärme an das mit ihm stufenweise in Kontakt befindliche Material ab· Das Aufgabegut, das über die Materialaufgabe 1 in den Vorwärmer eintritt passiert die Stufen 2,3, 4f 5» 6 und 7 und wird durch den stufenweisen Kontakt mit dem heißen Gas, vorgewärmt· Hach dem Austritt aus. Stufe 7 wird der Materialstrom geteilt· . Ein Teilstrom wird dem Kalzinierreaktor 11 zugeführt, dort dekarbonisiert und über die Reaktorabscheider 12 und 13 in den Materialleitungen 17 und 18 dem Drehofen 10 zugeführt· Der andere Teilstrom gelangt über die großräumigen Schachtstufen 8 und 9 in den Drehofen 10· Vorwiegend in der Schachtstufe 8 kondensieren die im Ofenabgas enthaltenen Schadstoffe am Material und werden mit diesem in den Drehofen 10 zurückgetragen· Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß auch bei der Verwendung von alkalihaltigen Roh- und/oder Brennstoffen.Störungen im Betrieb der Anlage durch Ansatzbildungen im oberen Bereich des Vorwärmers dadurch vermieden werden, daß die im Ofenabgas enthaltenen Schadstoffe an dem in die Schachtstufen eingetragenen Material kondensieren und wieder in den Drehofen zurückgetragen werden, wodurch das in den Kalzinierreaktor zugeführte Ofenabgas teilweise von den Schadstoffen befreit wird·

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das gesamte Drehofenabgas für die Kalzination genutzt wird und dadurch die thermische Effektivität des Vorwärmers und des Kalzinierreaktors verbessert wirdc

Durch die tangentiale Zuführung der Ofenabgase in den Kalzinierreaktor wird die drallartige Grundströjoaung der Gase im Reaktor erhöht, wodurch die Verweilzeit erhöht und die thermische Effektivität verbessert wird.

Weitere Vorteile der erfindungsgernäßen Lösung bestehen darin₉ daß durch die Nebeneinanderanordnung von Kalzinierreaktor und Schachtstufen die Bauhöhe dieses Anlagenteiles verringert wird. Durch die Anordnung der Gasleitung zwischen Kalzinierreaktor und Schachtstufe ist eine Gasmengenregelung ohne wesentliche EnergieVerluste möglich. . ·

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Claims (2)

Erfindungsanspruch

1· Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material, vorzugsweise von alkalihaltigem Zementrohinehl unter Verwendung von alkalihaltigem Brennstoff 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 im unteren Bereich tangential die Kühlersekundärluft zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch , daß dem Drehofen (10) gasseitig ein oder mehrere vorzugsweise zwei großräumige Schachtstufen (8) und (9) nachgeschaltet sind und die oberste Schachtstufe (8) durch eine Gasleitung

(14) mit dem Kalzinierreaktor (11) verbunden ist, die tangential im mittleren Bereich des Kalzinierreaktors (11) einmündet, und daß von dem untersten ι. Vorwärmerzyklon (7) eine Materialleitung in den Kalzinierreaktor (11) und die andere in die Schachtstufe (9) mündet·

2· Vorrichtung nach Punkte, gekennzeich net dadurch, daß die vorzugsweise zwei großräutnigen Schachtstufen (8) und (9) neben dem Kalzinierreaktor (11) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen ,

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