DE2262213B2 - Verfahren zur Wärmebehandlung von staubförmigem Gut In einer Drehrohrofenanlage - Google Patents

Description

Brennleistung wird unter anderem dadurch begrenzt, wird dabei die heiße Abluft des Kühlers, und dtm

daß bei ständig steigendem Luftdurchsatz die Ge- anderen Wärmeaustauscher werden die Abgase des

schwindigkeit der Gase im Drehrohrofen schließlich Drehrohrofens zugeführt. Hierbei werden jedoch im

so hoch wird, daß das Mehl im Ofen mitgerissen wird Gegensatz zur Erfindung die endothermen Prozesse

und somit kein geordneter Brennbetrieb mehr auf- 5 nicht in einem der beiden Wärmeaustauscher durch-

rechterhalten werden kann. Der Brennstoffwärme- geführt. Bei einem anderen bekannten Verfahren

strom wird also praktisch durch die höchstzulässige zum Herstellen von Zementklinker wird einem mit

Gasgeschwindigkeit im Ofen bestimmt. Kühlerabluft betriebenen Wärmeaustauscher Roh-

Aus diesen Gründen sind gemäß der genannten mehl und einem mit Ofenabgas betriebenen Wärme-Veröffentlichung von Frankenberger (vgl. ins- io austauscher Ton aufgegeben (deutsche Patentschrift besondere Bild 2) für steigende Leistungen immer 1 213 337). Dadurch soll vermieden werden, daß das größere öfen erforderlich. Dies bedingt wiederum kohlensäurehaltige Ofengas mit dem kalkhaltigen höhere Antriebskrsten sowie schwierigere Ausmaue- Rohmehl unter Bildung von Calciumcarbonat rearungen und erhöhte Neigung zu Brennstörungen giert, was zur Folge hätte, daß später zusätzliche durch Ringbildungen. i₅ Wärme für die Wiederentsäuerung des Kalkes auf-

Bei einem durch die DT-PS 1 251 688 bzw. die gewendet werden müßte. Auch hier wird im Gegen-

CH-PS 479 497 bekannten Verfahren zur Herstellung satz zur Erfindung in keinen der Wärmeaustauscher

von Zementklinkern werden die endothermen Pro- Wärme eingebracht, um die endothermen Prozesse

zesse der Entsäuerung zum Teil in einer vom Dreh- durchzuführen.

rohrofen getrennten Apparatur durchgeführt. Hier- ao Weiterhin ist durch die DT-OS 1508 510 eine bei werden die endothermen Prozesse nicht in einem Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Gut Wärmeaustauscher und nicht unter Verwendung von aller Art bekannt, bei der dem Drehrohrofen eine mit heißer Kühlerabluft durchgeführt, sondern unter Ver- Brennern beheizte Vorwärmkammer vorgeschaltet ist. wendung normaler Luft in einem vom Drehrohrofen Diesen Brennern wird aus dem dem Drehrohrofen getrennten Wirbelofen. Dieses bekannte Verfahren 25 nachgeschalteten Kühler heiße Luft als Brennluft ist zwar insofern noch vorteilhaft bzw. wirtschaftlich, zugeführt. Der Vorwärmkammer ist eine Trockenweil für den Wirbelofen minderwertige Brennstoffe kammer vorgeschaltet, der mittels eines Ventilators in Form von ölschiefer, Waschbergen oder biiumi- die heißen Verbrennungsgase der Vorwärmkammer nösem Kalkstein verwendet werden, die preisgünstig zugeführt werden. Hierbei sind jedoch keine parallelzur Verfugung stehen. Der im Ganzen gesehen 30 geschalteten und dem Drehrohrofen vorgeschalteten höhere Wärmeaufwand ist daher in dieser Hinsicht Wärmeaustauscher vorhanden,
ohne wesentliche Bedeutung. Mit dem bekannten Schließlich ist durch die DT-AS 1 005 892 ein Verfahren ist es jedoch nicht möglich, unerwünschte Verfahren zur Herstellung von Zement aus Rohgut Bestandteile der bereits erwähnten Art aus dem und Kalk mittels eines Drehrohrofens und einer die-Brennprozeß zu entfernen, da die Gasströmung nicht 35 sem vorgeschalteten Erhitzungseinrichtung aus einer in einen Gasstrom mit hohem Gehalt an schädlichen Reihe hintereinandergeschalteter Staubabscheider, in Bestandteilen und einen Gasstrom mit niedrigem Ge- der Hauptsache Zyklone, bekannt, bei dem die Enthalt an solchen Bestandteilen aufgeteilt werden kann. säuerung des Kalkes bzw. die hierzu stattfindenden

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu- endothermen Prozesse außerhalb des Drehrohrofens gründe, ein Verfahren der eingangs genannten Art 40 in einem diesen vorgeschalteten Wärmeaustauscher derart zu gestalten, daß die Belastung, d. h. der spe- durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich jedoch zifische Durchsatz der Drehrohrofenanlage in Tonnen um ein Verfahren, bei dem an der üblichen Rohgutpro Kubikmeter Ofenvolumen und Zeiteinheit, ohne aufgabestelle Zementrohmehl mit geringem Anteil erhöhtem Wärmeaufwand noch weiter verbessert und an Kalkstein oder ohne Kalkstein in den Abgasstrom dabei ermöglicht wird, einen mit den Abgasen des 45 eingebracht wird und an einer in Richtung der Gas-Drehrohrofens betriebenen Wärmeaustauscher so zu strömung der üblichen Rohgutaufgabestelle vorgclabeschicken, daß keine Bindung der schädlichen Be- gerten Stelle ebenfalls in den Abgasstrom gebrannter standteile eintreten kann. Kalk, vorzugsweise Abfallkalk, eingeführt wird, der

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Er- keiner Entsäuerung bedarf. Ein Wärmeaustauscher, findung darin, daß dem Drehrohrofen in an sich be- 50 dem die Abluft des Kühlers zugeführt wird, und/oder kannter Weise zwei Wärmeaustauscher vorgeschaltet ein Brenner, dessen Brennluft aus heißer Kühlerabsind, von denen einem die Abluft des Kühlers und luft besteht, ist bei diesem bekannten Verfahren nicht dem anderen die Abgase des Drehrohrofens zugeführt vorgesehen. Es ist daher bei diesem Verfahren nicht werden, und daß die endothermen Prozesse in dem möglich, durch Einbringen eines vorbestimmten AnWärmeaustauscher erfolgen, dem die Abluft des Küh- 55 teiles von Brennstoff in dem Wärmeaustauscher einen lers zugeführt wird, und daß das Rohmaterial, das in bestimmten Entsäuerungsgrad einzustellen und eine den Wärmeaustauscher aufgegeben wird, dem die entsprechende Wärmeentlastung des Drehrohrofens Abgase des Drehrohrofens zugeführt werden, an- zu erreichen.

schließend dem erstgenannten Wärmeaustauscher zu- Die Gebläseförderung von heißer Kühlerabluft ist

geführt wird. 60 immer daran gescheitert, daß selbst bei vorgeschalte-

Die vorstehenden Angaben, daß dem Drehrohr- ter Entstaubung die Stäube der Kühlerabluft in kurzer

ofen »in an sich bekannter Weise« zwei Wärmeaus- Zeit sowohl die Entstaubungseinrichtung wie auch

tauscher vorgeschaltet sind, beziehen sich unter an- die Gebläseflügel verschliß. Es hat sich jedoch über-

derem auf die DT-PS 974 876, durch die ein Verfah- raschenderwei.se gezeigt, daß, wenn die Kühlerabluft

ren bzw. eine Vorrichtung zur Herstellung von Ze- 65 durch ein hinter dem mit dieser Abluft beaufschlag-

ment in einem Drehrohrofen bekannt ist, dem ein tem Wärmeaustauscher angebrachtes Gebläse geför-

Kühler nachgeschaltet und zwei Wärmeaustauscher dert wird, selbst feinster Klinkerstaub nicht durch alle

vorgeschaltet sind. Dem einen Wärmeaustauscher Zyklonstufen mit dem Gas zum Gebläee gefördert

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wird. Daher tritt ein Verschleiß dieses Gebläses nicht nen Rohmehle für die Herstellung solcher Sonder-

^em- zemente brauchen dann nicht mehr vorrätig gehalten

Es ist ferner bekannt, daß Sulfate in der Sinter- zu werden. Die Zusammensetzung solcher Zemente zone in die entsprechenden Metalloxide sowie SO₂ wird durch Änderung der Dosierung vor den Wärmeoder SO₃ aufgespalten werden. Diese Gase verbinden 5 austauschern festgelegt, und der dann gebrannte Klinsich in der Entsäuerungszone wieder lebhaft mit dem ker kann sofort zu den entsprechenden Zementen entstehenden gebrannten Kalk (CaO). Diese Zone vermählen werden.

der Wiedervereinigung von SO₂ mit CaO liegt nor- Eine andere bevorzugte Ausführungsform des Vermalerweise im Drehrohrofen und im letzten Teil des fahrens nach der Erfindung besteht darin, daß dem Vorwärmers. io Drehrohrofen nur ein einziger Wärmeaustauscher

Demgegenüber liegt bei dem erfindungsgemäßen vorgeschaltet ist, dem die Abluft des Kühlers zuge-

Verfahren die Entsäuerungszone außerhalb des Dreh- führt wird, und daß ein Teil der Ofenabgase konti-

rohrofens und außerhalb des Einflußbereiches der nuierlich durch einen Bypaß entfernt wird Zweck-

SO₂-haltigen Gase, nämlich in dem Wärmeaustau- mäßig wird dabei der andere Teil der Ofenabgase

scher, der mit Kühlerabluft betrieben wird. Die SO₂- 15 unmittelbar zur Rohmaterialtrockmmg verwendet

haltigen Ofenabgase, die durch den anderen Wärme- Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfin-

austauscher strömen, in welchem eine solche Menge dung können sowohl Zyklonwärmeaustauscher als

Gut durchgesetzt werden kann, daß in keiner Stufe auch Wärmeaustauscher anderer Art verwendet wer-

eine Entsäuerung vor sich geht, werden hinter dem den. Für die Entfernung der störenden verdampf-

Wärmeaustauscher durch bekannte Verfahren vom *o baren Bestandteile, wie Alkalioxide -chloride und

⁸⁰S.^- ...... _JOJ ._J ;^s«^lfate aus den Ofenabgasen sind mannigfache Ver-

Die Erfindung schlagt dazu vor, daß der mit den fahren bekanntgeworden, unter anderem auch die Ofenabgasen betriebene Wärmeaustauscher mit soviel Benützung eines Bypaß, durch den ein gewisser Teil Rohrnehl beschickt wird, daß keine Entsäuerung des der heißen Ofenabgase mit den darin enthaltenen Mehles eintritt, das Schwefeldioxid nicht gebunden 25 schädlichen Bestandteilen aus dem System entfernt wird und später durch an sich bekannte Verfahren wurde. Dieses bekannte Verfahren hat den großen aus den Gasen entfernt werden kann. Hierdurch kann Nachteil, daß man der Drehrohrofenanlage zur Entbeim Vorliegen schwefelhaltiger Rohmaterialien forming der schädlichen Bestandteile eine relativ hohe leicht das entstehende Schwefeldioxid aus dem Gasmenge entnehmen muß, weil die schädlichen BeSystem entfernt werden 30 standteile wegen der im Drehrohrofen anfallenden

Ein weiterer Vorschlag der Erfindung besteht dar- großen Gasmenge in sehr geringer Konzentration in in, daß dann, wenn in dem mit Kühlerabluft beheiz- diesem Gas vorliegen. Das hat we taSi AiSaS ten Wärmeaustauscher hochprozentiges Kalkstein- von F. W. Locher, S Sprung und D Odüzmehl und in dem mit Ofenabgas beheizten Wärme- »Reaktion im Bereich der Ofenease« Zement Kalkaustauscher die zurHerstellung desKlinkers benötigte 35 Gips, Heft 1/1972, S. 1 bis 12, gezeigt'wird weiterhin Tonkomponente aufgegeben wird anschließend das den großen Nachteil, daß mit den durch einen Bypaß hochprozentige Kalksteinmehl und die Tonkompo- abgezweigten Gasen ein großer Staubanteil aus der nente in die vom Kuhler kommende Brennluftzulei- Ofenanlage ausgetragen wird da sich die
tung eingeführt werden und die Homogenisierung des Bestandteile auf diesen Staub niederschlae
Gemisches in dem mit Kühlerabluft betriebenen 4» Verlust abgeschrieben werden muß De
Wärmeaustauscher erfolgt. gen werden auf 50 bis 117e/kc KlinkerTeschätzt

Da die Tonkomponente keinen Kalk enthält, wer- das sind etwa 5 bis 11 7 ·/. der Produktion Man S

den die schwefeldioxidhaltigen Abgase des Drehrohr- zwar versucht, den Bypaß nur νοΐ z2t

ofens im Wärmeaustauscher nicht wieder gebunden. benutzen, um dann geringere

In DIN 1164, Absatz 1 — Begriffe unter 1.1 wird 45 angereicherten sch

gesagt: »Für die Herstellung von Portlandzement- zu können. In der

vor sich ging, traten
auf.

mit dem Verfahren nach der Erfindung line Sisge- staubUigem^f die

zeichnete Homogenisierung auftritt, die das Brennen

eines qualitativ hochwertigen Klinkers mit einem 1 τν- ρ»»1λ»·

hohen Kalkstandard zuläßt. Das Verfahren hat den J-neKeaktionswanne wird an einer ungünstigen

besonderen Vorteil, daß. wenn in einem Werk ver- 55 erzeugt;

schiedene Zementsorten hergestellt werden sollen, die 2. Der Transport der Wärme ist nur durch fiber-

hierzu notwendigen Rohmehlkomponenten nicht in dimensional große Drehrohrofen wegendes da-

en sprechend großen Silos homogenisiert vorrätig ge- mit verbundenen Gastransports möiS Kapa-

halten werden müssen. Es ist vielmehr möglich, durch zUätserweiterungen bedingenöSmit tanner

gewichtsmaßige Zudosierung von hochprozentigem 60 größeren Durchmessern·

Kalkstein auf den ersten Wärmeaustauscher und - '

durch dosierte Zuführung der für die Zusammen- Falschlufteintritt an Ofenein- und -auslauf cr-

setzung der Tonkomponente wichtigen Bestandteile, hohen den Wärmeaufwand beim Brennen;

wie Kieselsäure, Tonerde und Eisenoxid in Form von 4 Flüchtim» R«*a„«i*-ii ^ «

Sand, Ton oder Eisenerz auf den zweiten Wärme- 65 hnrner wied^Ä,?*⁵ l™⁰®«*^{5 kom}^f

austauscher jeden beliebigen Wechsel in der Zement- 5 iiKÄ? *™*&α m Beräh-

zusammensetzung in kürzester Frist durchzuführen. BrembetriA -,,1*1™ί* ^entstehen' *^{e den}

Der Klinker für Sonderzemente sowie die verschieb- nW Se£ S^ % ⁵^ ^⁶ **?"'

nung aieser störenden Bestaadtefle ans dem

Brenntet M -Μ« ™d -k Stoffverlusten verbunden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird d. Drehrohrofen mit praktisch vollkommen e«rtem Rohmehl beschickt. Die Klinkerbildungsreaktion ist exotherm. Sie beträgt etwa 100 kcal/kg Klinker. Das bedingt eine Aufwartung des Brenngutes im Ofen allein durch diese Reaktion um etwa 400 C. Durch den Brenner im Drehrohrofen smd somit nur noch ungefähr 200 kcal/kg Klinker fur die Atateatalverluste des Ofens und die Kühlerverluste aufzubnngen. Diese Wärmemenge betragt etwa «/«der Warme menge, die bei den sonst .«^f.^*^ Drehrohrofen aufgebracht wird. Die durch den Oten ι₅ durchzusetzende Gasmenge reduziert sich daher ent sprechend. Da auch die Entsäuerung mit der anfallenden Kohlensäure im ^*™*"^^ trägt der Gasdurchsatz durch den Ofen ™f**J 20 Vo des Durchsatzes eines nach dem heutogen Stand der Technik betriebenen Ofens H.erdurch ist die maximale Ofenauslastung von M- ι,/"* *ι (t/24 h) auf 7 bis 8,5 ■ V₁ (t/24 h) zu Verfahrens deutet, daß ein zur Durchfuhrung des Verfahrens nach der Erfindung bestimmter Drehrohrofen nur em *₅ Volumen V₁ von etwa V, bis Vs des Volumens aufeu weisen braucht, wie es bekannten ^™ ™° Anlagen der angegebenen Art als erforderlich ange

sehen wird. Vprfahrens nach

Obgleich zur Durchführung des ^ν^^Γ?^η* f f_s der Erfindung hauptsächlich Kohle, öl und Gas als Brennstoff Verwendung finden, kann ein 1 eil aer Wärme im Wärmeaustauscher auch durch^noerwertigen Brennstoff wie ölschiefer, Waschberge oder bituminösen Kalkstein eingebracht werden.

Ein weiterer Vorteil des erfi^ungsgemaBenverfahrens besteht in der Verringerung der Abstranlungsverluste des Drehrohrofens. Durch die fur die gleiche Leistung etwa auf die Hälfte vernngerteOten-

oberfläche verringert sich bei gleichbleibender uren manteltemperatur die Abstrahlung auf ™ ™'"^e· _R Weiterhm erbringt die Erfindung den Vorteil daß weit weniger Brennstörungen durch Ringbildung una weniger übermäßige Ansätze auftreten, als De Dekannten Verfahren, bei denen feiner, aus dem Kühler

mitgerissener Staub im Ofen durch die Flamme hoch aufgeheizt wird und in den rückwärtigen T^| len aus dem schmelzflüssigen Zustand heraus mit ungarem Material zusammen äußerst hartnackige .Ansätze dudet. Da die Gasgeschwindigkeit^ tato*-

dungsgemäßen Verfahren ^wesenthch.^me°^ngeL„3en werden kaum noch Staubteilchen m to hjtoffl Teil des Ofens getragen, so daß solche Störungen

weitgehend unterbleiben. Vorteil

Schließlich besteht bei der Erfindung der^Vorted,

daß die Leistung vorhandener ^D^ro^naiüa^en

mit geringem Kostenaufwand erhöht werden

Hierzu ist es lediglich erforderlich, hendenWämeaustauscherofen einen zusa

gebenenfalls kleineren Wärmeaustauscher durch den die Ofenabgase geleitet werden s° bestehenden Wänneaustauscher an den vornanae Kühler anzuschließen und ^JpJSS welche die Brennluft aus dem Kuhler ^»meu wird. Je nachdem, wie der ursprunglich^e "⁸^T_ tauscher ausgelegt war und wie nocB οίε * kapazität war, läßt sich durch diese Anoronung Ofenleistuag verdoppeln bis verdreifachen. Es hat nachgeschalteter Wärmeaustauscher zu belassen und

^^ _{mt sic}£ bei einem soldie Ofenleistung etwa vervierfachen. ^^^Lnim großer Drehrohr_fa . _{40001 Klinker in 24} Stunden. Da " _bekannten Verfahren

_{ern über 6 m} erforderUch Ofenleistung durch

^^^J^S^g zu erhöhen. Bei Anwenweuen^u j^ f_ßen Verfahrens kann dag_egen die Ofenleistung auch bei erheblich kleineren &ξ _d Drehrohrofens wesentlich gestei-

gen . _{e Absonderung der} schäd-

lichen Bestandteil! mit einem Teil der heißen Ofenabgase durch einen Bypaß bietet einen besonderen aDgas überraschenderweise gezeigt hat,

ν<,™ ^ ^ ^^^ _mit entsäuertem beschickt wird, keine wesentliche StaubeiSk ung fm Ofen auftritt. Zu der verringerten g"rle_schwi_ndiekeit im Ofen und der durch die gef^f ^S _G™^^e _bedingten höheren Konzentration ^_chädlichef Bestandteile im Ofenabgas tritt somit Vorteil, daß mit diesen Abgasen kaum Rohmate-Nachstehend ist das Verfahren nach der Erfindung _{m H}and der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt _{} nematischer Ansicht}

_e__{ne Drehrohrofenan}i_age zum Herstellen zementklinker mit zwei dem Drehrohrofen vor- ^^ _Warmeaustauschern und

Fi 2 2 eine Drehrohrofenaniage mit einem einzi- ^ _{Dretirohrofen} vorgeschalteten Wärmeaus-

rau*.. ^ _{dem Drehrohrofen D} zwei

_ustaus^_{her/i und B} vorgeschaltet und ein _Kühler5 nachgeschaltet. Die Wärmeaustauscher A _{und B bes}tehen jeweils aus vier hintereinanderge-™^ _{z klonen h 2)} 3 und 4 bzw. I, II, III und J^ _{des Drehrohrofens D wer}den durch

· Leitung6 dem Wärmeaustauschers zugeführt η ^ .^ _durch ^ _Gebläse7 abgezogen,

un _{Wänneaustauscher B wird oben} bei 8 em Tei u ^ Herstellen des Klinkers benötigten Roh

^, _{hzv/ die} Tonkomponente zugeführt. Dem

_Wänaea*_stmsche_T A wird oben bei 12 die großer« ^ ^ _{Erzeogung des} ja^ers benötigter

Rohmehls bzw. das hochprozentige Kalksteinmeh

^ Wärmeaustauscher A wird durch die heißi Abluft des Kühlers 5 und durch die Verbrennunj ^«^^ _{m den Brennern 10} beheizt. Die heiß, _bluft ^„j _{durch die} Brennluftzuleitung 9 zi _Brennern 10 geleitet, deren Verbrennungsgas π, _den untersten Zyklon 4 des Wärmeaustauschers / ^m° _{n und} ^_hließii_Ch durch das Gebläse 1 _{oben aus d&m} Wärmeaustauscher abgezogen werder ^ ^ _{ά&α untersten Zyklon} rv des Wärmeaustai] _ß austretende Tonkomponente wird durch di Le^ng 13 in die Brennluftzuieitang 9 eingeführt un e^ ^ _{Kühlerabluft bzw}. ßrennlufltund dei ?, _de° wärmeaustauscher A aufgegebenen Kalksteu _meM ^ _{den Brennern 10} und anschließend in de

_wtftrStea Zyklon 4 des Wärmeaustauschers^. Ii uniersi y

Zyklon 4 werden die Tonkomponente und das Kalk- F i g. 1 wird der Wärmeaustauscher A nur mit heiße:

steinmehl gemischt, und anschließend wird das Ge- Kühlerabluft beschickt. Da im Wärmeaustauscher Λ

misch durch die Leitung 14 dem Drehrohrofen D zu- etwa 600 kcal/kg Klinker aufgebracht werden müs

geführt. sen, sind hier stündlich 3775 kg öl zu verbrennen

Gemäß Fig. 2 ist dem DrehrohrofenD der aus S Dazu werden aus dem Kühler etwa 52000Nrn* Heiß vier hintereinandergeschalteten Zyklonen 1, 2, 3 luft entnommen. Hierbei ist berücksichtigt, daß dai und 4 bestehende Wärmeaustauscher A vorgeschaltet vorgewärmte Rohmehl aus dem Zyklon IV dei und ein Kühler 5 nachgeschaltet. Die aus dem Kühler Wärmeaustauschers B mit dem Materialstrom au! austretende Ab- bzw. Heißluft wird durch die Brenn- dem Zyklon 3 des Wärmeaustauschers A zusammer luftzuleitung 9 zu einem oder mehreren Brennern 10 io in die Gasleitung zum Zyklon 4 des Wärmeaustaugeleitet, deren Verbrennungsgase in den untersten scherst gebracht wird.Um die restlichen 200 kcal/kj Zyklon 4 des Wärmeaustauschers A zusammen mit Klinker im Ofen zu erzeugen, müssen 1285 kg öl/r dem oben bei 12 in den Wärmeaustauscher auf ge- verbrannt werden. Hierfür werden etwa 17 400Nm^! gebenen Material eintreten. Durch die Leitung 14 heiße Luft aus dem Kühler entnommen. Die Rauchströmt sodann das entsäuerte Material aus dem unter- 15 gasmenge im Ofen beträgt dann 17 700NnWh. Di sten Zyklon 4 in den Drehrohrofen. Aus dem ober- die Entsäuerung im Wärmeaustauscher A vor sich sten Zyklon 1 wird die Kühlerluft durch das Ge- geht, wird diese Gasmenge nicht durch ausgetriebene blase 11 abgesaugt. Kohlensäure erhöht. Sie beträgt daher nur noch 21%

Die Abgase des Drehrohrofens strömen durch die der bei der bekannten Anlage durchzusetzenden Gas-Leitung 6 teils über einen Bypaß 18 sowie einen Küh- »o menge. Es braucht für den Wärmeaustauscher E ler 19 und ein Gebläse 7 nach außen, teils werden keine besondere Wärmebilanz aufgestellt zu werden sie für die Mahltrocknung 15 verwendet und werden wenn der aus dem Zyklon IV austretende Gutstrorr dann mittels eines Gebläses 16 über ein Elektro- in die Zuleitung zum Zyklon 4 eingeleitet wird, da filter 17 nach außen gefördert. die gesamte aufzubringende Entsäuerungswärrne dann

In den folgenden Beispielen ist die zur Durchfüh- 25 hier aufgebracht wird. Da der Brennstoffwärrnestrom rung des Verfahrens nach der Erfindung dienende 0_Br = 0,75 · 10^e ■ D,^s (kcal/h) die Ofengröße be-Drehrohrofenanlage, wie sie vorstehend beschrieben stimmt und da dieser Brennstoffwärmestrom etwa ¹I, ist, mit einer zur Erzeugung von Portlandzementklin- des gemäß dem bekannten Verfahren betriebener! ker dienenden Drehrohrofenanlage bekannter Alt Ofens beträgt, braucht das Innenvolumen des in dieverglichen, bei der dem Drehrohrofen ein Rostkühler 30 sem Beispiel beschriebenen Drehrohrofens auch nui nachgeschaltet und ein Wärmeaustauscher vorge- etwa ¹I₁. des sonst normalerweise benötigten Innenschaltet ist. volumens zu betragen, d. h., bei dem Verfahren nach

Der Drehrohrofen soll dabei eine Leistung von der Erfindung ist ein Ofenvolumen von etwa 170 m^J 1500 t Klinker/Tag haben. Nach der in der eingangs ausreichend. Hierzu braucht der Drehrohrofen z.B. genannten Veröffentlichung von Frankenberger 35 bei einem lichten Durchmesser von etwa 2,50 m nui angegebenen Formel A<f = 1,7554 · V₁ (t/24 h)muß der eine Länge von etwa 28 m zu haben. Ofen der bekannten Anlage hierzu ein Innenvolumen Der Drehrohrofen der bekannten Vergleichsanlage von etwa 850 m³ haben. Dieses Innenvolumen ergibt hat einen lichten Durchmesser von 4 m. Da der Ofen sich, wenn der Drehrohrofen z. B. bei einem lichten eine feuerfeste Ausmauerung hat, beträgt der äußere Innendurchmesser von 4 m eine Länge von 68 m hat. 4° Ofendurchmesser etwa 4,40 m. Der Ofen hat dann Der Wärmeaufwand beträgt 800 kcal/kg Klinker, der eine Oberfläche von 950 m². Bei dem zur Durchfühdurch einen Brenner im Auslauf des Ofens aufge- rung des Verfahrens nach der Erfindung im Beispiel bracht wird. Hierfür ist ein stündlicher Wärmeauf- beschriebenen Ofen beträgt der lichte Innendurchwand von 50 · 10« kcal nötig. Bei einem Heizwert des messer 2,50 m, der äußere Ofendurchmesser 2,90 m Brennstoffs (schweres Heizöl) von etwa 10 000 kcal/kg 45 und die Länge 28 m. Die Oberfläche beträgt hier müssen daher im Auslaufteil des Ofens 5000 kg öl/h 255 m², d. h. etwa 27 % der Oberfläche des Drehverbrannt werden. Je kg Brennstoff werden 13,5 Nm^s rohrofens der bekannten Anlage. Die Abstrahlver-Luft bei einer Luftüberschußzahl von n = 1,2 zum luste verringern sich daher bei dem Verfahren nach Verbrennen benötigt. Die stündlich benötigte Luft- der Erfindung auf rund 30 ⁰Ai. Wenn die Abstrahlvermenge ist dann 69 000 Nm³. Diese Verbrennungsluft 5° luste des Drehrohrofens der bekannten Anlage mit wird dem nachgeschalteten Rostkühler mit einer 75 kcal/kg Klinker angenommen werden, betragen Temperatur von etwa 850° C entnommen. Die stund- somit die Abstrahlverluste des Drehrohrofens bei liehe Rauchgasmenge beträgt dann etwa 71 000 Nm⁸. dem Verfahren nach der Erfindung nur noch Hierzu kommen etwa 27t Kohlensäuregas (etwa 80% 27.5 kcal/kg Klinker, d.h., es werden etwa 50 kcal/kg der aus dem Rohmaterial ausgetriebenen Kehlen- 55 Klinker eingespart.

säure, der Rest der Kohlensäure wird im Wärmeaus- Wenn das für die Klinkerherstellung benutzte Rohtauscher ausgetrieben). Die Kohlensäure ergibt eine material zum Beispiel 2% Alkalien enthalt, von Gasmenge von etwa 14000Nm^s. Die Gesamtgas- denen die Hälfte entfernt werden sollen, müßte man menge, die durchgesetzt werden muß, beträgt daher bei Abscheidung durch einen Bypaß bei dem bekann-85000Nm⁸. Die Austrittstemperatur der Gase aus 60 ten Verfahren die Hälfte des Abgases ableiten, wodem Ofen beträgt etwa 1200° C, und die Gastempera- bei eine so große Staub- und Wärmemenge verlorentur nach dem Wärmeaustauscher etwa 340° C, die geht, daß dieses Verfahren nicht wirtschaftlich sein RohmehlaufgabemengeaufdenWlrmeaustauscherbe- kann. Die einzige Lösung war bisher die nur zeittragt 2320 t/Tag oder 96,7 t/h. weilige Inbetriebsetzung des Bypaß, am die schäd-.... ⁶S Hchen Bestandteile über einen längeren Zeitraum an-Beispiel 1 anreichern.

Bei der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nur Verfahrens dienenden Drehrohrofenanlage gemäß noch etwa 2O^e/o der Gase durch den Drehrohrofen

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geschickt. Daher ist die Konzentration an schädlichen dem bestehenden Wärmeaustauscher ein zweiter odei Bestandteilen in diesen Gasen etwa 5£ach höher. auch ein dritter Wärmeaustauscher zugeordnet. All« Wenn man wiederum die Hälfte der Alkalien ab- drei Wärmeaustauscher haben ihre eigenen geregelter scheiden will, müssen nur von den jetzt den Ofen Abgasgebläse und ihre Heißluftzuführungen von durchströmenden 17 700 Nm³ die Hälfte, nämlich 5 Kühler sowie eigene Brenner. Die Wärmeaustausche) etwa 9000 Nm³, abgeleitet werden. Es ist daher nicht werden dadurch gleichmäßig betrieben, daß jedei mehr nötig, um alkaliarmen Zement zu erzeugen, die seine eigene Rohmehlzuteilung hat und daß die Ab-Aufsättigung der Gase mit schädlichen Bestandteilen gasgebläse so geregelt werden, daß gleiche Abgasabzuwarten, sondern man kann diese Bestandteile ströme entstehen. Da auch die Brennstoffzufuhr zu durch Abzweigung einer relativ geringen Gasmenge io den drei Wärmeaustauschern gleich ist, arbeiten alle sofort entfernen. Wärmeaustauscher unter den gleichen Bedingungen Beispiel 2 ^^{s wer(}^^en P^ro Wärmeaustauscher 3800 kg öl prc

Stunde verbrannt. Die Verhältnisse im Drehrohrofen

Bei der als bekannt angegebenen Anlage mit einer ändern sich dabei nicht. Den Ofen verlassen stünd-Klinkerleistung von 1500 t/Tag soll die Leistung des 15 Hch etwa 53 000 Nm³ Gas mit einer Temperatur von Drehrohrofens verdreifacht werden. Hierzu wird bei etwa 1200° C. Bei einer spezifischen Wärme dieses Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung der Gases von 0,35 kcal/Nm^s° C und bei möglicher Ausvorhandene Wärmeaustauscher als Wärmeaustau- nutzung der Wärme bis zu 150° C in einer Mahltrockscher B beibehalten und ein dem Wärmeaustauscher A nung sind in diesen Gasen 19,3 - 10^ekcal für Trockentsprechender zusätzlicher Wärmeaustauscher ange- ao nungszwecke nutzbar. Bei einem Bedarf von ordnet, durch den etwa das Rohmaterial für 30001 1000 kcal/kg Wasser in einer Mahltrocknung können Klinker durchgesetzt werden kann. Hierbei kann, mit diesen Gasen 19,3 10³ kg Wasser ausgetrieben wenn ein solcher Wärmeaustauscher für 30001 Klin- werden.

ker zu groß wird, der Wärmeaustauscher A auch in Für die Klinkererzeugung müssen stündlich 290 1

zwei Wärmeaustauscher unterteilt werden. Jeder 25 Rohmatenal gemahlen werden. Wenn dieses Roh-

Wärmeaustauscher erhält dann ein eigenes Gebläse material etwa 6,5% Feuchtigkeit enthält, reicht der

sowie eigene Brenner und eine eigene Heiß- bzw. Wärmeinhalt der heißen Ofenabgase, um die Trock-

Brennluftzuleitung vom Kühler. nung zu bewerkstelligen. Der Wärmeaustauscher B

Für die geforderte Leistung von 4500 t/Tag Klinker ist in diesem Fall nicht notwendig. Die Rohmaterialmüssen im Wärmeaustauscher A stündlich 11400 kg 30 menge wird hier einzig auf den oder die Wärme-Öl verbrannt weiden. Der ursprünglich vorhandene austauscher A aufgegeben, wobei außer der Einspa-Wärmeaustauscher, d. h. der Wärmeaustauscher B, rung des Wärmeaustauschers B eine Absenkung der wird mit der Rohmehlmenge für 1500 t Klinker be- Abgastemperatur im Wärmeaustauscher Λ eintritt,
schickt. Es müssen dann im Ofen noch 3850 kg öl Falls bei diesem Beispiel die Hälfte der schädpro Stunde verbrannt werden. In diesem Fall ist 35 liehen Bestandteile durch einen Bypaß abgeschieden M = 5,3 ■ V₁ (t/24h). Die Abstrahlverluste verringern werden sollen, müssen von den 53000Nm³, die den sich, da die Oberflächentemperatur gleichbleibt oder Drehrohrofen mit einer Temperatur von etwa 1200⁰C sinkt auf etwa 25 kcal/kg Klinker, d. h., es werden verlassen, etwa 26 500 Nm³ durch den Bypaß abwiederum 50 kcal/kg Klinker eingespart. gezweigt werden. Die restliche Gasmenge würde dana _R . . . , 40 jedoch ausreichen, um das für das Betreiben des Beispiel 5 Drehrohrofens benötigte Rohmaterial in einer Mahl-

Eine dem Beispiel 2 entsprechende Anlage soll trocknung zu trocknen, wenn dieses Rohmaterial noch

ohne Wärmeaustauscher B arbeiten. Hierbei wird 3,5% Feuchtigkeit aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

F"

Claims (5)

1 2

wird, die zum Erreichen der Prozeßtemperatur und

Patentansprüche: zur Deckung der Wänneverluste erforderlich ist.

Bei modernen thermischen Behandlungsverfahren

I.Verfahren zur Wärmebehandlung von für staubförmiges Gut wird dies Gut zum uberwiestaubförmigem Gut in einer Drehrohrofenanlage 5 gendenTeü in Drehrohrofen gebrannt denen Warmemit einem dem Drehrohrofen nachgeschalteten austauscher für die Wiedergewmnung der in den Ab-Kühler und einem oder mehreren dem Drehrohr- gasen der Öfen enthaltenen Warme vorgeschaltet ofen vorgeschalteten Wärmeaustauschern, wobei sind. Für endotherme Prozesse, z. B. bei der Herdie endothermen Prozesse in einer vom Drehrohr- stellung von Zement, werden hier fur mannigfache ofen getrennten Apparatur durchgeführt werden io Wärmeaustauscher wie Zyklonvorwärmer, Schacht- und im Drehrohrofen nur die Wärmemenge er- vorwärmer zum Teil im Gegenstromverfahren, zum zeugt wird, die zum Erreichen der Prozeßtempe- Teil im Gleichstromverfahren, verwendet,
ratur und zur Deckung der Wärmevermste erfor- Bei hierzu bekannten Brennanlagen wird die derlich ist, dadurch gekennzeichnet, Wärme meist dort erzeugt, wo sie eigentlich nicht daß dem Drehrohrofen (D) in an sich bekannter 15 benötigt wird, nämüch m der Sinterzone des Dreh-Weise zwei Wärmeaustauscher (A, B) vorgeschal- rohrofens. Der Transport der Warme zum Ort des tet sind, von denen einem die Abluft des Kühlers Verbrauchs, nämlich zur Entsäuerungszone und wei- und dem anderen die Abgase des Drehrohrofens ter zur Vorerhitzung, geschieht m der bisher techzugeführt werden, und daß die endothermen Pro- nisch nicht befriedigenden Form des Durchleitens der zesse in dem Wärmeaustauscher (A) erfolgen, ao gesamten Verbrennungsgase durch den Drehrohrdem die Abluft des Kühlers (5) zugeführt wird, ofen. Hierbei werden die in diesen Gasen enthalte- und daß das Rohmaterial, das in den Wärmeaus- nen, aus dem Rohmaterial ausgetriebenen Gase, wie tauscher (B) aufgegeben wird, dem die Abgase Schwefeldioxid und Kohlendioxid sowie die verdes Drehrohrofens zugeführt werden, anschlie- dampfbaren mineralischen Bestandteile, wie Alkalißend dem erstgenannten Wärmeaustauscher (A) »5 oxide, -chlo^de und -sulfate mitgeführt und führen zugeführt wird. im kälteren Teil des Drehrohrofens bzw. im unteren

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Teil des Wärmeaustauschers zu Ansatzbildungen, die kennzeichnet, daß der mit den Ofenabgasen be- den Brennbetrieb oft empfindlich stören. Außerdem triebene Wärmeaustauscher mit soviel Rohmehl werden die mit dem Rohmaterial und dem Brennbeschickt wird, daß keine Entsäuerung des Meh- 30 stoff eingeführten Schwefelmengen im Ofen an Kalk les eintritt, das Schwefeldioxid nicht gebunden gebunden, wobei die so entstehenden Sulfate nicht wird und später durch an sich bekannte Verfah- mit den Abgasen entfernt werden können und durch ren aus den Gasen entfernt werden kann. Kreisläufe im Ofen zur Erniedrigung des Schmelz-

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem dem punktes des Klinkers führen. Es ist festgestellt wormit Kühlerabluft beheizten Wärmeaustauscher 35 den, daß solche Schwefelkreisläufe den Schmelzpunkt hochprozentiges Kalksteinmehl und dem mit des Rohmaterials um einige 100⁰C erniedrigen kön-Ofenabgase beheiztem Wärmeaustauscher die nen, so daß durch diese niedrig schmelzenden Verzum Herstellen des Klinkers benötigte Tonkom- bindungen erhebliche Brennstörungen durch Ringbilponente aufgegeben wird, dadurch gekennzeich- düngen und übermäßige Ansätze entstehen.

net, daß anschließend das hochprozentige Kalk- 40 Weiterhin besteht bei bekannten Verfahren der steinmehl und die Tonkomponente in die vom Nachteil, daß am Ein- und Austritt des Drehrohr-Kühler (5) kommende Brennluftzuleitung (9) ein- ofens durch die verfahrensbedingten schlechten Abgeführt werden und daß die Homogenisierung des dichtungsmöglichkeiten der drehenden Teile gegen Gemisches in dem mit Kühlerabluft betriebenen die feststehenden Teile kalte Falschluft eintritt. Diese Wärmeaustauscher (A) erfolgt. 45 Falschluft erhöht den Brennstoffbedarf, weil sie im

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Gegensatz zu verwertbarer Heißluft aus dem Kühler kennzeichnet, daß dem Drehrohrofen (D) nur ein auf Prozeßtemperatur aufgeheizt werden muß, dabei einziger Wärmeaustauscher (A) vorgeschaltet ist, die Brennanlage mit noch höherer Temperatur verdem die Abluft des Kühlers (S) zugeführt wird, läßt und somit einen zusätzlichen Wärmeverlust ver- und daß ein Teil der Ofenabgase kontinuierlich 50 ursacht.

durch einen Bypaß (18) entfernt wird. Die Leistung der hierbei verwendeten Drehrohr-

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- öfen wird durch die Brennstoffmenge bestimmt, die kennzeichnet, daß der andere Teil der Ofenabgase pro Zeiteinheit im Drehrohrofen verbrannt werden unmittelbar zur Rohmaterialtrocknung (15) ver- kann. Diese Brennstoffmenge hängt von der Luftwendet wird. 55 menge, die pro Zeiteinheit durchgesetzt werden kann,

ab, sowie von der Ofenraumbelastung fl!f, ausgedrückt z. B. in t Klinker/24 h. Beide Größen, die Brennstoff-

und die Luftmenge ergeben den Brennstoffwärme-

strom. Der höchstmögliche Brennstoffwärmestrom

60 beträgt nach dem bisherigen Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärme- Q_Br — 0.75 · 10^e · D,³ (kcal/h) (D, = Innendurchmeslehandlung von staubförmigem Gut in einer Dreh- ser des Ofens), (siehe R. Frankenberger: »Ofenohrofenanlage mit einem dem Drehrohrofen nach- abmessungen, Durchsatz und Wärmebedarf von ^schalteten Kühler und einem oder mehreren dem Schwebegas-Wärmeaustauscheröfen«, Zement-Kalk-Jrehrohrofen vorgeschalteten Wärmeaustauschern, 65 Gips, 1967, S. 453 bis 458). Nach der gleichen Vervobei die endothermen Prozesse in einer vom Dreh- öffentlichung beträgt die maximale Ofenauslastung ohrofen getrennten Apparatur durchgeführt werden bei den bekannten Betriebsverfahren Kl =1,7554. md im Drehrohrofen nur die Wärmemenge erzeugt V₁ (t/24 h) (V₁ = Innenvolumen des Ofens). Die