DE102020128612A1

DE102020128612A1 - Plant and method for the thermal treatment of airworthy raw material

Info

Publication number: DE102020128612A1
Application number: DE102020128612.0A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Frie; Samuel Zühlsdorf; Stephan Pallmann
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: Thyssenkrupp Polysius De GmbH; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-05-05
Also published as: CN116457320A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage (16) zur thermischen Behandlung von Rohmaterial (14), insbesondere ein Calcinator (16), mit einer von Heißgasen (52) durchströmten Leitung (32) und zumindest einem Mittel (56) zur Zugabe des Rohmaterials (48), wobei die Anlage (10) eine Trocknungskammer (28) zur Trocknung von schlammigem Material aufweist, die mit der Leitung (32) in Verbindung steht und Mittel (38) zur Zugabe von Brennstoff (36) und Mittel (40) zur Zugabe von schlammigen Materialien (68) aufweist.Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Rohmaterial (48), insbesondere Zementrohmehl und/oder mineralische Produkte, wobei das Rohmaterial (48) in eine von heißen Gasen durchströmte Leitung (32) eingeführt und durch die Heißgase (52) thermisch behandelt wird, wobei Brennstoff (36) und ein schlammiges Material (68) in eine Trocknungskammer (28) eingeführt und wobei das schlammige Material (68) in dieser getrocknet wird und die in der Trocknungskammer (28) erzeugte Wärme zumindest teilweise der Leitung (32) zugeführt wird.The present invention relates to a plant (16) for the thermal treatment of raw material (14), in particular a calciner (16), with a line (32) through which hot gases (52) flow and at least one means (56) for adding the raw material (48 ), the plant (10) comprising a drying chamber (28) for drying sludge material, which is in communication with the line (32) and means (38) for adding fuel (36) and means (40) for adding muddy materials (68).The present invention also relates to a method for the thermal treatment of raw material (48), in particular cement raw meal and/or mineral products, wherein the raw material (48) is introduced into a line (32) through which hot gases flow and through the hot gases (52) are thermally treated, whereby fuel (36) and a sludge material (68) are introduced into a drying chamber (28) and the sludge material (68) is dried therein and the in the tr The heat generated in the drying chamber (28) is at least partially supplied to the line (32).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage, insbesondere einen Calcinator, sowie ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Rohmaterial mit einem Mittel zur Zugabe von Brennstoff und einem Mittel zur Zugabe von schlammigen Materialien.The invention relates to a plant, in particular a calciner, and a method for the thermal treatment of raw material with a means for adding fuel and a means for adding sludgy materials.

Klärschlamm und andere schlammartige Brennstoffe werden in Anlagen zur Herstellung von Zement beispielsweise zum Brennen von Rohmehl zu Zementklinker eingesetzt. Üblicherweise weist der Klärschlamm einer hohe Feuchte auf, was die Verwertung als Brennstoff erschwert. Aufgrund der hohen Schüttdichte des Klärschlamms eignet sich beispielsweise das Einblasen des Brennstoffs in den Ofen oder einen Calcinator nicht. Daher wird der Klärschlamm vor der Aufgabe in den Ofen oder Calcinator vorzugsweise getrocknet oder als ungetrockneter Schlamm in den Ofeneinlauf gepumpt.Sewage sludge and other sludge-like fuels are used in cement production plants, for example to burn raw meal to cement clinker. Sewage sludge usually has a high level of moisture, which makes it difficult to use as fuel. Due to the high bulk density of the sewage sludge, blowing the fuel into a furnace or a calciner, for example, is not suitable. Therefore, before being fed into the kiln or calciner, the sewage sludge is preferably dried or pumped into the kiln inlet as undried sludge.

Bei der Vorcalcinierung (Entsäuerung) in einem Calcinator wird das aus der zweituntersten Zyklonstufe austretende heiße Rohmehl von aus dem Drehrohrofen aufströmendem Heißgas im Gasstrom in einen Calcinator geführt, der zwischen Zyklonvorwärmer und Drehrohrofen angeordnet ist. Dabei handelt es sich üblicherweise um ein Steigrohr, in dem Ofengas und Brenngut im Gleichstrom geführt werden und miteinander reagieren. Um die endotherm ablaufende Entsäuerungsreaktion aufrecht zu erhalten, werden im Calcinator Brennstoffe zugegeben. Die für die Calcinatorfeuerung erforderliche Verbrennungsluft kann beispielswiese durch den Drehrohrofen und/oder in einer gesonderten Gasleitung, der sogenannten Tertiärluftleitung, vom Klinkerkühler zum Calcinator geführt werden.During precalcination (deacidification) in a calciner, the hot raw meal emerging from the second-lowest cyclone stage is guided by hot gas flowing up from the rotary kiln in a gas stream into a calciner, which is arranged between the cyclone preheater and the rotary kiln. This is usually a riser pipe in which the furnace gas and fuel are fed in parallel and react with each other. In order to maintain the endothermic deacidification reaction, fuels are added to the calciner. The combustion air required for firing the calciner can, for example, be routed through the rotary kiln and/or in a separate gas line, the so-called tertiary air line, from the clinker cooler to the calciner.

Aus der EP701539 B1 ist die Verwendung von Klärschlamm als Brennstoff in einer Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmehl bekannt.From the EP701539 B1 the use of sewage sludge as a fuel in a plant for the thermal treatment of raw meal is known.

Zur Verwendung von Klärschlamm als Brennstoff ist beispielsweise eine Trocknung des Klärschlamms notwendig, wobei bekannte Verfahren zum Trocknen des Klärschlamms sehr aufwendig sind und häufig zu einer unwirtschaftlichen Betriebsweise der Anlage führen. Das Einführen des ungetrockneten Klärschlamms in den Ofen oder Calcinator ist apparativ einfach, führt allerdings häufig zu einer Sauerstoffunterversorgung des Festbetts während der Verbrennung, was zu einer Reduktion der Rohmehloxide in dem Ofen oder Calcinator führen kann. Außerdem besteht bei der Verwendung von ungetrocknetem Klärschlamm eine erhöhte Gefahr der Ansatz- und Ringbildung an der Innenwand des Ofens oder Calcinators.To use sewage sludge as a fuel, for example, it is necessary to dry the sewage sludge, with known methods for drying the sewage sludge being very expensive and often leading to uneconomical operation of the plant. The introduction of the undried sewage sludge into the kiln or calciner is simple in terms of apparatus, but often leads to an insufficient supply of oxygen to the fixed bed during combustion, which can lead to a reduction in the raw meal oxides in the kiln or calciner. In addition, when using undried sewage sludge there is an increased risk of deposits and rings forming on the inner wall of the furnace or calciner.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine Trocknung von Klärschlamm auf einfache und wirtschaftlich günstige Weise ermöglicht.Proceeding from this, it is the object of the present invention to provide a device that allows sewage sludge to be dried in a simple and economical manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anlage mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.According to the invention, this object is achieved by a system having the features of independent device claim 1 and by a method having the features of independent method claim 10 . Advantageous developments result from the dependent claims.

Eine Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmaterial, insbesondere ein Calcinator, umfasst nach einem ersten Aspekt eine von Heißgasen durchströmte Leitung und zumindest ein Mittel zur Zugabe des Rohmaterials. Des Weiteren weist die Anlage eine Trocknungskammer zur Trocknung von schlammigem Material auf, die mit der Leitung in Verbindung steht und Mittel zur Zugabe des Brennstoffs und Mittel zur Zugabe des schlammigen Materialiens aufweist.According to a first aspect, a plant for the thermal treatment of raw material, in particular a calciner, comprises a line through which hot gases flow and at least one means for adding the raw material. Furthermore, the plant has a drying chamber for drying sludge material, which is connected to the line and has means for adding the fuel and means for adding the sludge material.

Die Heißgase umfassen vorzugsweise aus einem Drehrohrofen einer Zementanlage austretende Heißgase, die in den Eingangsbereich, insbesondere den unteren Bereich der Leitung, eingeführt werden und durch die Leitung strömen. Die Leitung umfasst beispielsweise eine Steigleitung, insbesondere ein Steigrohr, das sich im Wesentlichen vertikal erstreckt und von dem Drehrohrofen in Richtung der letzten Vorwärmstufe des Vorwärmers einer Zementanlage verläuft.The hot gases preferably include hot gases emerging from a rotary kiln of a cement plant, which are introduced into the inlet area, in particular the lower area of the line, and flow through the line. The line comprises, for example, a riser, in particular a riser, which extends essentially vertically and runs from the rotary kiln in the direction of the last preheating stage of the preheater of a cement plant.

Bei den Brennstoffen handelt es sich beispielsweise um Haushalts-, Industrie- und/oder Gewerbeabfälle. Weiterhin zählen sowohl flüssige, pastöse wie auch feste Abfälle und Biomassen, die für die energetische Verwertung/Mitverbrennung geeignet sind, dazu, welche endkonfektioniert und heizwertreich energetisch verwertet werden. Die Brennstoffe umfassen ferner beispielsweise Lösemittel, Altöl, ganze oder geschredderte Altreifen sowie, Reishülsen, Stroh oder gar Tiermehl. Anorganische und inerte Bestandteile sind insbesondere ebenfalls enthalten.The fuels are, for example, household, industrial and/or commercial waste. Furthermore, both liquid, pasty and solid waste and biomasses that are suitable for energetic use/co-incineration are included, which are finally processed and energetically used with a high calorific value. The fuels also include, for example, solvents, waste oil, whole or shredded old tires and rice husks, straw or even animal meal. In particular, inorganic and inert components are also included.

Die Trocknungskammer weist vorzugsweise in ihrem Inneren einen Brennraum auf, wobei die Trocknungskammer Mittel zur Zugabe des Brennstoffs und Mittel zur Zugabe des schlammigen Materialiens in den Brennraum umfasst. Der Brennraum mündet vorzugweise in die Leitung. Die Trocknungskammer umfasst insbesondere einen Bereich, der strömungstechnisch zumindest teilweise von der Leitung getrennt angeordnet ist, sodass die die Leitung durchströmenden Heißgase den Behandlungsbereich nicht oder zumindest nicht vollständig durchströmen. In dem Bereich der Trocknungskammer ergibt sich insbesondere eine Änderung der Hauptströmungsrichtung der Leitung. Die Trocknungskammer und die Leitung sind vorzugsweise derart miteinander verbunden, dass die in der Trocknungskammer durch die wenigstens teilweise Umsetzung des Brennstoffes erzeugten Heißgase zumindest teilweise in die Leitung strömen. Vorzugsweise treten die Brennstoffe, insbesondere Feststoffe, aus der Trocknungskammer zumindest teilweise in die Leitung ein. Die in der Trocknungskammer erzeugte Wärme, insbesondere Heißgase und die Wärme aus der weiteren Umsetzung des Brennstoffes und des schlammigen Materials auch innerhalb der Leitung bewirken insbesondere die Entsäuerung, des Rohmehls.The drying chamber preferably has a combustion space inside it, the drying chamber comprising means for adding the fuel and means for adding the sludge material into the combustion space. The combustion chamber preferably opens into the line. The drying chamber comprises in particular an area which is at least partially separated from the line in terms of flow, so that the hot gases flowing through the line do not flow through the treatment area or at least not completely. In the area of the drying chamber, there is in particular a change in the main flow direction of the line. The drying chamber and the duct are preferably so mitei nander connected that the hot gases generated in the drying chamber by the at least partial conversion of the fuel at least partially flow into the line. The fuels, in particular solids, preferably enter the line at least partially from the drying chamber. The heat generated in the drying chamber, in particular hot gases and the heat from the further conversion of the fuel and the muddy material also within the line, cause in particular the deacidification of the raw meal.

Die Trocknungskammer ist vorzugsweise umfangsmäßig um die Leitung angebracht und bildet insbesondere einen Teilring oder einen vollständigen Ring aus. Es ist ebenfalls denkbar, eine Mehrzahl von Trocknungskammern in Strömungsrichtung des Heißgases zueinander beabstandet vorzusehen. Das Mittel zur Zugabe von schlammigem Material ist vorzugsweise separat zu dem Mittel zur Zugabe von Brennstoff angeordnet.The drying chamber is preferably fitted circumferentially around the duct and in particular forms a partial ring or a complete ring. It is also conceivable to provide a plurality of drying chambers spaced apart from one another in the flow direction of the hot gas. The means for adding sludge material is preferably arranged separately from the means for adding fuel.

Eine mit der Leitung verbundene Trocknungskammer mit einem Mittel zur Zugabe von schlammigem Material sorgt für eine einfache Trocknung des schlammigen Materials ohne die thermische Behandlung des Rohmehls in der Leitung negativ zu beeinflussen. Das schlammige Material wird in der Trocknungskammer getrocknet und zusammen mit dem Brennstoff vorzugsweise bereits teilweise umgesetzt bevor es in die Leitung eingeführt wird.A drying chamber connected to the line with a means for adding sludge material ensures easy drying of the sludge material without adversely affecting the thermal treatment of the raw meal in the line. The sludgy material is dried in the drying chamber and preferably partially converted together with the fuel before it is introduced into the line.

Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst das Mittel zur Zugabe von schlammigen Materialien eine schwerkraftbedingte Fördereinrichtung. Beispielsweise umfasst das Mittel zur Zugabe von schlammigen Materialien eine Pumpe zur Förderung des schlammigen Materials und eine Leitung zum Leiten des schlammigen Materials in die Trocknungskammer. Die Leitung mündet vorzugsweise in den Brennraum der Trocknungskammer, insbesondere in einen in der Brennraumwand angebrachten Einlass zum Einlassen von schlammigem Material. Vorzugsweise mündet die Leitung in den Brennraum der Trocknungskammer. Vorzugsweise ist das Mittel zur Zugabe von schlammigen Materialien zumindest teilweise in einer Seitenwand der Trocknungskammer angebracht. Beispielsweise handelt es sich bei dem Mittel um eine Leitung, durch welche das schlammige Material schwerkraftbedingt in den Brennraum gelangt.According to a first embodiment, the means for adding sludgy materials comprises a gravity conveyor. For example, the means for adding sludge materials comprises a pump for conveying the sludge material and a pipe for directing the sludge material into the drying chamber. The line preferably opens into the combustion chamber of the drying chamber, in particular into an inlet provided in the combustion chamber wall for admitting muddy material. The line preferably opens into the combustion chamber of the drying chamber. Preferably, the means for adding sludgy materials is at least partially mounted in a side wall of the drying chamber. For example, the means is a line through which the sludge material gets into the combustion chamber due to the force of gravity.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mittel zur Zugabe von schlammigem Material oberhalb, insbesondere auf einem höheren Höhenniveau, des Mittels zur Zugabe von Brennstoff angeordnet. Dadurch wird bewirkt, dass das schlammige Material zumindest teilweise oder vollständig auf dem Brennstoff liegt und es wird ein Kontakt des schlammigen Materials mit der Wand oder dem Boden des Brennraums verhindert und somit einem Anbacken entgegengewirkt.According to a further embodiment, the means for adding sludge-like material is arranged above, in particular at a higher level, the means for adding fuel. This causes the sludge material to lie at least partially or completely on top of the fuel and prevents contact of the sludge material with the wall or floor of the combustion chamber and thus counteracts caking.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Brennstoff einen Wassergehalt von maximal 20% bis 50%, insbesondere 40% und/ oder einen Heizwert von mindestens 2000kcal/kg, insbesondere mindestens 3000kcal/kg aufweist. Der Brennstoff weist vorzugsweise einen Heizwert von maximal 10000kcal/kg auf. Der Brennstoff weist insbesondere einen Wassergehalt von mindestens 20 bis 50 % auf, wobei der Brennstoff insbesondere Haushalts-, Industrie- und/oder Gewerbeabfälle wie auch feste Abfälle und Biomassen umfasst.According to a further embodiment, the fuel has a maximum water content of 20% to 50%, in particular 40% and/or a calorific value of at least 2000 kcal/kg, in particular at least 3000 kcal/kg. The fuel preferably has a calorific value of at most 10,000 kcal/kg. The fuel has in particular a water content of at least 20 to 50%, the fuel including in particular household, industrial and/or commercial waste as well as solid waste and biomass.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Mittel zur Zugabe von Brennstoff eine mechanische, pneumatische oder eine scherkraftbedingte Fördereinrichtung. Bei dem Mittel zur Zugabe von Brennstoff handelt es sich beispielsweise um eine Schurre oder eine Förderschnecke.According to a further embodiment, the means for adding fuel comprises a mechanical, pneumatic or shear force-related conveying device. The means for adding fuel is, for example, a chute or a screw conveyor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform steht die Trocknungskammer derart mit der Leitung in Verbindung, dass zumindest ein Teil der in der Trocknungskammer erzeugten Wärme in die Leitung gelangt. Bei der Anlage handelt es sich beispielweise um einen Calcinator. Die Leitung ist vorzugsweise eine Steigleitung, durch welche ein Rohmehlgasgemisch in vertikaler Richtung strömt. Die Trocknungskammer ist vorzugsweise derart an der Leitung angebracht, dass zumindest ein Teil der mit dem Rohmaterial vermischten Heißgase in die Trocknungskammer gelangt und dort mit dem Brennstoff und dem schlammigen Material in Kontakt kommt, sodass das schlammige Material getrocknet wird. Dies ermöglicht eine möglichst energieeffiziente Trocknung des Klärschlamms außerhalb der Leitung, wobei gleichzeitig ein Wärmeaustausch mit der Leitung stattfindet.According to a further embodiment, the drying chamber is connected to the line in such a way that at least part of the heat generated in the drying chamber reaches the line. The system is, for example, a calciner. The line is preferably a riser through which a raw meal gas mixture flows in a vertical direction. The drying chamber is preferably attached to the duct in such a way that at least part of the hot gases mixed with the raw material enter the drying chamber and there come into contact with the fuel and the sludge material, so that the sludge material is dried. This enables the sewage sludge to be dried as energy-efficiently as possible outside the line, with heat being exchanged with the line at the same time.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Trocknungskammer eine Auflagefläche zur Aufnahme des Brennstoffs und des schlammigen Materials auf und wobei der Brennstoff und das schlammige Material mittels Schwerkraft oder einer Fördereinrichtung, pneumatisch oder mechanisch entlang der Auflagefläche bewegbar sind. Eine Bewegung des Brennstoffs entlang der Auflagefläche in Richtung der Leitung sorgt für eine im Wesentlichen gleichmäßige Umsetzung des Brennstoffs, sodass dieser vorzugsweise beim Eintritt in die Leitung vollständig umgesetzt ist. Vorzugsweise weist die Auflagefläche einen Anstellwinkel und eine Länge auf, die eine entsprechende Mindestverweilzeit in der Brennkammer garantieren, sodass das schlammige Material zumindest teilweise oder vollständig getrocknet ist, bevor es in die Leitung eintritt.According to a further embodiment, the drying chamber has a support surface for receiving the fuel and the sludge material and wherein the fuel and the sludge material are movable by gravity or a conveyor, pneumatically or mechanically along the support surface. A movement of the fuel along the bearing surface in the direction of the line ensures that the fuel is converted substantially uniformly, so that it is preferably completely converted when it enters the line. Preferably, the bearing surface has an angle of attack and a length that guarantee a corresponding minimum residence time in the combustion chamber, so that the sludge material is at least partially or completely dried before it enters the duct.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Trocknungskammer Mittel zur Zufuhr von Verbrennungsluft. Bei dem Mittel zur Zufuhr von Verbrennungsluft handelt es sich beispielsweise um einen schachtartigen Lufteinlasskanal, der beispielsweise vertikal verläuft und an dem oberen Ende der Brennkammer, insbesondere der Trocknungskammer, in diese mündet. Vorzugsweise bildet das Mittel zur Zufuhr von Verbrennungsluft gleichzeitig einen Einlass zum Einlassen des schlammigen Materials in die Trocknungskammer. Bei der Verbrennungsluft handelt es sich beispielsweise um Kühlerabluft, sodass das Mittel zur Zufuhr von Verbrennungsluft mit dem Kühler, insbesondere einem Kühlluftauslass des Kühlers, verbunden ist.According to a further embodiment, the drying chamber comprises means for supplying combustion air. The means for supplying combustion air is, for example, a shaft-like air inlet duct which, for example, runs vertically and opens into the combustion chamber, in particular the drying chamber, at the upper end thereof. Preferably, the means for supplying combustion air forms at the same time an inlet for admitting the sludge material into the drying chamber. The combustion air is, for example, cooler exhaust air, so that the means for supplying combustion air is connected to the cooler, in particular to a cooling air outlet of the cooler.

Die Erfindung umfasst auch eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aufweisend: einen Vorwärmer zum Vorwärmen von Zementrohmehl,
einen Ofen zum Brennen des vorgewärmten Rohmehl zu Zementklinker und
einen Kühler zum Kühlen des gebrannten Zementklinkers,
wobei zwischen dem Vorwärmer und dem Ofen eine Anlage zur thermischen Behandlung wie vorangehend beschrieben angeordnet ist.The invention also includes a plant for the production of cement clinker comprising: a preheater for preheating cement raw meal,
a kiln for burning the preheated raw meal into cement clinker and
a cooler for cooling the burnt cement clinker,
between the preheater and the furnace there is a thermal treatment installation as described above.

Bei dem Vorwärmer handelt es sich beispielsweise um einen Zyklonvorwärmer mit einer Mehrzahl von hintereinander geschalteten Zyklonen zur Abscheidung von festen Stoffen aus der Gasströmung. Der Ofen ist vorzugsweise ein Drehrohrofen, der gastechnisch mit dem Vorwärmer verbunden ist, sodass das Ofenabgas dem Vorwärmer zugeführt wird und das in den Vorwärmer aufgegebene Rohmehl im Gegenstrom erwärmt. Das in dem Ofen zu Klinker gebrannte Material wird dem sich daran anschließenden Kühler zugeführt und darin gekühlt. Die Kühlerabluft wird beispielsweise dem Ofen und/ oder dem Vorwärmer zugeführt.The preheater is, for example, a cyclone preheater with a plurality of cyclones connected in series for separating solid substances from the gas flow. The kiln is preferably a rotary kiln, which is gas-technically connected to the preheater, so that the kiln exhaust gas is fed to the preheater and the raw meal fed into the preheater is heated in countercurrent. The material burned to clinker in the kiln is fed to the subsequent cooler and cooled there. The cooler exhaust air is fed to the furnace and/or the preheater, for example.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Rohmaterial, insbesondere Zementrohmehl und/oder mineralische Produkte, wobei das Rohmaterial in eine von heißen Gasen durchströmte Leitung eingeführt und durch die Heißgase thermisch behandelt wird. Brennstoff und ein schlammiges Material wird in eine Trocknungskammer eingeführt, wobei das schlammige Material in dieser getrocknet wird und die in der Trocknungskammer erzeugte Wärme zumindest teilweise der Leitung zugeführt wird. Zumindest ein Teil der mit dem Rohmaterial vermischten Heißgase gelangt vorzugsweise in die Trocknungskammer und kommt dort mit dem Brennstoff in Kontakt, der dadurch getrocknet und/oder zumindest teilweise entgast und/oder zumindest teilweise umgesetzt wird.The invention also includes a method for the thermal treatment of raw material, in particular raw cement powder and/or mineral products, the raw material being introduced into a line through which hot gases flow and being thermally treated by the hot gases. Fuel and a sludge material is introduced into a drying chamber, the sludge material being dried therein and the heat generated in the drying chamber being at least partially conducted to the duct. At least part of the hot gases mixed with the raw material preferably reaches the drying chamber and there comes into contact with the fuel, which is thereby dried and/or at least partially degassed and/or at least partially converted.

Die mit Bezug auf die Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmaterial, insbesondere Zementrohmehl und/oder mineralische Produkte beschriebenen Ausführungen und Vorteile treffen in verfahrensgemäßer Entsprechung ebenfalls auf das Verfahren zur thermischen Behandlung von Rohmaterial zu.The embodiments and advantages described with reference to the plant for the thermal treatment of raw material, in particular cement raw meal and/or mineral products, also apply to the method for the thermal treatment of raw material in accordance with the method.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der Brennstoff und das schlammige Material auf einer Auflagefläche der Trocknungskammer auf und wird anschließend mechanisch und/oder pneumatisch und/oder schwerkraftbedingt von der Auflagefläche in die die Leitung gefördert.According to a further embodiment, the fuel and the sludgy material lie on a support surface of the drying chamber and are then conveyed mechanically and/or pneumatically and/or by gravity from the support surface into the line.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Leitung und/oder der Trocknungskammer sauerstoffhaltige Verbrennungsluft zugeführt. Das schlammige Material wird gemäß einer weiteren Ausführungsform oberhalb des Brennstoffs in die Trocknungskammer eingeführt.According to a further embodiment, the line and/or the drying chamber is supplied with oxygen-containing combustion air. According to a further embodiment, the sludgy material is introduced into the drying chamber above the fuel.

Das schlammige Material und/ oder der Brennstoff wird gemäß einer weiteren Ausführungsform pneumatisch, mechanisch oder schwerkraftbedingt in die Trocknungskammer gefördert.According to a further embodiment, the muddy material and/or the fuel is conveyed pneumatically, mechanically or by gravity into the drying chamber.

Figurenlistecharacter list

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung von Zement gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Anlage zur Herstellung von Zement mit einer Trocknungskammer gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Anlage zur Herstellung von Zement mit einer Trocknungskammer gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

The invention is explained in more detail below on the basis of several exemplary embodiments with reference to the attached figures.

1 shows a schematic representation of a plant for the production of cement according to an embodiment.
2 shows a schematic representation of a section of a plant for the production of cement with a drying chamber according to an embodiment.
3 shows a schematic representation of a section of a plant for the production of cement with a drying chamber according to a further embodiment.

1 zeigt eine Anlage zur Herstellung von beispielsweise Zementklinker mit einem mehrstufigen Vorwärmer 12 zum Vorwärmen von Zementrohmehl 11, einem Calcinator 16 zum Calcinieren des vorgewärmten Zementrohmehls 14. Die Anlage 10 weist des Weiteren einen Ofen 22 zum Brennen des calcinierten Zementrohmehls 18 zu Zementklinker und einen Kühler 26 zum Kühlen des Zementklinkers auf. Die im Ofen 22 entstehenden Heißgase 20 durchströmen zunächst den Calcinator 16 und anschließend den Vorwärmer 12. Ferner wird eine im Kühler 22 entstehende Kühlerabluft 24 als Verbrennungsluft im Calcinator 16 genutzt. 1 shows a plant for the production of cement clinker, for example, with a multi-stage preheater 12 for preheating raw cement meal 11, a calciner 16 for calcining the preheated raw cement meal 14. The plant 10 also has a furnace 22 for burning the calcined raw cement meal 18 into cement clinker and a cooler 26 to cool the cement clinker. The hot gases 20 arising in the furnace 22 first flow through the calciner 16 and then through the preheater 12 .

Anhand der 2 und 3 werden verschiedene Ausführungsbeispiele für die Ausbildung des Calcinators 16 gezeigt. Diese Ausführungsbeispiele können aber auch weitere Anlagen zur thermischen Behandlung oder chemischen Umsetzung von flugfähigem Rohmaterial, wie beispielsweise der Erzreduktion, betreffen und sind daher nicht auf einen Calcinator beschränkt.Based on 2 and 3 various exemplary embodiments for the formation of the calciner 16 are shown. However, these exemplary embodiments can also relate to other systems for the thermal treatment or chemical conversion of airworthy raw material, such as ore reduction, and are therefore not limited to a calciner.

2 zeigt eine Anlage 16 zur thermischen Behandlung eines flugfähigen Rohmaterials, insbesondere einen Calcinator. Die Anlage weist ein sich im Wesentlichen vertikal erstreckende Leitung 32 auf, an der eine Trocknungskammer 28 angebracht ist. Die Trocknungskammer 28 bildet eine radiale Ausbuchtung der Leitung 32 und weist jeweils einen Brennraum 30 auf, der jeweils hin zu der Leitung 32 offen ausgebildet ist und in dem Inneren der Leitung 32 mündet. Die Trocknungskammer 28 weist eine Auflagefläche 42 auf, sich in einem Winkel zur Horizontalen, vorzugsweise in Richtung der Leitung 32 abfallend, erstreckt. Weiterhin sind Mittel 38 zur Zugabe von Brennstoff 36 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Förderschnecke umfasst. Bei dem Brennstoff handelt es sich vorzugsweise um einen hochkalorischen Brennstoff, der vorzugsweise einen Heizwert von etwa 2000kcal/kg bis 4000 kcal/kg, insbesondere 3000kcal/kg aufweist. 2 shows a system 16 for the thermal treatment of an airworthy raw material, in particular a calciner. The plant comprises a substantially vertically extending duct 32 to which a drying chamber 28 is attached. The drying chamber 28 forms a radial bulge of the line 32 and each has a combustion chamber 30 which is open towards the line 32 and opens into the interior of the line 32 . The drying chamber 28 has a bearing surface 42 which extends at an angle to the horizontal, preferably sloping in the direction of the line 32 . Furthermore, means 38 for adding fuel 36 are provided, which in the exemplary embodiment shown comprise a screw conveyor. The fuel is preferably a high-calorific fuel which preferably has a calorific value of approximately 2000 kcal/kg to 4000 kcal/kg, in particular 3000 kcal/kg.

Über die Mittel 38 wird der Brennstoff 36 auf die Auflagefläche 42 geschoben. Das thermisch zu behandelnde Rohmaterial 48 wird beispielhaft in einem unteren Bereich der Leitung 32 über die Mittel 56 zugeführt. Weiterhin wird optional der Leitung 32 und/oder der Trocknungskammer 28 über Mittel 44 sauerstoffhaltige Verbrennungsluft 46 zugeführt. Die sauerstoffhaltige Verbrennungsluft ist beispielswiese Kühlerabluft 24 gemäß 1 oder mit Sauerstoff angereicherte Umgebungsluft. Diese wird beispielsweise unterhalb oder auf gleicher Höhe mit dem Brennraum 30 der Leitung 32 zugeführt. Es ist ebenfalls denkbar, eine von dem Mittel 44 getrennte Sauerstoffleitung zur Leitung von Sauerstoff in die Leitung 32 und/oder der Trocknungskammer 28 anzuordnen, sodass zusätzlich zu der Kühlerabluft 24 Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Umgebungsluft in die Leitung und/oder die Trocknungskammer 28 eingeleitet wird.The fuel 36 is pushed onto the support surface 42 via the means 38 . The raw material 48 to be thermally treated is supplied, for example, in a lower area of the line 32 via the means 56 . Furthermore, optionally, the line 32 and/or the drying chamber 28 is supplied with oxygen-containing combustion air 46 via means 44 . The oxygen-containing combustion air is, for example, cooler exhaust air 24 according to FIG 1 or ambient air enriched with oxygen. This is fed to line 32 , for example, below or at the same level as combustion chamber 30 . It is also conceivable to arrange an oxygen line separate from means 44 for conducting oxygen into line 32 and/or drying chamber 28, so that in addition to cooler exhaust air 24, oxygen or ambient air enriched with oxygen is introduced into line and/or drying chamber 28 will.

Die Trocknungskammer 28 umfasst des Weiteren ein Mittel 40 zur Zugabe von schlammigen Materialien 68, wie beispielsweise Klärschlamm, in den Brennraum 30 der Trocknungskammer 28. Das Mittel 40 umfasst optional eine nicht dargestellte Pumpe zur Förderung des schlammigen Materials 68 und eine Leitung zum Leiten des schlammigen Materials in den Brennraum 30. Vorzugsweise ist das Mittel 40 zur Zugabe von schlammigen Materialien 68 zumindest teilweise in einer Seitenwand der Trocknungskammer 28 angeordnet. Bei dem Mittel 40 kann es sich auch um eine Leitung handeln, durch welche das schlammige Material 68 schwerkraftbedingt in den Brennraum gelangt.The drying chamber 28 further includes a means 40 for adding muddy materials 68, such as sewage sludge, into the combustion chamber 30 of the drying chamber 28. The means 40 optionally includes a pump, not shown, for conveying the muddy material 68 and a line for conducting the muddy material into the combustion chamber 30. Preferably, the means 40 for adding sludge materials 68 is at least partially arranged in a side wall of the drying chamber 28. The means 40 can also be a line through which the sludgy material 68 reaches the combustion chamber due to the force of gravity.

Die Trocknungskammer 28 weist des Weiteren vorzugsweise eine Fördereinrichtung 34 auf zur Förderung des auf der Auflagefläche 42 liegenden Materials. Bei der Fördereinrichtung 34 handelt es sich beispielsweise um eine pneumatische Fördereinrichtung 34 mit vorzugsweise zumindest zwei Druckspeichern 58, 62 zum Speichern von Druckluft. Die Auflagefläche 42 weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Drucklufteinlässen auf, die mit den Druckspeichern 58, 62 verbunden sind und beispielsweise in Förderrichtung des Materials weisen. Es ist ebenfalls denkbar, dass es sich bei der Fördereinrichtung 34 um mechanische Fördereinrichtungen, wie beispielsweise ein Schubrost oder ein Schubboden, handelt.Furthermore, the drying chamber 28 preferably has a conveying device 34 for conveying the material lying on the support surface 42 . The conveying device 34 is, for example, a pneumatic conveying device 34 with preferably at least two pressure accumulators 58, 62 for storing compressed air. The bearing surface 42 preferably has a plurality of compressed air inlets which are connected to the pressure accumulators 58, 62 and point in the conveying direction of the material, for example. It is also conceivable that the conveying device 34 is a mechanical conveying device, such as a moving grate or a moving floor.

Der Brennraum 30 ist vorzugsweise derart an die Leitung 32 angeschlossen, dass ein Teil der mit dem Rohmaterial 48 vermischten Heißgase 52 beispielsweise nach Art einer Kehrströmung in den Brennraum 30 gelangt und dort mit dem auf der Auflagefläche 42 verweilenden Brennstoff 36 und dem schlammigen Material 68 in Kontakt kommt, die dadurch getrocknet und/oder teilweise entgast und/oder wenigstens teilweise umgesetzt wird. Vorzugsweise wird das schlammige Material 68 in dem Brennraum 30 mit dem Brennstoff 36 vermischt, sodass das schlammige Material getrocknet wird. Das Mittel 40 zur Zugabe des schlammigen Materials 68 in die Brennraum 30 ist vorzugsweise oberhalb des Mittel zur Zugabe von Brennstoff 36 angebracht. Insbesondere erfolgt die Zugabe von Brennstoff 36 und schlammigem Material 68 derart, dass das schlammige Material 68 zumindest teilweise oder vollständig auf dem Brennstoff 36 liegt. Dadurch wird ein Kontakt des schlammigen Materials mit der Wand oder dem Boden des Brennraums 30 verhindert und somit einem Anbacken entgegengewirkt.The combustion chamber 30 is preferably connected to the line 32 in such a way that a portion of the hot gases 52 mixed with the raw material 48 reaches the combustion chamber 30, for example in the manner of a reverse flow, and is mixed there with the fuel 36 remaining on the support surface 42 and the muddy material 68 in Contact is thereby dried and / or partially degassed and / or at least partially implemented. Preferably, the sludge 68 is mixed with the fuel 36 in the combustor 30 such that the sludge is dried. The means 40 for adding the sludge material 68 into the combustion chamber 30 is preferably mounted above the means for adding fuel 36 . In particular, the addition of fuel 36 and sludge material 68 takes place in such a way that the sludge material 68 lies at least partially or completely on the fuel 36 . This prevents the muddy material from coming into contact with the wall or the floor of the combustion chamber 30 and thus counteracts caking.

Nach einer ausreichenden Verweilzeit auf dem Tisch der Auflagefläche 42 wird der Brennstoff 36 und das schlammige Material 68 mittels der Fördereinrichtung 34 in Richtung der Leitung 32 transportiert. Bei der Fördereinrichtung 34 kann es sich optional um ein Gebläse, Schieber oder Stößel handeln. Vorzugsweise werden das Mittel zur Zugabe von Brennstoff und die Fördereinrichtung 34 mittels einer nicht dargestellten Steuerungs-/ Regelungseinrichtung aufeinander abgestimmt betätigt, sodass der Brennstoff 36 und das schlammige Material eine ausreichende Zeit im Brennraum 30 verweilt und dort in der gewünschten Art und Weise wenigstens teilweise umgesetzt wird.After a sufficient dwell time on the table of the support surface 42, the fuel 36 and the sludge material 68 are transported by means of the conveyor 34 in the direction of the line 32. The conveying device 34 can optionally be a blower, slide or ram. The means for adding fuel and the conveyor device 34 are preferably operated in a coordinated manner by means of a control/regulating device, not shown, so that the fuel 36 and the sludgy material remain in the combustion chamber 30 for a sufficient time and are at least partially converted there in the desired manner will.

Der in die Leitung 32 abgeworfene Brennstoff 36 und das getrocknete Material 68 wird vom Heißgas 52 mitgerissen und weiter umgesetzt bzw. verbrannt. Der Effekt der „Kehrströmung“, bei dem der Teil der in der Leitung 32 nach oben strömenden Heißgase 52 in den Brennraum 30 gelangt, tritt ein.The fuel 36 and the dried material 68 ejected into the line 32 is from the hot Gas 52 entrained and further converted or burned. The effect of the “reverse flow”, in which the part of the hot gases 52 flowing upwards in the line 32 enters the combustion chamber 30, occurs.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anlage 16 zur thermischen Behandlung von flugfähigem Rohmaterial 48. Die Anlage 16 entspricht im Wesentlichen der in 2 gezeigten Anlage, wobei zusätzlich ein Lufteinlasskanal 64 vorgesehen ist, der in den Brennraum 30 mündet und durch welchen Verbrennungsluft 66 in den Brennraum 30 eingeführt wird. Die Verbrennungsluft weist vorzugsweise eine Temperatur von mehr als 800°C, insbesondere von 400°C bis 1000°C, insbesondere 500°C bis 900°C, vorzugsweise 600°C bis 850°C auf. Beispielsweise wird die Verbrennungsluft dem Kühler 26 als Kühlerabluft entnommen. Der Lufteinlass 64 ist daher vorzugsweise mit dem Kühler 26 zum Leiten der Abluft zu dem Lufteinlass 64 verbunden. In dem Ausführungsbeispiel der 3 wird das vorgewärmte Rohmaterial 48 vorzugsweise über den Lufteinlasskanal 64 in den Brennraum 30 eingeführt. 3 shows a further exemplary embodiment of a system 16 for the thermal treatment of airworthy raw material 48. The system 16 essentially corresponds to that in FIG 2 shown plant, wherein an air inlet channel 64 is additionally provided, which opens into the combustion chamber 30 and through which combustion air 66 is introduced into the combustion chamber 30. The combustion air preferably has a temperature of more than 800°C, in particular from 400°C to 1000°C, in particular from 500°C to 900°C, preferably from 600°C to 850°C. For example, the combustion air is taken from the cooler 26 as cooler exhaust air. The air inlet 64 is therefore preferably connected to the radiator 26 for directing the exhaust air to the air inlet 64 . In the embodiment of 3 the preheated raw material 48 is preferably introduced into the combustion chamber 30 via the air inlet duct 64 .

Die Anlage 16 der 3 weist des Weiteren optional ein Gebläse 70 oder einen Kompressor und einen Kühllufteinlass 72 auf, der in den Brennraum 30 mündet. Die über den Kühllufteinlass in den Brennraum eingeführte Kühlluft dient der Kühlung des Brennstoffs vor dem Eintreten in die Leitung 32.The Appendix 16 of 3 furthermore optionally has a blower 70 or a compressor and a cooling air inlet 72 which opens into the combustion chamber 30 . The cooling air introduced into the combustion chamber via the cooling air inlet is used to cool the fuel before it enters line 32.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Anlage zur Herstellung von ZementklinkerPlant for the production of cement clinker
1111: Zementrohmehlcement raw meal
1212: Vorwärmerpreheater
1414: vorgewärmtes Rohmaterialpreheated raw material
1616: Calcinator/ Anlage zur thermischen BehandlungCalciner/ system for thermal treatment
1818: vorcalciniertes Rohmaterialpre-calcined raw material
2020: Heißgase des DrehrohrofensHot gases of the rotary kiln
2222: Drehrohrofenrotary kiln
2424: Kühlerabluftcooler exhaust air
2626: Kühlercooler
2828: Trocknungskammerdrying chamber
3030: Brennraumcombustion chamber
3232: LeitungManagement
3434: Fördereinrichtungconveyor
3636: Brennstofffuel
3838: Mittel zur Zugabe von BrennstoffMeans for adding fuel
4040: Mittel zur Zugabe von schlammigen MaterialienMeans for adding muddy materials
4242: Auflageflächebearing surface
4444: Mittel zur Zufuhr von VerbrennungsluftMeans for supplying combustion air
4646: Verbrennungsluftcombustion air
4848: vorgewärmtes Rohmaterialpreheated raw material
5252: Heißgasehot gases
5656: Mittel zur Zuführung von RohmaterialMeans for feeding raw material
5858: Druckspeicheraccumulator
6262: Druckspeicheraccumulator
6464: Lufteinlasskanalair intake duct
6666: Verbrennungsluftcombustion air
6868: schlammiges Materialmuddy material
7070: Gebläse/ Kompressorblower/compressor
7272: Kühllufteinlasscooling air intake

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 701539 B1 [0004]

Claims

Plant (16) for the thermal treatment of raw material (14), in particular a calciner (16), with a line (32) through which hot gases (52) flow and at least one means (56) for adding the raw material (48), characterized in that that the plant (10) comprises a drying chamber (28) for drying sludge material, which is in communication with the line (32) and means (38) for adding fuel (36) and means (40) for adding sludge materials (68).

Appendix (16) after claim 1 wherein the means (40) for adding sludge materials comprises a pump for conveying the sludge material (68) and a conduit for directing the sludge material into the drying chamber (28) or a gravity conveyor.

Plant (16) according to any one of the preceding claims, wherein the means (40) for adding sludge material (68) is arranged above the means (38) for adding fuel (36).

Plant (16) according to one of the preceding claims, wherein the fuel (36) has a maximum water content of 20% to 50%, in particular 40% and/or a calorific value of at least 2000 kcal/kg, in particular at least 3000 kcal/kg.

Plant (16) according to one of the preceding claims, in which the means (38) for adding fuel (36) comprises a mechanical, pneumatic or a shear-force-dependent conveying device.

Plant (16) according to any one of the preceding claims, wherein the drying chamber (28) communicates with the line (32) in such a way that at least part of the heat generated in the drying chamber (28) passes into the line (32).

Plant (16) according to any one of the preceding claims, wherein the drying chamber (28) has a support surface (42) for receiving the fuel (36) and the sludge material (68), and wherein the fuel (36) and the sludge material are released by gravity or a conveying device (34), can be moved pneumatically or mechanically along the support surface (42).

Plant (16) according to any one of the preceding claims, wherein the drying chamber (28) comprises means (44) for supplying combustion air (46).

Plant (10) for the production of cement clinker having a preheater (12) for preheating raw cement meal (11), a furnace (22) for burning the preheated raw meal (14) to cement clinker and a cooler (26) for cooling the burned cement clinker, wherein between the preheater and the furnace (22), an installation (16) for thermal treatment according to one of Claims 1 until 8th is arranged.

Process for the thermal treatment of raw material (48), in particular raw cement meal and/or mineral products, the raw material (48) being introduced into a line (32) through which hot gases flow and being thermally treated by the hot gases (52), characterized in that Fuel (36) and a slurry material (68) are introduced into a drying chamber (28) and the slurry material (68) is dried therein and the heat generated in the drying chamber (28) is at least partially conducted to the duct (32).

procedure after claim 10 , wherein the fuel (36) and the sludge material (68) rests on a support surface (42) of the drying chamber (28) and then mechanically and/or pneumatically and/or due to gravity from the support surface (42) into the conduit (32) is promoted.

Procedure according to one of Claims 10 or 11 , wherein the line (32) and / or the drying chamber (28) oxygen-containing combustion air (66) is supplied.

Procedure according to one of Claims 10 until 12 wherein the slurry material (68) is introduced into the drying chamber (28) above the fuel (36).

Procedure according to one of Claims 10 until 13 wherein the slurry material (68) and/or fuel (36) is conveyed into the drying chamber (28) pneumatically, mechanically or by gravity.