DE1646894C - Vorrichtung zur Herstellung von Zement oder ähnlichen Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Zement oder ähnlichen Stoffen in einem schachtofenähnlichen Reaktionsraum, der im oberen Bereich eine Zuführung für das mehlförmige Gut sowie im unteren, als Kühlzone ausgebildeten Bereich eine Gutsbführung aufweist und der wenigstens eine¹ Düse zum Einblasen eines Heißgas-Brennstoffgemisches sowie öffnungen zur Einführung von Sekundärluft enthält.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird das Heißgas-Brennstoffgemisch durch am Umfang des schachtofcnähnlichen Reaktionsraumes angebrachte Düsen in etwa horizontaler Richtung in den Reaktionsraurn eingeblasen, wobei das granulierte Gut in dieser von den Düsen umschlossenen Brennbzw. Sinterzone wirbelbettartig aufgelockert wird. Die Sekundärluft strömt durch die unterhalb der genannten Zone höchster Temperatur liegende Kühlzone zu, während die Vorwärmung des Gutes oberhalb der Brenn- bzw. Sinterzone durch das aus der letztgenannten Zone abströmende Gasgemisch erfolgt

Es erweist sich im praktischen Betrieb einer solchen Vorrichtung als verhältnismäßig schwierig, durch das von verschiedenen Stellen des Umfanges her in den Kern der Brenn- bzw Sinterzone ein-, geblasene Herßgas-Brennstoff-Gemisch eine völlig gleichmäßige Temperaturverteilung in dieser ganzen Zone zu erzielen. F-; läßt sich ferner bei der bekannten Vorrichtung nicht vermeiden, daß das in der Brenn- bzw. Sinterzone befindliche, sehr heiße Gut in Berührung mit der Wand des Reaktionsraumes kommt und hier eine starke Ansatzbildung verursacht, die zu erheblichen Betriebsstörungen führen kann. Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtung schließlich, daß die fühlbare Wärme des die Brennbzw. Sinterzone nach unten verlassenden, gebrannten bzw. gesinterten Gutes nicht direkt an das oberhalb der Brenn- bzw. Sinterzone befindliche, vorzuwürmende Rohgut abgegeben werden kann, sondern daß der Wärmerückgewinn nur auf dem Umweg der vom gebrannten bzw. gesinterten Gut aufgewärmten Sekundärluft erfolgt.

Bei Wirbelschicht-Gaserzeugern hat man bereits im Boden des Vergasungsraumes zentral eine sich nach oben erweiternde Düse angeordnet, durch die ein Teil des Vergasungsmittels eingeführt wird, während der übrige Teil des Vergasungsmittels durch einen die Düse umgebenden Rost eingeblasen wird.

_ao Entsprechend dem anderen Zweck dieser Vorrichtung ist der untere Teil ..s Reaktionsraumes nicht als Kühlzone ausgebildet. De. Rost ist ferner etwas höher ah die Düse angeordnet und so nach innen geneigt, daß die VerbrennungsrückstSnde durch die

J₅ Düse nach unten ausfallen. Für die Herstellung von Zement oder ähnlichen Stoffen kommt eine scilche Vorrichtung schon deswegen nicht in Betracht, weil die Abführung des gebrannten, noch heißer. Materials durch die verhältnismäßig enge Gaszuführungsdüse

₃„ zu ständigen Betriebsstörungen infolge von Anbakkungen und Verstopfungen führen würde.

Es ist ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von Blähton im intermittierenden Betrieb bekannt, bei der in eine trichterförmige Brennkammer von unten her die Heißgase in einem scharfen Strahl so eingeblasen werden, daß eine bestimmte Menge des körnigen Gutes vom aufsteigenden Gasstrom mitgerissen und hierbei erhitzt wird. Nach Umlenkung an einer im oberen Bereich der Brennkammer an-

^₀1 geordneten Prallfläche werden die erhitzten Gut-

f teilchen längs der Trichterwand wieder nach unten

¹ geführt. Da bei dieser Vorrichtung das hocherhitzte

Gut in unmittelbare Berührung mit der Kammerwand und der Prallfläche kommt, besteht in starkem Maße die Gefahr von Anbackungen und Betriebsstörungen. Zum Kalzinieren von Kalkstein ist außerdem ein Schachtofen bekannt, der — von oben nach unten — eine Vorratszone, eine Vorwärmzone, drei Kalzinierzonen und eine relativ hohe Kühlzone enthält. An der Basis der Kalzinierzone, wo das Gut den Schacht verläßt, ist eine Gesamtluftzuführung (also sowohl von Primärluft als auch von Sekundärluft) vorgesehen. Etwa in der Mitte der Kühlzone befinden sich in den Schachtseitenwänden Abzugseinrichtungen, durch die Sekundärluft abgesaugt wird. Der andere Teil der Luft durchsetzt dagegen die Kühlzone nach oben und wird als Primärluft der dritten Kalzinierzone (oberhalb der Kühlzone) zugeführt, wo in den Schachtseitenwänden und gegebenenfalls in einer Mitfelwand (äür bei kleinem Gestein öder weiten Schächten) Düsen zum Einführen des gesamten Brennstoffes angeordnet sind, Id den Schachtseitenwänden der weiter oben liegenden zweiten und ersten Kalzinierzone befinden sich Weitete Düsen, die für das Wiedereinführen der aus der Kühlzone abgezogenen Sekundärluft dienen. Dieser speziell zur Wärmebehandlung vdn Kalkstein entwickelte Schachtöfen fet nicht ohne weiteres für den Einsätz eines rnehlfÖrtni->

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gen Gutes geeignet, weil die radialen Brennstoff- und Luftzuführungen keine ausreichende Auflockerung und keine ausreichende Verweilzeit des Gutes in der Schwebe bewirken würden, so daß in diesem Falle die weiter oben aufgeführten Nachteile (z. B. starke Ansatzbildungen an den Wänden im Bereich der Brennzone und dadurch eventuell auftretende Betriebsstörungen) die Folge wären.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Brenn- bzw. Sinterzone gewährleistet ist, daß dabei jedoch das heißeste Gut möglichst wenig mit der Wand des Reaktionsraumes in Berührung kommt und daß schließlich eine unmittelbare Wärmeübertragung von dem gebrannten bzw. gesinterten Gut auf das vorzuwärmende Rohgut erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Einblasen des gesamten Primärluft-Brennstoff-Gemisches eine zentral im Boden des Reaktionsraumes vorgesehene Düse dient, die höher als die konzentrisch dazu angeordneten, ausschließlich zur Einführung der Sekundärluft bestimmten öffnungen angeordnet ist.

Durch das aus der Düse austretende Primärluft-Brennstoff-Gemisch bildet sich zentral im Reaktionsraum eine Art Vulkanröhre, die an ihrem Umfang von einer Zone umschlossen wird, in der sich das Gut auf Brenn- bzw. Sintertemperatur befindet. Wesent-| lieh für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nun! vor allem, daß diese heiße Zone an ihrem Umfang von einer weiteren Zone umschlossen wird, die mit der Wand des Reaktionsraumes in Berührung steht und in der das Rohgut noch nicht die Brenn- bzw. Sintertemperatur aufweist. Diese äußere Zone liegt im wesentlichen über dem zur Einführung von Sekundärluft dienenden Öffnungen des Reaktionsraumbodens und schützt die Wand des Reaktionsraumes vor einer unerwünschten Ansatzbildung.

Da die Brenn- bzw. Sinterzone das vulkanartig aufsteigende Primärluft-Brennstoff-Gemisch über eine verhältnismäßig große Länge röhrenartig umschließt' und nach außen durch eine Zone von vorgewärmtem Rohgut abgeschirmt ist, läßt sich in dieser Brennbzw. Sinterzone ohne Schwierigkeit eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung erzielen.

In dem die zentrale Düse umschließenden, tiefer als die Düse liegendes Raum oberhalb der zur Einführung von Sekundärluft dienenden öffnungen bildet sich eine ringförmige Kühlzone aus, die von der Brenn- bzw. Sinterzone weitgehend unbeeinflußt ist und eine gate KfibJong des Gates vor seinem AbZJe-] hen aas dem fteaktionsraum ermöglicht Die in diesen Kühlzone vorgete Sekundärluft lockert bei ihrer weiteren aufsteigenden Bewegung das Gut m der Brenn- bzw. Sinterzone sowie in der diese Zone umschließenden Vorwännzone wtrbelbettartig auf, so daß das r-Brennsioff-Gernttch diese Gutschicht bis zu deren Oberfläche durchschlagen kanu.

Ein AusfSlmmgsbeispiel der erfindangsgemäßen Vorrichtesg ist ία der Zeichnung veranschaulicht

Der schadrirfeaSfinliehe Reaktionsrauni 1 enthalt einen Boden, der von der kegelstanipffdrmigen Decke 2 eifler Brennkammer 3 und einer die Brenn* kaintiier 3 uflBetffleftevden Stegplatte 4 gebildet wird.

Decke 1 der Btcmtitaffiffter 3 igt hfl Bereich &rer Sfriteejeft «teer Döse 5 versehe?*, I_n der Ringplatt· 4 Ηόα Li urCiIiDi QuOe vornaeaen. Die Ringpiane* ~ von einer nur schematisch angedeuteten Einrichtung 6

• umgeben, die zum dosierten Abziehen des fertiggebrannten Gutes dient.

Im oberen Bereich des Reaktionsraumes 1 ist eine nur schematisch angedeutete Einführung 7 für das zu brennende bzw. zu sinternde Rohgut vorgesehen, weiterhin ein Abzug 8 für die aus dem Reaktionsraum abströmenden Gase sowie ein Hilfskamin9. Neben dem Reaktionsraum 1 ist schematisch eine in ihren Einzelheiten hier nicht interessierende Einrichtung 10 zum Vorwärmen des Rohgutes angedeutet.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgendermaßen: In die Brennkammer 3 wird Brennstoff (Lei-

,₅ tung 11) und Primärluft (Leitung 12) eingeführt. Das in der Brennkammer 3 gezündete Gemisch wird mit hohem Druck durch die Düse 5 zentral von unten in den Reaktionsraum 1 eingeblasen und durchschlägt vulkanartig die gesamte im Reaktionsraum befind liehe Gutschicht.

Über Leitungen 13 zugeführte Sekundärluft tritt durch die Ringplatte 4 in den Reaktionsraum 1 ein, strömt in Richtung der voll ausgezogenen Pfeile dem zentral nach oben geblasenen Primärluft-Brennstoff-

₉j Gemisch zu und bewirkt in dieser zentralen Vulkanröhre die vollständige Verbrennung des Brennstoffes. Die Abgase treten über den Abzug 8 aus, wärmen in der Einrichtung 10 das Rohgut vor und werden schließlich über einen Elektrofilter 14 ins Freie ent iassen.

Der Weg des Gutes ist demgegenüber strichpunktiert bzw. gestrichelt angedeutet: Das kalte, mehlförmige Rohgut wird im Gegenstrom zu den Abgasen des Reaktionsraumes 1 durch die Einrichtung 10 ge führt und tritt durch die Einführung 7 in den Reak tionsraum 1 ein. Hier fällt es auf die Oberfläche der im Reaktionsraum befindlichen Gutschicht und wandert vorwiegend in der durch senkrecht verlaufende Schraffurlinien gekennzeichneten äußeren Zone 15 nach unten. In dieser Zone, die durch die Sekundärluft wirbelbettartig aufgelockert wird, erfährt das Rohgut eine weitere Vorwärmung. Die Temperatur dieser Zone 15 liegt bei der Zementherstellung etwa ,zwischen 1000 und 1350° C. Das nach unten ab-

'gesunkene, vorgewärmte Rohgut gelangt dann in die nächstinnere Zone 16, welche die zentrale Vulkanröhre 17 umschließt. In dieser Zone 16, ux bei det Zementherstellung etwa eine Temperatur von *35G bis 1500° C aufweist, steigt das Gut — bedingt durch

u die von der Vulkanröhre 17 ausgeübte Schleppwirikung — wieder nach oben. Hier erfolgt bei dei !zementherstellung die Klinkerbildang. I Aas dieser Zone 16 werden nan die am Umfang |der Vulkanröhre 17 befindlichen, d. h. am weitesten

„ erhitzten Gutteilchen von dem in der Vulkanröhre 17 aufsteigenden Ptimirluft-Brennstoff-Gemisch tnitge-, wobei der Brenn- bzw. Sinter Vorgang (bei der long also die Klinkerbildang) abgewird. Die auf diese Weise hocbgetragenen, nnnten bzw. gesinterten Gutteilchen fallen

durch die gestrichelten Pfeile angedeutet — von oben auf die Oberfläche der im Reaktiansraam 1 befindlichen Gutschicht and kommen tafaigedessm hier im noch ganz beißen Zustand in direkte SeTSb_te fang ffiH dem fiber die fitttfutettng 7 eingetretenen ** Rohgut. Der feräggebraattte Klinker erfährt daher eine bei der ZemenUwrstellang sehr erwünschte msätelbare Ab&bte&mtgf wg&retd ds* a^fegm *&

gleichfalls idealer Weise durch direkten Wärmeaustausch mit dem heißen Klinker vorgewärmt wird. Im unteren Bereich des Reaktionsraumes 1 trennt sich dann das fertiggebrannte bzw. gesinterte Gut vom Rohgut und gelangt in eine KUhlzone 18, die r* ischen der Ringplatte 4 und der Düse 5 liegt. Auch diese Zone wird durch die von unten zugeführte Sekundärluft wirbelbettartig aufgelockert, doch befindet sich hier das fertiggebrannte, durch die Sekundärluft gekühlte Gut nur in ganz geringer Bewegung, während in dem oberhalb der KUhlzone 18 liegenden Bereich ein ausgeprägter Fließzustand des Gutes vorhanden ist. Das gekühlte Gut wird dann durch die Einrichtung 6 nach unten abgezogen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Zement oder ähnlichen Stoffen in einem schachtofenähnlichen Reaktionsraum, der im oberen Bereich eine- Zuführung für das mehlförmige Gut sowie im unteren, als Kühlzone ausgebildeten Bereich eine Gutabführung aufweist und der wenigstens eine Düse zum Einblasen eines Heißgas-Brennstoff-Gemisches sowie öffnungen zur Einführung von Sekundärluft enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einblasen des gesamten Primärluft-Brennstoff-Gemisches eine zentral im Boden des Reaktionsraumes (1) vorgesehene Düse (5) dient, die höher als die konzentrisch dazu angeordneten, ausschließlich zur Einführung der Sekundärluft bestimmten öffnungen angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Reaktionsraumes (1) durch eine kegelförmige, jm Bereich der Spitze mit der Düse (S) versehene Decke (2) einer zur Erzeugung des Primärluft-Brennstoff-Gemisches dienenden Brennkammer (3) sowie durch eine tiefer als die Düse angeordnete, die Brennkammer umschließende, mit den öffnungen zur Einführung der Sekundärluft versehene, nach außen geneigte, kegelstumpfförmlge Ringplatte (4) gebildet ist.