DE2307027B2 - Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut - Google Patents
Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem GutInfo
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Description
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 Dreh
rohrofen fertig gebrannt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Bei der Herstellung von Zement, Tonerde, Kalk, Magnesit Dolomit u.dgl. erfolgt die Wärmebehandlung
des feinkörnigem Gutes häufig in der Weise, daß das
G-t 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
d-r weitaus größte Teil der Wärmearbeit im Drehrohrofen
geleistet werden, während im Vorwärmer nur ein wesentlich kleinerer Teil der Gesamtwarmeenergie auf
das Gut übertragen wird. Diese Verteilung der Wärmearbeit auf Drehrohrofen und Vorwärmer ist im Hinbiick
auf die Investitionskosten ungünstig, da die spezifischen Investitionskosten des Drehrohrofens verhältnismäßig
hoch liegen.
Um den Drehrohrofen in Querschnitt und/oder 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 wird (jedoch ohne vom Zustand des pulverförmigen, fluiden Feststoffes
in einen Zustand verringerter Fluidität 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, Aggiomeratbildungen
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 Investitionskosten der Vorbrennzone, durch die ein beachtlicher
Teil der am Drehrohrofen ermöglichten Ersparnis wieder verlorengeht.
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 gc
löst, d3ß 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 der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen wurde festgestellt, daß eine völlig gleichmäßige
Mischung des vorgewärmten Gutes mit dem Brennstoff die wichtigste Voraussetzung ist, um beim anschließenden
Brennvorgang eine 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 Oberbrennerscheinungen.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßer. Verfahrens dient wenigstens ein Teil
der in der Vorbrennzone benötigten Verbrennungsluft zugleich als Trägerluft, die Gut und Brennstoff aus der τ
Mischzone in die Vorbrennzone transportiert.
Bei einer Anlage mit einem aus mehreren Zyklonen besiehenden 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.
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 Vorbrennzo- 3;
ne 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 ί 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.
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 Zyk'ons 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
Gutieitung 6 des Zyklons 2 etwas in das Mischrohr 7 hinein vorgezogen.
Konzentrisch zur Düse 8 ist eine Brennstoffzuführung
9 vorgesehen, die etwas weiter als die Düs< 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
(Pfeife Jl) 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 ais Trägerluft dient) keine Verbrennungsbedingungen
herrschen. Tritt dann das Gemisch von Gut, Brennstoff und Verbrennungsluft in die Ofenübergangskammer
4 (Pfeile 13), so entspannt sich das Gemisch beim Übergang in diesen Raum von größerem
Querschnitt. Es entwickelt sich eine Brennzone 14 (nur schematisch angedeutet), in der die einzelnen Brennstoffpartikel
in unmittelbarer Nähe der einzelnen Gutteilchen verbrennen und diese damit hoch erhitzen
(ohne daß jedoch die Guiieilchen ihren Feststoffzustand
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 /wischen der Ofenübergangskammer 4
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 fälll 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 al:. Vorbrennzone
anzuordnen, bevor das Gut in den Drehrohrofen gelangt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. 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 i, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Teil der in der Vorbrennzone benötigten Verbrennungsluft ais 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 (14)
bildenden Raum von größerem Querschnitt einmündet
4. Anlage nach Anspruch 3, bei der die unterste Stufe des Vorwärmers durch zwei parallelgeschaltete
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 (14) münden.
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
Ofenübergangskammer (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 Rolir (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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Legal Events
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BGA | New person/name/address of the applicant | ||
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