DE2022557B2 - Vorrichtung zum brennen und sintern von staubfoermigem gut in freiem fall - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von Zement ist man in neuerer Zeit bekanntlich vom sogenannten Naß- zum Trokkenverfahren übergegangen. Bei diesem Verfahren wird das zur Verarbeitung kommende Rohmehl zunächst einem Vorwärmer zugeführt, in dem es mit den beispielsweise im Gegenstrom zugeführten Abgasen aus dem Brennofen vorgewärmt und teilweise kalziniert wird. Das Brennen des vorgewärmten Rohmehls erfolgt in einem nachgeschalteten Drehrohrofen.

Zur Herstellung von Zement nach dem Trockenverfahren sind somit zwei verschiedene Einrichtungen von erheblicher Größe erforderlich, von denen der Drehrohrofen mechanisch bewegte Teile besitzt und daher störanfällig ist. Zum Antrieb des Drehrohrofens benötigt man darüber hinaus Energie.

Die Erfindung bezweckt, die Herstellung von Zement nach dem Trockenverfahren zu vereinfachen und ohne mechanisch bewegte Teile auszukommen. Sie geht dazu aus von einer Vorrichtung zum Brennen und Sintern von in Luft feinverteiltem staubförmigem Gut in freiem Fall.

Derartige Vorrichtungen sind als Schachtofen, bei denen das Brenngut durch die Flammen in der Brennzone senkrecht hindurchfällt, bekannt, haben jedoch den Erwartungen nicht entsprochen, weil der Weg, den das Brenngut hierbei macht, zu klein und die Zeit daher zu kurz ist, um zu einer Auslösung der durch das Brennen angestrebten chemischen Reaktionen, insbesondere zu einer ausreichenden Sinterung des Brenngutes zu führen.

Diese Nachteile werden durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung beseitigt, die durch die Kombination der folgenden — einzeln an sich bekannten — Merkmale gekennzeichnet ist:

a) einen schachtförmigen Gegenstromvorwärmer mit einem sich nach unten verjüngenden, langgestreckten Austragsteil,

b) einen daran zentrisch anschließenden, gegenüber dem Austragsteil erweiterten Flammenraum, an

dessen nach unten verjüngtem Ende eine oder mehrere mit Brenndüsen versehene Brennzone(n) angeordnet sind, und

c) einer, an die Brennzone(n) anschließenden vertikalen Kühlschacht, in den die Kühlluft von unten her eingeführt wird.

Die Vorrichtung mit der geschilderten Merkmalkombination ermöglicht ein leistungsfähiges und gut regulierbares Brennen von Zement od. dgl. im Trok-

kenverfahren ohne Drehrohrofen. Die Zementherstellung kann damit also in einer einzigen Einrichtung durchgeführt werden. Daraus ergibt sich nicht nur eine wesentliche Verringerung des Raumbedarfs und ein Fortfall von Energiekosten, sondern darüber hinaus auch eine Einsparung an Wärme, die bei den bekannten Verfahren als Λ erlustwärme verlorengeht.

In Weiterbildung der Erfindung sind in der bzw. in jeder zylindrischen Brennzone in einer oder mehreren Ebenen jeweils mindestens drei über den Umfang ver-

teilte, tangential angeordnete Brenndüsen vorgesehen. Infolge dieser Anordnung der Brenndüsen bilden die sich aus ihnen bildenden Rammen einen Flammenring, durch den das zu sinternde Brenngut in den anschließenden Kühlschacht fällt. An den letzteren kann sich ein Klinkerkühler bekannter Bauart anschließen. In der Zeichnung ist ais Ausführungsbeispiel der Erfindung ein zum Brennen von Zementrohmehl dienender schachtförmiger Ofen schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Schacht,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie HI-III,
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV,

F i g. 5 einen senkrechten Schnitt durch einen zum Brennen von Zementrohmehl dienenden Schacht mit einem vorgeschalteten, mehrstufig ausgebildeten Gegenstromvorwärmer bekannter Bauart.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung wird das Rohmehl von oben einem Schacht 1 aufgegeben, der als Gegenstromvorwärmer dient, und tritt in aufgelöster Form in den Flammenraum 2 ein, der zugleich Kalzinier- und Brennraum ist. Der Schacht 1 des Vorwärmers verjüngt sich nach unten zu einem Austrag 3, durch dessen langgestreckte Form erreicht werden soll, daß das vorgewärmte Rohmehl nicht pulsierend, sondern kontinuierlich in den Flammenraum 2 eintritt.

Die Teile des Rohmehls, die infolge genügender Aufheizung erweichen und damit kleinste Zusammenbackungen bilden, sinken im Flammenraum 2 ab und gelangen in die eigentliche Brennzone 4, in der das Brenngut die zum Brennen erforderliche Temperatur

erhält und dabei in Form kleiner Kügelchen (Perlen) zusammensintert. Die Brennzone 4, ein polygonaler oder kreisförmiger Feuerraum, ist in ihren Abmessungen so ausgerichtet, daß das Brenngut beim Durchlaufen voll durchgesintert wird. Hierbei wirkt sich die höhere Fallgeschwindigkeit der durchgesinterten Kügelchen gegenüber der des noch nicht gesinterten kalzinierten Rohmehls regulierend aus. Die Brennzone 4 wird durch drei Brennkreise 5 mit je fünf Brenndüsen 6 gebildet, die mit öl, Gas, Kohlenstaub oder einer Kombination dieser Brennstoffe beschickt werden. Das gebrannte Gut fällt durch einen Kühlschacht 7 direkt in den Klinkerkühler 8. Für den Abtransport des Klinkers können Gummitransportbänder 21 (vgl. F i g. 5) an Stelle der bisher üblichen Becherzellenbänder oder Becherwerke vorgesehen werden, da der perlförmige Klinker keine glühenden Nester enthält.

Die zum Transport und Zerstäuben des Brennstoffs erforderliche Primärluft wird den einzelnen Brenndüsen 6 in bekannter Form zugeführt. Auch sie kann hier schon in vorgewärmtem Zustand, nämlich aus dem Ausgangsteil des Klinkerkühlers 8, unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Zyklons zur Entstaubung, entnommen werden. Dabei wirkt sich günstig aus, daß bei dem hier beschriebenen Verfahren der Staubanfall im Kühler 8 erheblich geunger ist als bei den bekannten Verfahren.

Die heiße Sekundärluft wird aus dem Kühler 8 entnommen. Ein Teilstrom wird über die Leitung 9 im Bereich der Brennzone 4 durch fünf tangential angeordnete Luftzuführungsdüsen zugeführt, ein weiterer Teilstrom wird dem Flammenraum 2 über die Leitung 10 ebenfalls durch acht tangential angeordnete Luftzuführungsdüsen zugeführt. Die restliche Sekundärluft strömt durch den Kühlschacht 7, die Brennzone 4 und den Flammenraum 2 dem Brenngut entgegen. Die einzelnen Teilströme der Sekundärluft werden in der Menge durch Schieber 11 oder Klappen 12 geregelt.

Durch den Abgasventilator 13 (vgl. F i g. 5), wird die gesamte Abgasrnenge durch den Gegenstromvorwärmer 1 hindurch aus dem Flammenraum 2 abgesaugt. Die Gesamtpressung des Abgasventilators ist so ausgelegt, daß im Flammenraum 2 ein größerer Unterdruck herrscht als in den Zuführungsleitungen 9 und 10 für die Sekundärluft. Hierdurch wird erreicht, daß die tangential in der Brennzone 4 und im Flammenraum 2 einströmende Sekundärluft an den Wandungen der Brennzone 4 und des Flammenraumes 2 einen Luftschleier bildet, der Anbackungen an diesen mit feuerfestem Material 14 ausgekleideten Wandungen verhindert.

Mit Ausnahme des geringen, durch den Kühlschacht 7 senkrecht nach oben aufsteigenden Teilstromes bewegt sich die gesamte übrige Sekundärluft spiral- und schraubenförmig von der Wandung der Brennzone 4 und des Flammenraumes 2 zur unteren Austrittsdüse 15 des Vorwärmers 1.

Der vom Kühlschacht 7 aufsteigende schwache Luftstrom bewirkt einmal eine gute Durchwirbelung der Rohmehlwolke im Flammenraum 2 und verhindert zum anderen ein zu schnelles Hindurchschießen des Rohmehls durch die Brennzone 4.

Die in der Brennzone 4 tangential und gleichzeitig etwas nach oben gerichtete starke Sekundärlufteinströmung verhindert auch, daß Brenngut zwischen Wandung und Flammenring 5 eindringt und dort schädliche Anbackungen bildet

Der Flammenraum 2 erweitert sich oberhalb der Brennzonc 4 konisch in Richtung zur letzten Düse 15 des Vorwärmers hin derart, daß bei Berücksichtigung der Temperaturzunahme und des bei der Kalzinatiou entstehenden CO₂ eine konstante Vertikal-Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird.

Der untere Teil der Düse 15 des Vorwärmers 1 ist ebenfalls mit. feuerfestem Material ummantelt. Um diesen Teil erforderlichenfalls kühlen zu können, ist eine entsprechendeKühlluftleitung 16 mit acht ebenfalls tangential angeordneten Lufteinblasdüsen 16' vorgesehen. Diese Kühlluft kann ebenfalls dem Kühler 8 über einen Staubabscheider 18 und ein Gebläse 19 entnommen werden, während eventuell überschüssige Kühlerabluft durch den Kamin 20 abgeführt wird. Die gesamte Sekundärluft wird mittels des weiteren Gebläses 17 über den Kühler 8 zugeführt.

Infolge des kürzeren Brenngutweges bietet das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung besonders günstige Bedingungen für eine Automation der Anlage.

Der Brand des Klinkers läßt sich einmal durch die zugeführte Brennstoffmenge, zum anderen durch die Regelung der Sekundärluftströme beeinflussen.

Der durch die Brennzone 4 senkrecht nach oben strömende Anteil ist so zu regeln, daß zwar ungebranntes Rohmehl in den Flammenraum 2 zurückgerissen und erneut verwirbelt wird, jedoch zusammengesinterte Klinkerperlen der gewünschten Größe und mit entsprechendem Gewicht in den Kühlschacht 7 durchfallen.

Im Anfahrzustand oder bei Betriebsstörungen kann auch ungebranntes Rohmehl die gesamte Anlage durchfallen und in den Kühler 8 gelangen. Dieses Material wird durch den Rost des Kühlers 8 ausgetragen und kann dem Vorwärmer 1 wieder aufgegeben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Brennen und Sintern von in Luft feinverteiltem staubförmigem Gut in freiem Fall, vorzugsweise von Zementrohmehl, g ekennzeichnet durch

a) einen schachtförmigen Gegenstromvorwärmer (1) mit einem sich nach unten verjüngenden, langgestreckten Austragsteil (3),

b) einen daran zentrisch anschließenden, gegenüber dem Austragste-il (3) erweiterten Fiammenraum (2), an dessen nach unten verjüngtem Ende eine oder mehrere mit Brenndüsen (6) versehene Brennzone(n) (4) angeordnet sind, und

c) einen an die Brennzone(n) (4) anschließenden vertikalen Kühlschacht (7), in den die Kühlluft von unten her eingeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der bzw. in jeder zylindrischen Brennzone (4) in einer oder mehreren Ebenen jeweils mindestens drei über den Umfang verteilte, tangential angeordnete Brenndüsen (6) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der bzw. jeder Brennzone (4) und/oder oberhalb derselben im Flammenraum (6) ebenfalls tangential angeordnete Luftzuführungsdüsen (9' bzw. 10') vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen, sich gegenüber dem Austragsteil (3) des Gegenstromvorwärmers (1) erweiternden Teil des Flammenraums (2) weitere, ebenfalls tangential angeordnete Lufteinblasdüsen (16') zur Kühlung der dortigen Ummantelung angeordnet sind.