DD289035A5 - Verfahren und vorrichtung zur vorwaermung und calcination von feinkoernigem material - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehoerige Vorrichtung zur Vorwaermung und Calcination von feinkoernigem Material, insbesondere von Zementrohmehl, wobei die Vorwaermung und Calcination in einem zweiflutigen Rohmehlvorwaermer erfolgt. Bei der gasseitigen Trennung des Vorwaermprozesses in einer mit Drehrohrofenabgas und einer mit Calcinierreaktorabgas betriebenen Flut wird das heisze mit Schadstoffen angereicherte Drehofenabgas zum Waermetausch mit dem bereits in mehreren Zyklonwaermetauscherstufen durch die Drehofenabgase und gegebenenfalls abwechselnd durch die Calcinierreaktorabgase vorgewaermte feinkoernige Material einer oder mehreren groszraeumigen Schachtstufen zugefuehrt. Das Abgas des Calcinierprozesses, das durch die Verbrennung von Brennstoff in der Kuehlerheiszluft entsteht, wird einer aus mehreren Zyklonstufen bestehenden Vorwaermerflut zugefuehrt. Fig. 1{Vorwaermung; Calcination; Zementrohmehl, zweiflutig; Drehrohrofenabgas; Calcinierreaktorabgase; Schachtstufen; Zyklonwaermetauscherstufen}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Vorwärmung und Calcination von feinkörnigem Material, insbesondere von Zementrohmehl, wobei die Vorwärmung und Calcination in einem mehrflutigen Rohmehlvorwärmer erfo!?t.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist gemäß DD 84713 und DD 58713 bekannt, Zementrohmehl in einem Schachtvorwärmer, bestehend aus mehreren übereinander angeordneten relativ großräumigen Schachtstufen sowie ein bis drei das System gasaustrittsseitig abschließenden Zyklonstufen, vorzuwärmen, um es in einem materialseitig nachgeschalteten ,'jrehrohrofen zu Zementklinker zu verarbeiten.

Solche Vorwärmer mit großräumigen Stufen sind sehr unempfindlich gegenüber Ansatzbildung, etwa infolge hoher Chloridkonzentrationen, besitzen jedoch den Nachteil eines geringeren Staubabscheidevermögens innerhalb des Vorwärmers und mit der damit verbundenen Wärmeverschleppung eine niedrigere Effizienz der Wärmeausnutzung des Abgases.

Aus DE 2644763 ist bekannt, Zemen:rohmehl in einem zweiflutigen mehrstufigen Zyklonvorwärmer vorzuwärmen, wobei eine Flut ausschließlich mit dem gesamten Drehofenabgas beaufschlagt wird und die andere Flut mit dem Abgas eines Calcinators, der seinerseits ausschließlich mit Heißluft aus dsm Klinkerkühler versorgt wird.

Ein Nachteil der Lösung ist, daß die mit Drehofenabgas beaufschlagte Flut die primär aus beiden Fluten stamn.enden Schadstoffe, die sich im Drehofenabgas anreichern, aufnehmen muß und daher besonders verstopfungsgefährdet ist.

Zur Erhöhung der thermischen Effektivität eines zweiflutigen Zyklonvorwärmetauschers sieht die DE 1163422 die materialseitig serielle Schaltung der einzelnen Zyklonvorwärmerstufen vor, so daß das vorzuwärmende Material nacheinander abwechselnd die Stufen beider Fluten durchläuft.

DD 224028 hat zum Inhalt, unter Beibehaltung des Vorteils der Störunempfindlichkeit großräumiger Schachtstufen analog der DD 84713 die thermische Effektivität dadurch zu erhöhen, daß parallel ein mit heißer Kühlerabluft betriebener Calcinator angeordnet wird, der mit sinem Zyklonabscheider gekoppelt ist. Da das Calcinatorabgas mit dem Abgas der Schachtstufen gemischt und einer gemeinsamen Zyklonstufenanordnung zugeführt werden soll, ist das System für Nachrüstungen des Schachtvorwärmers mit einem Calcinator zur Durchsatzerhöhung ohne völligen Neubau der Zyklonstufen nicht geeignet.

Nach DD 146280 wird neben dem mit Drehofenabgas betriebenen Schachtvorwärmer eine nur aus Zyklonstufen bestehende Calcinatorflut vorgesehen. Der Calcinator wird mit heißer Kühlerabluft gespeist. Um im Calcinator eine möglichst große Materialmenge zu behandeln, sieht das Gesamtsystem eine materialseitige Querverbindung zwischen Schachtvorwärmer- und Calcinatorflut vor. Zu diesem Zweck sollen 20...80% der Rohmehlmenge, die der Schachtvorwärmerflut, bestehend aus drei

Schacht- und zwei Zyklonstufen, aufgegeben werden, aus der mittleren Schachtstufe In den Calcinator der Zyklonvorwärmerflut abgezweigt werden. Die reproduzierbare Entnahme im definierten Brenngutteilstrom aus einer Schachtstufe stellt ein difizlellee Problem dar, für dessen Lösung funktionstüchtige Vorrichtungen bisher nicht bekannt sind.

In DD 134078 wird jedoch zwischen zweitbefeuertem Steigrohr zur untersten Zyklonstufe einer Zyklonwärmetauscherflut und untersten Schachtstufe einer Schachtstufenflut jeweils eine gas- und materialseitige Querverbindung und zwischen Calcinator und unterster Schachtstufe eine gasseitige Querverbindung vorgesehen. Grundsätzlich verkomplizieren derartige Verschaltungselemente, zumal mit Stellgliedern versehen, den Anlagenaufbau und damit die Betriebsweise. Die beanspruchte Vermeidung von Überhitzungen durch die in der Zyklonvorwärmerluft angeordnete Zweitfeuerung ist wirkungsvoller durch Steuerung derselben als durch Überleiten von relativ kälterem Drehofenabgas aus der untersten Schachtstufe zu erreichen.

Außerdem gelangen auf diese Weise schadstoffbehaftete Drehofenabgasanteile in die ansonsten davon weitgehend frc β Zyklonvorwärmerflut. Die materialseitige Querverschaltung erfordert einedeutlich höhere Anordnung der Zyklonvorwärnierflut, um unter den vorliegenden thermischen Verhältnissen sowie den Bedingungen des Schwerkrafttransportes auf 700...85O⁰C vorgewärmtes Zementrohmehl in die unterste Schachtstufe zu führen. Ihre Anordnung erübrigt sich weiterhin dann, wenn im Steigrohr zur untersten Zyklonstufe ständig die notwendige Gasgeschwindigkeit zum Transport des aus der vorletzten Zyklonstufe kommenden Zementrohmehls gewährleistet ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die thermische Effektivität bei der Vorwärmung und Calcinierung von feinkörnigem Material, insbesondere von Zementrohmehl, bei gleichzeitiger Erhöhung der Durchsatzleistung zu verbessern sowie die Störanfälligkeit der Anlage durch Materialansatzbildungen zu verringern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Vorwärmung und Calcinierung von insbesondere Zementrohmehl zu entwickeln, das sich durch gute Wärmetauschbedingungen und geringe Störanfälligkeit gegenüber den flüchtigen Komponenten im thermisch zu behandelnden Material auszeichnet. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß bei der gasseitigen Trennung des Vorwärmprozesses in einer mit Drehrohrofenabgas und eine mit Calcinierreaktorabgas betriebenen Flut das heiße mit Schadstoffen, wie Chloride, Sulfate und Alkalien, angereicherte Drehofenabgas einer oder mehreren großräumigen Schachtstufen zugeführt wird. Das Abgas des Calcinierprozesses, das durch die Verbesserung von Brennstoff mit der Kühlerheißluft entsteht, wird einer aus mehreren Zyklonstufen bestehenden Vorwärmerflut zugeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem ein- oder zweisträngigen Schachtvorwärmer, der aus einer oder mehreren großräumigen Schachtstufen und gasseitig nachgeschalteten mehreren Zyklonstufen gebildet wird. Dabei ist die unterste Schachtstufe mit dem Drehrohrofen verbunden. Ein mit Kühlerheißgasen und separater Brennstoffzuführung betriebener Calcinierreaktor ist über einen Calcinatorabscheider gasseitig mit mehreren Zyklonstufen verbunden, so daß beide Vorwärmerfluten gasseitig völlig selbständig betrieben werden. Die Führung des thermisch zu behandelnden Material erfolgt in zwei Teilströmen zum einen im Interesse einer vereinfachten Anlagentechnik ebenfalls völlig unabhängig voneinander in den beiden Vorwärmerfiuten. Die Mischung beider Materialströme erfolgt im Einlaufbereich des nachgeschalteten Drehrohrofens. Im Interesse einer höheren thermischen Effektivität sind die Materialleitungen der Zyklonstufen der beiden Vorwärmerfiuten zum anderen wechselnd in Serie geschaltet. Durch des erfindungsgemäße Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung wird erreicht, daß die im Drehofenabgas angereicherten Schadstoffe, wie Chloride, Sulfate und Alkalien, ausschließlich in die großräumigen Schachtstufen gelangen und dort ohne Gefahr störender Ansatzbildung an den Wandungen des Vorwärmers durch das im Gegenstrom sich bewegende, aufzuwärmende Material gebunden werden. Das durch die Verbrennung von Calcinatorbrennstoff mit separat herangeführter Heißluft aus dem Ofenauslauf- bzw. vorderen Kühlerbereich entstehende Calcinatorabgas ist im wesentlichen frei von Schadstoffkreisläufen.

Ausführungsbeisplel Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1: ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 2: eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 3: eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Gemäß Figur 1 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorwärmung und Calcinierung von Zementrohmehl aus zwei Vorwärmerfk'ten. Die mit dem Drehrohrofen 4 verbundene Vorwärmerflut besteht aus einer oder mehreren großräumigen Schachtstufen 3 und gasseitig nachgeschalteten mehreren Zyklonstufen 7. Die andere Flut besteht aus dem mit Kühlerheißgasen betriebenen Calcinierreaktor 5, der über einen Calcinatorabscheider 6 gasseitig mit mehreren Zyklonstufen 2 verbunden ist.

Die Materialzuführung in die beiden Fluten erfolgt über die beiden Rohmehlau'/gaben 1. Dabei gelangt das aufgegebene Rohmehl in der Calcinierreaktorluft durch die Zyklonstufen 2, den Calcinierreaktor 5 und den Calcinatorabscheider 6 und in der Drehrohrofenflut über die Zyklonstufen 7 und die Schachtstufen 3 in den Drehrohrofen 4. Das Rohmehl wird dabei durch die heißen Abgase des Drehrohrofens 4 bzw. des Calcinierreaktors 5 auf die entsprechenden Temperaturen vorgewärmt.

Das heiße Drehfofenabgas gelangt aus dem Drehrohrofen 4 in die großräumigen Schachtstufen 3, in dem sich die mit dem Drehofenabgas mitgeführten Schadstoffe, wie Chloride, Sulfate und Alkalien, an dem entgegenkommenden Materialstrom

niederschlagen und mit diesem teilweise aus dem System mit dem Klinker ausgetragen werden. Das hat zur Folge, daß die ansich veretopfungsgefährdeten Zyklonstufen 2 und 7 wie auch der Calcinlerreaktor 5 und der Calcinatorabscheider 6 frei von

Schadstoffkreisläufen gehalten werden. Der Durchsatz kann bei gleichbleibenden Drehofenabmessungen auf 130 bis 160% im Vergleich zu einem Betrieb ohne Calcinierrenktor gesteigert werden, wobei zur Vermeidung einer zu hohen thermischen Belastung des Drehofens die Aufgabemenge des Schachtvorwärmers 3 zweckmäßigerweise auf 90% zurückgenommmen wird. Das bedeutet, daß in erster Näherung der absolute Gas- und Feststoffdurchsatz des Schachtvorwärmors erhalten bleibt. Die Zyklonvorwärmerflut wird

entsprechend dem Caldnierreaktor-Anteil an der Gesamtbilanz ausgelegt.

In den Figuren 2 und 3 sind Varianten der erfinderischen Lösung dargestellt. Bei Beibehaltung der gasseitigen Trennung der

beiden Vorwärmerfluten wird zur intensiveren Ausnutzung der Wärmeenergie der Abgase des Drehrohrofens 4 und des

Calcinierreaktors 5 das aufgegebene Material im Bereich der Zyklonstufen 2 und 7 der beiden Vorwärmerfluten abwechselnd

zwischen den Vorwärmerstufen der beiden Fluten geführt. Dabei wird das gesamte thermisch zu behandelnde Material nur einer

Vorwärmerflut aufgegeben. In der Materialleitung der mit der obersten Schachtstufe 3 verbundenen Zyklonstufe 7 ist ein

arretierbarer Rohmehlverteiler 8 angeordnet, der das vorgewärmte Material über eine Teilleitung der Schachtstufe 3 und überdie andere Teilleitung der Calcinierreaktorflut zuführt.

Das geschieht in einem solchen Verhältnis, daß etwa 50% des Materialstromes in den Schachtvorwärmer und der Rest in die Calcinatorflut gelangen. Handelt es sich um eine Erweiterung eines vorhandenen Schachtvorwärmers 3 und Drehofens 4 durch

die Calcinatorflut, kann der Materialteilstrom, der durch den Schachtvorwärmer geführt wird, bis 75% betragen.

Bei den Lösungen nach Fig. 2 und 3 müssen die Steigrohre der Zyklonstufen dt j Schachtvorwärmers so bemessen werden, daß

die Tragfähigkeit des Gasstromes für den Rohmehlstrom gegeben ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazugehörigen Vorrichtung besteht darin, daß bei Verbesserung der Durchsatz- und Wärmeverbrauchsparameter des Vorwärm- und Calcinierprozesses von Zementrohmehl Betriebsstörungen

durch Materialansatzbildungen weitestgehend vermieden werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß die erfindungsgemäße Lösungauch bei vorhandenen Zementbrennanlagen, die nach dem Trockenverfahren arbeiten und mit großräumigen

Schachtvorwärmerstufen ausgerüstet sind, angewendet werden kann.

Claims (3)

1. Verfahren zur Vorwärmung und Calcination von feinkörnigem Material, insbesondere von Zementrohmehl, wobei die Vorwärmung und Calcination in einem zweiflutigen System erfolgt, bei dem eine Flut mit dem D: ehofenabgas und die andere Flut mit dem Calcinierreaktorabgas beaufschlagt wird, wobei dem Calcinierprozeß Kühlerheißluft als Verbrennungsluft zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das heiße mit Schadstoffen angereicherte Drehofenabgas zum Wärmetausch mit dem bereits in mehreren Zyklonwärmetauscherstufen durch die Drehofenabgase und gegebenenfalls abwechselnd durch die Calcinierreaktorabgase vorgewärmte feinkörnige Material einer oder mehreren großräumigen Schachtstufen zugeführt wird, während das Abgas des Calcinierprozesses mehreren Zyklonwärmetauscherstufen zugeführt wird.

2. Vorrichtung zur Vorwärmung und Calcination von feinkörnigem Material, insbesondere von Zementrohmehl, wobei eine Vorwärmerflut gasseitig mit dem Drehrohofen und die andere Vorwärmerflut mit dem Calcinierreaktor verbunden ist, wobei in den Calcinierreaktor eine vom Kühler kommende Heißgasleitung mündet, gekennzeichnet dadurch, daß ein Drehrohrofen (4) mit einer oder mehreren großräumigen Schachtstufen (3) und gasseitig nachgeschalteten mehreren Zyklonstufen (7) verbunden sind und daß ein Calcinierreaktor (5) über einen Calcinierabscheider (6) gasseitig mit mehreren Zyklonstufen (2) verbunden ist, und daß die Materialleitungen der einzelnen Zyklonstufen (7) und (2) parallel und/oder zwischen den Zyklonenstufen (7) und (2) wechselnd in Serie geschaltet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß bei serieller Schaltung der Materialleitungen der Zyklonstufen (7) und (2) in der Materialleitung der mit der Schachtstufe (3) verbundenen Zyklonstufe (7) ein arretierbarer Rohmehlverteiler (8) angeordnet ist, und daß eine Teilmaterialleitung der mit der Schachtstufe (3) verbundenen Zyklonstufe (7) in die Schachtstufe (3) und die andere Teilmaterialleitung in die Calcinierflut mündet.