DD258975A1

DD258975A1 - METHOD AND DEVICE FOR CRUSHING AND COOLING HOT COMBUSTION

Info

Publication number: DD258975A1
Application number: DD30103587A
Authority: DD
Inventors: Richard Rudolph; Karlheinz Ruempler; Bernd Luebeck
Original assignee: Dessau Zementanlagenbau Veb
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1988-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehoerige Vorrichtung zum Zerkleinern und Kuehlen, insbesondere Schnellkuehlen, von heissem Brenngut, insbesondere von Zementklinker, vorzugsweise Zementklinker nach dem Belit-Typ, mit einer daran anschliessenden Nachkuehlung des Materials. Das in der ersten Stunde nach dem Prinzip der Prallzerkleinerung bei gleichzeitiger Kuehlung zerkleinerte Material wird in einer geboeschten und abrieselnden Schicht durch die bereits erhitzte Abluft der als Wirbelschichtkuehler arbeitenden zweiten Kuehlstufe weitergekuehlt, bevor es der zweiten Kuehlstufe zugefuehrt wird. Dabei betraegt der Abkuehlgradient des Materials auf 800 bis 1 000C in beiden Kuehlstufen 300 K/min. Fig. 1The invention relates to a method and the associated apparatus for crushing and cooling, in particular Schnellkuehlen, of hot kiln, in particular of cement clinker, preferably cement clinker Belit type, with a subsequent Nachkuehlung of the material. The material comminuted in the first hour according to the principle of impact crushing with simultaneous cooling is cooled in a boiled and trickling layer through the already heated exhaust air of the working as a fluidized bed cooler second stage before it is fed to the second cooling stage. The Abkuehlgradient the material to 800 to 1 000C in both cooling stages 300 K / min. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zum Zerkleinern und Kühlen, insbesondere Schnellkühlen, von heißem Brenngut, insbesondere von Zementklinker, vorzugsweise Zementklinker nach dem Belit-Typ, mit einer daran anschließenden Nachkühlung des Materials.The invention relates to a method and the associated apparatus for crushing and cooling, in particular rapid cooling, hot kiln, in particular cement clinker, preferably cement clinker Belit type, with an adjoining post-cooling of the material.

Characteristic of the known technical solutions

Die Abkühlung heißer Schüttgüter mit einem bestimmten mittleren Abkühlgradienten erfordert unter Berücksichtigung physikalischer und apparativer Bedingungen des Wärmeaustausches stets die Realisierung einer bestimmten Grenzbedingung für das mittlere Korn. Bekanntermaßen gilt der pauschale Zusammenhang, daß mit steigendem mittleren Abkühlgradienten das mittlere Korn im Durchmesser kleiner werden muß. Eine Berücksichtigung dieser Abhängigkeit bei der Herstellung von Portlandzementklinker ist aus stofflicher Sicht nicht notwendig. Bei den üblichen Kornbändern sind hierbei mit den bekannten Kühlaggregaten nur Abkühlgradienten im Bereich von 20 bis 100 K/min zu erreichen, die aber auf die Qualität des Endproduktes keinen negativen Einfluß ausüben.The cooling of hot bulk materials with a certain average cooling gradient always requires the realization of a certain boundary condition for the average grain, taking into account the physical and technical conditions of the heat exchange. As is known, the general relationship applies that with increasing average cooling gradient, the mean grain diameter must be smaller. Consideration of this dependence in the production of Portland cement clinker is not necessary from a material point of view. In the case of the customary grain bands, only cooling gradients in the range of 20 to 100 K / min can be achieved with the known cooling units, but these have no negative effect on the quality of the end product.

Solche Schüttgüter aber, deren Qualität an eine Kühlung mit hohem Gradienten gebunden ist, erfordern unter Berücksichtigung der Randbedingungen eine konsequente Beachtung des Zusammenhanges Abkühlgradient/Korngröße. Ein derartiger praktischer Fall liegt bei der Herstellung von aktivem Belit-Zement nach DD 138197 und DD 142704 vor, wonach das Brennprodukt im Temperaturbereich von Brenntemperatur auf 800 bis 1 000⁰C mit wesentlich höheren Abkühlgradienten, nämlich > 500 K/min, gekühlt werden muß.But such bulk materials, whose quality is bound to a cooling with a high gradient, taking into account the boundary conditions, a consistent consideration of the relationship cooling gradient / grain size. Such a practical case is in the production of active Belit cement according to DD 138197 and DD 142704, after which the firing product in the temperature range of firing temperature to 800 to 1 000 ⁰ C with much higher Abkühlgradienten, namely> 500 K / min, must be cooled ,

Es ist bekannt, daß eine Erhöhung des Abkühlgradienten von Schüttgütern in Wirbelschicht- bzw. Wirbelrinnenkühlern möglich ist, wobei etwa gilt, daß Abkühlgradienten von > 500 K/min im Temperaturbereich von Brenntemperatur auf ca. 900°C für alle Korngrößen < 15mm erreicht werden. Gemäß DD 214602 werden Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung beschrieben, nach denen die Kühlung von heißen Schüttgütern mit Abkühlgradienten > 500 K/min erfolgt. Dies wird erreicht, indem der aus dem Sinterbereich des Brennaggregats austretende Klinker einer Heißzerkleinerung nach dem Prallprinzip unterzogen und anschließend in einer Wirbelschicht auf 800 bis 1000⁰C abgeschreckt wird. Durch eine derartige Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Schnellkühlung mit Abkühlgradienten > 500 K/min sicher beherrscht. Die vorrichtungsmäßige Ausgestaltung des Prallzerkleinerer mit Prallplatten besitzt jedoch den Nachteil, daß diese infolge der außerordentlich hohen thermischen Belastung und den hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen deren Oberflächen und dem zu zerkleinernden Gut einemerhöhten Verschleiß unterliegen. Dieser Nachteil wird durch Verwendung eines Prallbrechers gemäß WP 215015 zum Teil behoben, bei dem die einem hohen Verschleiß unterliegenden Prallplatten durch eine geböschte Materialschicht ersetzt wird.It is known that an increase of the cooling gradient of bulk materials in fluidized bed or Wirbelrinnenkühlern is possible, for example, that Abkühlgradienten of> 500 K / min in the temperature range of firing temperature to about 900 ° C for all grain sizes <15mm can be achieved. According to DD 214602 methods and the associated device are described, according to which the cooling of hot bulk materials with cooling gradient> 500 K / min. This is achieved by subjecting the emerging from the sintering zone of the combustion unit hot clinker a comminution according to the impact principle, and is then quenched in a fluidized bed at 800 to 1000 ⁰ C. Such a configuration of the method reliably controls rapid cooling with cooling gradients> 500 K / min. However, the device design of the impact crusher with baffles has the disadvantage that they are subject to increased wear due to the extremely high thermal load and the high relative velocities between their surfaces and the material to be crushed. This disadvantage is partially remedied by using an impact crusher in accordance with WP 215015, in which the bump plates subject to high wear are replaced by a layer of material thickened.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die thermische Effizienz der Heißzerkleinerung und Schnellkühlung von heißem Brenngut, vorzugsweise von Zementklinker nach" dem Belit-Typ, weiter zu verbessern und dabei die thermische Werkstoffbelastung und den Verschleiß zu reduzieren.The aim of the invention is to further improve the thermal efficiency of hot comminution and rapid cooling of hot kiln, preferably cement clinker to "Belit type, while reducing the thermal load on the material and wear.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und 'die dazugehörige Vorrichtung zu entwickeln, um heißes Brenngut, vorzugsweise Zementklinker nach dem Belit-Typ von Brenntemperatur auf 800 bis 1 000⁰C mit Abkühlgradienten > 5Ö0K/min abzukühlen.The invention has for its object to develop an improved method and 'associated apparatus to cool hot kiln, preferably cement clinker Belit type of firing temperature to 800 to 1 000 ⁰ C with Abkühlgradienten> 5Ö0K / min.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der aus dem Sinterbereich des Brennaggregates austretende Klinker einer Heißzerkleinerung mit gleichzeitiger Kühlung unterzogen und im Anschluß daran in einer Wirbelschicht auf 800 bis 1 000°C schnell abgekühlt wird, wobei zwischen den beiden Verfahrensstufen eine zusätzliche Kühlung vorgesehen wird. Bei der apparativen Ausgestaltung des Verfahrens wird für die Heißzerkleinerung mit gleichzeitiger Kühlung ein Prallbrecher mit geböschter Materialschicht und für die anschließende Schnellkühlung auf 800 bis 1000⁰C eine Wirbelrinne eingesetzt. Prallbrecher und Wirbelrinne sind in Materialflußrichtung hintereinandergeschaltet. Die geböschte, aus gebrochenem, heißem Klinker bestehende Materialschicht im Prallbrecher ruht auf einer geneigten, perforierten Bodenfläche. Durch die Perforation der geneigten Bodenfläche wird der gesamte Strom oder ein Teilstrom der erhitzten Abluft der Wirbelrinne geleitet. Da im Mittel die Temperatur des Klinkers in der geböschten Schicht erheblich größer als die der erhitzten Abluft der Wirbelrinne ist, erfährt beim Durchströmen der heißen Klinkerschicht die bereits erhitzte Abluft der Wirbelrinne eine weitere thermische Aufwertung, wodurch die thermische Effizienz des gesamten Kühlprozesses, insbesondere aber des Schnellkühlprozesses, verbessert wird. Die geböschte Feststoffschicht im Prallbrecher wird aus energetischen Gründen nicht als wirbelnde Schicht, sondern als quasistationäre Schüttschicht ohne aerodynamisch bedingte Auflockerungseffekte durchströmt. Dabei erfolgt die Bemessung der Schicht unter Berücksichtigung eines thermisch und mechanisch orientierten Optimum der Betriebskosten durch eine entsprechende Gestaltung der perforierten Bodenfläche. Verstopfungen an der Perforation werden in bekannter Weise durch geeignete konstruktive Maßnahmen verhindert bzw. wesentlich erschwert. In dieser Schüttschicht ist keine zusätzliche mechanische Energie für den Guttransport aufzuwenden, und dieser erfolgt in bekannter Weise selbsttätig auf Grund der Kraftwirkungen an den gebrochenen Teilchen vorwiegend im Böschungsbereich. Die Verweilzeit der Teilchen in der Schüttschicht liegt im unteren Sekundenbereich und ist damit als Bestandteil der notwendigen Abkühlzeit wesentlich geringer als letztere, die im Temperaturbereich von Brenntemperatur auf 800 bis 1 000°C Abkühlgradienten > 500 K/min ermöglicht.According to the invention, this object is achieved in that the clinker leaving the sintering area of the firing unit undergoes hot comminution with simultaneous cooling and is subsequently cooled rapidly to 800 ° to 1,000 ° C. in a fluidized bed, additional cooling being provided between the two process stages , In the apparatus embodiment of the method is used for the hot crushing with simultaneous cooling an impact crusher with brittle material layer and for the subsequent rapid cooling to 800 to 1000 ⁰ C, a vertebral trough. Impact crushers and gutter are connected in series in the material flow direction. The shingled material layer of crushed, hot clinker in the impact crusher rests on an inclined, perforated floor surface. Through the perforation of the inclined bottom surface of the entire stream or a partial flow of the heated exhaust air of the gutter is passed. Since, on average, the temperature of the clinker in the brittle layer is considerably greater than that of the heated exhaust air of the swirling channel, the already heated exhaust air of the swirling channel undergoes a further thermal revaluation as it flows through the hot clinker layer, as a result of which the thermal efficiency of the entire cooling process, but especially of the Quick cooling process, is improved. The boiled solid layer in the impact crusher is traversed for energetic reasons, not as a swirling layer, but as a quasi-stationary packed layer without aerodynamic loosening effects. In this case, the design of the layer takes place, taking into account a thermally and mechanically oriented optimum operating costs by an appropriate design of the perforated bottom surface. Blockages at the perforation are prevented or made much more difficult in a known manner by suitable structural measures. In this packed layer no additional mechanical energy for the transport of goods is spent, and this takes place in a known manner automatically due to the force effects on the broken particles mainly in the embankment area. The residence time of the particles in the packed bed is in the lower second range and is thus much lower than the latter as part of the necessary cooling time, which allows cooling gradients> 500 K / min in the temperature range of firing temperature to 800 to 1000 ° C.

embodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt schematisch die nach dem Brennaggregat angeordnete Schnellkühlstufe in direkter Kopplung von Prallbrecher und Wirbelrinne. Der im Drehofen 1 gebrannte Zementklinker 2, vorzugsweise Zementklinker von Belit-Typ, verläßt über die Austragsöffnungen 3 das Brennaggregat und gelangt über den Fallschacht 4 in den Prallbrecher 5. Dort wird das heiße Brenngut in bekannter Weise durch Prallwirkung an den Schlagleisten des mit dem Luftstrom 6 innengekühlten Rotors 7 sowie durch den Aufprall auf die geböschte Klinkerschicht 8 zerkleinert. Durch den Aufprall der durch die Schlagleisten des Rotors hochbeschleunigten und gebrochenen Klinkerteilchen auf die geböschte Klinkerschichtwird diese im Bereich der Böschung 9 selbst in lockerem Zustand gehalten, so daß dort die Teilchen zum Abrieseln gebracht werden. Die abrieselnde Materialschicht 10 gelangt über den Materialaustrag 11 in den Einlaufbereich des darunter angeordneten Wirbelrinnenkühlers 12_; in dem das Gut in bekannter Weise schnell auf 800 bis 1000°C abgekühlt wird und anschließend einem konventionellen Nachkühlerals Gutstrom 13 zugeführt wird. Die dem Wirbelrinnenkühler zugeführte Kühlluft 14 erreicht nach dem Durchströmen der Wirbelschicht als erhitzter Luftstrom 15 die geneigte, mit einer geeigneten Perforierung versehene Bodenfläche 16 des Prallbrechers, auf der die geböschte Klinkerschicht ruht. Durch Einregelung eines positiven Druckgradienten zwischen der Unterseite der geneigten, perforierten Bodenfläche und dem Prallraum 17 wird die geböschte Klinkerschicht durch den erhitzten Luftstrom 15 durchströmt, wobei sich seine Temperatur weiter erhöht. Dabei wird zwangsläufig die Materialtemperatur in der geböschten Schicht verringert. Dieser Effekt führt zu einer deutlichen thermischen Entlastung der inneren Oberfläche des Prallbrechers, die der von der geböschten Materialschicht ausgesandten Wärmestrahlung direkt ausgesetzt sind.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows schematically arranged after the combustion unit rapid cooling stage in direct coupling of impact crusher and gutter. The fired in the rotary kiln 1 cement clinker 2, preferably cement clinker Belit type leaves through the discharge openings 3, the combustion unit and passes through the chute 4 in the impact crusher 5. There, the hot kiln is in a known manner by impact on the blow bars of the air flow 6 internally cooled rotor 7 and crushed by the impact on the brittle clinker layer 8. Due to the impact of the clinker particles, which are accelerated and broken by the blow bars of the rotor, onto the brittle clinker layer, it is held in the region of the slope 9 even in a loose state, so that the particles are trickled there. The trickling material layer 10 passes via the material discharge 11 into the inlet region of the below-arranged gutter cooler 12 _; in which the material is rapidly cooled in a known manner to 800 to 1000 ° C and then a conventional aftercooler Gutstrom 13 is supplied. The cooling air supplied to the chute cooler 14 reaches after passing through the fluidized bed as a heated air stream 15, the inclined, provided with a suitable perforation bottom surface 16 of the impact crusher, on which the brittle clinker layer rests. By controlling a positive pressure gradient between the bottom of the inclined, perforated bottom surface and the baffle 17, the brittle clinker layer is flowed through by the heated air flow 15, wherein its temperature is further increased. This inevitably reduces the material temperature in the bloomed layer. This effect leads to a significant thermal relief of the inner surface of the impact crusher, which are directly exposed to the heat radiation emitted by the erupted material layer.

Der aus der geböschten Materialschicht austretende, weiter erhitzte Luftstrom vermischt sich ir» Prallraum mit dem aus dem Rotor austretenden erhitzten Luftstrom, der bezüglich seines Massestromes identisch mit dem Luftstrom 6 ist und.hier nicht näher bezeichnet wurde. Der den Prallbrecher verlassende Luftstrom 18 vermischt sich im weiteren Verlauf der Strömung im Kanal 19 mit der über den Kanal 20 herangeführten, erhitzten Kühlluft 21 aus dem ebenfalls nicht dargestellten Nachkühlaggregat. Die gesamte Sekundärluft 22 gelangt nach Verlassen des Kanals 19 über eine als Abscheidekammer für den mitgerissenen Staub vorgesehene Erweiterung 23 schließlich als wesentlich entstaubter Luftstrom 24 in den Drehofen. Der abgeschiedene Staub wird vorzugsweise in den Nachkühler geleitet.The further heated air stream emerging from the foamed material layer mixes with the hot air stream emerging from the rotor, which with respect to its mass flow is identical to the air flow 6 and which has not been described here. The air stream 18 leaving the impact crusher mixes in the further course of the flow in the channel 19 with the heated cooling air 21 brought up via the channel 20 from the aftercooling unit, also not shown. The entire secondary air 22 passes after leaving the channel 19 via a designated as a deposition chamber for the entrained dust extension 23 finally as a substantially dusted air stream 24 in the rotary kiln. The separated dust is preferably passed into the aftercooler.

In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, nur einen Teilluftstrom des erhitzten Luftstromes 15 der Wirbelrinne durch die perforierte Bodenfläche 16 zu leiten. Der restliche Anteil des Luftstromes 15 wird dann in den Kanal 20 geleitet.In the further embodiment of the invention, it is also possible to direct only a partial air flow of the heated air flow 15 of the gutter through the perforated bottom surface 16. The remaining portion of the air stream 15 is then passed into the channel 20.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch eine derartige Abkühlung der geböschten Klinkerschicht der Wärmeaustausch durch Strahlung zwischen geböschter Klinkerschicht und den inneren Oberflächen des Prallbrechers bedeutend herabgesetzt wird, was zu einer Verminderung der thermischen Werkstoff belastung und letztlich zu einer Standzeiterhöhung der Zerkleinerungsvorrichtung führt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit der Durchströmung der geböschten Klinkerschicht einer Verschleppung der stets die Wärmewirtschaftlichkeit negativ beeinflussenden Staubkreisläufe entgegengewirkt wird. So ist bei der vorliegenden Erfindung der Wirbelrinnenkühler weitgehend frei von im vorgeschalteten Prallbrecher produziertem Feingut. Das durch Prallzerkleinerung erzeugte Feingut wird im wesentlichen am Entstehungsort von den in den Prallbrecher eingeleiteten Kühlluftströmen erfaßt. Nach Verlassen des Prallbrechers kann auf dem kürzesten Wege und mit einfachen Mitteln eine Entstaubung der Kühlluftströmung erfolgen, die im weiteren dem Brennaggregat als Verbrennungsluft zugeführt wird. Durch die Einrichtung einer Zwischenkühlung ohne Zufuhr zusätzlicher Medien wird die heiße Abluft der Wirbelrinne weiter thermisch aufgewertet, was andererseits eine Absenkung der Klinkeraustrittstemperatur aus dem Prallzerkleinerer zur Folge hat. Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei Einhaltung eines Abkühlgradienten > 500 K/min wegen dem 2fachen Wärmeaustausch Klinker/Luft eine Verbesserung der thermischen Effizienz des Kühlprozesses erreicht werden kann. Bei einer Austrittstemperatur des Klinkers aus dem Drehofen von 1300⁰C und Zuführung kalter Umgebungsluft zur Wirbelrinne und dem Prallbrecher wird im Vergleich zum bisherigen Kühlprpzeß die Ablufttemperatur der Wirbelrinne bei Wirksamkeit der Luftdurchströmung der geböschten Klinkerschicht um mind. 100K erhöht.The advantage of the invention is that is considerably reduced by such cooling of the Böckten clinker layer, the heat exchange by radiation between flaked clinker layer and the inner surfaces of the impact crusher, which leads to a reduction of the thermal material load and ultimately to an increase in service life of the crushing device. Another advantage is that with the flow through the geböschten clinker layer of a carryover of always the heat economy negatively affecting dust cycles is counteracted. Thus, in the present invention, the Wirbelrinnenkühler is largely free of fines produced in the upstream impact crusher. The fine material produced by impact crushing is detected essentially at the place of origin of the introduced into the impact crusher cooling air streams. After leaving the impact crusher can be done on the shortest route and with simple means a dedusting of the cooling air flow, which is further supplied to the combustion unit as combustion air. By the provision of an intermediate cooling without the supply of additional media, the hot exhaust air from the gutter is further enhanced thermally, which, on the other hand, results in a lowering of the clinker outlet temperature from the impact crusher. Surprisingly, it has been found that an improvement in the thermal efficiency of the cooling process can be achieved by maintaining a cooling gradient> 500 K / min because of the 2-fold heat exchange clinker / air. At an outlet temperature of the clinker from the rotary kiln of 1300 ⁰ C and supply of cold ambient air to the gutter and the impact crusher in comparison to the previous Kühlprpzeß the exhaust air temperature of the gutter is increased at effectiveness of the air flow through the geböschten clinker layer by at least 100K.

Claims

1. A process for crushing and cooling, in particular rapid cooling, of hot kiln, for example, cement clinker Belit type, in two stages, wherein in the first stage, the material crushed according to the principle of impact crushing while cooling and in the second stage in a swirling layer is cooled rapidly and both stages, the rapid cooling of the hot burning material of firing temperature to 800 to 1 000 ° C with Abkühlgradiehten perform> 500K / min and subsequent post-cooling, characterized in that the crushed and cooled material in the first cooling stage in a Bösch and trickling layer is further cooled by the already heated exhaust air of the second cooling stage before it is fed to the second cooling stage.

2. The method according to claim 1, characterized in that the boiled layer is traversed by a part of the exhaust air of the second cooling stage.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the boiled layer is traversed as a quasi-stationary packed layer without aerodynamic loosening effects.

4. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 to 3, characterized in that the impact crusher (5) has a perforated bottom surface (16) is arranged, which is arranged above the Wirbelrinnenkühlers (12), and that of the first cooling stage formed impact crusher (5 ) is connected through the arranged on the bottom surface (16) material discharge (11) with the formed as a second cooling stage Wirbelrinnenkühler (12).