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Verfahren und Vorrichtung zum Brennen und Rösten von Erzen, Zement-Rohmaterialien
usw.
Es ist bekannt, daß Sulfiderz, Kalkstein oder Zementrohmaterialien in
einem fluidisierten Bett geröstet oder gebrannt werden können. In der Industrie
haben bereite einige derartige Verfahren Anwendung gefunden. _
lach diesen Verfahren werden die angegebenen pulverförmigen Erze in
ein zylinderförmiges Umeetzungegefäß eingeführt, das gegebenenfalls
mit
wärmefesten Rosten versehen ist. In dieses Umset$ungegefä,ß wird
Luft,
Brennstofföl oder Gas eingeführt! so daß das pulverförmige Ers eine fluidisierte
Masse durch den nach oben gerichteten Luftfluß aus-
bilden kann, sowie der
Umsetzung in fluidisiertem Zustand unterworfen wird.
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Das erfindungegemäße Verfahren unterscheidet sich von vorbekannten
Arbeitsweisen und zeigt die folgenden Merkmale.
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Merkmal 1: Es
wird kein
pulverförmiges Material angewandt,
vielmehr
wird Sulfiders, Kalkstein
oder Zement-Rohmaterialien zerkleinert
und in kleine
Teilchen sortiert oder in kleine Kügelohen
granuliert, und in dieser
Form
als Rohmaterial angewandt.
| So wird s®B. drbe@ ä ege d "eia:, der K.@en einen
Durchmesser von |
| 1 bis 3 oder 3 - f .y. ,:@@.e.rnd lfm Rohmaterialien aufweisen. |
Untersuchungen haben gezeigt, daß Kügelchen mit einem Durchmesser kleiner als 1
mm oder größer als 6 mm für die Anwendung nicht
geeig-
net sind, und somit
stellt es eines der erfindt"mgsgemäßen Merkmale dar! daß "kleine Kügelchen" mit
einem Durehmeseer von 1 bis 6 mit
als
Rohmaterial angewandt werden. (Im folgenden
werden aus Gründen der .Einfachheit Teilchen mit dieser Größenverteilung als "kleine
Kügelchen" bezeichnet), Merkmal 21 Wie in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, besteht
der Erfindungagegenetand aus zwei Teilen, d.h. einem Vorerhitzen (a) mit bewegtem
Bete, in das Bett der "kleinen Kügelchen" nach unten bewegt wird, während man heiße
Gaee nach oben gegen das sich bewegende Bett der "kleinen Kügelchen" fließen läßt,
sowie ein Umeetsungsgefäß (b) mit einem fluidisiertem Bett, in dem das Verbrennungsgas
und die Luft nach oben geführt werden, um so die "leinen Kügel-
chen" zu fluidisiertn,
wodurch
dieselben der gewünechten Umsetzungsunterworfen werden. Gegebenenfalls
iet,ea weiterhin möglich die gesamte Vorrichtung anzuwenden, die aus zwei Teilen
und einem Kühler (c) mit bewegtem Bett für das untere sich bewegende Bett
besteht,
| der mit dem Umsetzungegeäß (b) in Verbiadmng steht ® in dem
ein Luft- |
| etrom für die hlung nach oben gerichtet gegen das sich
bewegende |
| Bett der "kleinen .Kügelchen" geftL1irt werden kenn® |
| Merkmal 3 : - |
| facfindungegemäß kommen drei dergep3 Galt Biteinender in
Verbindung |
| stehende Vorrichtungen in Anrendp daß man das aase
dem "kleinen |
| Kügelchen" bestehende Rohmoterial dvxoh den Vorerhitser
(a), das |
Umeetsungegefäß (b) und den Kühler (e) führt, wobei. Luft nach oben durch den Kühler
(c), das Umsetsungagefäß_(b) und den Vorerhitser (a) in der angegebenen Reihenfolge
fließen läßt.
Merkmal
4a
8rfindun gegemäß kommt eine
derartige Vorrichtung in Anwendung,
bei der
die querseitige Schnittfläche
des oberen Vorerhitzere
(a) und des
Kühlere
(o) wesentlich größer als
derjenige des Umsetzungsgefäßes (b)
ist, und
die "ileinen Kügelchen"
bewegen sich langsam in dem oberen
Yorerhit:er
(a) nach unten,
und der untere Kühler (c) kann
zur Aus-
bildung der fluidinierten
Masse
in dem Umeetzungegefäß
(b) führen. Somit
ist das erfind
emgegemäße
Verfahren durch die angegebenen Merkmale
1 bis 4 und
die erfindungsgemäße Vorrichtung
durch die Merkmale
2 bis 4
gekennzeichnet.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des oberen Vorerhitzers
(a) erläutert. Wenn die "kleinen Kügelchen" in den Vorerhitser
(a) eingeführt werden, führt man aus dem Ureet:ungegefä,ß
(b) kommende Verbrennungsgase nach oben durch das Bett der "kleinen
Kügeldhen", so daß
das Yorerhitzen, Rösten, Caloisieren und
die chemische Ursetzung bei
tiefer Temperatur durchgeführt
werden können. Somit verlauten diese
Arbeitsgänge wirkungsvoller
in dem yorerhitzer (a) als in einem Uraetamgegefäß
(b), das als Vorerhitzer angewandt wird.
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Im Vergleich mit der Anwendung pulverförmigen
Rohmaterials, das einer
Vorerhitsuug in dem bekannten Umeetsungegefäßen,
die mit einem iluidiJ eierten Bett arbeiten, unterworfen
werden, führt die Anwendung von
"kleinen %elohen"
zu einem wesentlich besseren Wirkungsgrad bezüg-
lieh des Wärmeauetausohee
zwischen der Rohmaterial und dem heißen Gas,
als bei der Anwendung
von pulverföreigem Rohmaterial, da kein Austragen nicht umgesetzter
Pulveranteile erfolgt, wie das bei dem Arbeiten mitpulverförnigen Materialien
in fluidisierten Bett der Fall ist, und
es ergeben
sieh weiterhin keine betrieblichen Schwierigkeiten, wie es
die
äenalbildung durch den Brennstoff und das Gas ist. Diese Wirkung lügt
eich auf die Tatsache zurückführen, daß der Pluß der erhitzten
Luft
leichter gehandhabt werden kann. r,_ __.
Bei
der Anwendung der "kleinen Kügelchen" z.B. bei dem
Verarbeiten
von Zement-Rohmaterialien werden diese Kügelchen
weiterhin so stark
bei dem Granulieren verdichtet, daß die Umsetzung
zwischen Pestatoffen (Kombination aus Kieselerde und Kalkstein) wesentlich
besser als bei
der Umsetzung zwischen Pulvern ist. Weiterhin erfolgt praktisch
kein.
Aufsteigen von Staub aus dem sich bewegenden Bett und weiterhin
kann
das sich bewegende Bett in dem Vorerhitzer (a) auch weitere Funktionen
ausüben, wie eine gewisse Staubmenge einzuführen, die durch die heißen
Gase
aus dem Umsetzungsgefäß (b) mitgerissen wird. Bei der Verarbei-
tung
der "kleinen Kügelchen" aus Zement-Rohmaterialien beläuft sich
die
optimale Arbeitstemperatur ausgehend von den Vorerhitzer (a)
zu
dem Umsetsungegefäß (b) auf etwa 1100 biel250°0
und diese Temperatur
lä.ßt sich leicht aufrechterhalten.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des mit einem fluidisierten
Bett
arbeitenden Umsetzungsgefäßes (b) erläutert.
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In dem Umsetzungsgefäß (b) werden die "kleinen Kügelchen" fluidisiert
und bei der gewünschten Umsetzungatemperatur vermittels der Ver-
brennungsgase
und der Luft gehalten, die aus dem Kühler (o) austreten.
Die "kleinen
Kügelchen" können im fluidisierten Zustand in das End-
produkt umgewandelt
werden.-Während des Brennvorgangs können die "kleinen Kügelchen" eine
Neigung
zum Agglomerieren zeigen, jedoch werden dieselben bei der erfindungegemäßen
Arbeiteweiee so heftig vermischend in Bewegung gehalten, daß
die Ausbildung
von größeren Maanan (Klampen artige Klinker) verhindert werden
kann, und zwar trotz der Klebrigkeit der sich umsetzenden "kleinen
Kügelchen".
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Im allgemeinen ist die Anwendung pulverförmiger Rohmaterialien
mit dem Nachteil verbunden, daß sich leicht agglomerierende Massen a
usbilden. Im Gegensatz hierzu werden bei der Anwendung der "kleinen Kugel-
ehen"
keine derartigen agglomerierten Massen ausgebildet.
Selbst
in den fall der Anwendung von hohen Temperaturen in
dem Umaetsungegefäß (b) sind die "kleinen Kügelchen" , $.B,
aus Zement-Rohmaterialien, für die Durchführung einer Feststoffreaktion
bestens
geeignet und den pulverförmigen Materialien erheblich überlegen.
Der
hier erzielte Vorteil ist der gleiche wie er eich bei der Anwendung
den mit einem bewegten Bett arbeitenden Vorerhitsens (a) ergibt. Die
optimale
Temperatur für Zement-Rohmaterialien in Form von "kleinen
Kügelchen"
beläuft sich in diesem Umsetzungegefäß(b) auf etwa 1400 -1450#C.
Diene Temperatur läßt sich leicht aufrechterhalten.
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Im folgenden wird abschließend die Arbeitsweise
des unteren Kühlers (o
erläutert, der mit einem bewegten
Bett arbeitet.
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In dieser Vorrichtang wird Luft bei Normaltemperatur in
das untere
Teil desselben eingedrUokt, ao daß die Abkühlung
des Produktes und gleichseitig eine Rückgewinnung der verwertbaren
Wärme erreicht werden
kann. Da das Rohmaterial in Fort ton
"kleinen Kügelchen" abgewandt wird, sowie die Größe der
Kügelchen ziemlich einheitlich innerhalb
enger Gensen ist, ist
deren Abkühlung ebenfalls sehr einheitlich und wirksam. Gleichseitig
ist die Beläftung baueefi als bei der Anwendung von
Pulvern. Weiterhin neigen Pulver sii einer Agglomerierung unter
Ausbilden von Massen unregelmäßiger Größen einereeit$, und anderexaeite
werden erhebliche Mengen eines feinen Pulvere ausgebildet, wo-
durch
die Belüftung gestört und die Kühlung nicht einheitlich
sowie
der Wirkungsgrad derselben verschlechtert wird. Gleichzeitig
werden
ekhebliehe Staubmengen abgegeben, und es treten weitere Schwierigkei-
ten
auf.
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Erfindungegemäß können diese hier angegebenen Nachteile zufriedenstellend
überwunden werden.
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Die Brfindung
wird im folgenden beispielsweise
unter Bezugnahme
auf
die beigefügten Zeichnungen
erläutert,
die alle in senkrechtem
Schnitt
ausgeführt sind.
| In den einzelnen Figuren:@@nz@i.cxä3t i#.ae Bexagszeiehen
(a) einen |
| Yorerhitzer mit sich bewegendem Bett für die "Kügelchen", das
Bezugs- |
| zeichen (b) ein Umset zungegefäß für die "kleinen K ügelehen"
mit einem |
| 'fluidisierten Bett und das Bezugszeichen (c) einen Kühler
für die |
| "Kügelchen" mit bewegtem Bett |
| Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der ein
wärme- |
| fester Rost 21 in dem Umsetzungsgefäß (b) angeordned ist. - |
| Fig. 2 zeigt eine erfindungegemäße-Vorrichtung, bei der das
Rohmateri- |
| al in das Umsetzungsgefäß (b) von dem Vorerhitzer (a) aus vermittele |
| einer geneigten Anordnung (22), bestehend aus den "kleinen
Kügelchen" |
| beschickt wird, und zwar .ohne die Anwendung eines wärmefesten
Roetee. |
| Fig. 3a -und Sb zeigen eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform |
| bei der ein.- geneigte Ancrdnuzg (23) aus den "kleinen
Kügelchen" an |
| dem unteren Teil des Vorerhitsers (a) ausgebildet ist, und
die heißen |
| Gase werden in die Vorrichtung durch diese geneigte Anordnung
einge- |
| führt. _ |
| Fig. 4a .und 4c zeigen eine weitere erfindungegemäße* Ausführungsform, |
| i |
| .bei der eine geneigte Anordnung der "kleinen Kügelchen'% an
dem unteren |
| Ende des Vorerhitzers Xe) ausgebildet iat, wobei. hier
ein Meehaniaaue |
| in Form einer Blockierungsplatte 24 vorgesehen ist, die gegen
die ge- |
| neigte Anordnung der "kleinen Kügelchen" dz#(iekt, um so die
zugeführte |
| eienge derselben zu steuern. - |
| Fig. 4b und 4d sind Schnitte längs der knie A-A b$w.
ll-B der Fig. 4a |
| bzw. .4e. |
| Fig. zeigt eine weitere erfindungegewäße Aueführungeform, bei
der |
| mehr als zwei Heißluf,#rohre 11 vorgeaehün sind, die eich über
das |
| obere Teil des Kühlere, bestehend aus "kleinen Kügelchen" und
der |
| unteren Seitenwand des Umeetzungegefäßee (b)
erstrecken. um so den |
| Brennstoff in diesen Rohren zu@verbrennen. |
hei der kein Rost in des. Umeetzungegefäß (b) vorgesehen ist.
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In den-hig. 1 bis 6b kennzeichnet das bezugezeiehen (a) den Vorerhitzer
aus "kleinen Kügelchen" mit bewegtem Bett (b), das Umuetzungegefäß mit fluidisiertem
Bett (e) und den Kühler mit bewegtem Bett, In den Fig. 1 bis 6b kennzeichnet das
Bezugszeichen 1 einen Einlaß für die Einführung der "kleinen Kügelchen" in den Vore*hitzer
(a), zweeinen Kanal für den Transport der "kleinen Kügelchen" von dem Vorerhitser
(a) zu dem Umeetzungegefäß (b), 3 einen Gasauelaß aus dem Vorerhitzer (a), 4 Wärmefeste
Roste in dem Vorerhitzer (a), 5 einen leeren Raum an der unteren Fläche der
Roste und 6 einen Kanal für die Abgabe der Verbrennungsgase aus dem @Umeetzungegafäß
(b) an der Vorerhitzer (a).
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Das Rohmaterial wird von dem Transportkanal 2 in das Umsetzungsgefäß
(b) abgegeben. Das Besugeseiehen 7 stellt einen Kanal für den Transport des gebrannten
Materials an dem Kühler (e), 8 einen hue'iaß für die Abgabe des :Produktes aud dem
Kühler (c ), 9 ein Rohr für die Zuführung von Druckluft zwecks Kühlung in dem Kühler
(c)9 10 ein Brennstoffrohr für das Umsetsungegefäß (b) und 11 ein Heißluftrohr für
die Zuführung eines Teile der vererhitsten Luft 3:n das Umsetzungsgefäß (b zwecks
Unterstützen der Verbrennung des Brennstoffs dar, wobei die Luft in dem Kühler (c)
vorerhitst wird.
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In der Fig. 1 stellt das Besugeseiehen 10' ein hilfsweises Brennstoff
rohr für den Voreziitser (a), 11' ein Hetßluftrohr für. die Zuführung der vorerhitzten
Luft in den Voretitzer (a) aus dem Kühler (e) dar. Es ist gegebenenfalls nicht notwendig,
das Heißluftrohr 11' in jedem Fall
vorzusehen. -Die in der Fig. 2 gezeigte
Vorrihhtung für das Brennen "kleiner Küge2 chen" kennzeichnet sich dadurch, daß
der untere Teildes VorerhitserF (a) und'dae Umsetzungsgefäß (b) veQmittele eines
gebogenen Rohre 11
| verbunden eindo und des untre Ende einer geneigten Anordnung
Idee |
| sich in diesem gebogenen Rohr aasbildenden, eich bewegenden
Bettes |
| tritt in das fluidi$ßrte Bett in des t@mseiz@x@@;sgefäf (o)
ein, und der |
| Kühler (c) ist direkt mit dem uulteran Teil des Umaetzungegefäßas
(b) . |
| ahne Anordnung eines würmefeeten Rostes verbunden. |
| bei der erfindungeg*cuUßen Vorrichtung endet dag untere Ende
des aberea |
| eich bewegenden .i3e %tee dar KilgeL.:hien nicht in den rmteren
Ende deb ge- |
| bogenen £-iuhre (11) " vielmehr fallen die Nage i.ehen In dpa
gE3bogenen |
| Teil des Rohrs glatt und ohne Unterbrechung in (iaer@s@:i;eangs;afäß |
| Die in d er Fig.@ : gezeigte Vorrichtung zum brennen der Kügelchen
iet |
| eladua@ch g.Rkcnnzeiuhnet, daß die getelgte A'raoranung k3
der "klenen |
| FCttgel,2hexn" aus dem unteren Teil. däu Vurdrhitzex-ae(üi
angecränz;5 x;Q't, |
| dmit rt@-.s '@orl@rcnietxn sg_=.a hoher Temperatur einheitlich
durch diese |
| genei te Anordnung fließt, so da(? eich ein guter färßeaastat;.r3oh
und |
| an.gee trebte Umsetzung ergibt. - |
| Da hier erfindungegemäß kein Wärmefenter Holt in dem Torerhitzer
(a) |
| engenrdnet iet, er#6eben eich keine SchwetlgkeJtten aufgrund
cinee |
| B1ockiereris derost;t@ffs.oangen, und da der Neigurgcwinkel
der Im rdnung |
| innerhnib weiter Grenzen ebgaän-lo)rt-. werden k@Rrn, sowie
e::ne grM.kere |
| 0'serf?liche der gen(.xigtr-r. Anr)rdnung vorlieatm ergibt
Vieh nur ein e-o- |
| rJnger Wideretand gegenfiber dann @t.@fl@xß. Semit können die
Kügelchen |
| Einheitlich durch den Vorerhitzer (a) treten, wodurch ein guter
Wärme- |
| austauech und angestrebte Umsetzung erzJelt xerden. Da
die pinzPJ.nen |
| Bauelemente nicht genau gearbeitet Bein müesen, ergibt sieb
auch hier- |
| in eine sueä;tgliche Wirtschaftlichkeit. Die in der ?1g. 4
gezeigte- |
| Vorrichtung für dae Brennen der Kügelchen ist dadurch
gekennreiohnet, |
| Saß ein wäsmefeetee Einetellteil 24 an der geneigten
Anordnung 22 der |
| .«Igelehen vorgesehen tat, um eo die -Menge derselben
einsuetellen, die |
| rcn dem vorerhit$er a in das Umeetzungegedäß (b) eingeführt
wird. |
Bei der erfindangegemäßen Vorrichtung ist es mäglieh, die von
dem Yorerhitzer (a) aus in das Umset sungagefäß (b) eintretende Menge der Kügelchen
in zufrieaenetellender Weise einzuregeln.
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Die in der Fig. 5 gezeigte Vorrichtung für das Brennen der Kügelchen
ist dadurch gekennzeichnet, da ß die Querechnittsfläche eines Verbindungszeile
' 25 des 1Tmeetzung$gefäßes (b) und des Kühlers (c) so vo2gesehen ist, maß dieselbe
kleiner als diejenige des Umeetzungegefäßes (b) isi, wobei glelchzei-Gig mehr als
zv.;ei Iieipgasrohre 11 vorgeeahen sincc, die sich über das Schulterteil des unteren
Kühlere (c) und die Seitenwand den Umeetaungsgefäßes (b) erstrecken.
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Bei dieser Vorrichtung kann die Menge der Beißluft, die nach oben
an dem verjüngten Teil 25 an dem unteren Teil des Umeetzungsaefäßes (b)
fließt,
verringert werden, während die Menge der Heißluft, die durch mehr als zwei Heißgasrohre
11 nach oben fließt, vergrößert wird. Hierdurch wird die in der Hitze durchgeführte
Unisetzung der Kügelchen im Inneren der fluidisierten Masse vermittels der Verbrennungsgase
ermöglicht, die in dem Heißgasrohr 11 erzeugt werden. Hierdurch kann die Umsetzung
in zufriedenatellender Weise durchgeführt werden.
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Die in der Fig. 6 gezeigte Vorrichtung für da$ Brennen "kleiner Kügel-chen"
ist dadurch gekennzeichnet, maß dort keine derartige Verteilervorrichtung für
den huftfluß wie Wärmefeste Roste,. wärmefeste poröse
Platten
oder ein wärmefestes, ortefeetes Bett, bestehend aus großen
inerten Kügelchen
vorgesehen ist, so maß die Vorrichtung entsprechend robust ist und
langzeitig ohne Unterbrechung betrieben werden kann.
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Im folgenden
werden eine Reihe
praktischer Ausführungsformen
des erfindungagemäßen Verfahrene und
zugeordneter Torrichtung
angegeben.
Zementrohmaterial:
Durchmesser der "kleinen Kügelchen"
5 ®m Zeaentilinker: Tagesleistung 500t optimale Fluidisierangegesehwindigkeit
der heißen Gase bei 1400°C:
| kleinste ?lui(iiei.nr.z#-igr9;#-!-:rl;-zi21dii7 #.`
t#.`aY' .i-'@#ßn |
| Gase bei 1.¢00°0: |
| 2,2 a/®ec. |
| Die Klinker werden bei 1¢00°C auf 20°0 abgeschreckt und es
ergibt eich |
| eine Menge an Heißgas, die von 20°C auf 1400°v gebracht wird,
von etwa |
| 592 6 Nm /sec. - 3393 m /se;: s
ö1400°0) . |
| Fläche des fluidiaierten Bettes im Schnitt = 33,'>/13,2 = 2,51
Laa |
| Durehtueascr des ;linse tzangsgs@äea mi°4 - |
| fluidisiertem Bett 1,8 M - |
| Fläche des sich bewegenden Bettes im Schnitt s 33,:,ä'2!2
- 1592 ms |
| Durchmesser der Vorrichtung mit bewegtem Bett = -4,4 m. |
| Auf der Grundlage dieser hier erläuterten Werte weint der Vorerhitzer |
| (a j mit dem bewegten Bett einen Durchmesser von 494 m auf,
und bei |
| dem langsamen Fließen der Heißgsae nach oben können die "kleinen |
| Kügelchen" das sich bewegende Bett ohne Fluidisierung ausbilden. |
| Das ümeetzungsgefeß (h) mit fluidis,rtem Bett wei:-it
einen @J@@rchmoer |
| von 1,8 m. auf und eebeld- die Heißgase durch dasselbe mit
hoher Ge-- |
| echwindigkeit hindurchtreten, werden die "kleinen Kügelchen"
in eine |
| fluidieierte Messe überführt: und setzen sich schnell um. |
| Der VortTpilzeit der X-sgalchen in der fluidii@:rt@n ?Fese
beläuft c#ch - |
| a Uf 3 - 5 Minuten. |