DE2035192A1 - Fluidised bed heat treatment - of granulate with preheater using hot gas from bed - Google Patents

Fluidised bed heat treatment - of granulate with preheater using hot gas from bed

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DE2035192A1 DE19702035192 DE2035192A DE2035192A1 DE 2035192 A1 DE2035192 A1 DE 2035192A1 DE 19702035192 DE19702035192 DE 19702035192 DE 2035192 A DE2035192 A DE 2035192A DE 2035192 A1 DE2035192 A1 DE 2035192A1
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Abstract

A fluidised bed for continuously heat-treating granulate, with a conical reactor with a divided chamber and no grillage base-plate, as in parent patent is improved by incorporating a shaft preheater before the fluidised bed using hot exhaust gas from the fluidised bed, passing in counter-current flow to the granulate. A shaft cooler may also be used downstream of the fluidised bed, to cool treated granulate and supply pre-warmed air to the fluidised bed reactor and/or preheater.

Description

Vorrichtung zur Wärmebehandlung körnigen Gutes durch heiße Gase in einer Wirbelschicht Zusatz zu Patent 0OO (Patentanmeldung P 15 17 999.4) Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung körnigen Gutes (zog. Zementrohmehl, Eisenerz, Ton, Kalkstein, Bauxit) durch heiße Gase in einer Wirbelschicht mit kontinuierlichem Durchfluß unter Verwendung eines konischen, rostlosen*Wirbelschichtreaktors mit geteilter Wirbelkamner, insbesondere nach Patent 000 (Patentanmeldung P 15 17 999.4)o Mit Wirbelschichtreaktoren der eben erwähnten Bauart, insbesondere solchen nach dem genannten Hauptpatent, bei deen beispielsweise unterhalb der Wirbelkammer im zylindrischen Teil der Gaszuführung eine keilförmige, einseitige Verengung vorgesehen ist, um das Gas mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in die beiden Teile der Wirbelkammer einzuleiten, kann bei grobkörnigem rJUt (mit Korngrößen bis etwa 20 mm) eine Wärmebehandlung auch bei hohen Temperaturen (z.B. 15000C) in kontinuierlichem und- gleichmäßigem Stofffluß erfolgen, wobei tro-tz unterschiedlicher Korngrößen der einzelnen Teilchen-eine einheitliche Erwärmung derselben möglich isto Eine besonders vorteilhafte Anwendung ergibt sich für das Brennen-von Zementklinkern aus Zementrohmehl und von Eisenerz, wobei das zunächst feinkörnige Ausgangsgut jeweils vor der Wärmebehandlung durch ein Pelletierverfahren zu Granalien der gewünschten Korngrößen umgeformt wird0 Bei allen wärmetechnischen Verfahren ist für deren Wirtschaftlichkeit eine möglichst gute Ausnutzung der Wärmeenergie anzustreben0 Auch der Aufwand an elektrischer Energie (für Gebläse und andere mechanisch bewegte Teile) muß durch geeignete verfahrenstechnische Maßnahmen gering gehalten werden0 Schließlich ist auch bei der Steuerung des Prozeßablaufes darauf zu achten, daß der erforderliche Regelaufwand in vertretbaren Grenzen bleibt.Device for the heat treatment of granular goods using hot gases in a fluidized bed addition to patent 0OO (patent application P 15 17 999.4) The invention refers to a device for the heat treatment of granular goods (pulled. cement raw meal, Iron ore, clay, limestone, bauxite) by hot gases in a fluidized bed with continuous Flow through using a conical, rustless * fluidized bed reactor with split vortex chamber, in particular according to patent 000 (patent application P 15 17 999.4) o With fluidized bed reactors of the type just mentioned, especially those according to the main patent mentioned, in deen, for example, below the vortex chamber in cylindrical part of the gas supply a wedge-shaped, unilateral constriction is provided is to move the gas at different speeds into the two parts of the vortex chamber a heat treatment can be initiated in the case of coarse-grained rJUt (with grain sizes up to approx. 20 mm) even at high temperatures (e.g. 15000C) in continuous and even Material flow take place, with different grain sizes of the individual particles-one uniform heating of the same is possible. A particularly advantageous application results for the burning of cement clinker from cement raw meal and of iron ore, whereby the initially fine-grained starting material before the heat treatment by a pelletizing process is formed into granules of the desired grain sizes0 For all thermal engineering For their economic efficiency, the process is the best possible utilization of the thermal energy 0 Also the expenditure of electrical energy (for fans and other mechanical moving parts) must be kept to a minimum by means of suitable procedural measures 0 Finally, when controlling the process sequence, it is important to ensure that that the required standard effort remains within reasonable limits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung derart zu gestalten, daß die gewünschten Wärmebehandlungen auf möglichst wirt schaftliche Weise erfolgen und in ihrem Ablauf leicht regelbar sind, Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in erster Liniedadurch gelöst, daß dem Wirbelschichtreaktor ein Schachtvorwärmer vorgeschaltet ist , in dem das zu behandelnde Gut in einer von den heißen Reaktorabgasen im Gegenstrom durchströmten Schüttung vorgewärm-t und einem Teil der Wärmebehandlung ausgesetzt wird, be, vor es, vorzugsweise über eine Dosiereinrichtung, in den Reaktor gelangt In W»iterbildung der Erfindung ist dem Wirbelschichtreaktor außerdem ein Schachtkühler nachgeschaltet, in dem das körnige Gut nach Beendigung der Wärmebehandlung seine Wärme in einer von kälterem Gas durchströmten Schüttung abgibt, wonach das Gas dem Reaktor und/oder dem Schachtvorwärmer zugeleitet wird0 Um . eine noch bessere Wirtschaftlichkeit zu erzielen, ist erfindungsgemäß schließlich der zur Wärmebehandlung und zum-Yorwärmen und Eluhlen des körnigen Gutes erforderliche Gasstrom aus zwei Teilströmen zusammengesetzt, von denen der eine nacheinander eine 3rennkammer, den Reaktor und den Schachtvorwärmer und der zweite den Schachtkühler, ggf. eine zweite Brennkatmer und den Schaehtvorwärmer durchströmt.The invention is based on the object of designing the device mentioned at the outset in such a way that the desired heat treatments are carried out in the most economical way possible and their sequence can be easily regulated. in which the material to be treated is preheated in a bed through which the hot reactor exhaust gases flow in countercurrent and is subjected to part of the heat treatment before it reaches the reactor, preferably via a metering device In a further development of the invention, the fluidized bed reactor is also followed by a shaft cooler in which the granular material gives off its heat in a bed through which a colder gas flows after the end of the heat treatment, after which the gas is fed to the reactor and / or the shaft preheater. To achieve even better economic efficiency, according to the invention, finally, the gas flow required for heat treatment and for preheating and eluting the granular material is composed of two partial flows, one of which is successively a separation chamber, the reactor and the shaft preheater and the second the shaft cooler, if necessary. flows through a second Brennkatmer and the Schaehtvorheater.

Diese Anordnung ist z030 zur den Fall zweckmäßig, daß der Wärmeinhalt der Reaktorabgase nicht für aas Vorwärmen des zu behandelnden Gutes ausreicht Ist dagegen der Wärmeinhalt der Reaktorabgase größer als der Wärmebedarf im Shachtvorwärmer, so kann zwei ein Teilstrom vom Reaktorabgas abgezweigt und zur Vorwärmung von Verbrennungsluft in einem Wärmetauscher verwendet werden0 In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit unterschiedlichen Führungen des Gas stromes schematisch dargestellt und nachstehend in Aufbau und Wirkungsweise beschrieben0 In der in Fig. 1 dargestellten Anlage, die besonders zum Brennen von Zementklinkern aus Rohmehl verwendbar ist, wird das zu behandelnde Gut zunächst als Rohmehl einem Pelletierteller p zur Granulierung zugeführt und gelangt von dort in grobkörnigem Zustand in den schachtförmigen Vorwärmer a, wo es durch die ihm entgegenströmenden Heißgase zuerst getrocknet wird0 Je nach der von den Heißgasen bei 1 in den Vorwärmer a eingebrachten Wärmemenge treten die Pellets mehr oder weniger stark erwärmt sowie vollständig oder teilweise kalziniert bei 2 aus dem Vorwärmer auso Von dort gelangen die Pellets über eine Dosiereinrichtung c bei 3 in den Reaktor b9 der als konischer9 rostloser Wirbelschichtreaktor mit geteilter Wirbelkammer ausgebildet und in Figo 1 des Hauptpatents näher erläutert isto.This arrangement is useful in the event that the heat content the reactor exhaust gases are not sufficient to preheat the material to be treated on the other hand, the heat content of the reactor exhaust gases is greater than the heat requirement in the shaft preheater, in this way, a partial flow can be branched off from the reactor exhaust gas and used to preheat combustion air can be used in a heat exchanger0 In the drawing are three exemplary embodiments the invention with different guides of the gas flow shown schematically and described below in structure and mode of operation in the one shown in FIG System that is particularly suitable for burning cement clinkers from raw meal, the material to be treated is first used as raw meal in a pelletizing plate for granulation from there in a coarse-grained state into the shaft-shaped preheater a, where it is first dried by the hot gases flowing in the opposite direction0 depending on from the hot gases at 1 in the preheater a introduced amount of heat if the pellets occur more or less strongly heated and completely or partially calcined at 2 from the preheater auso From there the pellets pass through a Dosing device c at 3 in the reactor b9 as a conical9 rustless fluidized bed reactor designed with a split vortex chamber and explained in more detail in Figo 1 of the main patent isto.

Im Reaktor laufen bei Temperaturen zwischen etwa 14000 C und 15500 C die eigentlichen Zementbildungs reaktionen abs wobei die Dosiereinrichtung eine rasch wirksame Steuerung dieser Reaktionen zwecks Erzielung eines gleichmäßigen Brenngutes ermöglicht0 Das gebrannte und gesinterte Gut tritt sodann als Klinker bei 4 aus dem Reaktor in den Schachtkühler d, ein dem Vorwärmer a ähnliches Gerät9 in dem es mittels Frischluft gekühlt wird und/tien es schließlich als Fertigprodukt verläßt.In the reactor run at temperatures between about 14000 C and 15500 C the actual cement formation reactions abs with the metering device a quickly effective control of these reactions in order to achieve a smooth Firing material enables0 The fired and sintered product then appears as clinker at 4 from the reactor into the shaft cooler d, a device similar to the preheater a9 in which it is cooled with fresh air and / ultimately as a finished product leaves.

Der zur Wärmebehandlung und Vorwärmung des körnigen Guetes erforderliche Gasstrom ist aus zwei Deilströmen zusammengesetzt. Der vom Gebläse f9 erzeugte erste Teilstrom wird in der Brennkammer e1 erwärmt und strömt von dort durch den Reaktor b und den Vorwärmer a, während der vom Gebläse f2 erzeugte zweite Teilstrom zunächst durch den Klinkerkühler d hindurchströmt, dort zunächst vorgewärmt wird und sodann über 5 in die Brennkammer e2 gelangt, in der er so weit aufgeheizt wird, daß er zusammen mit dem aus dem Reaktor b kommenden ersten Teil strom in den Schachtvorwärmer a eintreten kanne Diese doppelte Gaszuführung hat den Vorteil, daß das Reaktorvolumen der zur besten Durchführung des Prozesses erforderlichen Verweil zeit des Gutes im Reaktor besser angepaßt und die Abwärme des Zementklinkers besser ausgenutzt werden kann.The one required for heat treatment and preheating of the granular material The gas flow is composed of two partial flows. The first generated by fan f9 Partial flow is heated in the combustion chamber e1 and flows from there through the reactor b and the preheater a, while the second partial flow generated by the fan f2 initially flows through the clinker cooler d, is first preheated there and then reaches the combustion chamber e2 via 5, in which it is heated up so far that it together with the first partial stream coming from reactor b into the shaft preheater This double gas supply can occur has the advantage that the reactor volume of residence required to best perform the process better adapted to the time of the material in the reactor and the waste heat of the cement clinker better can be exploited.

Die in Fig. 2 dargestellte Anlage unterscheidet sich -von der eben beschriebenen Anlage dadurch, daß nur ein einziger Gasstrom verwendet wird, der durch das Gebläse f erzeugt wird und nacheinander den Klinkerkühler d, die Brennkammer e, den Wirbelschichtreaktor b und den Schachtvorwärmer a durchströmt0 Die in Fig. 3 dargestellte Anlage ist besonders zum Här-ten von Eisenerzpellets vor deren Einsatz im Hochofen geeignet0 Das zu behandelnde Gtit wird zunächst wiederum als Rohmehl einem Pelletierteller p zugeführt und gelangt von dort als grobkörniges Gut in den Schachtvorwärmer a, wo es von den Reaktorabgasen im Gegenstrom getrocknet und erwärmt wird, bis es bei 2 den Vorwärmer verläßt, Über eine Dosiereinrichtung c gelangen die Granalien bei 3 in den Reaktor b, der wieder als konischer, rostloser Wirbelschichtreaktor nach Fig 1 ausgebildet ist.The system shown in Fig. 2 differs from that just described plant in that only a single gas stream is used, the is generated by the fan f and one after the other the clinker cooler d, the combustion chamber e, the fluidized bed reactor b and the shaft preheater a flow through 0 The flow in Fig. The system shown in Fig. 3 is particularly suitable for hardening iron ore pellets before they are used suitable in the blast furnace0 The Gtit to be treated is first used again as raw meal fed to a pelletizing plate p and from there arrives as coarse-grained material in the Shaft preheater a, where it is dried and heated in countercurrent by the reactor exhaust gases will pass through a metering device c until it leaves the preheater at 2 the granules at 3 in reactor b, which is again a conical, rust-free fluidized bed reactor is designed according to FIG.

Im Reaktor werden die Granalien bei Temperaturen zwischen 11000 C und 14000 C gehärtet. Die harten Pellets treten bei 4 vom Reaktor in den Schaöhtkühler d über.The granules are stored in the reactor at temperatures between 11,000 ° C and hardened to 14000 C. At 4, the hard pellets leave the reactor and enter the layer cooler d about.

Hier werden sie von der Frischluft gekühlt, die vom Gebläse f2 erzeugt wird, und verlassen den Schachtkühler als Fertigprodukt.Here they are cooled by the fresh air generated by the fan f2 and leave the shaft cooler as a finished product.

Zur wirtschaftlichen Durchführung dieses husführungsbeispieles wird der Abgasstrom aus dem Reaktor b-in zwei Teilströme zerlegt0 Ein Teilstrom gelangt un mittelbar in den Schachtvorwärmer a, während der zweite über 6 in einen Wärmetauscher w geleitet wird, in dem er seine Wärme an Frischluft abgibt, die durch das Gebläse f1 erzeugt wird'und zur Verbrennung von Brenns-toffen in der Brennkammer e dient, Diese Gasführung hat den Vorteil, daß die Temperatur der Abgase aus dem Schachtvorwärmer a geregelt werden kann, Auf diese Weise wird der Wärmeverbrauch des erfahrens gesenkt0 Gleichzeitig läßt sich die Erwärmung der empfindlichen feuchten Eisenerzgranalien seurn, wenn sie in den Schachtvorwärmer a eintreten.For the economic implementation of this husführungbeispieles the exhaust gas stream from the reactor b-split into two partial streams0 One partial stream arrives un indirectly into the shaft preheater a, while the second via 6 into a heat exchanger w is conducted, in which it gives off its heat to fresh air, which is passed through the fan f1 is generated 'and is used for the combustion of fuels in the combustion chamber e, This gas flow has the advantage that the temperature of the exhaust gases from the shaft preheater a can be regulated, In this way the heat consumption of the experience is reduced0 At the same time, the sensitive moist iron ore granules can be heated seurn when they enter the shaft preheater a.

Patentansprüche Claims

Claims (2)

Patentansprüche: 1Vorrichtung zur Wärmebehandlung körnigen Gutes i4-XeAe durch heiße Gase in einer Wirbelschicht mit kontinuierlichem Durchfluß unter Verwendung eines konischen, rostlosen Wirbelschichtreaktors mit geteilter Wirbelkammer, insbesondere nach Patent (Patentanmeldung P 15 17 999¢4) dadurch gekennzeichnet, daß de Wirbelschichtreakt or (b) ein Schachtvorwärmer (a) vorgeschaltet ist, in dem das zu behandelnde Gut in einer von den heißen Reaktorabgasen im Gegenstrom durchströmten Schüttung vorgewärmt und einem Teil der Wärmebehandlung ausgesetzt wird, bevor es, vorzugsweise über eine Dosiereinrichtung (c), in den Reaktor gelangt. Claims: 1 device for heat treatment of granular goods i4-XeAe by hot gases in a fluidized bed with continuous flow under Use of a conical, rust-free fluidized bed reactor with a split fluidized chamber, characterized in particular according to patent (patent application P 15 17 999 ¢ 4), that the fluidized bed reactor or (b) a shaft preheater (a) is connected upstream, in the material to be treated in one of the hot reactor exhaust gases in countercurrent flowed through bed preheated and exposed to part of the heat treatment is before it reaches the reactor, preferably via a metering device (c). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wirbelschichtreaktor (b) ein Schachtkuhler (d) nachgeschaltet ist, in dem das körnige Gut nach Beendigung der Wärmebehandlung seine Wärme in einer von kälterem Gas durchströmten Schüttung abgibt, wonach das Gas dem Reaktor und/oder dem Schachtvorwärmer (a) zugeleitet wird0 3O Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der zur Wärmebehandlung und zum Vorwärmen des körnigen Gutes erforderliche Gasstrom aus zwei Teilströmen zusammengesetzt ist, von denen der eine nacheinander eine Brennkammer (er1), den Reaktor (b) und den Schachtvorwärmer (a) und der zweite den Schachtkühler (d), ggfo eine zweite Brennkammer (e2) und den Schachtvorwärmer (a) durchströmt (Fig. 1).2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the fluidized bed reactor (b) a shaft cooler (d) is connected downstream, in which the granular material after completion heat treatment takes its heat in a bed through which colder gas flows releases, after which the gas is fed to the reactor and / or the shaft preheater (a) wird0 3O device according to claim 2, characterized in that the heat treatment and the gas flow required to preheat the granular material from two partial flows is composed, of which one sequentially a combustion chamber (er1), the Reactor (b) and the shaft preheater (a) and the second the shaft cooler (d), if necessary a second combustion chamber (e2) and the shaft preheater (a) flows through (Fig. 1). 40 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet 9 daß der aus dem Wirbelschichtreaktor (b) kommende heiße Gas strom in zwei Teilströme zerlegt wird, von denen der eine zum Vorwärmen des körnigen Gutes in den Schachtvorwärmer (a) strömt und der andere seine Wärme in einem Wärmetauscher (w) an Verbrennungsluft abgibt, die in die Brennkammer (e) strömt (Fig.3).40 Apparatus according to claim 1, characterized in that 9 the the fluidized bed reactor (b) coming hot gas stream split into two substreams one of which is used to preheat the granular material in the shaft preheater (a) flows and the other its heat in a heat exchanger (w) of combustion air which flows into the combustion chamber (e) (Fig. 3).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0341417A2 (en) * 1988-05-09 1989-11-15 Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Process and apparatus for drying wet materials, such as raw cement materials, by means of a gas flow

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EP0341417A3 (en) * 1988-05-09 1990-03-21 Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Process and apparatus for drying wet materials, such as raw cement materials, by means of a gas flow

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