DE102021201730A1 - Height-optimized device for the heat treatment of mineral substances - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von mineralischen Stoffen, wobei die Vorrichtung einen Vorwärmer 10 einen Calcinator 20 und einen Kühler 30 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Baueinheiten (Vorwärmer 10, Calcinator 20 und Kühler 30) nebeneinander angeordnet sind.The present invention relates to a device for the heat treatment of mineral substances, the device having a preheater 10, a calciner 20 and a cooler 30, characterized in that at least two of the structural units (preheater 10, calciner 20 and cooler 30) are arranged next to one another.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörniger mineralischen Stoffen, beispielsweise mineralischer Carbonate, Tone oder metallische Erze.The invention relates to a device for the heat treatment of fine-grained mineral substances, for example mineral carbonates, clays or metallic ores.
Solche Vorrichtungen weisen einen Vorwärmer, einen Calcinator und einen Kühler auf. Prinzipiell verlaufen der Stoffstrom des Feststoffes und der Gasstrom im Gegenstrom, wobei üblicherweise abschnittsweise ein Gleichstrom mit dazwischengeschalteten Abscheidern, insbesondere Zyklonabscheidern vorliegt. Während das Gas die Anlage von unten nach oben durchströmt, durchläuft das Aufgabematerial die Anlage mittels Schwerkraft von oben nach unten. Daher werden Vorwärmer, Calcinator und Kühler üblicherweise übereinander angeordnet. Da insbesondere Vorwärmer und Kühler üblicherweise mehrstufig ausgebildet sind, ergibt sich eine hohe Bauhöhe, die der Summe der Höhe der einzelnen Baugruppen beziehungsweise Prozessstufen entspricht. Doch gerade diese Bauhöhe stellt vielerorts durch Erdbebenrisiken, Starkwinde oder örtlichen Vorschriften ein Problem in der Umsetzung dar, was zum Teil eine Nutzung dieser Technologie unmöglich macht.Such devices include a preheater, a calciner and a cooler. In principle, the material flow of the solids and the gas flow run in countercurrent, with sections usually being cocurrent with interposed separators, in particular cyclone separators. While the gas flows through the plant from the bottom up, the feed material flows through the plant from the top down by gravity. For this reason, the preheater, calciner and cooler are usually arranged one above the other. Since the preheater and cooler in particular are usually multi-stage, the overall height is high, which corresponds to the sum of the height of the individual assemblies or process stages. However, it is precisely this construction height that poses a problem in implementation in many places due to earthquake risks, strong winds or local regulations, which in some cases makes it impossible to use this technology.
Als weitere Schwachpunkt der Flugstromtechnologie ist neben der Bauhöhe zudem eine recht kurze Verweilzeit im Calcinator zu nennen. Es ist bekannt, dass durch eine Verlängerung der Prozesszeit, sich die Produkteigenschaften weiter den späteren Anforderungen anpassen lassen. Wird zur Verlängerung der Verweilzeit eine entsprechende Vorrichtung zum Beispiel Verweilbehälter oder Materialrückführungen integriert, erhöht sich die Bauhöhe weiter.Another weak point of the entrained flow technology, in addition to the overall height, is the very short residence time in the calciner. It is known that by extending the process time, the product properties can be further adapted to later requirements. If a corresponding device, for example a dwelling tank or material return system, is integrated to extend the dwelling time, the overall height increases further.
Aus der
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Durch die vergleichsweise große Bauhöhe ist aus statischen Gründen der tragende Stahlbau sehr aufwändig und kostenintensiv. Mancherorts ist die Errichtung einer solchen Anlage durch örtlich Höhenlimitierungen oder aufgrund von Gefahren durch Erdbeben oder starken Winden gänzlich undenkbar.Due to the comparatively high overall height, the load-bearing steel structure is very complex and expensive for static reasons. In some places, the construction of such a system is completely unthinkable due to local height restrictions or due to the dangers of earthquakes or strong winds.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die auch unter diesen Randbedingungen realisierbar ist.The object of the invention is to create a device that can also be implemented under these boundary conditions.
Gelöst wird diese Aufgabe durch Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.This problem is solved by the device with the features specified in claim 1 . Advantageous developments result from the dependent claims, the following description and the drawings.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Wärmebehandlung wie beispielsweise und insbesondere Röstung, Kalzination, Dehydratation oder Phasenänderungen, von mineralischen Stoffen, insbesondere feinkörnigen mineralischen Stoffen. Beispielsweise und insbesondere sind die mineralischen Stoffe ausgewählt aus der Gruppe umfassendmineralischer Carbonate, Gips, Kalkstein, Magnesit, Dolomit, Phosphaterz, Tonen, Metallerzen oder einer Mischungen hieraus. Die Vorrichtung weist drei Baugruppen auf, wobei eine erste Baugruppe ein Vorwärmer ist, wobei eine zweite Baugruppe ein Calcinator ist und wobei eine dritte Baugruppe ein Kühler ist. Diese werden üblicherweise übereinander angeordnet, sodass das Material von oben nach unten durch die Vorrichtung gelangt. In einzelnen Abschnitten der Vorrichtung wird das Material vom Gasstrom gegen die Schwerkraft angehoben, doch insgesamt durchläuft das Material getrieben durch die Schwerkraft die Anlage von oben nach unten. Um die hierdurch entstehende große Bauhöhe zu reduzieren werden erfindungsgemäß zwei der drei Baugruppennebeneinander angeordnet. Beispielsweise werden der Calcinator und der Kühler übereinander und somit neben dem Vorwärmer angeordnet. Alternativ und bevorzugt werden der Vorwärmer und der Calcinator übereinander und somit neben dem Kühler angeordnet.The device according to the invention is used for heat treatment such as, for example and in particular, roasting, calcination, dehydration or phase changes of mineral substances, in particular fine-grained mineral substances. For example and in particular, the mineral substances are selected from the group comprising mineral carbonates, gypsum, limestone, magnesite, dolomite, phosphate ore, clays, metal ores or a mixture thereof. The apparatus has three assemblies, a first assembly being a preheater, a second assembly being a calciner, and a third assembly being a cooler. These are usually arranged one above the other so that the material passes through the device from top to bottom. In individual sections of the device, the material is lifted by the gas flow against the force of gravity, but overall the material passes through the system from top to bottom, driven by gravity. In order to reduce the resulting large overall height, according to the invention two of the three assemblies are arranged next to one another. For example, the calciner and the cooler are arranged one above the other and thus next to the preheater. Alternatively and preferably, the preheater and the calciner are arranged one above the other and thus next to the cooler.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden alle drei Baugruppen nebeneinander angeordnet. Somit Sind sowohl Vorwärmer als auch Calcinator als auch Kühler nebeneinander angeordnet.In a further embodiment of the invention, all three assemblies are arranged side by side. Thus, both preheater and calciner as well as cooler are arranged side by side.
Die Anordnung nebeneinander erhöht zwar auf der einen Seite die benötigte Grundfläche, auf der anderen Seite wird jedoch die Höhe reduziert. Bei begrenzten Grundflächen, beispielsweise bei der Erweiterung bestehender Anlagen, kann das Nebeneinanderplatzieren von zwei Baugruppen, beispielsweise des Kühler und des Calcinator, bereits einen Vorteil im Höhenbau aufweisen. Dabei hat sich als vorteilhaft gezeigt, dass in einer Ausführungsform, bei der Kühler und Calcinator nebeneinander angeordnet sind, ein am unteren Ende des Calcinators angeordnete Brennvorrichtung aus einem Brennerraum und wenigstens einem Brenner, der einen vergleichsweise hohen Anteil am Gesamtanlagengewicht aufweist, in einer tieferen Höhe montiert werden kann. Hierdurch kann ein leichterer Stahlbau eingesetzt werden. Zusätzlich wird die Montage als auch die späteren Wartungsarbeiten des Brennerraumes und des Brenners durch die niedrige Anordnung erleichtert. Ebenso kann es vorteilhaft sein, den Vorwärmer neben dem Calcinator anzuordnen. Für Anlagen, bei der die Grundfläche baulich nicht begrenzt ist, zeigt sich bei der Nebeneinanderplatzierung aller drei Baugruppen, dass die Reduktion der Höhe gegenüber der Zunahme der Grundfläche einen positiven Einfluss auf die tragende Stahlkonstruktion hat, und dass hierdurch eine einfachere und günstigere Konstruktion gewählt werden kann.On the one hand, the side-by-side arrangement increases the required floor space, but on the other hand, the height is reduced. If the floor space is limited, for example when expanding existing systems, the placement of two assemblies next to each other, for example the cooler and the calciner, can already have an advantage in terms of height construction. It has been shown to be advantageous that in one embodiment in which the cooler and calciner are arranged next to one another, a combustion device arranged at the lower end of the calciner and consisting of a burner chamber and at least one burner, which accounts for a comparatively high proportion of the total system weight, is at a lower height can be mounted. As a result, a lighter steel construction can be used. In addition, assembly and subsequent maintenance work on the burner chamber and burner is made easier by the low arrangement. It can also be advantageous to arrange the preheater next to the calciner. For systems where the floor area is not structurally limited, placing all three assemblies next to each other shows that the reduction in height compared to the increase in floor area has a positive influence on the supporting steel structure, and that a simpler and cheaper construction can be selected as a result can.
Ein weiterer Vorteil dieser Bauweise ist, dass zudem eine deutlich verkürzte Montagezeit der Gesamtanlage erzielt werden kann, da hierbei mehrere vorgefertigte Zykloneinheiten der unterschiedlichen Prozessstufen auf einer Bühnenebene verbaut werden können. Zudem können auch die Kraneinheiten für Montage und bei späteren Revisionen deutlich kleiner gewählt werden.Another advantage of this design is that the assembly time of the entire system can be significantly reduced, since several prefabricated cyclone units for the different process stages can be installed on one platform level. In addition, the crane units for assembly and later revisions can be selected to be significantly smaller.
Bei einer Vorrichtung, bei der der Vorwärmer neben dem Calcinator angeordnet ist hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der Abwurfpunkt des Calcinator-Produktes nach oben verschoben werden kann, ohne dass sich die absolute Bauhöhe des Vorwärmers über dem Grund entsprechend nach oben verschiebt. Dadurch kann der Abwurfpunkte des Calcinators den weiteren Erfordernissen der Anlagengestaltung optimiert plattziert werden, ohne dass die Gesamtbauhöhe der Vorrichtung vergrößert wird. So kann beispielsweise durch das Verschieben des Abwurfpunktes des Calcinators nach oben weitere Komponenten, beispielsweise Verweilreaktoren oder Materialstromteiler mit Rückführungen in den Calcinator, in den Materialweg zwischen Calcinator und Kühler installiert werden ohne dass sich hierdurch die gesamte Bauhöhe vergrößert.In a device in which the preheater is arranged next to the calciner, it has proven to be advantageous that the discharge point of the calciner product can be shifted upwards without the absolute height of the preheater above the ground being correspondingly shifted upwards. As a result, the discharge point of the calciner can be optimally positioned to meet the further requirements of the system design, without increasing the overall height of the device. For example, by moving the discharge point of the calciner upwards, additional components, such as residence reactors or material flow dividers with returns to the calciner, can be installed in the material path between the calciner and the cooler without increasing the overall height.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Vorwärmer einen ersten Materialeingang und einen ersten Materialausgang auf. Der erste Materialausgang wird auch Abwurfpunkt des Vorwärmers genannt. Weiter weist der Calcinator einen zweiten Materialeingang und einen zweiten Materialausgang auf. Der zweite Materialausgang wird auch Abwurfpunkt des Calcinators genannt. Weiter weist der Kühler einen dritten Materialeingang und einen dritten Materialausgang auf. Der dritte Materialausgang wird auch Abwurfpunkt des Kühlers genannt. Vorteilhafter Weise ist der erste Materialausgang oberhalb der zweiten Materialeingangs angeordnet und der zweite Materialausgang ist oberhalb des dritten Materialeingangs angeordnet. Auf diese Weise wird eine geringe Bauhöhe erreicht, gleichzeitig aber auch eine Förderung von Material gegen die Schwerkraft verhindert.In a further embodiment of the invention, the preheater has a first material inlet and a first material outlet. The first material outlet is also called the discharge point of the preheater. The calciner also has a second material inlet and a second material outlet. The second material outlet is also called the discharge point of the calciner. The cooler also has a third material inlet and a third material outlet. The third material outlet is also called the discharge point of the cooler. The first material outlet is advantageously arranged above the second material inlet and the second material outlet is arranged above the third material inlet. In this way, a low overall height is achieved, but at the same time material is prevented from being conveyed against the force of gravity.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Vorwärmer einen ersten Gaseingang und einen ersten Gasausgang auf. Weiter weist der Calcinator einen zweiten Gaseingang und einen zweiten Gasausgang auf. Weiter weist der Kühler einen dritten Gaseingang und einen dritten Gasausgang auf. Vorteilhafter Weise ist der zweite Gasausgang mit dem ersten Gaseingang über eine erste Gasleitung verbunden und der dritte Gasausgang ist mit dem zweiten Gaseingang über eine zweite Gasleitung verbunden. Die erste Gasleitung und die zweite Gasleitung weisen jeweils einen fallenden Gasleitungsteil und an der Unterseite eine untere Umlenkung auf. Optional und bevorzugt weisen die erste Gasleitung und die zweite Gasleitung jeweils eine obere Umlenkung auf. Da die Bestandteile nicht mehr wie üblich übereinander angeordnet sind, muss nun das heiße Gas umgelenkt und jeweils auf ein niedrigeres Niveau geführt werden, so dass der Gasstrom in die nachfolgende Baugruppe wieder von unten eintritt. Hierdurch verlängert sich zwar der Weg der Gasführung und es wird gleichzeitig mehr Oberfläche geschaffen, was zu einem Wärmeverlust führt, dieses wird durch die geringere Höhe der Gesamtkonstruktion jedoch kompensiert. Optional können diese verbindenden Gasleitungen als Prozessraum zur Konditionierung der Gasströmung genutzt werden. Beispielsweise kann in die erste Gasleitung zwischen dem Kühler und dem Calcinator weitere Energie durch das Zumischen von Heißgas mittels einer Heißgaszuführung aus anderen Prozessen oder eines Heißgaserzeugers oder aber auch durch direkte Zufuhr von Brennstoffen oder elektrischer Energie erfolgen. Die Strecke der zweiten Gasleitung begünstigt die Durchmischung der Gasströme. In die erste Gasleitung zwischen den Calcinator und den Vorwärme können in einer weiteren Ausführungsform Additive, beispielsweise und insbesondere zur NOx-Minimierung, eingebracht werden. Durch die Länge der Gasleitung erhöht sich die Verweilzeit zur Umsetzung zwischen dem Additiv, beispielsweise Ammoniak und NOx.In a further embodiment of the invention, the preheater has a first gas inlet and a first gas outlet. The calciner also has a second gas inlet and a second gas outlet. The cooler also has a third gas inlet and a third gas outlet. The second gas outlet is advantageously connected to the first gas inlet via a first gas line and the third gas outlet is connected to the second gas inlet via a second gas line. The first gas line and the second gas line each have a falling gas line part and a lower deflection on the underside. Optionally and preferably, the first gas line and the second gas line each have an upper deflection. Since the components are no longer arranged one above the other as usual, the hot gas must now be deflected and guided to a lower level so that the gas flow enters the subsequent assembly from below again. Although this lengthens the path of the gas flow and at the same time more surface is created, which leads to heat loss, but this is compensated by the lower height of the overall construction. Optionally, these connecting gas lines can be used as a process space for conditioning the gas flow. For example, additional energy can be added to the first gas line between the cooler and the calciner by adding hot gas by means of a hot gas supply from other processes or a hot gas generator, or by directly supplying fuel or electrical energy. The route of the second gas line favors the mixing of the gas flows. In a further embodiment, additives, for example and in particular to minimize NO x , can be introduced into the first gas line between the calciner and the preheater. The length of the gas line increases the residence time for the reaction between the additive, for example ammonia and NOx .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine untere Umlenkung als U-förmige Umlenkung ausgebildet.In a further embodiment of the invention, at least one lower deflection is designed as a U-shaped deflection.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine untere Umlenkung als eine U-förmige Umlenkung mit einem verjüngenden Verlauf ausgeführt. Hierdurch kommt es zu einem Düseneffekt und einer Beschleunigung des Gases am Ende, was vorteilhaft ist, um die Ablagerungen in der unteren Umlenkung zu verringern.In a further embodiment of the invention, at least one lower deflection is designed as a U-shaped deflection with a tapering course. This results in a nozzle effect and an acceleration of the gas at the end, which is advantageous for reducing deposits in the lower deflection.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die untere Umlenkungen einen Einströmtopf, eine Absetzkammer oder einen Wirbeltopf auf. Die erste Gasleitung beziehungsweise die zweite Gasleitung sind hierbei über die untere Umlenkung seitlich mit dem Einströmtopf, der Absetzkammer oder dem Wirbeltopf verbunden. Bevorzugt weisen der Einströmtopf, die Absetzkammer und der Wirbeltopf einen Materialaustrag zur Entfernung von Ablagerungsstoffen auf.In a further embodiment of the invention, the lower deflection has an inflow pot, a settling chamber or a vortex pot. The first gas line and the second gas line are in this case via the lower deflection laterally connected to the inflow pot, the settling chamber or the vortex pot. The inflow pot, the settling chamber and the vortex pot preferably have a material discharge for removing deposits.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zweite unteren Umlenkung der zweiten Gasleitung eine zweite Entnahme für Feststoff auf. Vorzugsweise wird der hier ausgetragene Feststoff über den dritten Materialeingang des Kühlers wieder aufgegeben. Anderenfalls kann der Feststoff auch direkt ausgetragen werden und je nach Zusammensetzung dem Produkt zugeführt oder verworfen werden.In a further embodiment of the invention, the second lower deflection of the second gas line has a second removal point for solids. The solids discharged here are preferably returned via the third material inlet of the cooler. Otherwise, the solid can also be discharged directly and, depending on its composition, added to the product or discarded.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste untere Umlenkung der ersten Gasleitung eine erste Entnahme für einen Feststoff auf. Vorzugsweise wird der hier ausgetragene Feststoff über den dritten Materialeingang des Kühlers wieder aufgegeben. Anderenfalls kann der Feststoff auch direkt ausgetragen werden und je nach Zusammensetzung dem Produkt zugeführt oder verworfen werden.In a further embodiment, the first lower deflection of the first gas line has a first removal point for a solid. The solids discharged here are preferably returned via the third material inlet of the cooler. Otherwise, the solid can also be discharged directly and, depending on its composition, added to the product or discarded.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in wenigstens einem fallenden Gasleitungsteil ein Ventilator angeordnet.In a further embodiment of the invention, a fan is arranged in at least one descending part of the gas line.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem zweiten Materialausgang und dem dritten Materialeingang ein Verweilzeitbehälter angeordnet. Der zweite Materialausgang ist oberhalb des Verweilzeitbehälters angeordnet und der dritte Materialeingang ist unterhalb des Verweilzeitbehälters angeordnet. Der Verweilzeitbehälter dient dazu, das zu behandelnde Temperatur eine gewisse Zeit auf der erhöhten Temperatur zu halten, um weitere Umsetzungen zeitlich zu ermöglichen. Der Verweilzeitbehälter kann bereits ein Rohr mit geringer Neigung sein, kann aber auch beispielsweise entsprechend der
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem zweiten Materialaustrag und dem dritten Materialeingang ein Materialstromteiler angeordnet. Der Materialstromteiler weist einen ersten Teilstromausgang und einen zweiten Teilstromausgang auf. Der erste Teilstromausgang ist mit dem dritten Materialeingang verbunden und der zweite Teilstromausgang ist mit dem Calcinator verbunden. Somit wird ein Teil des Materialstromes wieder in den Calcinator zurückgeführt wird. Hierdurch erhöht sich die stochastische Verweilzeit des Materials im Calcinator. Die Zufuhr kann hierbei über den zweiten Materialeingang oder alternativ über einen weiteren optionalen separaten Materialeingang in den Calcinator erfolgen, der sich entsprechend des Temperaturprofiles des Calcinators in einer höheren Position der Steigleitung befinden kann.In a further embodiment of the invention, a material flow divider is arranged between the second material outlet and the third material inlet. The material flow divider has a first partial flow outlet and a second partial flow outlet. The first partial flow output is connected to the third material input and the second partial flow output is connected to the calciner. Thus, part of the material flow is fed back into the calciner. This increases the stochastic residence time of the material in the calciner. The material can be fed into the calciner via the second material inlet or alternatively via a further optional separate material inlet, which can be located at a higher position in the riser pipe depending on the temperature profile of the calciner.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Calcinator wenigstens einen ansteigenden Calcinator-Abschnitt auf. Optional kann der Calcinator einen fallende Calcinator-Abschnitt aufweisen. Wenn der Calcinator einen fallende Calcinator-Abschnitt aufweist, so ist der fallende Calcinator-Abschnitt kürzer als der ansteigende Calcinator-Abschnitt. Durch den fallenden Calcinator-Abschnitt kann die Höhe des zweiten Materialausgangs optimal an die Erfordernisse der Vorrichtung angepasst werden.In a further embodiment of the invention, the calciner has at least one ascending calciner section. Optionally, the calciner can have a falling calciner section. If the calciner has a falling calciner section, the falling calciner section is shorter than the rising calciner section. Due to the falling calciner section, the height of the second material outlet can be optimally adapted to the requirements of the device.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden in der ersten Gasleitung und/oder der zweiten Gasleitung weitere Additive zur Konditionierung des Gasstromes zugeführt.In a further embodiment of the invention, further additives for conditioning the gas flow are fed into the first gas line and/or the second gas line.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in der ersten Gasleitung und/oder der zweiten Gasleitung thermische Energie zugeführt.In a further embodiment of the invention, thermal energy is supplied in the first gas line and/or the second gas line.
Durch diesen Anordungen der Baugruppen lassen sich im unteren Bereich des Calcinators unterschiedliche Brennerraumgeometrien beziehungsweise Brennerinstallationen installieren, ohne dabei Einfluss auf die Höhenlage der Einlässe und Auslässe der Material- und Gasströmungen der Vorrichtung zu nehmen.Due to this arrangement of the assemblies, different burner chamber geometries or burner installations can be installed in the lower area of the calciner without affecting the height of the inlets and outlets of the material and gas flows of the device.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
1 Ausführungsbeispiel ohne Verweilzeitbehälter -
2 Ausführungsbeispiel mit Verweilzeitbehälter -
3 detaillierte Darstellung
-
1 Embodiment without residence time tank -
2 Embodiment with dwell tank -
3 detailed representation
In
Das zu bearbeitende Material tritt durch eine Eduktzuführung 60 in den ersten Materialeingang 12 in den Vorwärmer ein, wird durch den Abgasstrom des Calcinators erwärmt und tritt über einen ersten Materialausgang 14 erwärmt wieder aus. Von hier gelangt das Material in den zweiten Materialeingang 22 des Calcinators 20 und wird hier thermisch umgesetzt. Über einen zweiten Materialausgang 24 verlässt das Material den Calcinator und gelangt über den dritten Materialeingang 32 in den Kühler 30. Hier wird das Material abgekühlt und verlässt den Kühler durch den Materialausgag 34 über die Produktabführung 70.The material to be processed enters the preheater through an
Der Gasstrom ist im Ganzen betrachtet gegenläufig. Über die Gaszuführung 80 gelangt kühles Gas in den dritten Gaseingang 36 in den Kühler 30 und wird dort durch das Material erwärmt. Durch den dritten Gasausgang 38 verlässt das erwärmte Gas den Kühler 30. Da sich der zweite Gaseinlass 26 des Calcinators 20 durch die nebeneinander liegende Bauweise deutlich niedriger befindet, weist die Vorrichtung eine zweite Gasleitung 50 auf, die am unteren Ende eine zweite untere Umlenkung 52 aufweist.Viewed as a whole, the gas flow is in the opposite direction. Cool gas reaches the
Üblicherweise befindet sich in direkter Nähe des zweiten Gaseinlasses 26 ein Brennerraum zur Zuführung der notwendigen thermischen Energie. Der hier von unten eintretende vorgewärmter Gasstrom des Kühlers 30 dient als Hauptverbrennungsluft. Das Gas strömt durch den Calcinator 20, welcher beispielsweise und bevorzugt am Ende einen Abscheidezyklon aufweist, um Gas und Material zu trennen. Das Gas wird dann durch den zweiten Gasausgang 28 in die erste Gasleitung 40 geführt, um erneut auf ein tiefer liegendes Niveau des ersten Gaseingangs 16 des Vorwärmers 10 geführt zu werden. Dazu weist die erste Gasleitung ebenfalls am unteren eine erste untere Umlenkung 42 auf. Im Vorwärmer 10 erwärmt das heiße von unten eintretende Gas das kalte von oben eintretende Material und wird selber dabei abgekühlt. Das kühle Gas wird dann durch den ersten Gasausgang 18 zu Gasabführung 90 geleitet. Die Gasabführung 90 kann beispielsweise einen Staubabscheider aufweisen.A burner space for supplying the necessary thermal energy is usually located in the direct vicinity of the
Die in
In
In dieser beispielhaften Ausführungsform sind weiterhin die erfindungsmäßigen Vorzüge ersichtlich, dass bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik, bei der alle Zyklonstufen übereinander angeordnet sind, die Bauhöhe erheblich reduziert werden kann. Hierdurch kann beispielsweise für die Materialzufuhr 60 zur Vorwärmerstufe ein gegenüber dem Stand der Technik kürzeres Förderorgan verwendet werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Baugruppen nebeneinander liegt der Schwerpunkt der einzelnen Baugruppen jeweils auf einem deutlich tieferen Höhenniveau im Vergleich zum Stand der Technik. Eine Modifikation der Anordnung, Baugrößen, Anzahl der Zyklonstufen, Längen der Steigleitungen sowie Einbau weiterer Baugruppen, wie zum Beispiel hier gezeigt eines Verweilbehälter 100, beeinflussen nur die Höhe einer einzelnen Baugruppe, hier des Calcinator, und nicht die Bauhöhe und Gestaltung der anderen beiden BaugruppenIn this exemplary embodiment, the advantages according to the invention can also be seen that, in a device according to the invention, compared to a device according to the prior art, in which all cyclone stages are arranged one above the other, the overall height can be significantly reduced. As a result, for example, a shorter conveying element can be used for the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Vorwärmerpreheater
- 1212
- erster Materialeingangfirst incoming material
- 1414
- erster Materialausgangfirst material exit
- 1616
- erster Gaseingangfirst gas inlet
- 1818
- erster Gasausgangfirst gas outlet
- 2020
- Calcinatorcalciner
- 2222
- zweiter Materialeingangsecond material input
- 2424
- zweiter Materialausgangsecond material exit
- 2626
- zweiter Gaseingangsecond gas inlet
- 2828
- zweiter Gasausgangsecond gas outlet
- 3030
- Kühlercooler
- 3232
- dritter Materialeingangthird material input
- 3434
- dritter Materialausgangthird material exit
- 3636
- dritter Gaseingangthird gas inlet
- 3838
- dritter Gasausgangthird gas outlet
- 4040
- erste Gasleitungfirst gas line
- 4242
- erste untere Umlenkungfirst lower deflection
- 5050
- zweite Gasleitungsecond gas line
- 5252
- zweite untere Umlenkungsecond lower deflection
- 6060
- Eduktzuführungeduct feed
- 7070
- Produktabführungproduct discharge
- 8080
- Gaszuführunggas supply
- 9090
- Gasabführunggas evacuation
- 100100
- Verweilzeitbehälterresidence time tank
- 110110
- weitere Materialzuführungfurther material feed
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- EP 0125973 B1 [0004]EP 0125973 B1 [0004]
- US 6574885 B1 [0005]US 6574885 B1 [0005]
- WO 9855418 A1 [0006]WO 9855418 A1 [0006]
- EP 1060146 B1 [0007]EP 1060146 B1 [0007]
- DE 102019201763 A1 [0024]DE 102019201763 A1 [0024]
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EP22713532.4A EP4271954A1 (en) | 2021-02-24 | 2022-02-09 | Height-optimized device for the thermal treatment of mineral substances |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0125973B1 (en) | 1983-05-10 | 1986-07-23 | FIVES-CAIL BABCOCK, Société anonyme | Installation for the heat treatment of minerals in pulverulent form |
WO1998055418A1 (en) | 1997-06-05 | 1998-12-10 | Demeter Technologies | Installation for thermal treatment of suspended powder substances, and use for flash calcining of mineral, in particular clayey, substances |
EP1060146B1 (en) | 1998-02-04 | 2002-04-10 | F.L. Smidth & Co. A/S | Kiln plant and method for manufacturing cement |
US6574885B1 (en) | 1998-12-28 | 2003-06-10 | Tetrapat | Cyclone heat exchanger |
DE102019201763A1 (en) | 2019-02-12 | 2020-02-20 | Thyssenkrupp Ag | Device for the thermal treatment of a bulk material |
-
2021
- 2021-02-24 DE DE102021201730.4A patent/DE102021201730A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0125973B1 (en) | 1983-05-10 | 1986-07-23 | FIVES-CAIL BABCOCK, Société anonyme | Installation for the heat treatment of minerals in pulverulent form |
WO1998055418A1 (en) | 1997-06-05 | 1998-12-10 | Demeter Technologies | Installation for thermal treatment of suspended powder substances, and use for flash calcining of mineral, in particular clayey, substances |
EP1060146B1 (en) | 1998-02-04 | 2002-04-10 | F.L. Smidth & Co. A/S | Kiln plant and method for manufacturing cement |
US6574885B1 (en) | 1998-12-28 | 2003-06-10 | Tetrapat | Cyclone heat exchanger |
DE102019201763A1 (en) | 2019-02-12 | 2020-02-20 | Thyssenkrupp Ag | Device for the thermal treatment of a bulk material |
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