DE202007006797U1

DE202007006797U1 - Brennkammer für feste, grobstückige oder reaktionsträge Brennstoffe, Ersatzbrennstoffe oder Sekundärbrennstoffe für den Einsatz an Kalzinatoren von Zementklinker-Brennanlagen

Info

Publication number: DE202007006797U1
Application number: DE202007006797U
Authority: DE
Original assignee: Cemag Anlagenbau GmbH
Current assignee: Cemag Anlagenbau GmbH
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2017-05-12
Also published as: WO2008138903A1

Abstract

Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl mit einem Rohmehl-Vorwärmer (10), mit einem Kalzinator (12) zum Dekarbonisieren des Rohmehles, mit einem Drehrohrofen (14) zum Sintern des dekarbonisierten Rohmehles zu Zementklinker, mit einem Klinkerkühler (16) für Zementklinker und mit einem Reaktor (20) zur Vergasung und/oder Schwelung von festen Brennstoffen, Ersatzbrennstoffen und/oder Sekundärbrennstoffen zwecks Nutzung deren Brennstoffenergie für die Rohmehl-Dekarbonisierung im Kalzinator (12) und teils schon im Reaktor (20), wobei über eine Tertiärluftleitung (18) der Reaktor (20) mit Kühlerheißluft aus dem Klinkerkühler (16) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (20) insgesamt die Außenform eines schräg liegenden Rohrstückes, Kubusses oder Quaders hat und innen mit mehreren Stufen (22) ausgerüstet ist.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl mit einem Rohmehl-Vorwärmer, mit einem Kalzinator zum Dekarbonisieren des Rohmehles, mit einem Drehofen zum Sintern des dekarbonisierten Rohmehles zu Zementklinker, mit einem Klinkerkühler für Zementklinker und mit einem Reaktor oder einer Brennkammer zur Vergasung und/oder Verbrennung von festen, reaktionsträgen Brennstoffen, Ersatzbrennstoffen und/oder Sekundärbrennstoffen zwecks Nutzung deren Brennstoffenergie für die Rohmehl-Dekarbonisierung im Kalzinator, wobei über eine Tertiärluft-Rohrleitung der Reaktor mit Kühlerheißluft aus dem Klinkerkühler versorgt wird.
Stand der Technik
Aus der EP-A-0 764 614 ist eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker bekannt, bei der neben der Kalziniereinrichtung ein separater Schachtvergaser zur Vergasung von grobstückigen Abfallstoffen, insbesondere Altreifen vorgesehen ist. Dabei wird der Schachtvergaser oben mit den Altreifen und mit einem Teil der vom Klinkerkühler kommenden Tertiärluft als Vergasungsmittel beschickt. Das im Schachtvergaser entstehende Produktgas wird als Brenngas in den Kalzinator geleitet, und die Reststoffe der im Schachtvergaser vergasten Altreifen werden durch eine mechanische Abstoßvorrichtung in den Drehofeneinlaufschacht transportiert. Die Sicherheitstechnik und die Peripherie sind bei diesem Schachtvergaser relativ aufwendig.
Aus der DE-A-102 02 776 ist ein Drehtrommelreaktor zum Verbrennen von grobstückigen Sekundärbrennstoffen bekannt, wobei im Bereich der Eintragsöffnung neben den Sekundärbrennstoffen ein gut zündbarer Brennstoff, Tertiärluft und Rohmehl zugeführt werden. Die Austragsöffnung steht über eine Leitung zum Austrag der festen Reststoffe mit dem Tertiärluftkanal und/oder Drehofenabgaskanal des Kalzinators und/oder mit der Drehofen einlaufkammer in Verbindung. Wenngleich die Zersetzung der Sekundärbrennstoffe in einem Drehtrommelreaktor wesentlich kontrollierter durchgeführt werden kann, muss man jedoch einen relativ hohen apparativen Aufwand in Kauf nehmen. Außerdem ist der Rohmehltransport zum Aggregat überaus aufwendig.
Aus der WO-A-01/09548 ist ferner eine Zersetzungskammer für Abfallstoffe bekannt, bei der die Abfallstoffe auf einem Drehteller zur Austragsöffnung transportiert werden. Bedingt durch die Raumaufteilung im Wärmetauscherturm ist der vorhandene Einbauplatz beschränkt, wodurch der Durchsatz begrenzt ist.
Aus der DE 10 2004 009 689 A1 ist ein Zersetzungsreaktor zur Erzeugung von Brenngasen aus festen Brennstoffen bekannt, der eine Eintragsöffnung zur Aufgabe der festen Brennstoffe und eine Austragsöffnung zum Austragen etwaiger Reststoffe aufweist und der ferner über eine Leitung mit der Kalzinierzone und/oder der Sinterbrennzone zur Zuführung des erzeugten Brenngases in Verbindung steht. Im Zersetzungsreaktor ist eine Fördereinrichtung angeordnet, die den Brennstoff von der Eintragsöffnung bis zur Austragsöffnung translatorisch bewegt. Die Fördereinrichtung kann dabei eine Anzahl beweglicher Plattensegmente, ein Kratzkettenförderer, ein sog. „walking floor", ein Herdwagen oder ein umlaufendes Plattenband sein. Die Temperatur im Reaktor wird durch Zuführung von Rohmehl beeinflusst. Eine Abdichtung des Zersetzungsreaktors gegenüber dem Umgebungsdruck im Bereich des Einlauf- bzw. Auslaufschlitzes der Förderereinrichtung erfolgt durch eine entsprechend hoch aufgetragene Rohmehlschicht.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker, wie anfangs beschrieben, zu schaffen, die auch grobstückige Brennstoffe, Ersatzbrennstoffe und Sekundärbrennstoffe unterschiedlicher Art und Stückgröße sicher verbrennen und die dabei frei werdende Wärmeenergie effektiv für die Dekarbonisierung des Rohmehles im Kalzinator und teilweise schon im Reaktor nutzt.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker der eingangs beschriebenen Art der Reaktor insgesamt die Außenform eines schräg liegenden Rohrstückes, Kubusses oder Quaders hat und innen mit mehreren Stufen ausgerüstet ist.
Vorzugsweise hat der Reaktor insgesamt die Außenform eines unter einem Winkel zwischen 30° und 70° zur Waagerechten liegenden Rohrstückes, Kubusses oder Quaders.
Die Stufen im Inneren des Reaktors sind vorzugsweise waagerecht oder schräg angeordnete Treppenstufen mit freien Zwischenräumen, sodass sie eine treppenähnliche Einrichtung bilden.
Der Reaktor hat zweckmäßig eine oder mehrere Tertiärluftanschlüsse, eine oder mehrere Aufgabestellen für Brennstoffe und Rohmehl, eine oder mehrere gemeinsame Verbindungsrohrleitungen für Verbrennungsgase, Schwelgase, Rohmehl und Asche zum Kalzinator und eine oder mehrere Verbindungsschurren hin zur Ofeneinlaufkammer, dem Verbindungsglied zwischen Kalzinator und Drehofen. Durch die Verbindungsschurren können im Reaktor anfallende Reststoffe und reaktionsträge Sekundärbrennstoffe dem Sinterprozess direkt zugeführt werden und dadurch sicher innerhalb der Anlage verwertet werden.
Die Kühlerheißluft kann als Tertiärluft je nach Auslegung des Reaktors vollständig dem Reaktor zugeführt werden oder zwischen dem Reaktor und dem Kalzinator aufgeteilt werden.
Die Brennstoffe mit oder ohne Rohmehl werden oberhalb der obersten Treppenstufe dem Reaktor aufgegeben und werden durch die zwischen den Stufen hindurch strömende Tertiärluft und den oberhalb der treppenähnlichen Einrichtung entlang strömenden Verbrennungsgas- bzw. Schwelgasstrom und/oder durch mechanische Aktivierung der Stufen von Stufe zu Stufe gefördert, z. B. durch Kippbewegungen oder Vibration.
Durch die Verbrennung/Schwelung des Brennstoffes werden die Brennstoffteilchen von Stufe zu Stufe leichter und lassen sich letztendlich pneumatisch abfördern. Diesem Verbrennungs-/Schwelungsprozess wird vorzugsweise die Neigung der Stufen angepasst. Die nicht zu Asche gewordenen Reststoffe der Verbrennung/Schwelung der Brennstoffe, die nicht pneumatisch ausgetragen werden, gelangen durch eine oder mehrere Schurren direkt in die Ofeneinlaufkammer und somit direkt in den Sinterprozess oder werden als Reststoffe ausgehalten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
Die 1 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung mit unterschiedlichen Ausgestaltungen des Reaktors und der Führung der Tertiärluft.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt schematisch eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl. Die Anlage weist einen Rohmehlvorwärmer 10, einen Kalzinator 12 zum Dekarbonisieren des Rohmehls, einen Drehrohrofen 14 zum Sintern des dekarbonisierten Rohmehls zu Zementklinker und einen Klinkerkühler 16 für Zementklinker auf. Über eine Tertiärluftleitung 18 wird die Abluft des Klinkerkühlers 16 als Tertiärluft dem Kalzinator 12 zugeführt. Diese Komponenten der Anlage sind jeweils von üblicher Bauart und werden daher nicht näher beschrieben.
Die Anlage weist ferner einen Reaktor 20 auf, der der Vergasung, Verschwelung und/oder Verbrennung von festen Brennstoffen, Ersatzbrennstoffen oder Sekundärbrennstoffen dient, deren Energieinhalt für die Rohmehl-Dekarbonisierung genutzt werden soll. Der Reaktor 20 ist wärmeisoliert und hat die Außenform eines schräg liegenden Rohrstückes, Kubusses oder Quaders. Im Inneren ist der Reaktor 20 mit mehreren Stufen 22 ausgerüstet. Die Stufen 22 sind wie bei einer Treppe horizontal und vertikal gestaffelt angeordnet. Die Stufen 22 sind waagerecht ausgerichtet und jeweils um ihre Längsachse verschwenkbar. Die Neigung der Stufen 22 ist unabhängig voneinander einstellbar, und der Raum zwischen den Stufen 22 ist frei. Die Stufen 22 sind aktivierbar, z. B. durch Vibration oder Umklappen, sodass auf ihnen liegendes Material nicht nur durch den Tertiärluftstrom auf die darunter liegende Stufe befördert wird.
Brennstoffe und Rohmehl werden dem Reaktor 20 bei einer Brennstoff-Aufgabe 24 und einer Rohmehl-Aufgabe 26 von oben aufgegeben. Die Tertiärluftleitung 18 gabelt sich in eine Abzweigung 28 und eine Tertiärluft-Umgehungsrohrleitung 30. Über die Abzweigung 28 wird dem Reaktor 20 ebenfalls von oben Verbrennungsluft zugeführt. In der Abzweigung 28 und in der Tertiärluft-Umgehungsrohrleitung 30 nach der Abzweigung 28 befindet sich jeweils ein Drosselorgan 32. Durch diese kann der Anteil der über die Abzweigung 28 geführten Tertiärluft gesteuert werden. Über die Tertiärluft-Umgehungsrohrleitung 30 kann ein Teil der Tertiärluft nicht über den Reaktor 20 geleitet, sondern direkt dem Kalzinator 12 zugeführt werden. Die kann unterhalb oder oberhalb oder neben dem Reaktor 20 liegen.
Die oberhalb der obersten Stufe 22 über die Brennstoff-Aufgabe 24 dem Reaktor 20 aufgegebenen Brennstoffe werden durch die von oben auf der Unterseite der Stufen 22 anströmende und zwischen den Stufen 22 hindurch strömende Tertiärluft vergast, verschwelt oder verbrannt. Die sich entwickelnden Verbrennungs- oder Schwelgase entweichen zum Kalzinator 12 hin, und die sich von Stufe zu Stufe bildenden Rückstände der Brennstoffe werden von dem durch die Stufen 22 strömenden Verbrennungsgas- oder Schwelgasstrom und wahlweise zusätzlich durch mechanische Aktivierung der Stufen von Stufe zu Stufe abwärts gefördert. Gleichzeitig kann über die Rohmehl-Aufgabe 26, die sich ebenfalls oben am Reaktor 20 neben der Brennstoff-Aufgabe 24 befindet, zusätzlich Rohmehl aufgegeben werden, das dann zusammen mit dem Brennstoff vergast und verschwelt wird. Das Verbrennungsgas und Schwelgas sowie Brennstoffasche und Rohmehl werden über eine Rohrleitungsverbindung 34 vom Reaktor 20 zum Kalzinator 12 geleitet. Das Rohmehl kann auch zusammen mit dem Brennstoff dem Reaktor 22 aufgegeben werden.
Durch die Verbrennung/Schwelung des Brennstoffes und gegebenenfalls des Rohmehls werden die Brennstoffteilchen von Stufe zu Stufe leichter und lassen sich letztendlich pneumatisch abfördern. Diesem Verbrennungs-/Schwelungsprozess wird die variable Neigung der Stufen 22 angepasst. Die nicht zu Asche gewordenen Reststoffe der Verbrennung/-Schwelung der Brennstoffe, die nicht pneumatisch ausgetragen werden, gelangen durch eine Schurre 36 direkt in die Ofeneinlaufkammer 38 und somit direkt in den Sinterprozess.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem von 1, wobei sich bei der Einmündung der Abzweigung 28 der Tertiärluftleitung 18 in das obere Ende des Reaktors 20 zwei Drosselorgane 40, 42 befinden. Die oberste Stufe 22 ist verlängert und das eine Drosselorgan 40 ist unter der obersten Stufe 22 angeordnet, sodass es den Anteil der Tertiärluft steuert, der auf die Unterseite der Stufen 22 geleitet wird, während das andere Drosselorgan 42 über der obersten Stufe 22 angeordnet ist, sodass es den Anteil der Tertiärluft steuert, der auf die Oberseite der Stufen 22 strömt. Dadurch lässt sich das Verhältnis von Sauerstoff zu Brenngas in dem Verbrennungsgas- oder Schwelgasstrom steuern, der aus dem Reaktor 20 in den Kalzinator 12 strömt.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem der 1 und 2, wobei jedoch der Abgasstrom des Reaktors 20 nicht wie bei den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 getrennt, sondern zusammen mit dem Anteil der Tertiärluft, der in die Tertiärluft-Umgehungsrohrleitung 30 strömt, in den Kalzinator 12 geleitet wird. Außerdem ist die Abzweigung 28 in einen oberen und einen unteren Ast 44, 46 geteilt, wobei der obere Ast 44 in das obere Ende des Reaktors 20 mündet, während der untere Ast 46 etwa auf halber Höhe in den Reaktor 20 mündet. In der Tertiärluft-Umgehungsrohrleitung 30 befindet sich ein Drosselorgan 32. In dem unteren Ast 46 der Abzweigung 28 befindet sich ebenfalls ein Drosselorgan 32. Durch die Aufteilung der Abzweigung 28 in einen oberen und einen unteren Ast 44, 46 kann die Verbrennung und Schwelung im Reaktor 20 feiner gesteuert werden. Durch das Drosselorgan 32 in der Tertiärluft-Umgehungsrohrleitung 30 wird der insgesamt über den Reaktor 20 geleitete Anteil der Tertiärluft gesteuert.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die gesamte Tertiärluftmenge durch den Reaktor 20 strömt. Das Drosselorgan 32 befindet sich dabei in der Tertiärluftleitung 18 vor dem Reaktor 20.

10: Rohmehlvorwärmer
12: Kalzinator
14: Drehrohrofen
16: Klinkerkühler
18: Tertiärluftleitung
20: Reaktor
22: Stufen
24: Brennstoff-Aufgabe
26: Rohmehl-Aufgabe
28: Abzweigung
30: Tertiärluft-Umgehungsrohrleitung
32: Drosselorgane
34: Rohrleitungsverbindung
36: Schurre
38: Ofeneinlaufkammer
40,42: Drosselorgane
44: oberer Ast
46: unterer Ast

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0764614 [0002]
- DE 10202776 A [0003]
- WO 01/09548 A [0004]
- DE 102004009689 A1 [0005]

Claims

Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl mit einem Rohmehl-Vorwärmer (10), mit einem Kalzinator (12) zum Dekarbonisieren des Rohmehles, mit einem Drehrohrofen (14) zum Sintern des dekarbonisierten Rohmehles zu Zementklinker, mit einem Klinkerkühler (16) für Zementklinker und mit einem Reaktor (20) zur Vergasung und/oder Schwelung von festen Brennstoffen, Ersatzbrennstoffen und/oder Sekundärbrennstoffen zwecks Nutzung deren Brennstoffenergie für die Rohmehl-Dekarbonisierung im Kalzinator (12) und teils schon im Reaktor (20), wobei über eine Tertiärluftleitung (18) der Reaktor (20) mit Kühlerheißluft aus dem Klinkerkühler (16) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (20) insgesamt die Außenform eines schräg liegenden Rohrstückes, Kubusses oder Quaders hat und innen mit mehreren Stufen (22) ausgerüstet ist.
Anlage nach Anspruch 1, wobei ein Teil der Kühlerheißluft aus dem Klinkerkühler (16) als Tertiärluft dem Kalzinator (12) direkt zugeführt wird.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Neigung der Stufen (22) im Inneren des Reaktors (20) verstellbar ist und der Raum zwischen den Stufen (22) frei ist.
Anlage nach Anspruch 3, wobei die Neigung der Stufen (22) unabhängig voneinander verstellbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stufen (22) aktivierbar sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Reaktor (20) einen oder mehrere Tertiärluftanschlüsse hat.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der oder die Tertiärluftströme regulierbar sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Reaktor (20) eine oder mehrere Tertiärluftumgehungs-Rohrleitungen (30) hat.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Reaktor (20) eine oder mehrere Brennstoff- und/oder Rohmehl-Aufgabestellen (24, 26) hat.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Reaktor (20) eine oder mehrere Rohrleitungsverbindungen (34) zum Kalzinator (12) für Verbrennungsgas, Schwelgas, Brennstoffasche und Rohmehl hat.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Drehrohrofen (14) eine Einlaufkammer (38) hat und der Reaktor (20) eine oder mehrere Schurrenverbindungen (36) zur Ofeneinlaufkammer (38) für Reststoffe und reaktionsträge Brennstoffe hat.