DE1157203B - Verfahren zum direkten Waermeaustausch zwischen einem aus feinkoernigen Stoffen bestehenden Aufgabegut und unter Kornvergroesserung aus diesem entstandenem Fertigprodukt - Google Patents

Description

• Verfahren zum direkten Wärmeaustausch zwischen einem aus feinkörnigen Stoen bestehenden Aufgabegut und unter Kornvergrößerung aus diesem entstandenem Fertigprodukt Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen Behandlung feinkörniger Stoffe bei der Durchführung von Feststofreaktionen mit gleichzeitiger Kornvergrößerung, insbesondere beim Brennen von Zement, ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Bei bekannten Zementbrennverfahren werden die auf die gewünschte Feinheit gemahlenen Rohstoffe im Gegenstrom zu den wärmeabgebenden Heizgasen durch einen Drehrohrofen geführt, in dem die Reaktionen sowie die Kornvergrößerung stattfinden. Um eine wirtschaftliche Wärmeausnutzung mit geringen Temperaturdifferenzen zwischen den Reaktionspartnern zu erzielen, sind große Baulängen erforderlich, denn die effektiven Wärmeaustauschflächen im Drehrohrofen sind gering. Da im allgemeinen die Wärmezufuhr durch Kohlenstaub- oder Ölfeuerungen an der Austrittsseite des Drehrohrofens erfolgt, verlassen die fertig gebrannten Zementklinker den Drehrohrofen mit Reaktionstemperatur. Die Kühlung der gebrannten Feststoffe muß daher in besonderen Apparaten, z. B. Rostkühlern, erfolgen, die wärmetechnisch ungünstig arbeiten. Durch die in Drehrohrsystemen üblichen langen Verweilzeiten sind derartige Anlagen überdies schwierig zu regeln und zu überwachen.
• Zur Verbesserung der Wärmewirtschaft hat man bereits die Anwärmung der festen Aufgabestoffe in Zyklone verlagert. Hierbei ist jedoch der thermodynamisch günstige Gegenstrom nur in Annäherung zu erreichen, und das Problem der Kühlung der Reaktionsprodukte ist nicht gelöst.
• Ebenfalls ist die Verwendung des Fließbettes für Brenn.- und Röstzwecke bekannt. Dieses arbeitet bekanntlich unter den technisch interessanten Bedingungen als »vollkommener Mischer«, so daß Vorwärm- und Kühlvorgänge nur mit schlechtem Wirkungsgrad in ihm durchgeführt werden können.
• Bei vielen Brennprozessen, insbesondere beim Brennen von Zement, tritt eine Kornvergrößerung unter gleichzeitigem Durchlaufen einer backfähigen Feststoffphase auf. Derartige backende Feststoffe sind für den Betrieb eines Fließbettes jedoch hinderlich. Es ist daher bekannt und üblich, das Fließbett so zu fahren und zu bemessen, daß nur ein geringer Teil feinstkörniger Aufgabestoffe das Fließbett ausfüllt, während der überwiegende Teil durch fertig gebrannte, nicht backende Teilchen gebildet wird. So werden das Fließverhalten und die Eigenschaften des Fließbettes im wesentlichen durch das grobe Korn bestimmt, und die geringeren Mengen backender Teile können sich nicht störend bemerkbar machen. Gleichzeitig ist der Abzug des Fertigproduktes einfach, da auf Grund der eingestellten Mengenverhältnisse nur kleine Mengen unreagierten Feinststaubes mit ausgetragen werden können. Bei einer gleichzeitig auftretenden Kornvergrößerung ist dieses Mengenverhältnis jedoch nur schwierig einstellbar, dafür größere Teilchen größere Gasgeschwindigkeiten zur Erzielung einer fließfähigen Mischphase nötig sind:. Diese würden jedoch ein Austragen der feinsten Teile durch Strömungskräfte zur Folge haben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, einen weitgehenden Wärmeaustausch im Gegenstrom und eine Verwendung des Fließverfahrens auch bei gleichzeitiger Kornvergrößerung der reagierenden Feststoffe zu erreichen. Die Erfindung besteht darin, in getrennten Wärmeaustauschern die Verbrennungsluft durch die Abgase und die Aufgabestofe durch die Fertigprodukte für ein. Fließbettverfahren vorzuwärmen. Die Reaktion im Fließbett kann dann bei konstanter Temperatur durchgeführt werden. Da die feinkörnigen Stoffe bereits weitgehend vorgewärmt in das Fließbett eingebracht werden, ist ihre Verweilzeit im Fließbett bis zur Kornvergrößerung entsprechend geringer, so daß der Anteil der grobkörnigen Stoffe im Fließbett größer ist; die Gasgeschwindigkeit wird somit hauptsächlich durch das grobkörnige Fertigprodukt bestimmt. Die Vorwärmung des feinkörnigen Aufgabegutes erfolgt erfindungsgemäß mittels eines Fallstromwärmeaustauschers, indem die Aufgabestoffe in einem Gasstrom den infolge der Schwerkraft herabfallenden grobkörnigen Fertigstoffen entgegenströmen. Der Wärmeaustausch erfolgt bei derartigen Gemischen bis zu Korngrößen von 5 mm nach den bekannten Gesetzmäßigkeiten in Flugstaubwolken in wenigen Sekunden. Die Wärmeaustauschzeiten der heißen und groben Fertigprodukte sind dabei größer als die des Aufgabegutes. Daher muß die Austauseherlänge so bemessen sein, daß die Fallzeit der groben Partikel im aufsteigenden Gasstrom größer ist als die Kühlzeit. Durch Einbauten in den. Fallstromwärmsaustauscher ist es möglich, den freien Fall der grobkörnigen Fertigstoffe zu bremsen und somit die Aufenthaltszeit der Fertigstoffe im Wärmeaustauscher zu vergrößern und günstig einzustellen. Der Wärmeaustausch zwischen den Abgasen und der Verbrennungsluft erfolgt in einen an sich bekannten Rekuperator. Ein Ausgleich der Wasserwerte ist möglich, wenn Teilströme aus dem Rekuperator durch eine im Fallstxomaustauscher angeordnete Rohrschlange und gegebenenfalls von dört zurückgeführt werden. Man kann auch einen Teil der vorgewärmten Luft aus dem Rekuperator der Trägerluft für das feinkörnige Aufgabagut im Fallstromwärmeaustauscher beimischen.
• In der Zeichnung ist ein Fließschema für das Verfahren nach der Erfindung dargestellt.
• Die feinkörnägen Einsatzstoffe werden bei 1 in den Falistromwärmeaustauscher 2 aufgegeben und stömen den grobkörnigen Fertigstoffen entgegen, werden auf etwa 1100° C erwärmt und entweder direkt in das Fließbett eingeblasen, gestrichelte Linie 3, oder im Zyklon 5 von der Trägerluft getrennt (Linie 4) und gelangen von dort, 6, in das Hießbettgefäß 7. Ein Teil des Gasstromes im Fließbettgefäß 7 befindet sich über den Zyklon 5 ständig im Umlauf (Linie 8). Die Brennstoffe, Kohlenstaub oder Öl, werden bei 9 in das Fließbett aufgegeben. Die Abgase verlassen das Fh@eßbettgefäß bei 10, werden im Zyklon 11 vom Staub getrennt, der zurück in Fließbett fällt (Linie 12). Vom Zyklon 11 gelangen die Abgase in den Rekuperator 14 (Linie 13), geben dort ihre Wärme an die bei 15 eintretende Verbrennungsluft ab, die zum Fließbett weitergeleitet wirrt (Linie 16). Nachdem die Abgase einen großen Teil ihrer Wärme abgegeben haben, verlassen sie den Rekuperator 14 bei 17. Ein Ausgleich der Wasserwerte ist möglich, wenn Teilströme von dem Rekuperator 14 durch die Rohrschlange im Fallstromaustauscher 2 geführt werden (gestrichelte Linie 18-19).
• Vom Fließbett gelangen die Fertigstoffe (Linie 20) in den Fallstromaustauscher 2. Der Fallstromaustauscher 2 ist mit Einbauten 21 versehen, die den freien Fall der Fertigstoffe abbremsen. Letztere verlassen, dien Fallstromaustauscher bei 22.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein für Sinterprozesse brauchbar, beispielsweise auch bei der Herstellung von Blähton; ferner kann es bei der Erzreduktion angewandt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum direkten Wärmeaustausch zwischen einem aus feinkörnigen Feststoffen bestehenden Aufgabegut und dem unter Kornvergrößerung aus diesem in einem Fließbett, insbesondere beim Brennen von Zement entstanr denen heißen Fertigprodukt, dadurch gekennzeichnet, daß ein aufsteigender, das feinkörnige Aufgabegut enthaltender Gasstrom in einem Fallstromaustau.scher im Gegenstrom zu dem gröberen Fertigprodukt geführt wird und daß in einem getrennten Wärmeaustauscher die Verbrennungsluft durch die Abgase indirekt vorgewärmt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d'aß zum Ausgleich der Wasserwerte in den Wärmeaustauschern Teilströme aus dem Rekuperator in den Fallstromaustauscher geleitet und gegebenenfalls von dort zurückgeführt werden.
3. 3. Fallstromwärmeaustauscher zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrschlangen für die Teilströme zum Ausgleich der Wasserwerte eingebaut sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 578 652, 707 062, 808 236, 817 451, 835 296, 902 955.