DE2324565A1

DE2324565A1 - Verfahren und anlage zur waermebehandlung von feinkoernigem gut

Info

Publication number: DE2324565A1
Application number: DE2324565A
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl Ing Goldmann; Otto Heinemann; Kurt Henning; Karl Kruetzner Jr; Hans Dipl Ing Mollenkopf; Horst Dipl Chem Dr Ritzmann; Wolfgang Rother; Georg Dipl Ing Schepers; Heinz-Herbert Schmits; Werner Schoessler; Paul Dr Ing Dr Weber; Juergen Dipl Ing Wurr
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1973-05-15
Filing date: 1973-05-15
Publication date: 1974-12-05
Also published as: DE2324565C3; ES425605A1; FR2229661B1; HU173915B; DD111987A5; SU629904A3; ZA742299B; JPS5019821A; FR2229661A1; JPS5811376B2; CH605446A5; IT1012299B; JPS5336524A; GB1433109A; MY7800173A; US3940236A; YU121374A; CS212709B2; DE2324565B2

Description

P 2501

Polysius AG, Neubeekum

Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, wie Zementrohmehl, das in einem Vorwärmer mit den heißen Abgasen eines Drehrohrofens vorgewärmt und erhitzt und dann im Drehrohrofen fertiggebrannt 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 fertiggebrannt bzw. gesintert wird. Dabei mußder größere Teil der Wärmearbeit im Drehrohrofen geleistet werden, während im Vorwärmer nur ein kleinerer Teil der Gesamtwärmeenergie auf das Gut übertragen wird. Diese Verteilung der Wärmearbeit auf Drehrohrofen und Vorwärmer ist im Hinblick auf die Investitionskosten nicht optimal _s d_a 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

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anzuordnen, in der das vorerwärmte Gut möglichst hoch erhitzt wird (jedoch ohne vom Zustand des pulverförmiger fluiden Peststoffes 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, 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 Investitionskosten der Vorbrennzone, durch die ein beachtlicher Teil der am Drehrohrofen ermöglichten Erspar*¹ is 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 man in einer von den Ofenabgasen in etwa vertikaler Richtung von unten nach oben durchströmten Leitung zwischen Drehrohrofen und Vorwärmer eine sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt dieser Leitung erstreckende Brennzone in einer solchen Höhenlage erzeugt, daß zumindest ein wesentlicher Teil des Gutes diese Brennzone mehr als einmal durchsetzt.

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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die ohnehin vorhandene Gasleitung zwischen dem Drehrohrofen und dem Vorwärmer als Brennraum benutzt, so daß durch diese Brennzone keine nennenswerten zusätzlichen Investitionskosten entstehen. Die Verlagerung eines wesentlichen Teiles der Wärmeübertragung in diese Brennzone ermöglicht auf der anderen Seite eine wesentlich kleinere Dimensionierung des Drehrohrofens.

Von besonderer Bedeutung ist beim erfindungsgemäßen Verfahren die Lage der Brennzone in der genannten Gasleitung. Da in dieser Gasleitung die Gutteilchen sich teils im Gegenstrom, teils im Gleichstrom mit den Gasen bewegen und je nach Bauart des Vorwärmers teils eine Umkehr ihrer Bewegungsrichtung erfahren (so bei einem aus Zyklonen und Wirbelkammern

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aufgebauten Vorwärmer), teils auf- und absteigende Wirbelbewegung ausführen (so bei einem mit QuerschnittsVerengungen versehenen Gegenstromschacht), kann man die Brennzone derart anordnen, daß zumindest ein wesentlicher Teil des Gutes die Brennzone mehr als einmal durchsetzt. Man erzielt auf diese Weise in der Brennzone eine besonders intensive Wärmeübertragung vom Brennstoff auf das Gut.

Die Sauerstoffkonzentration der der Brennzone zugeführten Gase liegt zweckmäßig zwischen 5 und 14 Jt, vorzugsweise zwischen 8 und 12 %. Dabei wird die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen des Drehrohrofens zweckmäßig auf mindestens 2,5 % (also über den üblichen Og-Gehalt)eingestellt, so daß nur die darüber hinaus benötigte Restmenge an Sauerstoff der Brennzone von einer anderen Quelle (beispielsweise Kühlerabluft) zugeführt werden muß. Man kann auch die gesamte benötigte Sauerstoffmenge über die Abgase des Drehrohrofens zuführen.

Zahlreiche weitere Merkmale der Erfindung, die Gegenstand der Unteransprüche sind, werden nachfolgend anhand der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele erläutert.

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In der Zeichnung zeigen

Pig. 1 einen Vertikalschnitt durch die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Pig. I;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1;

Fig. H eine Schemadarstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in den Figuren 1 bis 3 teilweise veranschaulichte Anlage enthält einen aus einer Anzahl von etagenweise übereinander angeordneten Zyklonen und Wirbelkammern gebildeten Vorwärmer 1, von dem in Fig. 1 lediglich die beiden Zyklone 2, 3 der untersten Etage dargestellt sind. Zur Anlage gehört weiterhin ein Drehrohrofen 4, dessen Abgase durch eine Gasleitung 5 den, beiden Zyklonen 2 und 3 zuströmen.

In die Gasleitung 5 wird durch eine Gutleitung 6, die von einer zentralen Wirbelkammer der nächsthöheren Etage kommt, Gut eingetragen. Unterhalb der Eintragsöffnung 7 befindet sich in der Gasleitung 5 ein brückenförmiges Verteilerorgan 8.

Erfindungsgemäß sind nun zur Erzeugung einer etwa horizontalen Brennzone unterhalb dieses Verteilerorganes 8 eine Anzahl von Brennstoffdüsen 9 angeordnet, die flüssigen oder gasförmigen Brennstoff in feiner Verteilung in die Gasleitung 5 einführen. Bei dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel vgl. insbesondere Fig. 3 - sind die Brennstoffdüsen 9 derart angeordnet und ausgerichtet, daß der Brennstoff in Form einer horizontalen Drallströmung (gemäß Fig. 3 im Uhrzeigersinn) in die Gasleitung 5 eingeführt wird.

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ggf.

Als Sicherung bei Störungefällen sind oberhalb der Einmündung der Gutleitung β noch Zusatzbrenner 10 vorgesehen.

Die Funktion der Anlage ist folgendermaßen:

Das in den einzelnen Stufen des Zyklonvorwärmers bereits hoch vorgewärmte Gut gelangt durch die Gutleitung 6 und die öffnung 7 in die Gasleitung 5. Der Gutstrom wird Beim .Auftreffen auf das Verteilerorgan 8 aufgelöst. Ein großer Teil des Gutes fällt jedoch unter der Wirkung seiner kinetischen Energie in der Gasleitung 5 zunächst noch etwas weiter nach unten und durchsetzt dabei in fallender Bewegung die Brennzone, die sich im Bereich der Brennstoffdüsen 9 über dem ganzen Querschnitt der Gasleitung 5 ausbildet. Von den Abgasen des Drehrohrofens 4, die die Gasleitung 5 von unten nach oben durchsetzen, wird dann das Gut umgelenkt und wieder mit nach oben genommen. Es durchsetzt hierbei ein zweites Mal - nun in aufsteigender Bewegung - die Brennzone auf der Höhe der Brennstoff düsen 9 und wird auf diese Weise weiter stark erhitzt. Da der Brennstoff jedoch im Bereich dieser Brennzone in sehr feiner Verteilung eingeführt wird und eine ausgeprägte Flammenbildung vermieden wird, erfolgt eine sehr gleichmäßige Erhitzung des feinkörnigen Gutes unter Vermeidung lokaler überhitzungen.

Das auf diese Weise hocherhitzte Gut gelangt mit den Gasen in die Zyklone 2 und 3, wird dort in bekannter Weise abgeschieden, dem Drehrohrofen 4 zugeführt und dort fertiggebrannt.

Wie bereits erwähnt wird ein wesentlicher Teil des für die Verbrennung in der genannten Brennzone benötigten Sauerstoffes durch geeignete Einstellung des Restsauerstoffgehaltes der Abgase des Drehrohrofens bereitgestellt. In diesem Zusammenhang ist von Vorteil, daß im Drehrohrofen selbst

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- verglichen mit der bisher üblichen Betriebsweise - nur eine wesentlich geringere Wärmeübertragung zu leisten ist. Die Brennstoffdüsen 9 können infolgedessen mit einer ganz geringen Luftmenge gefahren werden.

Zur Erzielung optimaler Verhältnisse in der Brennzone kann es vorteilhaft sein, die Brennstoffdüsen 9 in horizontaler und vertikaler Richtung einstellbar zu machen. Man kann die Brennstoffdüsen weiterhin auch in mehreren übereinanderliegenden horizontalen Ebenen anordnen, um auf diese Weise eine definierte Brennzone (mit gleichmäßigen Verbrennungsbedingungen über den ganzen Querschnitt der Gasleitung 5) über eine etwas größere Höhe zu erzielen.

Fig. 4 zeigt in ganz schematischer Form ein zweites Ausführungsbeispiel j bei dem der Vorwärmer 11 durch einen vertikalen Qegenstromschacht gebildet wird, der in/bständen übereinander mehrere QuerschnittsVerengungen (z.B. 12, 13) aufweist.

Der unterste Teil dieses Schachtes bildet eine Gasleitung IM, die die Abgase des Drehrohrofens 15 dem Vorwärmer 11 zuführt. In dieser Gasleitung sind unterhalb der untersten Querschnittsverengung 13 eine Anzahl von Brennstoffdüsen 16 angeordnet, die ebenso wie beim zuvor erläuterten Ausführungsheispier eine sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt der Gasleitung erstreckende Brennzone bilden.

Bei einem derartigen Gegenstromschacht schießen die Gutteilchen bei einer bestimmten Konzentration durch die Verengungen (z. B. 13) hindurch, verlangsamen dann ihre Bewegung und werden von dem aufsteigenden Gasstrom vielfach wieder »it nach oben genommen, so daß sie die im Bereich der Brennstoffdüsen 16 gebildete Brennzone unter Umständen mehr-

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mais durchsetzen. Auf diese Weise wird wie beim zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel das im Vorwärmer 11 bereits stark vorgewärmte Gut weiter hoch erhitzt, ehe es in den Drehrohrofen 15 gelangt.

die/
Die Geschwindigkeit der/Brennzone in etwa vertikaler

Richtung durchsetzenden Gase liegt bei einem Gegenstromschacht der in Fig. 4 veranschaulichten Art im allgemeinen etwas Ober 7 m/s. Bei einer Anordnung gemäß den Figuren 1 bis 3 ist dagegen die Gasgeschwindigkeit im Bereich der Brennzone wesentlich höher.

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Claims

Patent ansprüche

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, wie Zementrohmehl, das in einem Vorwärmer mit den heißen Abgasen eines Drehrohrofens vorgewärmt und erhitzt und dann im Drehrohrofen fertiggebrannt wird, dadurch gekennzeichnet , daß man in einer von den Ofenabgasen in etwa vertikaler Richtung von unten nach oben durchströmten Leitung zwischen Drehrohrofen und Vorwärmer eine sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt dieser Leitung erstreckende Brennzone in einer solchen Höhenlage erzeugt, daß zumindest ein wesentlicher Teil des Gutes diese Brennzone mehr als einmal durchsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff-Konzentration der der Brennzone zugeführten Gase zwischen 5 und 14 %, vorzugsweise zwischen 8 und 12 % liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff-Konzentration in den Abgasen des Drehrohrofens auf mindestens 2,5 % eingestellt wird_t daß vorzugsweise jedoch nahezu die gesamte in der Brennzone benötigte Sauerstoff menge durch die Abgase des Drehrohrofens zugeführt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der die Brennzone in etwa vertikaler Richtung durchsetzenden Gase größer als etwa 7 m/s ist.

5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Brennzone mehrere, etwa in einer horizontalen Ebene angeordnete, den Brennstoff in feiner Verteilung in die Gasleitung (5» I¹O einführende Brennstoffdüsen (9, 16) vorgesehen sind.

6. Anlage nach Anspruch 5s gekennzeichnet durch eine solche Lage und Richtung der Brennstoffdüsen (9), daß der Brennstoff in Form einer horizontalen Drallströmung in die Gasleitung (5) eingeführt wird.

7. Anlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Brennst off düsen in mehreren übereinanderliegenden horizontalen Ebenen angeordnet sind.

8. Anlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdüsen in horizontaler und vertikaler Richtung einstellbar sind.

9. Anlage nach Anspruch 5, bei der der Vorwärmer durch eine Anzahl von etagenweise übereinander angeordneten Zyklonen und Wirbelkammern gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennzone in der vom Drehrohrofen (4) zu den beiden Zyklonen (2, 3) der untersten Etage führenden Gasleitung (5) vorgesehen ist.

10. Anlage nach Anspruch 9, bei der in der Gasleitung unterhalb der Einführstelle des Gutes ein den Gutstrom auflösendes Verteilerorgan angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennzone dicht unterhalb des Verteilerorganes (8) vorgesehen ist.

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11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherung bei Störungefällen Zusatzbrenner (10) oberhalb der Einführstelle (7) des Gutes angeordnet sind.

12. Anlage nach Anspruch 5, bei der der Vorwärmer durch einen vertikal angeordneten Gegenstromschacht mit mehreren in Abständen übereinander angeordneten QuerschnittsVerengungen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennzone in der den untersten Teil des Schachtes (11) bildenden Gasleitung (1*0 unterhalb der untersten QuerschnittsVerengung (13) vorgesehen ist.

13. Anlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur gegenseitigen Verriegelung der Brennstoff- und Gutzufuhr .

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