DE10060381B4

DE10060381B4 - Anlage und Verfahren zur thermischen Behandlung von stückigem Material

Info

Publication number: DE10060381B4
Application number: DE2000160381
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. Patzelt; Reinhold Dipl.-Ing. Gebbe; Thomas Dr.-Ing. Schmitz; Wilfried Dipl.-Ing. Kreft; Sebastian Mainusch; Uwe Schuh
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: AU2001279761A1; WO2002046671A1; DE10060381A1

Abstract

Anlage zur thermischen Behandlung von stückigem Material (6) mit
– einem Vorwärmer (1) zum Vorwärmen des Materials,
– einem Ofen (2) zum Brennen des vorgewärmten Materials
– sowie einem zwischen Vorwärmer und Ofen angeordneten Sieb (3) zum Trennen des vorgewärmten Materials in einen Hauptstrom mit Grobgut und einen Nebenstrom mit Feingut und Mitteln zum Zuführen des Grobguts zum Ofen,
dadurch gekennzeichnet, dass dem Sieb (3) im Nebenstrom ein Sichter (9) zum Sichten des Feinguts in Feinstgut und gröberes Gut nachgeschaltet ist und Mittel zum Zuführen des gröberen Guts zum Ofen vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zur thermischen Behandlung von stückigem Material, wie etwa Kalkstein, Zementrohmaterial oder dergleichen.
Bei der thermischen Behandlung von derartigem Material wird dieses zunächst in einem Vorwärmer mittels heißem Gas vorgewärmt, wozu insbesondere das Abgas des nachfolgenden Brennprozesses verwendet wird. Das vorgewärmte Material gelangt dann zum Brennen in einen Ofen, insbesondere einen Drehrohrofen.
Das vorgewärmte Material enthält einen gewissen Anteil an relativ feinen Partikeln, die beispielsweise durch die Behandlung des Materials im Vorwärmer, insbesondere durch Reibung, entstehen können. Nachdem das heiße Gas des Vorwärmers meist durch das staubbeladene Ofenabgas gebildet wird, wird beim Durchströmen des Aufgabegutes im Vorwärmer der Feinstgutanteil im vorgewärmten Material erhöht.
Der Feinstgutanteil im vorgewärmten Material ist in zweierlei Hinsicht für den Brennprozeß im Ofen unerwünscht. Zum einen wird die Betriebsweise des Ofens durch Staubentwicklung beeinträchtigt und es kann außerdem leicht zu Anbackungen im Bereich des Ofens oder der Abgasleitungen kommen. Zum zweiten sind gerade die Feinstpartikel mit einer relativ hohen Konzentration an unerwünschten Stoffen, beispielsweise Schwefel, behaftet.
Ein bekanntes Verfahren zur Entfernung des Feinstgutes aus dem vorgewärmten Material besteht aus einem mechanischen Feinsieb, welches in die Verbindungseinrichtung vom Vorwärmer zum Ofen eingebaut wird. Dadurch wird Grobgut von Feingut getrennt, wobei das Grobgut in den Ofen gelangt und das Feingut abgeführt wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es in relativ kurzer Zeit zu Anbackungen am Sieb kommt, so daß das Sieb seine eigentliche Funktion verliert. Nachdem das vorgewärmte Material eine Temperatur zwischen etwa 700 bis 900 °C aufweist, kann es darüber hinaus bei der verwendeten geringen Maschenbreite zu Verformungen des Siebes kommen, die ebenfalls die Siebfunktion beeinträchtigen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird daher in der EP 0 767 764 B1 vorgeschlagen, das vorgewärmte Material von oben einer Separationsvorrichtung zuzuführen, wobei durch diese Vorrichtung ein von unten nach oben verlaufender Gegenstrom-Gasstrom geleitet wird, der eine im Materialstrom enthaltene feine Fraktion mitreißt, die aus Gas und der feinen Fraktion bestehende Suspension am oberen Ende der Vorrichtung abgeführt wird, und man die grobe Fraktion aus dem unteren Ende der Vorrichtung in eine Brennzone fallen läßt. Diese Separationsvorrichtung ist dabei Bestandteil der Verbindungseinrichtung zwischen dem Vorwärmer und dem Ofen.
Bedingt durch den relativ großen Leitungsquerschnitt der Verbindungseinrichtung muß ein relativ starker Gegenstrom-Gasstrom eingesetzt werden, um den gewünschten Separationseffekt zu erreichen. Eine weitere Problematik besteht darin, daß es zu einer nicht unwesentlichen Abkühlung des vorgewärmten Materials kommt, wenn als Gegenstrom-Gasstrom Umgebungsluft verwendet wird. Zwar kann dieser Effekt durch Rezirkulation dieser Luft reduziert, jedoch nicht völlig ausgeschlossen werden.
Der Erfindung liegt daher nun die Aufgabe zugrunde, die Anlage und das Verfahren zur thermischen Behandlung von stückigem Material effizienter zu betreiben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß besteht die Anlage zur thermischen Behandlung von stückigem Material im wesentlichen aus einem Vorwärmer zum Vorwärmen des Materials, einem Ofen zum Brennen des vorgewärmten Materials sowie einem zwischen Vorwärmer und Ofen angeordneten Sieb, wobei das vorgewärmte Material durch das Sieb in einen Hauptstrom mit Grobgut und einen Nebenstrom mit Feingut getrennt und das Grobgut dem Ofen zugeführt wird. Dem Sieb ist ferner im Nebenstrom ein Sichter nachgeschaltet, der das Feingut in Feinstgut und göberes Gut sichtet, wobei das gröbere Gut ebenfalls dem Ofen zugeführt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sichter als Luftstromsichter ausgebildet, der einen oder mehrere Einlässe für das vom Sieb kommende Feingut und für die Sichtluft sowie einen oder mehrere Ausgänge für das gröbere Gut und für das Gemisch aus Sichtluft und Feinstgut aufweist.
Das Sieb wird vorzugsweise so ausgestaltet, daß mindestens 70 Vol.-%, vorzugsweise 70 bis 90 Vol.-%, des vorgewärmten Gutes als Grobgut ausgesiebt werden.
Dementsprechend gelangen 30 bis 10 Vol.-% des vorgewärmten Gutes als Feingut zum Sichter. Handelt es sich bei dem stückigen Material um Kalkstein, ist das Sieb so ausgestaltet, daß die Korngröße des Feingutes weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm beträgt.
Ein weiterer Vorteil dieser Siebgestaltung ist die vorteilhafte Desagglomeration des dem Sieb zugeführten, teilweise agglomerierten Materials.
Heim erfindungsgemäßen Verfahren zur thermischen Behandlung von stückigem Material, wie etwa Kalkstein, Zementrohmaterial oder dergleichen, wird das Material zunächst in einem Vorwärmer vorgewärmt, dann das vorgewärmte Gut in einen Hauptstrom mit Grobgut und einen Nebenstrom mit Feingut getrennt und schließlich das Grobgut einem Ofen zugeführt. Das Feingut wird im Nebenstrom in Feinstgut und gröberes Gut gesichtet, wobei das gröbere Gut ebenfalls dem Ofen zugeführt wird.
Durch die Kombination von Sieb und Sichter können die Nachteile bei separater Verwendung derselben vermieden werden. Durch den nachgeschalteten Sichter kann das Sieb so ausgelegt werden, daß etwa 10 bis 30 Vol.-% des vorgewärmten Gutes als Feingut zunächst abgetrennt und dem Sichter zugeführt werden. Der Großteil des vorgewärmten Gutes, d.h. 70 bis 90 Vol.-%, gelangen somit direkt in den Ofen. Durch den Feingutanteil von 10 bis 30 Vol.-% des vorgewärmten Materials kann das Sieb mit einer entsprechend großen Maschenbreite ausgeführt werden, so daß bei Verwendung von Zementrohmaterial die Korngröße des Feingutes weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm beträgt und somit Siebverstopfungen eliminiert werden.
Die Aggregate und Leitungen im Nebenstrom werden somit lediglich mit etwa 10 bis 30 Vol.-% des vorgewärmten Gutes beaufschlagt und können dementsprechend mit kleineren Leitungsquerschnitten ausgebildet und optimiert werden. Dadurch wird auch nur ein relativ geringer Anteil des Aufgabegutes, nämlich das ausgesichtete Gut des Sichters, etwas abgekühlt, während der Hauptstrom des vorgewärmten Materials ohne Abkühlung in den Ofen gelangt und somit den Wärmehaushalt der Anlage gegenüber den bekannten Anlagen und Verfahren verbessert.
Nachdem dem Sichter bereits ausgesiebtes Feingut zugeführt wird, läßt sich dieser speziell auf die Korngröße des Feingutes abstimmen, wodurch eine wesentlich effizientere Sichtung ermöglicht wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das den Sichter verlassende Feinstgut-Luftgemisch einem Zyklon zugeführt, der das Feinstgut abscheidet. Dieses kann dann einer separaten Verwendung oder auch teilweise dem nachfolgenden Brennprozeß zugeführt werden.
Die mit dem Feinstgut beladene Sichtluft bzw. die Zyklonabluft wird anschließend einer Entstaubungseinrichtung zugeführt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Darstellung der Anlage zur thermischen Behandlung von stückigem Material,
2 eine schematische Schnittansicht des Sichters und
3 eine schematische Teilansicht der Anlage, bei der der Sichter mit einem Zyklon in Verbindung steht.
Die in 1 schematisch dargestellte Anlage zur thermischen Behandlung von stückigem Material, wie etwa Kalkstein, Zementrohmaterial oder dergleichen, besteht im wesentlichen aus einem Vorwärmer 1 zum Vorwärmen des Materials mittels heißem Gas, einem Ofen 2, insbesondere einem Drehrohrofen, zum Brennen des vorgewärmten Materials sowie einem zwischen Vorwärmer und Ofen angeordneten Sieb 3.
Der Vorwärmer 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Schachtvorwärmer handelt, wird von unten nach oben von Heißgas durchströmt, wobei das Heißgas meist durch die Ofenabgase des Ofens 2 gebildet wird. Hierzu werden die Ofenabgase über eine Heißgasleitung 4 dem unteren Ende des Vorwärmers zugeführt. Am oberen Ende des Vorwärmers wird das abgekühlte Heißgas abgeführt (Pfeil 5).
Das thermisch zu behandelnde stückige Material wird im oberen Bereich des Vorwärmers 1 aufgegeben (Pfeil 6) und wird im Inneren des Vorwärmers dem Heißgas ausgesetzt, so daß sich das Material zunehmend erwärmt. Vom unteren Ende des Vorwärmers 1 gelangt das vorgewärmte Material über eine Schurre 7 oder eine andere Verbindungseinrichtung auf das Sieb 3.
Das Sieb 3 weist einen Grobgutauslaß 3a für einen Hauptstrom (Pfeil 12) mit Grobgut und einen Feingutauslaß 3b für einen Nebenstrom (Pfeil 13) mit Feingut auf, wobei der Grobgutauslaß 3a mit dem Ofen 2 über eine Verbindungseinrichtung 8 verbunden ist.
Die Anlage weist ferner einen Sichter 9 auf, der hier als Luftstromsichter ausgebildet ist und einen ersten Einlaß 9a für das vom Sieb 3 kommende Feingut, einen zweiten Einlaß 9b für die Sichtluft, einen ersten Ausgang 9c für das gröbere Gut sowie einen zweiten Ausgang 9d für das Gemisch aus Sichtluft und Feinstgut vorsieht.
Der zweite Ausgang 3b des Siebes 3 ist mit dem ersten Einlaß 9a des Sichters 9 verbunden. Ferner wird das gröbere Gut vom ersten Ausgang 9c des Sichters 9 zum Ofen 2 bzw. zu der vom ersten Ausgang des Siebes 3 kommenden Verbindungseinrichtung 8 geleitet. Die über den zweiten Eingang 9b zugeführte Sichtluft kann wahlweise durch Frischluft, Vorwärmerabluft und/oder Ofenabgase gebildet werden.
Im Rahmen der Erfindung können sowohl statische als auch dynamische Sichter eingesetzt werden, wobei ein oder mehrere Einlässe für das vom Sieb kommende Feingut und für die Sichtluft sowie ein oder mehrere Ausgänge für das gröbere Gut und für das Gemisch aus Sichtluft und Feinstgut vorgesehen werden können.
In 2 ist der Sichter 9 als statischer Luftstromsichter schematisch dargestellt. Das über den Eingang 9a zugeführte Feingut des Siebes 3 gelangt zunächst über eine Schurre ins Innere des Sichters, wobei die Sichtluft über den Eingang 9b im Bereich der Schurre zugeführt wird. Das Feingut wird im Gleichstrom mit der Sichtluft nach oben getragen und dort durch einen Leitschaufelkranz 9e ins Innere des Sichters geführt. Im Inneren des Leitschaufelkranzes 9e findet dann der eigentliche Sichtvorgang statt, wobei das Feinstgut zusammen mit der Sichtluft über den zweiten Ausgang 9d abgeführt wird, während die verbleibenden gröberen Bestandteile über einen inneren Trichter zum ersten Ausgang 9c gelangen.
Durch eine Verstellung der Leitschaufeln des Leitschaufelkranzes 9e und/oder einer Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit der Sichtluft läßt sich die Sichtung relativ feinfühlig einstellen.
Wird anstelle eines statischen Sichters ein dynamischer Sichter eingesetzt, sorgt ein rotierender innerer Leitschaufelrotor für zusätzliche vorteilhafte Sichtergebnisse.
Das Gemisch aus Sichtluft und Feinstgut wird vom zweiten Ausgang 9d einer nicht näher dargestellten Entstaubungseinrichtung zugeführt.
Bei der in 3 dargestellten Variante wird das den Sichter 9 verlassende Gemisch aus Feinstgut und Sichtluft (Pfeil 14) einem Zyklon 10 über einen Eingang 10a zugeführt. Im Zyklon wird das Feinstgut abgeschieden, so daß das Sichtergebnis, z.B. eine spezielle Kornfrak tion, beispielsweise einer separaten Verwendung (Pfeil 11a) oder auch teilweise dem nachfolgenden Brennprozeß (Pfeil 11b) zugeführt werden kann. Während die abgeschiedene Kornfraktion den Zyklon über dessen ersten Ausgang 10c verläßt, wird die Zyklonabluft über den zweiten Ausgang 10b einer nicht näher dargestellten Enstaubungseinrichtung zugeführt.
Um eine Beeinträchtigung der Funktionsweise des Siebes durch Anbackungen zu vermeiden, sollte die Maschenweite des Siebes so gewählt werden, daß mindestens 70 Vol.-%, insbesondere etwa 70 bis 90 Vol.-%, des vorgewärmten Materials als Grobgut ausgesiebt werden. Mit anderen Worten gelangen 30 bis 10 Vol.-% des vorgewärmten Gutes als Feingut zum Sichter. Bei einer thermischen Behandlung von Kalkstein entspricht dies einer Korngröße des Feingutes von weniger als 5 bis 10 mm.

Claims

Anlage zur thermischen Behandlung von stückigem Material (6) mit – einem Vorwärmer (1) zum Vorwärmen des Materials, – einem Ofen (2) zum Brennen des vorgewärmten Materials – sowie einem zwischen Vorwärmer und Ofen angeordneten Sieb (3) zum Trennen des vorgewärmten Materials in einen Hauptstrom mit Grobgut und einen Nebenstrom mit Feingut und Mitteln zum Zuführen des Grobguts zum Ofen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sieb (3) im Nebenstrom ein Sichter (9) zum Sichten des Feinguts in Feinstgut und gröberes Gut nachgeschaltet ist und Mittel zum Zuführen des gröberen Guts zum Ofen vorgesehen sind.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichter (9) als statischer Luftstromsichter ausgebildet ist, der einen oder mehrere Einlässe (9a, 9b) für das vom Sieb (3) kommende Feingut und für die Sichtluft sowie einen oder mehrere Ausgänge (9c, 9d) für das gröbere Gut und für das Gemisch aus Sichtluft und Feinstgut aufweist.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichter (9) einen Leitschaufelkranz (9e) zum Hindurchleiten wenigstens eines Teils des Feinguts zusammen mit der Sichtluft aufweist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichter als dynamischer Luftstromsichter ausgebildet ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sichter (9) eine Entstaubungseinrichtung für das Feinstgut nachgeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (3) zum Aussieben von mindestens 70 Vol.-% als Grobgut ausgestaltet ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb 3 derart ausgebildet ist, dass die Korngröße des Feingutes weniger als 10 mm beträgt.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtluft, wahlweise durch Frischluft, Vorwärmerabluft und/oder Ofenabgase gebildet wird.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sichter (9) ein Zyklon (10) zur Abscheidung des Feinstgutes nachgeschaltet ist.
Verfahren zur thermischen Behandlung von stückigem Material, wobei das Material zunächst in einem Vorwärmer vorgewärmt, anschließend das vorgewärmte Gut mittels eines Siebes (3) in einen Hauptstrom mit Grobgut und einen Nebenstrom mit Feingut gesiebt und anschließend das Grobgut einem Ofen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Feingut des Nebenstroms in Feinstgut und gröberes Gut gesichtet wird, wobei das gröbere Gut ebenfalls dem Ofen zugeführt wird.