DE2325468A1

DE2325468A1 - Vorrichtung zum sintern von zement und aehnlichen stoffen

Info

Publication number: DE2325468A1
Application number: DE2325468A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Hirai; Yoshimi Yamamoto
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1972-05-20
Filing date: 1973-05-19
Publication date: 1973-11-29
Also published as: GB1428828A; ES414871A1; IN139189B; DK138435C; CH565979A5; IT987726B; AU5500873A; AU471315B2; DE2365591B2; CS199240B2; DK138435B; CA1013567A; FR2186125A5; DE2325468B2; PL89125B1; DE2365591A1; US3869248A

Description

W. tiat, DIETER LOUIS

y CLAUS pöklau
. FRANZ LOKRENTZ

e
8500 NO R NBER Q oooc/e ο

Firma ISHIKAWAJIMA-HARIMA JUKOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokio / Japan " .

Vorrichtung zum Sintern von Zement und ähnlichen Stoffen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sintern von Zement und ähnlichen Stoffen.

Drehtrommelöfen mit sogenannten Suspensions- bzw, Wirbel-, Vorerhitzern werden in grossem Ausmasse zum Brennen bzw. Sintern fein zerriebener bzw. gemahlener Partikel, beispielsweise der Ausgangsmaterialien von Zement, benutzt, da sie einen hohen Wirkungsgrad und eine grosse Leistungsfähigkeit besitzen. Da jedoch die gesamte thermische Leistung dem Drehtrommelofen zugeführt wird, sind der thermi-

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sehe Wirkungsgrad und die Leistungsfähigkeit be grenzt und die Standdauer der feuerfesten Ziegelsteine in der Brennzone'ist merklich verkleinert, so dass der Kosten- und Arbeitsaufwand für das Ersetzen der feuerfesten Steine erhöht just. EEm diese Probleme aus der Welt zu schaffen wurde ein Sinterverfahren vorgeschlagen, in dem" ein Röstofen benutzt wird.. Beim herkömmlichen Verfahren, bei dem kein Röstofen benützt wird, wird das Rösten (endotherme Reaktion) des Kalksteines, der eines der Ausgangsmateria- " lien bei der ,Herstellung von Zementklinkern ist, lediglich ' zu 40 % in den Vor erhitzern, ausgeführt, während die verbleibende Röstreaktion und das Sintern (exotherme Reaktion) in dem Drehofen- erfolgt» woraus eine geringe Ausnutzung resultiert. Benutzt man beim Brennen bzw. Sintern, jedoch einen Röstofen, so erfolgt nur ein kleiner Teil der Rostund Sinterreaktionen- in dem Prehtrommelof en, so dass der Drehtrommelofen verkleinert werden kann.

In Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 wird zunächst eine herkömmliche* Brenn·!· bzw. Sinteryorrichtung beschrieben. Es zeigte · ...:—.. ■'·.■■..·;. -. . , ,

Figur 1 (A)ν Figur 1(B) und Figur 1(C) jeweils ei-. -■■■"-"■*.'-■■■■ *■■>"■'-■ nen Röstofen, wie er in herkömmlichen Sin- ^;;'^{; ;::} * tervorrichtungen benutzt wird; , -.--_.

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Figur 2 schematisch eine herkömmliche Sintervorrichtung, die mit einem Röstofen versehen ist und

Figur 3 eine herkömmliche Sinter-? bzw. Brennvorrichtung, in der kein Röstofen vorgesehen

ist. · . .

In den Figuren sind· identische Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Zum Brennen bzw. Sintern der Zementmaterialien wird als ideales Verfahren betrachtet, wenn die Hitze, die durch Verbrennung von Brennmaterial erzeugt wird, auf die in einem Luftstrom suspendierten bzw. aufgewirbelten fein gemahlenen Materialien übertragen wird, da man dabei den höchsten thermischen Wirkungsgrad erhält.

Zu diesem Zweck ist in dem in Figur 1(A) gezeigten Röstofen eine Luftzufuhrleitung b am Boden des Röstofens angeschlossen. Ein Brenner c und eine Beschickungsöffnung d sind oben am Röstofen vorgesehen, so dass sowohl das Beschickungsmaterial als auch der Brennstoff gleichzeitig nach unten in den Ofen eingeführt werden können. Dieser Röstofen besitzt jedoch den Nachteil, dass die fein gemahlenen Teilchen dahin tendieren, sich in den

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Brennzonen der Brennstoffteilchen zu vermischen, so dass bei einer niedrigen Temperatur der Charge die Verbrennung vollkommen gestoppt wird.

Bei dem in Figur 1(B) gezeigten Röstofen ist die Luftzuführung b tangential bezüglich des Ofens a angeordnet. Sowohl die Beschickungsöffnung d als auch der Brenner c sind in die Luftzufuhrleitung b eingebaut, Bei diesem Röstofen besteht der IMachteil, dass die Abnutzung bzw. der Verschleiss der feuerfesten Materialien äusserst stark anwächst, da der Brennstoff· längs der Wandung des · Ofens eingespritzt wird und das Beschickungsmaterial sich an der Wandung des Ofens absetzen kann.

Im Röstofen, der in der Figur 1(C) gezeigt ist, ist die Luftzufuhrleitung b mit dem Boden des Ofenkörpers a verbunden und 'der Brenner c ist am Boden so angeordnet, dass der Brennstoff in Richtung nach oben eingespritzt wird. Die Beschickungsöffnung d ist oben am Ofen angeordnet. Die Zone mit extrem hoher Temperatur bildet sich in der Nähe des Brenners c aus, da die Dichte des Beschickungsmaterials in diesem Gebiet gering ist. Da der Brenner c nach oben gerichtet ist, ist es schwierig, die Verbrennung aufrecht zu erhalten.

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In den beschriebenen Röstöfen wird das fein gemahlene mehlförmige Rohmaterial in die Hochtemperatur-Brennzone eingebracht, so dass der Alkaligehalt des Rohmaterials verdampft wird, woraus ungünstige Auswirkungen für das Produkt entstehen. Der Alkaligehalt des Zementmaterials wird verdampft, wenn die Temperatur höher als 1.10O⁰C ist. Sinkt die Temperatur unter 800 bis 900⁰C ab, so kondensieren die verdampften Alkalien und bilden zusammen mit dem Beschickungsmaterial einen festen Alkaliüberzug. Der Alkaliüberzug haftet an den Wandungen und verstopft den nachfolgenden Zyklon bzw. Wirbelerhitzer, wodurch der Betrieb nachteilig beeinflusst wird. Ausserdem werden in der Hochtemperatur-Zone in der Nähe des Brenners Stickoxyde erzeugt. Die Menge der Stickoxyde (Ν0_χ), deren Bildung durch den Partialdruck des Sauerstoffes mehr oder weniger beeinflusst wird, steigt exponentiell an, wenn die Temperatur über 1.200⁰C ansteigt. Die Temperatur des Ofens, der in der Figur 1(B) gezeigt ist, steigt bis auf 1.800 bis 2.000⁰C an, so dass die Bildung von Stickoxyden nicht vermieden werden kann.

Die Figur 2 zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des Sinter- bzw. Brennverfahrens mit einem Röstofen. Zyklone bzw.· Wirbelerhitzer e,,, β£» e·* und β/, die über Leitungen f^, f₂ und f, miteinander verbunden sind, sind genau so wie bei einem herkömmlichen Suspensions-Vorerhitzer

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angeordnet und sind über eine Beschickungskammer g mit einem Dreh- bzw. Drehtrommelofen h verbunden. Das untere Ende des Drehofens h ist über eine Abzugshaube i mit einer Kühlvorrichtung j verbunden. Das mehlförmige Rohmaterial wird in die Leitung f^ über eine Beschikkungsöffnung k eingeführt. Das Rohmaterial wird durch die erhitzten Gase erhitzt, die aus dem Zyklon e₂ austreten und wird in dem Zyklon e^ gesammelt. Das Beschickungsmaterial fällt in die Leitung f^. In gleicher Weise wird das Rohmaterial von der Verbindungsröhre I^ dem Zyklon e^ ^und· der Verbindungsröhre f, zu dem Zyklon e, befördert, so dass es genügend vorerhitzt ist, bevor es in den Röstofen a„eingeführt wird. In dem Röstofen a erfolgt praktisch die gesamte Röstreaktion des Rohmaterials mittels der Verbrennungshitze von Brennstoff, der über den Brenner c eingespritzt'wird. Das geröstete Rohmaterial wird über die Röhre 1 zusammen mit den Abgasen in den Zyklon e^ befördert. Vom Zyklon e^ wird das mehl förmige Rohmaterial in den Drehofen h über die Beschikkungskammer g eingeführt und mittels der Verbrennungshitze von Brennstoff gebrannt bzw. gesintert, der über einen Brenner m eingespritzt wird, der in der Abzugshau be i angeordnet ist. Die gesinterten Klinker werden in der Kühlvorrichtung 3 gekühlt.

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Die Abgase, die eine Temperatur von ungefähr 1.1OO°C Ms 1.200⁰C besitzen, werden über die Beschickungskammer g und eine Leitung η der Röhre 1 zugeführt und mit den Abgasen des Röstofens a vermischt, die eine Temperatur von ungefähr 850⁰C besitzen. Während die vermischten Abgase durch den Zyklon e^, die Röhre f,, den Zyklon e,, die Röhre f₂, den Zyklon e₂» die Röhre f^ und den Zyklon e^ fliessen, wird Wärme auf das fein gemahlene, mehlförmige Rohmaterial übertragen. Das Abgasgemisch wird schliesslich über eine Abgasleitung ο mittels einer Absaugvorrichtung ρ abgeführt. Die Luft, die durch die rotglühenden Klinker in der Kühlvorrichtung j auf hohe Temperatur erhitzt ist, wird über eine Beiluftröhie q dem Röstofen a zugeführt.

Im Folgenden wird der Druckausgleich in der beschriebenen Vorrichtung näher erläutert. Der Druckverlust im Schachtofensystem A P_k beträgt im allgemeinen 20 bis 30 mm Hg,

während der Druckverlust in dem Röstofensystem ^SPp ungefähr gleich 1-50 bis 200 mm Hg ist, so dass ein Gebläse r für das Röstofensystem vorzusehen ist. Die Abgase der Kühlvorrichtung j enthalten eine grosse Menge von Klinkerstaub, so dass ein äusserst leistungsfähiger Staubabscheider s anzuordnen ist, um das Abschleifen und den Verschleiss des Gebläses r zu verhindern. Daher muss das Gebläse r eine Leistungsfähig-

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keit besitzen, die es ihm ermöglicht, die Druckdifferenz Δ P_F - ΔΡ^ <α 300 mm Hg zu kompensieren. '

Der bisherigen Beschreibung ist zu entnehmen, dass in herkömmlichen Geräten ein'Gebläse zur Kompensierung des Druckverlustes in dem Röstofensystem und ein Staubabscheider vorzusehen sind, wodurch die Temperatur der Beiluft auf höchstens 350 bis 400°C begrenzt ist, wodurch der thermische Wirkungsgrad verkleinert wird. Daraus resultiert ein Anwachsen der Brennstoffkosten. Ausserdem besteht die Gefahr, dass Gase mit hoher Temperatur aus dem Gerät ausströmen, da in einigen Teilbereichen des Röstofensystems als Innendruck ein Überdruck herrscht. Ausserdem erhöht sich der Energieverbrauch des Gebläses merklich. Alle diese Probleme begleiten den Tatbestand, dass ein Gebläse vorzusehen ist, um den Druck in dem Röstofensystem zu erhöhen.

Bei Inbetriebsetzung der Vorrichtung wird der Brenner m gezündet, um den Drehofen h anzuheizen und die Abgase des Drehofens werden den Vorerhitzern zügeführt, um diese zu erhitzen. Es wird eine lange Zeit benötigt, um den Drehofen auf die benötigte Temperatur zu erhitzen, so dass beim kontinuierlichen Einleiten der Abgase in den Vorerhitzer der Vorerhitzer überhitzt wird. Im schlimmsten Falle wird das Gebläse r ausgebrannt. Zur Lösung dieses

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Problems ist die herkömmliche Vorrichtung mit einem Hilfskamin oder einem Hilfsabzug in der Beschickungskammer versehen, die ein Grenzgebiet zwischen dem Vorerhitzer und dem Drehofen bildet. Über diesen Hilfsabzug können die Abgase in die Atmosphäre abgeleitet werden, bis der Drehofen genügend erhitzt ist. Ausserdem wird der Hilfsabzug nicht nur benutzt, um die Abgase abzuführen wenn der Betrieb unterbrochen wird, sondern auch um die Abgase abzuführen, wenn die Beschickung mit dem "Rohmaterial unterbrochen ist oder im Störungsfalle, · wenn das Gebläse ausfällt, um ein überhitzen der Vorerhitzer zu vermeiden·

Eine Vorrichtung mit einem Hilfsabzug ist in Figur 3 gezeigt. Diese Vorrichtung weist Zyklone e* bis e^» Verbindungsröhren f^ bis f^ zur Verbindung der Zyklone, einen Hilfsabzug t, eine Abzugs-Drosselklappe u und eine Drosselklappe ν für den Vorerhitzer auf, die in einer Röhre w angeordnet ist. Äusserdem ist eine Abzugs-Di?osselklappe ζ in der Abgasleitung ο vorgesehen, die den Zyklon e^ mit dem Gebläse bzw. der Absaugvorrichtung ρ verbindet. Die in Figur 3 gezeigte Vorrichtung ist im Gegensatz zu der in Figur 2 gezeigten Vorrichtung nicht mit einem Röstofen a ausgerüstet»

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Verbleiben im Drehofen Rohmaterialien, so werden sie wegen des Druckes der heissen Gase in grosser Menge und · während eines relativ langen Zeitabschnittes in die Atmosphäre "ausgestossen. Daraus resultiert eine grosse Umweltverschmutzung. Die Drosselklappe, die den Abgasstrom in den Hilfsabzug oder in den Vorerhitzer ableitet, muss aus hitzebeständigem und feuerfestem Material hergestellt sein und muss eine robuste Konstruktion aufweisen. Aüsserdem ist der Aufbau dieser Drosselklappe sehr komplex und ihr Betrieb ist nicht einfach.

Um dieses Problem aus der Vielt zu schaffen _t wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Vorerhitzereinheit mit einer Abgasleitung y versehen ist, die mit einer Drosselklappe χ ausgerüstet ist. Dieser Abgasabzug y ist im allgemeinen unmittelbar vor dem obersten Zyklon e* angeordnet, so dass nicht nur die Erhitzung wegen des Durchzuges erleichtert wird , wenn der Drehofenbrenner gezündet ist, sondern dass auch die Kühlluft über den Abgasabzug y abgesaugt werden kann _f wenn die Brennstoffmenge vergrössert wird. Dies geschieht ,wenn die Vorrichtung unter Körmalbedingungen betrieben wird oder wenn wegen eines Notfalles der Betrieb der Vorrichtung plötzlich unterbrochen werden muss. Dabei wird eine Überhitzung des obersten Zyklons e^, der nicht mit feuerfestem Material versehen ist. und des Gebläses verhindert.

Wird jedoch die Drosselklappe in einem Bereich installiert,. in dem ein Unterdruck, "beispielsweise der Grosse von mm bis" - 800 mm Hg herrscht, so beeinflusst bereits ein geringes Öffnen oder Schliessen der Drosselklappe die Zugverhältnisse im Drehofen äusserst stark. Die Drosselregelung ist daher sehr schwierig und der Drehofenbetrieb wird ungünstig beeinflusst. Ausserdem entstehen Dichtung sprobleme und es entsteht ein Luftverlust sogar dann, wenn die Drosselklappe im Normalbetrieb völlig geschlossen ist, weswegen die Leistung des Gebläses bzw. des Entlüfters erhöht werden muss. In einigen Fällen wird damit der gesamte Wirkungsgrad der Vorrichtung verkleinert. Ausserdem ist die Drosselklappe im allgemeinen in grösserer Höhe, beispielsweise 50 m über der normalen Arbeitshöhe, angeordnet. Diese Höhe ist natürlich von der Kapazität der Gesamtanordnung abhängig. Wird daher die Drossel im Störungsfall geöffnet, so wird eine grosse Menge erhitzten Gases wegen des grossen Zuges ausgestossen. Daraus resultiert ein Temperaturanstieg in den oberen Teilen der Vorrichtung, die normalerweise gekühlt sein sollen. Ausserdem ist es wegen der Wartung und wegen eventueller Reparaturen nicht besonders günstig, die Drosselklappe in einer¹ solchen Höhe zu installieren.

Es besteht die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einem Röstofen auszurüsten, in dem eine

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stabile Verbrennung mit einem vorgegebenen, thermischen Wirkungsgrad aufrecht zu erhalten ist. Dabei sollen der thermische Wirkungsgrad der Gesamtvorrichtung merklich erhöht und eine Gefährdung, beispielsweise beim Ausbrechen von Gasen hoher Temperatur, beseitigt werden·

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Röstofen zwischen einem Suspensions-Vorerhitzer und einem Drehtrommelofen angeordnet ist, dass in dem Röstofen mehrere Brenner so angeordnet sind, dass unmittelbar unter einer Offenbeschickungsöffnung des Röstofens der höchste Verbrennungsgrad herrscht, und dass die Geschwindigkeit des Gasstromes im Röstofen grosser als die Flammengesehwindigkeit des Brennmaterials ist. Die Verbrennung des Brennstoffes' im Röstofen kann im Gasstrom unmittelbar unter der Beschickungsöffnung ein Maximum erreichen. Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Ofen grosser als die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit,

Vorzugsweise ist die 'dem Röstofen zugeführte Verbrennungsluft ein Gemisch aus Abgasen des Trommelofens und Beiluft hoher Temperatur, wobei eine Verengung als Drosselbohrung in der Abgasleitung des Drehtrommelofens angeordnet ist und eine verstellbare Drosselplatte in einer Beiluftleitung vorgesehen ist, so dass die Zufuhr der Ver-

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brennungsluft in den Röstofen regulierbar ist. Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung wird ein Gebläse zur Erhöhung des Druckes in der Beiluftleitung und dem Röstofen nicht benötigt und die damit verbundenen ungünstigen thermischen Effekte für den Aufbau der Vorerhitzer-Einheiten überwunden. Die im Brenn- bzw. Drehtrommelofen durch Sintern bzw. Brennen der fein gemahlenen Ausgangsmaterialien gewonnenen Klinker können einer Kühlvorrichtung zuführbar sein, deren Luft über eine Leitung dem Röstofen zuführbar sein kann, wobei die Eingangsöffnung dieser Leitung beispielsweise mit einer Drosselklappe wahlweise zu öffnen oder zu schliessen ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird beispielhaft anhand der Figuren 4 bis 7 näher erläutert.

Es zeigen: . .

Figur 4(A) eine Draufsicht und Figur 4(B) eine Seitenansicht eines Röstofens, der

in einer erfindungsgemässen Vorrichtung

einsetzbar istι

Figur 5 schematisch eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem Röstofen;

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Figur 6 die Verbindung zwischen einem Röstofen und einer Abgasleitung und

Figur 7 schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit . ^; einem Röstofen.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Sintern bzw·. Brennen der Ausgangsmaterialien für Zement und ähnliche Stoffe ist ein Röstofen so aufgebaut, dass man einen optimalen thermischen Wirkungsgrad erhält. Eine Luftzufuhrbzw. Beiluftleitung kann wahlweise geöffnet oder geschlossen werden. Diese Zuleitung ist mit einer Röhre verbunden, durch die die Verbrennungsluft aus einer Kühlvorrichtung zu dem Röstofen strömt. Die Zufuhr der Verbrennungsluft kann damit reguliert werden.

In dem in den Figuren 4(A) und 4(B) gezeigten Röstofen ist eine Verbrennungsluft-Zufuhrleitung 6 mit dem Boden _: des Röstofens 1 verbunden, und eine Abgasleitung 7 ist an seiner oberen Peripherie vorgesehen. Das mehlförmige Rohmaterial wird über eine Beschickungsöffnung 5 in den

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Röstofen 1 eingebracht, die oben am Röstofen angeordnet ist. .Das-eingebrachte Rohmaterial fliesst daher in die > Richtung, die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Mehrere Brenner, beispielsweise drei Brenner 2, 3 und 4 beim gezeigten Ausführungsbeispiel., sind eben-, falls in der Deckplatte des .Röstofens 1 angeordnet. Die Leistungsfähigkeit der Brenner 2, 3 und 4 ist in der Reihenfolge ihrer Nummerierung verkleinert, so dass der Verbrennungsgrad bzw. die Verbrennungsbedingungen veränderbar sind. Der Verbrennungsgrad kann auch durch die Anzahl der gezündeten Brenner verändert werden.

Die Geschwindigkeit der über die Luftleitung 6 zugeführten Verbrennungsluft ist so ausgewählt, dass sie genügend grosser als die Flammenfortpflanzungsgeschwihdigkeit bzw. Flammendurchsatzgeschwindigkeit ist. Damit kann eine Gegenstrom- Ve rbrennungsmetho de angewendet werden, bei der meist keine Flamme erzeugt"wird, sondern die fein zerteilten Brennstoff teilchen verbrannt werden,- die zusammen mit dem fein zermahlenen, mehlförmigen Rohmaterial in der Richtung fliessen, die durch den in gebrochener Linie gezeichneten Pfeil angedeutet ist. Daraus folgt, dass sich keine Zone mit extrem hoher Temperatur ausbildet, sondern dass man eine Zone mit gleichförmig niedriger Temperatur (850 bis 900⁰C) erhält/ Da die Geschwindigkeit der Verbrennungsluft grosser ist als die Flammengeschwindigkeit.

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wird der Wärmeübergang auf das fein zermahlene, mehlförmige Rohmaterial weitgehend durch die erzwungene Konvektion bewirkt und der Wärmeübergang durch Strahlung beträgt ungefähr nur 10 %. Dadurch wird ein ausreichender Wärmeübergang auch dann bewirkt, wenn der Röstofen auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten wird. Beim Ausführungsbeispiel sind die Brenner in der Deckplatte bzw. oben am Röstofen angeordnet. Selbstverständlich kann die.Stellung der Brenner verändert werden, falls dies erforderlich ist. Die optimale Stellung und die Leistungsfähigkeit der Brenner und der mit einer Anzahl von Brennern erhaltene Verbrennungsgrad kann beliebig in Abhängigkeit von dem Aufbau des Röstofens und von der Strömung des Rohmaterials und des Brennstoffes im Brennofen verändert werden.

Die Betriebsweise eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem Röstofen zeigt Figur 5 und 6. Dieses Ausführungsbeispiel gleicht im wesentlichen der in Figur 2 gezeigten herkömmlichen Vorrichtung. Das mehlförmige Rohmaterial wird über eine Beschickungsvorrichtung 19 in eine Röhre 12 eingegeben und wird genügend vorerhitzt, während es durch den Zyklon 8, die Röhre 13, den Zyklon 9, die Röhre 14 und den Zyklon 10 in der angegebenen Reihenfolge fliesst. Anschliessend fliesst das Rohmaterial in den Röstofen 1.

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Bas Rohmaterial wird meist vollständig in dem Röstofen 1 mittels der Verbrennungshitze des über die Brenner 2, 3 und 4 eingespritzten Brennstoffes geröstet. Mit dem gerösteten Rohmaterial wird ein Drehtrommelofen 16 über eine Leitungsrohre 7»einen Zyklon .11 und eine Beschickungskammer 15 beschickt. Im Drehtrommelofen 16 wird das Rohmaterial gesintert bzw. gebrannt mittels der V©rbrennungshitze von Brennmaterial, das über einen Brenner 20 eingespritzt wird, der in der Abzugshaube 17 des Drehtrommelofens angeordnet ist. Die gesinterten' Klinker werden einer Kühlvorrichtung 18 zugeführt und dort abgekühlt.

Die in den Figuren 5 und 6 gezeigte, erfindungsgemässe Vorrichtung unterscheidet sich von der in Figur 2 gezeigten Vorrichtung dadurch, dass die von den rotglühenden Klinkern in der Kühlvorrichtung 18 auf hohe Temperatur erhitzte Luft einer Staubabscheidekammer 24 zugeführt wird. Anschliessend wird die staubfreie Beiluft über eine Leitung 6 dem Röstofen 1 zugeführt. Ausserdem ist ein Reduzierstück 25 (Figur 6), das beispielsweise eine Drosselbohrung bzw. Drosselöffnung sein kann, in einer Röhre 21 angeordnet, über die die Abgase aus der Beschickungskammer 15 in die Beiluftleitung 6 strömen und die Beiluftleitung 6 weist eine verstellbare Drosselklappe 26 auf.

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In Abweichung von der in Figur 2 gezeigten Vorrichtung strömen die Abgase des Drehofens mit einer Temperatur von ungefähr 1.100 bis 1.200⁰Cvon der Beschickungskammer 15 über die Leitung 21 zu der Beiluftleitung 6, wo sie mit der Beiluft vermischt werden, die eine Temperatur von 700 bis 75O⁰C aufweist. Das Gasgemisch wird anschliessend in den Röstofen 1 eingeführt. Die Abgase des Röstofens 1 können das fein gemahlene, mehlförmige Ausgangsmaterial noch genügend erhitzen, wenn sie durch den Zyklon 11, die Leitung 14, den Zyklon 10, die Leitung 13, den Zyklon 9, die Leitung 12 und den Zyklon 8 strömen. Anschliessend werden die Abgase über die Abgasleitung mittels eines Gebläses 23 abgeführt.

Der Druckverlust im Beiluft-Röhrensystem ist im wesentlichen gleich dem Druckverlust A P_k = 20 bis 30 mm Hg

des Drehofensystems. Mittel,um einen Druckverlust im Beiluft-Röhrensystem zu kompensieren sind daher nicht nötig. Es ist lediglich die Staubabscheidekammer 24 vorzusehen, deren Aufbau einfach ist. Der Druckverlust im Beiluft-Röhrensysteiü ΛΡ,,ι der den Druckverlust in der

Staubabscheidekammer 24 einschliesst, beträgt ungefähr 50 bis 60 mm Hg. Die Druckdifferenz ΔΡ_β - Δ> Pj- beträgt daher ungefähr 30 mm Hg. _ Um diese geringfügige Druckdifferenz zu kompensieren, kann eine verstellbare Druck-Drosselklappe in der Abgasleitung

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21 angeordnet werden. Die Temperatur der Abgase des Drehofens sind jedoch so extrem hoch, dass die Drosselklappe leicht beschädigt werden kann«, Um dieses Problem zu überwinden, ist erfindungsgemäss ein Reduzierstück 25 in der Leitung 21 angeordnet, so dass der Druckverlust ,AP_k nur unbedeutend grosser als der Druckverlust ΔΡ. wird« Die verstellbare Drosselklappe bzw. der Schieber 26 ist bei dieser Ausführungsform in der Beiluftleitung 6 angeordnet, durch die nur Gas mit relativ niedriger Temperatur strömt, so dass eine Beschädigung der Drosselklappe 26 weitgehend ausgeschlossen ist. Die Beiluft wird in den Röstofen 1 eingebracht, nachdem sie mit den Abgasen des Drehofens vermischt worden ist. Man befürchtete, dass die Verbrennungsleistung abnehmen könnte, in Abhängigkeit von der Abnahme des Sauerstoffgehaltes. Versuche zeigten jedoch, dass ungünstige Auswirkungen auf die Verbrennung im Röstofen vermieden werden können, wenn die Verbrennungsgrade in dem Drehofen und in dem Röstofen so regu-" liert werden, dass der Sauerstoffgehalt der Beiluft am Eingang des Röstofens über eine benötigten Menge (beispielsweise O2 - grosser als 12 bis 15 %) gehalten wird«

Das in Figur 7 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung gleicht im wesentlichen im Aufbau und im Betrieb der Vorrichtung, die in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist. Bs ist jedoch eine zweite

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Drosselklappe 27 in der Beiluftleitung 6 angeordnet, die die Kühlvorrichtung 18 mit dem Röstofen 1 verbindet und es ist eine Luftzufuhr 29 vorgesehen, in der"eine weitere Drosselklappe 28 angeordnet ist. Diese Luftzufuhr 29 ist mit der Beiluftleitung 6 verbunden. Ausserdem ist eine Drosselklappe 30 in der Abgasleitung 22 angeordnet und ein Gebläse 31 ist mit der Kühlvorrichtung 18 verbunden um überschüssige Luft abzuführen.

In der eben beschriebenen erfindungsgemässen Vorrichtung wird das vorerhitzte mehlförmige Rohmaterial in den Röstofen 1 aus dem Zyklon 10 der dritten Stufe eingeführt. Vom Röstofen 1 wird das geröstete Rohmaterial dem Zyklon 11 der vierten Stufe zugeführt und dort gesammelt. Mit dem gerösteten Rohmaterial des Zyklons 11 wird der Drehtrommelofen 16 über seine Beschickungskammer 15 zum Sintern des Rohmaterials beschickt. Die dem Röstofen 1 zugeführte Beiluft ist im allgemeinen Luft hoher Temperatur, die von den rotglühenden Klinkern in der Kühlvorrichtung 18 erhitzt wurde. Die Klinker sind der Kühlvorrichtung 18 von dem Drehofen 16 zugeführt. Die Beiluft wird mit Abgasen gemischt, die aus der Beschickungskammer 15 in die Beiluftleitung 6 abströmen.

Im Folgenden wird der Betrieb der Luftzufuhr Öffnung 29, mit der die Beiluftleitung 6 versehen ist, näher be-

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schrieben. Ist der Drehofen 16 gezündet, so ist die Drosselklappe 28 in der Luftzufuhr 29 normalerweise geschlossen und das Abzugsgebläse 23 ist inBetrieb, so dass die gekühlte Luft von der Kühlvorrichtung 18 über die Beiluftleitung abgesaugt werden kann^ wenn die Drosselklappe 27 der Beiluftleitung offen ist. Eine Erhitzung der Vorerhitzungseinheit über eine bestimmte Temperatur wird daher verhindert» Ist die Temperatur des Drehtrommelofens 16 genügend hoch, so wird der Röstofen 1 gezündet und das mehlförmige Rohmaterial . über die Beschickungsvorrichtung 19 eingegeben,,womit der Betrieb in einfacher Weise gestartet wird. Verbleiben die Rohmaterialien in dem Drehtrommelofen 16, wenn der Betrieb gestartet oder gestoppt wird, so werden die rotglühenden Klinker in die Kühlvorrichtung abgeführt, so dass die Luft hoher Temperatur von dieser Vorrichtung abgeführt werden kann. In diesem Falle wird die Drosselklappe 28 in der Öffnung 29 geöffnet ₉ so dass die Beiluft abgekühlt wird_/ um ein Überhitzen der Vorerhitzungseinheit zu vermeiden. Ausserdem wird beim Abschalten des Drehofens eine genügende Menge von Luft über die Öffnung 29 der Vorerhitzungseinheit zugeführt, so dass ein Ausscheiden und Anhäufen des suspendierten "bzw«, aufgewirbelten fein gemahlenen mehlförmigen Rohmaterials zu vermeiden ist. Die überschüssige Luft in der.Kühlvorrichtung kann mittels des Gebläses 31 abgeführt werden,

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nachdem sie vom Staub befreit ist. Im Störungsfall kann kühle Luft über die Öffnung 29 angesaugt werden, womit ebenfalls eine Überhitzung der Vorerhitzungseinheit zu vermeiden ist. Fällt das Gebläse 23 aus, so wird die Drosselklappe 30 in der Abgasleitung 22 geschlossen, wodurch der Gasstrom in der Vorrichtung unterbrochen wird, was ebenfalls eine Überhitzung verhindert.

Selbstverständlich lassen sich die beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele in weitem Masse zu weiteren erfindungsgemässen Vorrichtungen abwandeln.

Es wurde beschrieben, dass ein Röstofen gemäss Figuren 4 und 5 benutzt wird, mit dem man keine Zone hoher Temperatur im Röstofen erhält. Daraus resultiert, dass die Verdampfung des Alkaligehaltes im mehlförmigen Rohmaterial verhindert wird, wodurch die ungünstigen Auswirkungen vermieden werden, die bei herkömmlichen Vorrichtungen durch die Verdampfung des Alkaligehaltes ausgelöst werden. Eine Verbrennung mit einem geringen Luftüberschuss kann erhalten werden und es lässt sich eine Atmosphäre relativ geringer Temperatur (ungefähr 850 bis 900⁰C) erhalten, womit die Bildung von Stickoxyden und die damit verbundene Umweltverschmutzung zu verhindern ist. Da die Temperatur in dem Ofen sich relativ niedrig halten lässt, ist es nicht erforderlich, beim Aufbau der Wandungen des

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Ofens feuerfestes Material zu benutzen, das extrem hohen Temperaturen standhalten kann. Damit lassen sich ausserdem die Wartungsperioden für die Wand des Ofens verlängern. Da mehrere Brenner vorgesehen sind, ist eine Wiederzündung möglich, so dass ein "vollständiges-Abschalten des Ofens zu umgehen ist. Wegen der Dispersionsverbrennung kann der thermische Wirkungsgrad erhöht werden und eine .Verbrennung mit ©inem geringen Luftüberschuss ist möglich. Damit werden die Gesamtkosten für den Brennstoff verringert.

Im ersten Ausführungsbeispiel ist ein Gebläse zur Druckerhöhung der Beiluft für den Röstofen nicht erforderlich, so dass die Beiluft sich auf eine genügend hohe Temperatür erhitzen lässt, woraus eine Verringerung der Brennstoff kosten resultiert. Alle Drucke in der Brennvorrichtung sind negativ, d.h. kleiner als der Atmosphärendruck, so dass ein Ausbruch von Gasen mit hoher Temperatur verhindert werden kann und sich die Hitze der Abgase des Drehtrommelofens wirksam wiederbenutzen lässt, was zu einer weiteren Verringerung der Brennstoff-kosten führt. Die Temperatur der dem Zyklonsystem zugeführten Gase kann relativ stark erniedrigt werden, so dass Probleme, beispielsweise das Anhaften eines Überzugs, nicht auftreten. Die Temperatur der Abgase der Sintervorrichtung kann ebenfalls erniedrigt werden, woraus eine Vergrösserung

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des thermischen Wirkungsgrades resultiert.

Im zweiten Ausführungsbeispiel, das in Figur 7 gezeigt ist, ist eine mit einer Drosselklappe versehene Luftzufuhr mit der Beiluftleitung verbunden, so dass der Hilfsabzug weggelassen werden kann, der bei herkömmlichen Geräten vorzusehen ist. Dadurch lässt sich erreichen, dass Abgase laufend in die umgebende Atmosphäre abgegeben werden. Das Problem der Umweltverschmutzung ist damit völlig umgangen. Da ausserdem der negative Druck, d.h. der Unterdruck in der Beiluftleitüng 6, immer in der Grosse von - 10 bis - 50 mm Hg ₍ liegt, ist die Dichtung der Drosselklappe in der Luftzufuhr sehr einfach und die Menge der Ausströmluft kann minimal gehalten werden. Die Auswirkung des Ofenzuges kann wegen der Einstellung der Drosselklappe ebenfalls minimal gehalten werden, so dass sich die Gastemperaturen an verschiedenen Teilen in idealer Weise regulieren lassen, ohne dass dadurch der Betrieb ungünstig beeinflusst wird. Zum Aufbau der Vorrichtung ist zu sagen, dass die Bauteile auf einer relativ niedrigen-Höhe aufgebaut sind, so dass der Zug der erhitzten Gase aus dem Ofen vermieden werden kann. Daher kann man nur die Vorerhitzungseinheit kühlen, ohne auch den Drehofen zu kühlen. (Es ist nicht vorteilhaft, den Drehofen zu rasch abzukühlen, um die feuerfesten Steine zu schützen). Die Luftzufulröffnung 29 kann mit

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jedem Teil der Beiluftleitung 6 verbunden sein_s ohne dass dadurch der Betrieb ungünstig beeinflusst wird_e Beispielsweise kann die Luftzufuhröffnung in der iMähe der Abzugshaube des Drehofens angeordnet sein, wo das Bedienungspersonal immer arbeitet, so dass nicht nur die inspektion* die. Wartung und eventuelle Reparaturen erleichtert werden, sondern auch eine manuelle Betätigung der Drosselklappe 28 im Störungsfalle erfolgen kann,, wenn das Fernsteuersystem aussetzt. Wegen der Luftzufuhröffnung kann die Vorerhitzungseinheit immer auf einer Temperatur gehalten werden, die unterhalb eines vorgegebenen Temperaturwertes liegt. Dies ist auch dann möglich, wenn die Brennstoffzufuhr erhöht wird, da kühle Luft mit der Beiluft hoher Temperatur oder den Abgasen gemischt werden kann₉ so dass ein schnelles Abkühlen öder gegebenenfalls Erhitzen der Vorerhitzungseinheit zu vermeiden ist. Daraus folgt, dass ungünstige thermische Effekte auf die Bauteil® der Vorerhitzungseinheit vermieden werden körnen,, die insbesondere be.i einer raschen Abkühlung auftreten,,.

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Claims

Patent-(Schutz-)Ansprüche ϊ

_β Vorrichtung zum Sintern von Zement und ähnlichen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Röstofen (1) zwischen einem Suspensions-Vorerhitzer (8, 9, 10) und einem Drehtrommelofen (16) angeordnet ist, dass in dem Röstofen mehrere Brenner (2, 3, 4) so angeordnet sind, dass unmittelbar unter einer Ofenbeschickuhgsöffnung (5) im Gasstrom des Röstofens der höchste Verbrennungsgrad herrscht und dass die Geschwindigkeit des Gasstromes im Röstofen grosser als die Flammengeschwindigkeit des Brennmaterials ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner (2, 3, 4) so angeordnet sind, dass der Verbrennungsgrad sich längs des Gasstromes des Röstofens (1) verändert, unmittelbar unter der Ofenbeschickungsöffnung (5) seinen Maximalwert besitzt und von dort aus allmählich abnimmt.
3· Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Röstofen (1) zugeführte Verbrennungsluft ein Gemisch aus Abgas des Drehtrommelofens (16) und Beiluft hoher

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Temperatur ist, dass als Reduzierstück (25) eine Drosselbohrung in der Abgasleitung (21) des Drehtrommelofens angeordnet ist und dass eine verstellbare Drosselklappe (26) in der Beiluftleitung (6) vorgesehen ist, so dass die Zufuhr der Verbrennungsluft in den Röstofen regulierbar ist.
4. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Suspenions-Vorerhitzer (8, 9, 10) fein gemahlenes Material mit hocherhitzten Abgasen der Vorrichtung durchzuwirbeln und dabei zu erhitzen ist, dass das vorerhitzte, fein gemahlene Material dem Röstofen (1) zugeführt und dort mit einer unabhängigen Wärmequelle (2, 3, 4) zu rösten ist, dass ein Brennofen (16) zum Sintern des fein gemahlenen Materials zu Klinkern vorgesehen ist, dass die Klinker einer Kühlvorrichtung (18) ztfführbar sind, dass Luft von der Kühlvorrichtung über eine Leitung (6) dem Röstofen zuführbar ist, und dass diese Leitung eine Luftzufuhröffnung (29) besitzt, die wahlweise (28) zu öffnen oder zu schliessen ist.

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