DD292072A5

DD292072A5 - BAY LEVEL

Info

Publication number: DD292072A5
Application number: DD33775690A
Authority: DD
Inventors: Uwe Urbanek; Hans-Georg Boege; Wilfried Seifert; Bernward Goedecke; Ingolf Schwarzkopf
Original assignee: Eichsfelder Zementwerke,De
Priority date: 1990-02-12
Filing date: 1990-02-12
Publication date: 1991-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schachtstufe fuer Vorwaermer von Zementbrennanlagen nach dem Trockenverfahren. Ziel ist es, den Waermeverbrauch zu senken und die Anlagenleistung zu erhoehen. Aufgabe ist es, eine Schachtstufe mit vergroeszertem Abscheidegebiet und raeumlicher Trennung zur Zone hoher Gasgeschwindigkeit zu schaffen. Die Loesung erfolgt mit dem Einbau von Gasleiteinrichtungen.{Schachtstufe; Zementbrennverfahren; Waermeverbrauch; Anlagenleistung; Abscheidegebiet; Einbauten; Gasleiteinrichtung}The invention relates to a shaft stage for Vorwaermer cement kilns by the dry process. The aim is to reduce the consumption of heat and to increase the performance of the plant. The task is to create a well stage with vergroeszertem separation area and spatial separation to the zone of high gas velocity. The solution is carried out with the installation of gas-conducting devices. Cement burning process; Waermeverbrauch; Investment performance; Abscheidegebiet; installations; gas conducting}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schachtstufe für Vorwärmer von Zementanlagen nach" dem Trockenverfahren.The invention relates to a chute stage for preheaters of cement plants after the "dry process.

Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution

Schachtstufen für Vorwärmer von Zementanlagen bestehen aus einem Auslaufkonus, einer Decke und der als Sperre bezeichneten Verbindung zwischen den Schachtstufen.Manhole stages for preheaters of cement plants consist of an outlet cone, a ceiling and the connection between the manhole steps, designated as a barrier.

Die Abscheide- und thermischen Wirkungsgrade dieser Schachtstufen sind unbefriedigend. Die Ursache dafür liegt in den Strömungsverläufen innerhalb der Schachtstufen. Diese sind gekennzeichnet durch einen durch die Sperre ausgebildeten Gasstrahl hoher Geschwindigkeit, der im wesentlichen die Schachtstufe als Kernströmung kurzschlußartig durchströmt. Um diese kreisförmige Kernströmung liegt ein mit Feststoff hoch beladenes ringförmiges Wirbelgebiet, in dem die Gas-Feststoffvermischung, Wärmeübertragung und Abscheideprozesse ablaufen. Die ungestörte Kernströmung des Gases nimmt an diesen Prozessen nicht teil, trägt aber große Feststoffmengen aus der Schachtstufe aus. Da die radiale Feststoff-Ausdehnung des ringförmigen Wirbelgebietes sehr gering ist, ist auch die Abscheideleistung gering.The deposition and thermal efficiencies of these manhole stages are unsatisfactory. The reason for this lies in the flow progressions within the shaft stages. These are characterized by a high-speed gas jet formed by the barrier, which essentially flows through the shaft stage as a short-circuit current as a core flow. Around this circular core flow is a highly charged with solids annular vortex area in which run the gas-solid mixture, heat transfer and deposition processes. The undisturbed core flow of the gas does not participate in these processes, but carries large amounts of solids from the well stage. Since the radial solid expansion of the annular vortex region is very low, and the separation efficiency is low.

Es sind Schachtstufen bekannt, DD FS 237712, DD PS 261640 und DD PS 264937 mit Einbauten in Form von Kegeln und Abscheidekörben über dio Sperre. Das Strömungsbild in derartigen Schachtstufen ändert sich nun dahingehend, daß sich über den Einbauten im Zentrum der Schachtstufe ein kreisförmiges Wirbelgebiet als Abscheidegebiet ausbildet, welches von der zur Schachtwand hin abgelenkten, etwa ringförmigen Gasströmung umfaßt ist.There are shaft levels known, DD FS 237712, DD PS 261640 and DD PS 264937 with fittings in the form of cones and separation baskets on dio lock. The flow pattern in such well stages now changes to the effect that above the internals in the center of the well stage, a circular vortex region forms as a deposition region, which is encompassed by the approximately annular gas flow deflected toward the well wall.

Die bekannten Schachtstufen haben gemeinsam, daß die Zone hoher Gasgeschwindigkeit und das Abscheidegebiet konzentrisch angeordnet sind. Dem entsprechend bilden sich vorwiegend kleine Feststoffsträhnen aus, die nur in geringem Maße die Sperre überwinden können und in die Gasphase wieder eingemischt werden.The known shaft stages have in common that the zone of high gas velocity and the deposition area are arranged concentrically. Accordingly, mainly small strands of solids are formed, which can overcome the barrier only to a small extent and be mixed into the gas phase again.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Erhöhung der Anlagenleistung und Senkung des Wärmeverbrauches bei Drehofenanlagen mit Schachtvorwärmer.Increase of plant output and reduction of heat consumption in rotary kilns with shaft preheater.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schachtstufe zu schaffen, in der die Trennung von Abscheidegebiet und Zone höherer Gasgeschwindigkeit verbessert bzw. vollständiger erfolgt.The invention has for its object to provide a shaft stage in which the separation of separation area and zone higher gas velocity improved or more complete.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indnm in einer an sich bekannten Schachtstufe oberhalb der Sperre eine Gasleiteinrichtung in Form eines schräg verlaufenden Gewölbes mit einer vom Sperrenrand in Richtung Sperrenmitte unter einem Winkel von 45 Grad bis 75 Grad ansteigenden Scheitellinie so angeordnet ist, daß 25% bis 10Ü% der Sperrenfläche überdeckt ist und die Scheitellinie in einem Höhenbereich von 0,6- bis 2mal Sperrendurchmesser über der Sperre verläuft. Durch die erfindungsgemäße Gasleiteinrichtung wird erreicht, daß der Gasstrahl aus der Sperre mit dem Auftreffen auf die Gasleiteinrichtung seine Querschnittsform von rund auf einen breiten Gasfächer von geringer Stärke ändert, dabei abgebremst, einseitig auf die Schachtwand abgelenkt wird, sich in einer Höhe von '/3 bis '/2 der Schachthöhe an die Wand vollständig anlegt und so den Schachtkonturen als Wandströmung folgt.According to the invention, the object is achieved indnm in a known well level above the barrier a gas guide in the form of a sloping vault with a barrier edge towards the middle of the barrier at an angle of 45 degrees to 75 degrees rising crest line is arranged so that 25% to 10% of the barrier area is covered and the apex line is in a height range of 0.6 to 2 times the locking diameter above the barrier. By Gasleiteinrichtung invention ensures that the gas jet from the barrier with the impact on the gas guide changes its cross-sectional shape from around to a wide gas fan of low strength, thereby braked, is deflected on one side of the shaft wall, at a height of '/ 3 until '/ 2 the shaft height is fully applied to the wall and thus follows the shaft contours as wall flow.

Wesentlich ist hierbei, daß die Gasbiteinrichtung mittels entsprechend gewähltem Winkel ihrer Scheitellinie auf diesen Bereich der Schachtiiöhe ausgerichtet wird. Die Höhe der Scheitellinie wird dabei so gewählt, daß der lichte Querschnitt zwischen der Gasleiteinrichtung und der Schachtwandung der Sperrenfläche entspricht. Wesentlich ist weiterhin, daß für die vollständige Ablenkung eines senkrecht aus der Sperre austretenden Gasstrahles eine Gasleiteinrichtung mit 100%iger Überdeckung der Sperrenfläche erforderlich ist, während bei einem bereits vorgerichteten Gasstrahl, der z. B. aus einer erfindungsgemäßen Schachtstufe kommt, die Überdeckung auf den Auftreffbereich bzw. Austrittsquerschnitt des Gasstrahles reduziert werden kann. Wesensmerkmal ist weiterhin, daß auf Grund der großen Berührungsfläche der Gasströmung mit der Schachtwand eine Abbremsung und Verwirbelung des Gasfächers eintritt, wodurch seine Feststofftragefähigkeit sinkt und der Abscheideprozeß eingeleitet wird. Durch die Umformung des Gasstrahleszu einem Gasfächer mit anschließender Wandströmung wird im übrigen Raum der Schachtstufe eine sehr große Rezirkulationszone induziert, in der die Gas-Feststoffvermischung, WärmeübertragungIt is essential here that the gas bit device is aligned by means of a correspondingly selected angle of its apex line to this region of the shaft height. The height of the crest line is chosen so that the clear cross section between the gas guide and the shaft wall corresponds to the barrier surface. It is also essential that a gas guide with 100% overlap of the barrier surface is required for the complete deflection of a vertically emerging from the barrier gas jet, while an already prepared gas jet, the z. B. comes from a shaft stage according to the invention, the overlap can be reduced to the impact area or outlet cross section of the gas jet. Essential feature is further that occurs due to the large contact surface of the gas flow with the shaft wall a deceleration and turbulence of the gas fan, whereby its solids carrying capacity decreases and the deposition process is initiated. By reshaping the gas jet to a gas fan with subsequent wall flow, a very large recirculation zone is induced in the remaining space of the shaft step, in which the gas-solid mixture, heat transfer

und Abscheideprozesse ablaufen. Triebkraft der Rezirkulationszone ist der Sog des einseitig abgelenkten Gasstrahles. Dadurch können besonders die Feststoffabscheidevorgänge durch das Formieren großer Strähnen in einem größtmöglichen Abstand vom Gasfächer ablaufen und gleichzeitig hohe Verweilzeiten zum Wärmeaustausch in der Schachtstufe erreicht werden. Wesentlich ist auch, daß die Rezirkulationszone ein zweidimensionales Strömungsfeld aufweist. Die radiale bzw. vertikale Strömungskomponente transportiert den aus dem Gasfächer, der Wandströmung, abgeschiedenen Feststoff zur gegenüberliegenden Schachtwand in die Rezirkulationszone, wodurch dem Wiedereinmischen von bereits abgeschiedenem Feststoff entgegengewirkt wird. Die axiale bzw. horizontale Strömungskomponente wirkt enalog und sammelt darüber hinaus die antransportierten Feststoffmengen und formiert große Materialsträhnen an der Schachtwand. Durch die großräumig ausgebildete axiale bzw. horizontale Strömung in der Rezirkulationszone wird die Matcrialsträhne in ihrer Abwärtsbewegung unterstützt und kann, begünstigt durch ihre Wandlage und Größe, dio Sperre effektiv durchbrechen. Durch die erfindungsgemäße Schachtstufe liegt ein völlig neues Strömungsfeld vor, das durch eine weitgehende räumliche Trennung von Abscheidezone und Gasstrahl gekennzeichnet ist. Dadurch ist eine wesentliche Verbesserung des Abschoideverhaltens, des thermischen Wirkungsgrades und eine Durchsatzerhöhung der Gesamtanlage gegeben. Wesensmerkmal der Erfindung ist weiterhin, daß die Abströmrichtung des Gases aus der Schachtstufe entgegengesetzt der Einströmrichtung ist. Bei mehreren hintereinander geschalteten Schachtstufen sind deshalb die Gasleiteinrichtungen um jeweils 180 Grad gedreht angeordnet, wodurch eine vorteilhafte zickzackförmige Gasströmung erreicht wird. Infolge dessen bildet sich eine analoge Bewegung des Feststoffes mit einer Kreuzströmung von Gas und Feststoff in der Sperre aus. Hierdurch wird ein auf den Spurrenbereich konzentrierter, intensiver Wärmeübergang vom Gas an den Feststoff erreicht.and separation processes take place. The driving force of the recirculation zone is the suction of the unidirectionally deflected gas jet. As a result, particularly the Feststoffabscheidevorgänge by forming large strands run as far as possible from the gas fan and at the same time high residence times for heat exchange in the chute stage can be achieved. It is also essential that the recirculation zone has a two-dimensional flow field. The radial or vertical flow component transports the solid deposited from the gas fan, the wall flow, to the opposite shaft wall into the recirculation zone, thereby counteracting remixing of already separated solid matter. The axial or horizontal flow component acts enalog and also collects the transported solid quantities and forms large strands of material on the shaft wall. Due to the large-scale formed axial or horizontal flow in the recirculation zone Matcrialsträhne is supported in their downward movement and can, favored by their wall position and size, effectively break the lock dO. The shaft step according to the invention provides a completely new flow field, which is characterized by a substantial spatial separation of the deposition zone and the gas jet. This results in a substantial improvement in the Abschoideverhaltens, the thermal efficiency and an increase in throughput of the entire system. Characteristic feature of the invention is further that the outflow direction of the gas from the well level is opposite to the inflow direction. In the case of a plurality of shaft stages connected in series, therefore, the gas guiding devices are arranged rotated by 180 degrees in each case, as a result of which an advantageous zigzag-shaped gas flow is achieved. As a result, an analogous movement of the solid forms with a cross-flow of gas and solid in the barrier. As a result, an intense heat transfer from the gas to the solid, concentrated on the wake region, is achieved.

Ausführungsbeispiel Fig. 1Embodiment FIG. 1

Fig. 1: zeigt drei hinter einem Drehofen 1 angeordnete Schachtstufen. Die Schachtstufen bestehen aus den Elementen Schachtzylinder 2, Auslaufkonus 3 mit einer runden Sperre 4 und Decke 5, in denen sich die Gasleiteinrichtung 6 oberhalb der Sperre befindet.Fig. 1: shows three arranged behind a rotary kiln 1 stages. The shaft stages consist of the elements shaft cylinder 2, outlet cone 3 with a round lock 4 and 5 ceiling, in which the gas guide 6 is located above the barrier.

Die Anordnung der Gasleiteinrichtung 6 erfolgt achsparallel zum Drehofen 1, um so der vorhandenen Strömungsrichtung des Gases aus dem Drehofen 1 zu folgen. Die Gasleiteinrichtung 6 ist als gemauertes feuerfestes Gewölbe mit steigender Scheitellinie hergestellt. Die Ausführung kann auch durch das Aneinanderreihen mehrerer gerader Gewölbestreifen erfolgen, auch ist es möglich, zwischen diesen Gewölbestreifen kleine, strömungstechnisch unbedeutende, Lücken zu lassen. Die Fig. 1 zeigt außerdem die um 180 Grad gedrehte Anordnung der Gasleiteinrichtung 6, den Verlauf des abgelenkten Gasstrahles 7, die Rezirkuiationszonen 8 und den Weg des Feststoffsiromes 9.The arrangement of the gas guide 6 takes place axially parallel to the rotary kiln 1, so as to follow the existing flow direction of the gas from the rotary kiln 1. The gas guide 6 is made as a masonry refractory vault with rising crest line. The design can also be done by juxtaposing a plurality of straight vault strips, it is also possible to leave between these vault strips small, fluidic insignificant, gaps. FIG. 1 also shows the arrangement of the gas-conducting device 6 rotated through 180 degrees, the course of the deflected gas jet 7, the recirculation zones 8 and the path of the solid-state gas 9.

Claims

Schachtachtsiufe, characterized in that above the barrier (4) a gas guide (6) in the form of an oblique vault with the barrier edge to the middle of the barrier at an angle of 45 degrees to 75 degrees rising crest line in a height range of 0.6 to 2 times Barrel diameter runs, is arranged, wherein the Gasleiteinrichtung (6) covers the barrier area to 25 to 100% and is preferably composed of a plurality of straight vault segments and that in several successively connected shaft stages, the Gasleiteinrichtungen (6) are rotated by 180 degrees in each case Jnet.

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