DE2307027A1 - Verfahren und anlage zur waermebehandlung von feinkoernigem gut - Google Patents

Verfahren und anlage zur waermebehandlung von feinkoernigem gut

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Description

P 2380
Polysius AG, Neubeckum
Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem
Gut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, wie Zementrohmehl, das zunächst in einem Vorwärmer mit den heißen Abgasen eines Drehrohrofens vorgewärmt, dann in einer Vorbrennzone weiter erhitzt und schließlich im Drehrohrofen fertig gebrannt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei der Herstellung von Zement, Tonerde, Kalk, Magnesit, Dolomit und dergleichen erfolgt die Wärmebehandlung des feinkörnigen Gutes häufig in der Weise, daß das Gut zunächst in einem von mehreren Zyklonen gebildeten Vorwärmer mit den heißen Abgasen eines Drehrohrofens vorgewärmt wird, ehe es dann im Drehrohrofen fertig gebrannt bzw. gesintert wird. Dabei muß der weitaus größte Teil der Wärmearbeit im Drehrohrofen geleistet werden, während im Vorwärmer nur ein wesentlich kleinerer Teil der Gesamtwärmeenergie auf das Gut übertragen wird. Diese Verteilung der Wärmearbeit auf Drehrohrofen und Vorwärmer ist im Hinblick auf die Investitionskosten ungünstig, da die spezifischen Investitionskosten des Drehrohrofens verhältnismäßig hoch liegen.
oder Um den Drehrohrofen in Querschnitt und/Länge kleiner
dimensionieren zu können, hat man schon versucht, zwischen dem Vorwärmer und dem Drehrohrofen eine Vorbrennzone anzuordnen, in der das vorerwärmte Gut möglichst hoch erhitzt
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wird (jedoch ohne vom Zustand des pulverförmiger fluiden Feststoffes in einen Zustand verringerter Pluidität durch beginnende Kornvergröberung und eventuelle Schmelzphasenbildung überzugehen). Das besondere Problem bei der Gestaltung einer solchen Vorbrennzone liegt darin, daß eine außerordentlich gleichmäßige Zufuhr des Brennstoffes-zum Gut erforderlich ist, um ein überbrennen einzelner Gutteilchen (und alle damit verbundenen Nachteile, wie Anbackungen, Agglomeratbildungen usw.) zu vermeiden.
Bei einem bekannten Verfahren wird diese Vorbrennzone durch eine von Brennern unmittelbar beheizte Wirbelschicht gebildet, aus der das Gut in den Drehrohrofen gelangt. Ein anderes bekanntes Verfahren verwendet eine Brennkammer mit tangentialem Ein- und Austritt von Gut und Brennstoff. Der Nachteil dieser bekannten Lösungen liegt in den erheblichen Investititonskosten der Vorbrennzone, durch die ein beachtlicher Teil der am Drehrohrofen ermöglichten Ersparnis wieder verloren geht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die gewünschte gleichmäßige Wärmebehandlung des Gutes in der Vorbrennzone mit einem ganz geringen apparativen Aufwand ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gut nach Austritt aus dem Vorwärmer und vor Eintritt in die Vorbrennzone in einer Mischzone, in der noch keine Verbrennungsbedingungen herrschen, innig mit Brennstoff gemischt wird.
Bei den oer Erfindung zugrundeliegenden Versuchen wurde festgestellt, daß eine völlig gleichmäßige Mischung des vorgewärmten Gutes mit dem Brennstoff die wichtigste Voraussetzung ist, um beim anschließenden Brennvorgang eine
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hohe Wärmeenergie auf das Gut übertragen zu können, ohne einzelne Gutteilchen dabei zu überhitzen. Während bei den bisher bekannten Verfahren das Gut und der Brennstoff im eigentlichen Brennraum miteinander gemischt werden (was unvermeidlich zur Flammenbildung und damit zur überhitzung einzelner Gutteilchen führt), wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt, daß in der Mischzone noch keine Verbrennungsbedingungen herrschen.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß in der Mischzone eine sehr hohe Brennstoff-Gut-Konzentration gewählt wird. Hat man auf diese Weise in der Mischzone eine völlig homogene Verteilung des Brennstoffes in der Masse des feinkörnigen Gutes erreicht, so verbrennen anschließend - nach übergang von der Mischzone in die Vorbrennzone - die Brennstoffpartikel gewissermaßen in unmittelbarer Nähe an den einzelnen Gutteilchen. Man vermeidet auf diese Weise die Ausbildung einer Flamme und hierdurch bedingte Ansatz- und überbrennerscheinungen.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient wenigstens ein Teil der in der Vorbrennzone benötigten Verbrennungsluft zugleich als Trägerluft, die Gut und Brennstoff aus der Mischzone in die Vorbrennzone transportiert.
Bei einer Anlage mit einem aus mehreren Zyklonen bestehenden Vorwärmer wird die Mischzone zweckmäßig durch ein an die Gutleitung des untersten Zyklons anschließendes Rohr gebildet, das in einen die Vorbrennzone bildenden Raum von größerem Querschnitt einmündet. Beim Eintritt in diesen größeren Raum entspannt sich gewissermaßen das von Gut, Brennstoff und Luft gebildete Gemisch, wobei Verbrennungsbedingungen eintreten.
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Die Vorbrennzone kann erfindungsgemäß durch einen Teil der zwischen dem Drehrohrofen und dem bzw. den untersten Zyklonen des Vorwärmers vorhandenen Ofenübergangskammer gebildet werden. Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin auch möglich, die Vorbrennzone in den ersten Teil des Drehrohrofens zu legen. In beiden Fällen wird ein ohnehin vorhandener, mit einer feuerfesten Ausmauerung versehener Raum als Vorbrennzone verwendet. Das zwischen der Gutleitung des untersten Zyklons und der Vorbrennzone angeordnete Mischrohr erfordert nur einen ganz geringen zusätzlichen Aufwand, da die thermische Belastung dieses Mischrohres nicht allzu groß ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß sich vorhandene Anlagen (bestehend aus einem Drehrohrofen und einem üblichen Zyklon-Vorwärmer) ohne Schwierigkeit erfindungsgemäß umrüsten lassen. Dabei bereitet es auch keine Schwierigkeiten, die Anlage so auszugestalten, daß sie wahlweise mit oder ohne Vorbrennzone gefahren werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung veranschaulicht.
Von der Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, beispielsweise zum Brennen von Zementrohmehl, ist lediglich der Drehrohrofen 1 sowie der eine der beiden untersten Zyklone 2 des Zyklon-Vorwärmers veranschaulicht. Der Vorwärmer ist in üblicher Weise symmetrisch zu seiner Mittelachse 3 aufgebaut; der rechte unterste Zyklon 2 ist in der Zeichnung nicht mit veranschaulicht.
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Zwischen dem Drehrohrofen 1 und den Zyklonen 2 der untersten Stufe des Vorwärmers ist eine Ofenübergangskammer 4 angeordnet, durch die die Abgase des Drehrohrofens (Pfeile 5) den Zyklonen 2 zuströmen.
Das Gutaustragsrohr 6 des Zyklons 2 (im folgenden wird nur noch der linke der beiden identisch ausgestalteten unteren Zyklone 2 beschrieben) ist an ein Mischrohr 7 angeschlossen, das in die Ofenübergangskammer 4 einmündet. Im Mischrohr 7 ist eine zentrale Düse 8 angeordnet, die zur Zuführung von vorzugsweise vorgewärmter Verbrennungsluft dient. Wie die Zeichnung zeigt, ist die Düse 8 gegenüber der Einmündung der Gutleitung 6 des Zyklons 3 etwas in das Mischrohr 7 hinein vorgezogen.
Konzentrisch zur Düse 3 ist eine Brennstoffzuführung 9 vorgesehen, die etwas weiter als die Düse 8 in die vom Rohr 7 gebildete Mischzone hineinragt.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlagenteile ist folgendermaßen:
Das im Zyklonvorwärmer vorgewärmte Gut (Pfeile 10) wird von der durch die Düse 8 zuströmenden Verbrennungsluft (Pfeile 11) in das Mischrohr 7 hineingetragen und dort innig mit dem Brennstoff gemischt, der durch die Zuführung 9 austritt (Pfeile 12).
In der vom Rohr 7 gebildeten Mischzone herrscht dabei eine so hohe Brennstoff-Gut-Konzentration, daß trotz des Vorhandenseins von Verbrennungsluft (die zugleich als Trägerluft dient) keine Verbrennungsbedingungen herrschen. Tritt dann das Gemisch von Gut, Brennstoff und Verbrennungsluft in die Ofenübergangskammer 4 (Pfeile 13)» so entspannt sich
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das Gemisch beim übergang in diesen Raum.von größerem Querschnitt. Es entwickelt sich eine Brennzone 1*J (nur schematisch angedeutet), in der die einzelnen Brennstoffpartikel in unmittelbarer Nähe der einzelnen Gutteilchen " verbrennen und diese damit hoch erhitzen (ohne daß jedoch die Gutteilchen ihren Peststoffzustand verlassen).
Ein gewisser Anteil des Gutes wird von den Abgasen (Pfeile 5) des Drehrohrofens mit nach oben genommen und erneut den Zyklonen 2 zugeführt. Es ergibt sich auf diese Weise zwischen der Ofenübergangskammer 1J und den Zyklonen 2 ein gewisser Gutkreislauf, der zur übertragung einer hohen Wärmeenergie auf das Gut vor Eintritt in den Drehrohrofen sehr erwünscht ist. Aus der Vorbrennzone 14 fällt der Hauptteil des hoch erhitzten Gutes nach unten (Pfeile 15) und wird dann im Drehrohrofen 1 fertig gebrannt.
Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Anlage sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Varianten möglich. So kann beispielsweise das Mischrohr 7 statt horizontal auch schräg nach unten geneigt angeordnet werden. Man kann ferner dieses Mischrohr auch unmittelbar (von der Stirnseite her) in den Drehrohrofen einmünden lassen, so daß die Vorbrennzone durch den ersten Teil des Drehrohrofens gebildet wird. Weiterhin kann es in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, nach der Mischzone einen Abscheider als Vorbrennzone anzuordnen, bevor das Gut in den Drehrohrofen gelangt.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, wie Zementrohmehl, das zunächst in einem Vorwärmer mit den heißen Abgasen eines Drehrohrofens vorgewärmt, dann in einer Vorbrennzone weiter erhitzt und schließlich im Drehrohrofen fertig gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut nach Austritt aus dem Vorwärmer und vor Eintritt in die Vorbrennzone in einer Mischzone, in der noch keine Verbrennungsbedingungen herrschen, innig mit Brennstoff gemischt, wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der in der Vorbrennzone benötigten Verbrennungsluft als Trägerluft dient, die Gut und Brennstoff aus der Mischzone in die Vorbrennzone transportiert, wobei in der Mischzone eine so hohe Brennstoff-Gut-Konzentration vorhanden ist, daß keine Verbrennungsbedingungen herrschen.
    3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem aus mehreren Zyklonen bestehenden Vorwärmer, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischzone durch ein an die Gutleitung (6) des untersten Zyklons (2) anschließendes Rohr (7) gebildet wird, das in einen die Vorbrennzone (I1I) bildenden Raum von größerem Querschnitt einmündet,
    1I. Anlage nach Anspruch 3, bei der die unterste Stufe des Vorwärmers durch zwei parallel geschaltete Zyklone gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gutleitung (6) dieser beiden Zyklone (2) je eine Mischzone (7) angeschlossen ist, die in eine gemeinsame Vorbrennzone (I1I) münden.
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    5. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbrennzone (14) durch einen Teil der zwischen dem Drehrohrofen (1) und dem bzw. den untersten Zyklonen (2) des Vorwärmers vorhandenen Ofenübergahgskammer (4) gebildet wird.
    6. Anlage nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß
    die Vorbrennzone durch den ersten Teil des Drehrohrofens gebildet wird.
    7. Anlage nach Anspruch 3» zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das die Mischzone bildende Rohr (7) eine Düse (8) zur Zuführung der vorzugsweise vorgewärmten, zugleich als Trägerluft dienenden Verbrennungsluft einmündet.
    8. Anlage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zur Luftdüse (8) eine Brennstoffzuführung (9) angeordnet ist.
    9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführung (9) weiter als die Luftdüse (8) in die Mischzone (7) hineinragt.
    10. Anlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß nach der Mischzone ein Abscheider als Vorbrennzone angeordnet ist.
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