DE102010008785B4 - Process for the thermal treatment of cement raw meal in a reaction space - Google Patents
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Abstract
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Zementrohmehl in einem Reaktionsraum thermisch behandelt, wobei der Reaktionsraum einen Boden mit einer Vielzahl von Druckluftdüsen zum Transport am Boden befindlichen Brenn- oder Restbrennstoffen aufweist, wobei die Druckluftdüsen in Transportrichtung sowohl nebeneinander als auch hintereinander angeordnet sind und in separat ansteuerbare Gruppen von ein oder mehreren Druckluftdüsen aufgeteilt sind, wobei die Druckluftdüsen einer Gruppe gleichzeitig aktiviert werden. Es sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen: a. Aufgabe von Zementrohmehl, b. Aufgabe von Brennstoff, c. Zugabe von Verbrennungsluft, d. Abführen der entstehenden Abgase zusammen mit dem thermisch behandelten Zementrohmehl, e. Aktivierung der Druckluftdüsen zum Transport der am Boden befindlichen Brenn- oder Restbrennstoffe. Alle Gruppen der Druckluftdüsen werden zeitlich aufeinanderfolgend aktiviert, wobei die Reihenfolge so gewählt wird, dass der überwiegende Teil der zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgenden Aktivierungen durch Gruppen erfolgt, die in oder quer zur Transportrichtung nicht direkt benachbart angeordnet sind.In the method according to the invention, cement raw meal is thermally treated in a reaction space, wherein the reaction space has a bottom with a plurality of compressed air nozzles for transporting on the ground fuel or residual fuel, the compressed air nozzles are arranged in the transport direction both side by side and behind each other and in separately controllable groups of one or more compressed air nozzles are divided, wherein the compressed air nozzles of a group are activated simultaneously. The following method steps are provided: a. Abandonment of cement raw meal, b. Abandonment of fuel, c. Addition of combustion air, d. Removing the resulting exhaust gases together with the thermally treated cement raw meal, e. Activation of the compressed air nozzles for the transport of fuel or residual fuels located on the ground. All groups of the compressed air nozzles are activated successively in time, the sequence being selected such that the majority of the temporally consecutive activations are carried out by groups which are not arranged directly adjacent to or in the direction of transport.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Zementrohmehl in einem Reaktionsraum.The invention relates to a method for the thermal treatment of cement raw meal in a reaction space.
Bei der Herstellung von Zementklinker wird zunächst Zementrohmehl in einer Vorwärmzone vorgewärmt, darin in einer Calcinierzone vorcalciniert und anschließend in einer Sinterbrennzone fertiggebrannt, bevor der gebrannte Kliniker in einer Kühlzone abgekühlt wird.In the production of cement clinker, cement raw meal is first preheated in a preheating zone, precalcined therein in a calcination zone, and then finishburned in a sintering zone before the burned clinician is cooled in a cooling zone.
Die Zementherstellung hat einen sehr hohen Wärmebedarf, der bislang vornehmlich durch fossile Brennstoffe gedeckt wurde, in neuerer Zeit aber zunehmend durch stückige Ersatzbrennstoffe, die in verschiedenen Bereichen der Industrie und im Privatbereich als Abfallstoffe anfallen, kostengünstig substituiert wird. Dadurch stellen sich neue Anforderungen an die Reaktionstechnik hinsichtlich der Prozessführung, der Emissionen und des Ausbrandes.Cement production has a very high demand for heat, which has so far been covered mainly by fossil fuels, but in recent times increasingly by lumpy substitute fuels, which are produced in various sectors of industry and the private sector as waste, is substituted inexpensively. As a result, new demands are placed on reaction technology with regard to process control, emissions and burnout.
Der Einsatz von Ersatzbrennstoffen hat die Prozessführung in der Zementindustrie maßgeblich beeinflusst und verändert. Zur Sicherung einer hohen Verfügbarkeit sind aufwendige Prozessregelungssysteme erforderlich. Dies betrifft insbesondere die Steuerung der Materialströme, die bei der Nutzung von Ersatzbrennstoffen sehr vielseitig sein können, und an unterschiedlichen Stellen eingetragen werden. Im Allgemeinen erfolgt der Eintrag der Materialien auf mechanischem oder pneumatischem Wege. In den Reaktionskammern werden die festen Stoffströme entweder mittels mechanischer Vorrichtungen entlang eines festen Bodens oder im Flugstrom transportiert.The use of alternative fuels has significantly influenced and changed the process management in the cement industry. To ensure high availability complex process control systems are required. This applies in particular to the control of the material flows, which can be very versatile when using substitute fuels, and are entered in different places. In general, the entry of the materials takes place by mechanical or pneumatic means. In the reaction chambers, the solid streams are transported either by mechanical devices along a solid floor or in the air stream.
Für die thermische Zersetzung fester Brennstoffe ist im Speziellen die Kombination separater Brennkammer mit Calcinatoren in Anlagen zur Zementherstellung bekannt. Derartige Brennkammern sind entweder als Zykloidfeuerung mit kurzen Verweilzeiten oder als Wirbelschichtfeuerung mit hohen Anforderungen an den Aufbereitungsgrad der Einsatzstoffe ausgeführt. Brennkammern als Drehrohre oder als Rostfeuerung mit beweglichen Transportelementen sind entweder sehr aufwendig oder auch störanfällig und bieten wenig Möglichkeiten den Verbrennungsprozess gezielt zu optimieren. Für den Einsatz von Ersatzbrennstoffen ist es jedoch von essentieller Bedeutung, einerseits eine stationäre und homogene Freisetzung der Brennstoffkomponenten zu gewährleisten und andererseits die Verweilzeit gezielt den Brennstoffqualitäten anpassen zu können.For the thermal decomposition of solid fuels in particular the combination of separate combustion chamber with calciners in plants for cement production is known. Such combustion chambers are designed either as Zykloidfeuerung with short residence times or fluidized bed with high demands on the degree of preparation of the starting materials. Combustion chambers as rotary kilns or grate firing with moving transport elements are either very expensive or susceptible to faults and offer little opportunity to specifically optimize the combustion process. For the use of substitute fuels, however, it is of essential importance, on the one hand, to ensure a steady and homogeneous release of the fuel components and, on the other hand, to be able to adapt the residence time specifically to the fuel qualities.
In der
In der
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Betätigung der Druckluftdüsen dahingehend zu verbessern, dass eine homogene thermische Zersetzung der aufgegebenen Brennstoffe gewährleistet wird.The invention is based on the object to improve the operation of the compressed air nozzles to the effect that a homogeneous thermal decomposition of the abandoned fuels is guaranteed.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of claim 1.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Zementrohmehl in einem Reaktionsraum thermisch behandelt, wobei der Reaktionsraum einen Boden mit einer Vielzahl von Druckluftdüsen zum Transport von am Boden befindlichen Brennstoffen aufweist, wobei die Druckluftdüsen in Transportrichtung sowohl nebeneinander als auch hintereinander angeordnet sind und in separat ansteuerbare Gruppen von ein oder mehreren Druckluftdüsen aufgeteilt sind, wobei die Druckluftdüsen einer Gruppe gleichzeitig aktiviert werden und folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind:
- a. Aufgabe von Zementrohmehl,
- b. Aufgabe von Brennstoff,
- c. Zugabe von Verbrennungsluft,
- d. Abführen der entstehenden Abgase zusammen mit dem thermisch behandelten Zementrohmehl und
- e. Aktivierung der Druckluftdüsen zum Transport der am Boden befindlichen Brennstoffe.
- a. Abandonment of cement raw meal,
- b. Abandonment of fuel,
- c. Addition of combustion air,
- d. Removing the resulting exhaust gases together with the thermally treated cement raw meal and
- e. Activation of the compressed air nozzles for transporting the fuels located on the ground.
Alle Gruppen der Druckluftdüsen werden zeitlich aufeinanderfolgend aktiviert, wobei die Reihenfolge so gewählt wird, dass der überwiegende Teil der zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgenden Aktivierungen durch Gruppen erfolgt, die in oder quer zur Transportrichtung nicht direkt benachbart angeordnet sind.All groups of the compressed air nozzles are activated in succession, the sequence being chosen so that the majority of the temporally successive activations are effected by groups which are not arranged directly adjacent to or in the direction of transport.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Brennstoff an einem Ende des Bodens aufgegeben und zumindest teilweise durch die Aktivierung der Druckluftdüsen zum anderen Ende des Bodens transportiert. Die Aufgabe des Brennstoffs kann beispielsweise durch eine Schnecke, einen Schieber, ein umlaufendes Kettensystem oder auch pneumatisch erfolgen.According to a further embodiment of the invention, the fuel is at one end of Ground abandoned and at least partially transported by the activation of the compressed air nozzles to the other end of the soil. The task of the fuel can be done for example by a screw, a slide, a circulating chain system or pneumatically.
Weiterhin können spezielle Einstellbedingungen bei besonderen Betriebszuständen vorgesehen werden. Dies ist beispielsweise im Anfahrbetrieb, bei Systemstörungen, bei Änderungen der Brennstoffqualität, bei Änderungen der Brennstoffart oder beim Ausschalten des Reaktionsraumes der Fall. Hierbei kann die Aktivierung der Gruppen von Druckluftdüsen dergestalt erfolgen, dass der CO-Wert oder die Temperatur des aus dem Reaktionsraum abgeführten Abgases einen Maximalwert nicht überschreitet.Furthermore, special setting conditions can be provided for special operating conditions. This is the case, for example, during start-up operation, system malfunctions, changes in fuel quality, changes in the type of fuel or when the reaction space is switched off. In this case, the activation of the groups of compressed-air nozzles can take place such that the CO value or the temperature of the exhaust gas discharged from the reaction space does not exceed a maximum value.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutertFurther advantages and embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the description and the drawing
In der Zeichnung zeigenIn the drawing show
Die in
Die in
Die Mittel
Der Boden ist im dargestellten Ausführungsbeispiel treppenförmig ausgebildet, wobei in jeder Setzstufe fünf Druckluftdüsen
Während der Brennstoff
Die thermische Zersetzung des Brennstoffs
Die Druckluftdüsen
Bei einer Aktivierung einer Druckluftdüse wird durch das Aufwirbeln des Brennstoffes
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Boden
Weiterhin kann man bei der Aktivierung der Druckluftdüsen berücksichtigen, dass man in den Feldern
Zusätzlich nimmt das zu transportierende Brennstoffvolumen vom Anfang bis zum Ende der Brennkammer ab. Die Steuereinrichtung muss daher in der Lage sein, die Verweilzeiten von oben nach oben stetig zu erhöhen, ohne das ein gleichmäßiger Transport vernachlässig wird. Des Weiteren kann die Intervallzeit zwischen der zeitlich aufeinanderfolgenden Aktivierung von Druckluftdüsen bzw. Gruppen von Druckluftdüsen in Abhängigkeit der Prozesstemperatur im Reaktionsraum
Das oben beschriebene Verfahren zeichnet sich durch eine sehr gute thermische Verwertung auch von schwierigen Brennstoffen, insbesondere von brennbaren Abfallprodukten aus.The method described above is characterized by a very good thermal utilization of even difficult fuels, especially of combustible waste products.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RA U. PA VOLKMAR TETZNER; PA MICHAEL TETZNER; RA T Representative=s name: RA U. PA VOLKMAR TETZNER; PA MICHAEL TETZNER; , DE |
|
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20111202 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: THYSSENKRUPP RESOURCE TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: POLYSIUS AG, 59269 BECKUM, DE Effective date: 20120118 Owner name: THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: POLYSIUS AG, 59269 BECKUM, DE Effective date: 20120118 Owner name: THYSSENKRUPP RESOURCE TECHNOLOGIES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: POLYSIUS AG, 59269 BECKUM, DE Effective date: 20120118 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: TETZNER & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE Effective date: 20120118 Representative=s name: RECHTSANW. UND PAT.-ANW. DR.-ING. DR.JUR. VOLK, DE Effective date: 20120118 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RECHTSANW. UND PAT.-ANW. DR.-ING. DR.JUR. VOLK, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP POLYSIUS AG, 59269 BECKUM, DE Effective date: 20130626 Owner name: THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP RESOURCE TECHNOLOGIES AG, 59269 BECKUM, DE Effective date: 20130808 Owner name: THYSSENKRUPP RESOURCE TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP RESOURCE TECHNOLOGIES AG, 59269 BECKUM, DE Effective date: 20130808 Owner name: THYSSENKRUPP RESOURCE TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP POLYSIUS AG, 59269 BECKUM, DE Effective date: 20130626 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: TETZNER & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE Effective date: 20130808 Representative=s name: TETZNER & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE Effective date: 20130626 Representative=s name: RECHTSANW. UND PAT.-ANW. DR.-ING. DR.JUR. VOLK, DE Effective date: 20130626 Representative=s name: RECHTSANW. UND PAT.-ANW. DR.-ING. DR.JUR. VOLK, DE Effective date: 20130808 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: TETZNER & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: TETZNER & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP RESOURCE TECHNOLOGIES GMBH, 59269 BECKUM, DE Effective date: 20140729 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: TETZNER & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE Effective date: 20140729 Representative=s name: TETZNER & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE Effective date: 20140519 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, 45143 ESSEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: TETZNER & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: THYSSENKRUPP POLYSIUS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, 45143 ESSEN, DE |