DE1433913B2

DE1433913B2 - Vorrichtung zum Brennen von Zement granalien

Info

Publication number: DE1433913B2
Application number: DE19631433913
Authority: DE
Inventors: Hata Tokio Sencriro
Original assignee: Nihon Cement Co Ltd
Current assignee: Nihon Cement Co Ltd
Priority date: 1962-04-20
Filing date: 1963-04-19
Publication date: 1971-01-14
Also published as: DE1433913A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum einzelnen Zonen die später beschriebenen unter-

Brennen vom Zementgranalien mit einer Teilchen- schiedlichen Zustände (Fließ- bzw. Wirbelbett) auf-

größe von etwa 1 bis 6 mm unter Anwendung eines treten.

Wirbelbettes in der Brennzone." In der F i g. 1 ist eine zusätzliche Brennstoffleitung

Beim Brennen von Zement ist es bereits bekannt, 5 10' für die Vorerhitzungszone α vorgesehen, während

das Rohgut einem Heizgasstrom satzweise zuzu- mit 1Γ eine Heißluftleitung für die Zuführung der

führen und durch entsprechende Drosselung der vorerhitzten Luft aus der Kühlzone c in die Vor-

Strömungsgeschwindgkeit des Heizgases satzweise erhitzungszone α bezeichnet ist, die ebenfalls zusätz-

auszutragen (deutsche Auslegeschrift 1099 436). Die lieh vorgesehen sein kann. Bei dieser Ausführung ist

Ausnutzung der an sich bekannten Wirbelschicht- io in der Brennzone b ebenfalls ein wärmefester Rost

technik erlaubt dabei ein gleichmäßiges Brennen des 12 angeordnet.

Zementrohgutes. Obwohl die aus der Brennvorrich- Bei der in der F i g. 2 gezeigten Vorrichtung ist

tung austretende Heißluft gleichzeitig zum Vor- der untere Teil der Vorerhitzungszone α mit der

wärmen des aufgegebenen Gutes benutzt werden Brennzone b durch eine gebogene Leitung verbun-

kann, ist ein erheblicher Energieaufwand not- 15 den, durch die das aufgegebene vorerhitzte Gut in

wendig. die Brennzone gelangt. Die Kühlzone c ist direkt mit

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, bei der Brennzone b ohne Anordnung eines wärmefesten

gleichzeitiger Verringerung des Energieaufwandes Rostes verbunden.

die Qualität der gebrannten Zementgranalien weiter Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung endet das

zu vergleichmäßigen und zu verbessern. 20 untere Ende des oberen Fließbettes der Granalien

Ausgehend von dem Stand der Technik, ist die nicht in dem unteren Ende der gebogenen Leitung,

Erfindung gekennzeichnet durch die Kombination vielmehr fließen die Granalien in dem gebogenen-Teil

einer Vorerhitzungszone in Form eines Fließbettes, ohne Unterbrechung in die Brennzone b.

der Brennzone in Form eines Wirbelbettes und einer Die in den F i g. 3 a, 3 b gezeigten Vorrichtungen

Kühlzone in Form eines Fließbettes, die hinterein- 25 sind dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte,

ander vorgesehen sind, wobei die Querschnittsfläche durch die granaliengebildete gasdurchlässige Fläche

der Brennzone kleiner als diejenige der Vorerhit- 13 sich im unteren Teil der Vorerhitzungszone a be-

zungszone und der Kühlzone ist, daß für die Über- findet, was insbesondere für die kleinen Granalien

führung der Abgase aus der Brennzone zur Vor- vorteilhaft ist, damit das Verbrennungsgas hoher

erhitzungszone eine teitung, getrennt von der Zu- 30 Temperatur gleichmäßig hindurchtreten kann und so

führung, für das Material zur Brennzone vorgesehen einen guten Wärmeaustausch und eine gute Reaktion

ist und daß an der Einmündung der Leitung in den ermöglicht.

unteren Teil der Vorerhitzungszone eine geneigte gas- Da hier kein wärmefester Rost in der Vorerhit-

durchlässige Fläche angeordnet ist. zungszone α angeordnet ist, ergeben sich keine

Durch die erfindungsgemäße Kombination gelingt 35 Schwierigkeiten durch ein mögliches Zusetzen der

es bei erheblicher Ersparnis an Energiekosten, einen Rostöffnungen, und da der Neigungswinkel der An-

weitaus gleichmäßigeren und mit sehr guten Eigen- Ordnung innerhalb weiter Grenzen abgeändert wer-

schaften versehenen Zement herzustellen. den kann, ergibt sich nur ein geringer Widerstand

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an gegenüber dem Gasfluß. Somit können die Granalien

Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. 40 gleichmäßig die Vorerhitzungszone α durchlaufen,

Dabei zeigen wodurch ein guter Wärmeaustausch und eine gleich-

F i g. 1, 2 und 4 verschiedene Ausführungen der mäßige Reaktion erzielt werden. Die Wirtschaftlichgesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung, schema- keit wird weiterhin dadurch erhöht, daß die Betisch dargestellt, und arbeitung der Bauteile keine besondere Präzision

F i g. 3 a und 3 b weitere Abwandlungen der Vor- 45 erfordert,

erhitzungs- und der Brennzone. Zur Regulierung der Menge, die aus der Vor-

In den F i g. 1 bis 4 kennzeichnet das Bezugs- erhitzungszone α in die Brennzone b gelangen soll,

zeichen 1 einen Einlaß für die Einführung der kann ein wärmefestes Einstellteil, beispielsweise in

Granalien in die Vorerhitzungszone a, 2 die Zu- der Art eines Schiebers (nicht dargestellt) im Bereich

führung zur Brennzone b, 3 einen Gasauslaß, 50 der geneigten Fläche vorgesehen sein.

4 wärmefeste Roste in der Vorerhitzungszone a, Bei der in der F i g. 4 gezeigten Vorrichtung ist die

5 einen freien Raum unterhalb der Roste und 6 eine Querschnittsfläche eines Verbindungsteiles 14 zwi-Leitung für die direkte Überführung der Verbren- sehen Brennzone b und Kühlzone c kleiner als die nungsgase aus der Brennzone b in die Vorerhitzungs- der Brennzone b, wobei gleichzeitig wenigstens zwei zone α. Durch die Leitung 7 gelangt das gebrannte 55 Heißgasleitungen 11 vorgesehen sind, die sich über Material in die Kühlzone c und wird schließlich das Schulterteil des Kühlers in die Seitenwand der durch einen Auslaß 8 aus der Kühlzone c abgegeben. Brennzone erstrecken.

Mit 9 ist eine Leitung für die Zuführung von Druck- Bei dieser Vorrichtung kann die Menge der Heißluft zwecks Kühlung in der Kühlerzone c, mit 10 eine luft, die nach oben durch den verjüngten Teil 14 in Brennstoffleitung für die Brennzone b und mit 11 60 die Brennzone b fließt, verringert werden, während eine Heißluftleitung für die Zuführung eines Teiles die Menge der Heißluft, die durch die Heißgasder in der Kühlzone vorerhitzten Luft in die Brenn- leitungen 11 nach oben fließt, vergrößert wird, zone b zur Unterstützung der Verbrennung be- Hierdurch wird die in der Hitze durchgeführte Umzeichnet, setzung der Granalien im Inneren der fluidisierten Die Querschnittsflächen der Vorerhitzungszone a 65 Masse mittels der Verbrennungsgase ermöglicht, die und der Kühlzone c bzw. der Brennzone b sind ver- in der Heißgasleitung 11 erzeugt werden. Auf diese schieden, und zwar derart, daß bei gleichmäßiger Weise kann die Reaktion weiter verbessert werden. Zuführung von Druckluft durch die Leitung 9 in den Im folgenden sollen eine Reihe von Daten des

Claims

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erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugeordneten Rohmaterialien beläuft sich die optimale Arbeits-Vorrichtung beispielsweise angegeben werden. temperatur, ausgehend von der Vorerhitzungszone α

zu der Brennzone b, auf etwa 1100 bis 1250° C.

Zementrohmaterial Durchmesser Diese Temperatur läßt sich leicht aufrechterhalten.

der Granalien ⁵ Zur gleichmäßigeren Vorerwärmung trägt die geetwa 5 mm trennte Zuführung der heißen Gase durch die

Leitung 6 bei, da die Durchgasung der größeren Zementklinker Tagesleistung _{Fläche 4 13 besser} ^ _{als diCj die bei einem Gegen}.

^{5ϋυ t;} strom Gas/Granalien in einem relativ kleinen Quer-

Optimale Strömungsgeschwindigkeit io schnitt erfolgen würde.

der heißen Gase bei 1400° C 13,2 m/sec In der Brennzone b werden die Granalien bei der

Minimale Strömungsgeschwindigkeit gewünschten Umsetzungstemperatur durch die Ver-

der heißen Gase bei 1400° C 2,2 m/sec brennungsgase und die Luft die aus der Kuhlzone c

austreten, m Form eines Wirbelbettes gehalten und

Die Klinker werden bei 1400° C auf 20° C ab- ¹S m diesem Zustand in das Endprodukt umgewandelt.

geschreckt, und es ergibt sich eine Menge an Heiß- ^ie unterschiedlichen Stromungsgeschwindigkeiten

gas, die von 20° C auf 1400° C gebracht wird, von ^er ^Gase und damit die verschiedenen Zustande m

g_twa der Vorerhitzungs- und Kuhlzone bzw. Brennzone

.,,., „, _„_ „. _rti(niior,v werden durch die unterschiedlichen Querschnitts-

5,26 NnWsec = 33,3 nvVsec (1400° C). _{20 flächeQ bzw}_ _Durchmesser der entsprechenden Be-

handlungsbehälter erreicht. Während des Brenn-Fläche _ des Wirbelbettes im Vorganges neigen die Granalien zum Agglomerieren,

Schnitt 33,3/13,2= 2,51m² jedoch werden diese bei der erfinduijgsgemäßen

Durchmesser des entsprechen- Arbeitsweise so heftig in Bewegung gehalten, daß die

den Umsetzungsgefäßes .. 1,8 m ²5 Ausbildung von größeren Massen (klumpenartige

_,.. , ■ , „,. _n, . Klinker) verhindert werden kann, und zwar trotz der

Flache des Fließbettes ™ _ Klebrigkeit der sich umsetzenden Granalien.

^bchmtt ·; α,όΐι,ι - ii,z m _{Selbst im FaU der Anwendung von hohen} T_emp_e-

Durchmesser der entsprechen- raturen in der Brennzone b sind die Granalien, z. B.

den Vorrichtung 4,4 m 3° aus Zement-Rohmaterialien, für die Durchführung

einer Feststoffreaktion bestens geeignet und den

Die Verweilzeit der Granalien in dem Wirbelbett pulverförmigen Materialien erheblich überlegen. Der beläuft sich auf 3 bis 5 Minuten. hier erzielte Vorteil ist der gleiche, wie er sich bei

Im folgenden soll die Arbeitsweise kurz erläutert der Anwendung des Fießbettes'in der Vorerhitzungswerden. 35 zone ergibt. Die optimale Temperatur für Zement-Wenn die Granalien in die Vorerhitzungszone α Rohmaterialien beläuft sich in der Brennzone auf eingegeben werden, führt man aus der Brennzone b etwa 1400 bis 1450° C.

kommende Verbrennungsgase nach oben durch das Schließlich gelangen die Granalien in die Kühl-

Bett der Granalien, so daß das Vorerhitzen, Rösten, zone c, in der Luft bei Normaltemperatur in den Calcinieren und die chemische Umsetzung bei tiefer 4° unteren Teil eingedrückt wird, so daß die Abkühlung Temperatur durchgeführt werden können. Somit des Produktes und gleichzeitig eine Rückgewinnung verlaufen diese Arbeitsgänge wirkungsvoller in der der verwertbaren Wärme erreicht werden kann. Da Vorerhitzungszone α als in der Brennzone b. die Größe der Granalien relativ einheitlich innerhalb

Im Vergleich zu der Verwendung pulverförmiger enger Grenzen ist, ist deren Abkühlung ebenfalls Rohmaterialien, die einer Vorerhitzung in den be- 45 sehr einheitlich und wirksam. Gleichzeitig ist die kannten Umsetzungsgefäßen, die mit einem Wirbel- Belüftung besser als bei der Verwendung von bett arbeiten, unterworfen werden, führt die Ver- Pulvern. Weiterhin neigen Pulver einerseits stark wendung von Granalien zu einem wesentlich besseren zum Agglomerieren unter Ausbilden von Massen Wirkungsgrad bezüglich des Wärmeaustausches zwi- unregelmäßiger Größen, und andererseits wird die sehen dem Rohmaterial und dem heißen Gas, da 50 Belüftung durch das feine Pulver gestört, die Kühkein Austragen nicht umgesetzter Pulveranteile er- lung nicht einheitlich und der Wirkungsgrad somit folgt, wie das bei dem Arbeiten mit pulverförmigen verschlechtert. Gleichzeitig werden erhebliche Staub-Materialien im Wirbelbett der Fall ist. Weiterhin mengen abgegeben, so daß weitere Schwierigkeiten ergeben sich keine betrieblichen Schwierigkeiten, auftreten.

beispielsweise durch Kanalbildung durch den Brenn- 55 Die Erfindung beseitigt diese Nachteile einwandfrei stoff und das Gas. . und gewährleistet einen gleichmäßigen Zement.

Bei der Verwendung von Granalien, z. B. bei dem

Verarbeiten von Zement-Rohmaterialien, werden Patentansprüche:

diese so stark beim Granulieren verdichtet, daß die

Umsetzung zwischen Feststoffen (Kombination aus 60 1. Vorrichtung zum Brennen von Zement-

Kieselerde und Kalkstein) wesentlich besser als bei granalien mit einer Teilchengröße von etwa 1 bis

der Umsetzung zwischen Pulvern ist. Weiterhin er- 6 mm unter Anwendung eines Wirbelbettes in

folgt praktisch kein Aufsteigen von Staub aus dem der Brennzone, gekennzeichnet durch

Fließbett, und schließlich kann das Fließbett in der die Kombination einer Vorerhitzungszone (α) in

Vorerhitzungszone α auch weitere Funktionen er- 65 Form eines Fließbettes, der Brennzone (b) in füllen, wie z. B. die durch die heißen Gase aus der Form eines Wirbelbettes und einer Kühlzone (c)

Brennzone b mitgerissene Staubmenge festhalten. in Form eines Fließbettes, die hintereinander

Bei der Verarbeitung von Granalien aus Zement- vorgesehen sind, wobei die Querschnittsfläche

der Brennzone (b) keiner als diejenige der Vorerhitzungszone (ä) und der Kühlzone (c) ist, daß für die Überführung der Abgase aus der Brennzone zur Vorerhitzungszone eine Leitung (6), getrennt von der Zuführung (2), für das Material 5 zur Brennzone (b) vorgesehen ist und daß an der Einmündung der Leitung (6) in den unteren Teil der Vorerhitzungszone (a) eine geneigte gasdurchlässige Fläche (4,13) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß das obere Ende der Kühlzone

(c) mit dem unteren Ende der Brennzone (b) in Verbindung steht.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung einen geringeren Durchmesser als den der Brennzone (&) aufweist und daß zusätzliche Gasleitungen (11) vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vorerhitzungszone (a) und Brennzone (b) ein regulierbares, wärmefestes Einstellten vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen