DE2350768B2

DE2350768B2 - Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut

Info

Publication number: DE2350768B2
Application number: DE2350768A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Chem. Dr. 4735 Enniger Ritzmann
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1973-10-10
Filing date: 1973-10-10
Publication date: 1975-08-21
Also published as: FR2247430A1; FR2247430B1; YU235974A; DE2350768A1; JPS5066521A; CA1027357A; DE2350768C3; US3932117A; JPS5417581B2; HU172705B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut das oberhalb einer kritischen Temperatur agglomeriert, wie Zementrohmehl, Kalk, Dolomit, Magnesit, Tonerdehydrat usw., bei dem das Gut in einer ersten Zone zunächst vorerhitzt, dann in einer zweiten Zone durch Passieren einer Flamme auf Endbeh?ndlungstemperatur erhitzt und anschließend in einer dritten Zone von den heißen Abgasen der zweiten Zone getrennt wird, wobei diese heißen Abgase der zweiten Zone zur Vorerhitzung des Gutes in der ersten Zone verwendet werden.

Es ist bekannt, zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut die Erhitzung des vorerwärmten Gutes auf Endbehandlungstemperatur in einem Drehrohrofen durchzuführen. Dieses Verfahren bedingt jedoch beträchtliche Anlagekosten und eine sorgfältige Wartung, insbesondere wegen des Verschleißes der drehbewegltchen Teile.

Es ist weiterhin bekannt (DTPS 4 74 727), feinkörniges Gut in einem vertikalen Schacht zu brennen, den das Gut von oben nach unten und das Gas von unten nach oben durchsetzt, wobei im mittleren Teil des Schachtes eine mit Brennern bestückte Brennzone vorhanden ist, deren nach oben strömende Abgase das Gut vorwärmen, während das gebrannte Gut im unteren Teil des Schachtes von der aufsteigenden Sekundärluft gekühlt wird. Da sich bei einem derartigen Verfahren das Gut im Gegenstrom zu den Gasen nach unten bewegen muß, ist bei feinkörnigem Gut die Anwendung hoher Gasgeschwindigkeiten und damit die Erzielung hoher Durchsatzleistungen ausgeschlossen.

Eine weitgehend unkontrollierte Relativbewegung von Gut und Gas ist auch bei einem weiteren bekannten Verfahren (DT-PS 4 98 406) vorhanden, bei dem das Gut von unten nach oben in einen Schachtofen eingeblasen wird und in Gestalt einer Wolke entgegen den aufsteigenden Heißgasen wieder nach unten fallen soll. Die Heißgase werden hierbei durch im unteren Bereich des Ofens dicht über der Guteinblasstelle angeordnete Brenner erzeugt. Da sich auch bei diesem Verfahren die Aufenthaltszeit der einzelnen Gutteilchen in der heißen Zone nicht exakt steuern läßt, ist ein gleichmäßiges Brennen des gesamten Materials nicht möglich.

Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt (DT-PS 12 18 927), bei dem das in Zyklonen vorgewärmte Feingut in eine Rohrleitung eingetragen wird, die von einer Brennkammer zu einem Feingutabscheider führt. Das Feingut kommt hier jedoch mit der Zone höchster Temperatur, d.h. mit der eigentlichen Flammenzone, nicht in Berührung. Infolgedessen ist es bei diesem bekannten Verfahren nicht möglich, auf der verhältnismäßig kurzen Wegstrecke, auf der sich die heißen Abgase der Brennkammer in Berührung mit dem Feingut befinden, die zum Erreichen der Endbelandlungstemperatur erforderliche hohe Wärmemenge gleichmäßig auf das gesamte Gut zu übertragen.

Es ist ferner ein Verfahren zur Behandlung von feinkörnigem Erz bekannt (DT-PS 4 23 620), bei dem das Gemisch von Erzstaub, Luft und Brennstoff in einem vor der Reaktionskammer liegenden Raum in eine Wir-

befoewegving versettt und dann in do» Reaktionsraum eingeblasen wird. We Emeifchen sdroetzen in tier Reaktionskammcr und sollen in geschmolzenem Zustand aus der Kammer abgezogen werden. Ein solches Verfahren fuhrt jedoch leicht «i Ansatzbildungen in der Reaktionskammer, was erhebliche Wanungsarbeiten mit sich bringt Wegen der weitgehend Undefinierten Wirbelbewegung der Erzteüchen im Reaktkwisraum ist im übrigen die thermische Behandhing des Erzes recht ungleichmäßig.

Zur Vermeidung dieser Nachteile der geschilderten Verfahren sieht ein weiteres, von der Anmelderin ent wickeltes bekanntes Verfahren (DT-AS 18 07 292) vor, das vorgewärmte und mit Verbrennungsluft gemischte Feingut sowie Brennstoff derart durch die eine Stirnseite einer rohrförmigen Brenn- bzw. Sinterkammer ein zuführen, daß das Gut die Brenn- bzw. Siiuerzone mit hoher Geschwindigkeit in einer definierten Zeit durchfliegt und zusammen mit den Heißgasen in einen an die andere Stirnseite der Brenn- bzw. Sinterkammer angeschlossenen Feingutabscheider gelangt Auf diese Wei se w ird das gesamte Gut gleichmäßig einer durch die Flugzeit definierten Hochtemperaturbehandlung ausgesetzt und zuverlässig auf Endbehandlungstemperatur gebracht. Da das Feingut bei diesem Verfahren mit Sicherheit der Zone höchster Temperatur ausgesetzt wird, kann mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten gearbeitet werden, was die Erzielung großer Du.ehsatzleistungen mit einem verhältnismäßig geringen baulichen Aufwand gestattet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das letztgenannte Verfahren dahin weiterzuentwicklen. daß auch Gut. das oberhalb einer unter der Endbehandlungstemperatur liegenden kritischen Temperatur agglomeriert bzw. Schmel/.phase bildet und damit zum Kleben sowie zur Ansatzbildung neigt (beispielsweise Zementrohinehl), einwandfrei, insbesondere gleichmäßig sowie ohne störende Ansatzbildungen an den Anlagenteilen, gebrannt bzw. gesintert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB dadurch gelöst, daß in die erste Zone (in der das Gut vorerhitzt wird) außer den heißen Abgasen der zweiten Zone (in der das Gut auf Endbehandlungstemperatur erhitzt wird) so viel zusätzlicher Brennstoff nut der hierfür erforderlichen Verbrennungsluft eingeiührt wird, daß einerseits die zum Erreichen der Endbehandlungstemperatur der zweiten Zone erforderliche Wärmemenge beim Passieren der Flamme auf das Gut übertragen werden kann und andererseits in der ersten Zone die kritische Temperatur nicht überschritten wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die außerordentlich kurze Zeit, in der das Feingut mit hoher Geschwindigkeit die Flamme der zweiten Zone passiert, nur dann ausreicht, um das gesamte Feingut gleichmäßig auf Endbehandlungstemperatur zu bringen, wenn das Gut bereits sehr hoch erhitzt der zweiten Zone zugeführt wird. Wie genauere Untersuchungen für verschiedene Materialien zeigten, kann diese hohe Vorerhitzung des Gutes nicht allein mit den heißen Abgasen der zweiten Zone erreicht werden. Erfindungsgemäß wird demgemäß in die erste Zone noch zusätzlicher Brennstoff eingeführt. Bei der Dosierung dieses Brennstoffes muß andererseits darauf geachtet werden, daß in der ersten Zone die kritische Temperatur (oberhalb der das vorerhitzte Gut agglomeriert und damit zum Kleben und zu Ansat/.bildungen neigt) nicht überschritten wird.

Das crfindungsgcmäße Verfahren zeichnet sich damit vor alten dadurch aus, daS mit einem ikh geringen anlagemechniscben Aufwand feinkönnges Gtn sehr gtekhmäBig und mit großer DurchsHzkistung gebrannt bzw. gesintert werden kann. Bn btson- derer VorteS* besteht ferner darin, d*8 das gebrannte bzw. gesinterte Gut im FemkornEUStand bleib*, so da8 nach seiner Abscheidung und Kühvang eine nennenswerte Mahlung im allgemeiner nicht erforderlich ist. Auf diese Weise verringert sich zugleich beträchtlich

ίο der für die Kühlung des gebrannten brw. gesinwrten Gutes erforderliche bauliche Aufwand.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erftndungsge mäßen Verfahrens sieht vor, daß in die zweite Zone ein %üe Flamme umgebender Luftstrom eingeführt wird.

der die Wandung des Flammenraumes vor Ansatrbildung schütz, das Gut und die heißen Abgase auf dem Weg zur dritten Zone auf einen Wert unterhalb der kritischen Temperatur abkühlt und schließlich als Verbrennungsluft für den zusätzlichen Brennstoff der ersten Zone zugeführt wird.

Durch diese dreifache Ausnutzung des genannten Luftstromes wird nicht nur der Aufbau der Anlage vereinfacht, sondern es wird zugleich ein großer Teil der in der zweiten Zone vorhandenen, sonst ungenutzten Strahlungswärme sowie der Wärme des gebrannten bzw. gesinterten Gutes zur Vorwärmung der Verbrennungsluft für den zusätzlichen Brennstoff der ersten Zone nutzbar gemacht.

Eine weitere Verbesserung der Wärmcbilan/ des Verfahrens läßt sich dadurch erreichen, daß ein für die Nachkühlung des in der dritten Zone abgeschiedenen Gutes benutzter Luftstrom anschließend als der die Flamme umgebende Luftstrom und/oder als Vcrhren nungsluft für die /weite Zone \ erwendet wird.

Kine weitere Optimierung besteht darin, daß die Nachkühlung des in der dritten Zone abgeschiedenen Gutes in mehreren Stufen mit einer solchen Kühlluftführung erfolgt, daß die Kuhlluft höherer Vempci.itur die Verbrennungsluft der /weiten /one und die KiIhI-luft niedrigerer Temperatur den die Flamme umgehenden Luftstrom bildet.

Zwei Ausführungsbeispielc einer Anlage .iir Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung veranschaulicht.

Die in F i g. I dargestellte Anlage /um Brennen von feinkörnigem Gut, wie Zemcnirohmehl. enthält einen Vorwärmer 1, der unter anderem /wei (oder mehr) Zyklone 2, 3 und eine Rohrleitung 4 mit Brennern 5 enthält, wobei diese Brenner eine Vorcrhil/ungs/onc 6 bilden, die die »erste Zone« des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.

Die Anlage gemäß F i g. 1 enthält weiterhin eine Brenn- bzw. Sintcreinrichtung 7, deren wesentlicher Bestandteil eine verhältnismäßige kurze, rohrförmig«:

Brennkammer 8 ist, die die »/weile /one« des eifm dungsgemäßen Verfahrens darstellt Der Brcnnkumincr 8 ist eine Mischkammer 9 vorgeschaltet, in ilu- einerseits durch eine Injektordüse IO Verbrennungsluft (Pfeil II) und andererseits vorcrhil/tes Gut (Pfeil t2)

Ό aus dem Zyklon 3 gelangt. Die Mündung der Mischkammer 9 wird bei diesem Ausfülirungsbcispiel koaxial von einer Brennstoff Zuführung 13 umschlossen.

An die Brennkammer 8 schließt sich über eine Rohrleitung 14 ein Abscheider 15 an, der die »drille Zone«

<\s des crfindungsgeniilßen Verfahrens bildet.

Zur Anlage gehören weiterhin zwei Kühlzyklonc Ift, 17, die über Leitungen 18, 19, 20, 21 mit den bereits erwähnten Anlagcnteilen, wie aus der Zeichnung er-

sichtlich, verbunden sind.

Die Wirkungsweise der Anlage ist folgendermaßen:
Das Gut, dessen Bewegung durch voll ausgezogene Pfeile versinnbildlicht ist (während die Gasströmung durch gestrichelte Pfeile dargestellt ist), wird in die Leitung 22 eingeführt (Pfeil 23) und gelangt mit den Abgasen des Zyklons 3 in den Zyklon 2, wird dort abgeschieden und fällt dann durch die von den Brennern 5 gebildete Vorerhitzungszone 6. Durch die vom Abscheider 15 kommenden Gase (Pfeil 24) wird das Gut unterhalb der Vorerhitzungszone 6 umgelenkt und wieder nach oben mitgenommen, so daß es diese Vorerhitzungszone wenigstens zweimal durchsetzt. Das Gut wird dabei sehr hoch vorerhitzt, und zwar zweckmäßig bis an die kritische Temperatur, oberhalb der Agglomerate gebildet werden. Im Falle des Brennens von Zementrohmehl erfolgt also praktisch die gesamte Kalzinierung des Gutes in dieser Vorerhitzungszone 6.

Das Gut gelangt dann mit den Gasen in den Abscheider 3. Das darin abgeschiedene Gut (Pfeil 12) tritt in die *o Mischkammer 9 ein, wo es mit der durch die Düse 10 zugeführten Verbrennungsluft (Pfeil 11) innig gemischt wird, ehe dieses Gemisch (Pfeil 25) beim Eintritt in die Brennkammer 8 in Berührung mit dem Brennstoff (Pfeile 26) kommt. Das mit hoher Geschwindigkeit in die Brennkammer 8 eingeblasene Gut durchsetzt die Flamme 27 in einer sehr kurzen, definierten Zeit, wobei die Flamme 27 von einem Luftstrom (Pfeil 28) umgeben wird, der durch die Leitung 21 zweckmäßig in Form einer Drallströmung um die Flammenachse eingeführt wird. Dieser Luftstrom schützt damit die Wandung der Brennkammer 8 vor Ansatzbildung und kühlt zugleich das Gut und die heißen Abgase auf dem Weg zum Abscheider 15 so weit ab, daß dort die kritische Temperatur, oberhalb der Ansatzbildung auftritt, bereits unterschritten ist.

Das im Abscheider 15 abgeschiedene Gut (Pfeil 29) wird durch Kühlluft (Pfeil 30) in den Zyklon 16 transportiert. Das darin abgeschiedene Gut (Pfeil 31) gelangt durch Kühlluft (Pfeil 32) in den Zyklon 17, aus dem die Kühlluft der Brennkammer 8 zuströmt. Bei dieser Kühlluftführung wird also die Kühlluft höherer Temperatur (Pfeil 11, d.h. Abluft des Zyklons 16) als Verbrennungsluft dür die zweite Zone (Brennkammer 8) verwendet, während die Kühlluft niedrigerer Temperatur (Pfeil 28, d. h. Abluft des Zyklons 17) den die Flamme 27 umgebenden Luftstrom bildet.

F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführung der Vorerhitzungszone 6'. Das im Zyklon 2 vorgewärmte Gut (Pfeil 33) wird über eine Leitung 34 in die vom Abscheider 15 zum Zyklon 3 führende Leitung 4 eingeführt. Vor seiner vollständigen Auflösung im aufsteigenden heißen Gasstrom (Pfeil 24), der vom Abscheider 15 kommt, wird dem Gut Brennstoff zugesetzt, was beispielsweise mittels einer in der Leitung 34 angeordneten Brennstoffleitung 35 erfolgen kann. Die Mischung von Gut und Brennstoff kann dabei teils in der Leitung 34, teils im Bereich der Einmündung der Leitung 34 in die Leitung 4 erfolgen.

Ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 erfolgt auch bei der Anlage nach F i g. 2 die hohe Vorerhitzung des Gutes (bis an die kritische Temperatur) einerseits durch die heißen Abgase der Brennkammer 8 und andererseits durch den zusätzlich in die Vorerhitzungszone 6 bzw. 6' eingeführten Brennstoff.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut. das oberhalb einer kritischen Temperatur agglomeriert, wie Zementrohmehl, Kalk, Dolomit, Magnesit, Tonerdehydrat, bei dem das Gut in einer ersten Zone zunächst vorerhitzt, dann in einer zweiten Zone durch Passieren einer Flamme auf Endbehandlungstemperatur erhitzt und an- ig schließend in einer dritten Zone von den heißen Abgasen der zweiten Zone getrennt wird, wobei diese heißen Abgase der zweiten Zone zur Vorerhitzung des Gutes in der ersten Zone verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die erste Zone außer den heißen Abgasen der zweiten Zone soviel zusätzlicher Brennstoff mit der hierfür erforderlichen Verbrennungsluft eingeführt wird, daß einerseits die zum Erreichen der Endbehandlungstemperatur in der zweiten Zone erforderliche Warmemenge beim Passieren der Flamme auf das Gut übertragen werden kann und andererseits in der ersten Zone die kritische Temperatur nicht überschritten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zweite Zone ein die Flamme umgebender Luftstrom eingeführt wird, der die Wandung des Flammenraumes vor Ansatzbildung schützt, das Gut und die heißen Abgase auf dem Weg zur dritten Zone auf einen Wert unterhalb der kritischen Temperatur abkühlt und schließlich als Verbrennungsluft für den zusätzlichen Brennstoff der ersten Zone zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Nachkühlung des in der dritten Zone abgeschiedenen Gutes benutzter Luftstrom anschließend als der die Flamme umgebende Luftstrom und/oder als Verbrennungsluft für die zweite Zone verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachkühlung des in der dritten Zone abgeschiedenen Gutes in mehreren Stufen mit einer solchen Kühlluftführung erfolgt, daß die Kühlluft höherer Temperatur die Verbrennungsluft der zweiten Zone und die Kühlluft niedrigerer Temperatur den die Flamme umgebenden Luftstrom bildet.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Flamme umgebende Luftstrom in Form einer Drallströmung um die Flammenachse in die zweite Zone eingeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Zone durch einen von den heißen Abgasen der zweiten Zone in etwa vertikaler Richtung von unten nach oben durchströmten Raum gebildet wird, in den das Gut von oben eingeführt und aus dem es unter Umlenkung wieder nach oben ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Brennstoff derart in diesen Raum eingeführt wird, daß der hierdurch erzeugte, sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt des Raumes erstrekkende Brennbereich vom Gut mehr als einmal durchsetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Zone durch einen von den heißen Abgasen der zweiten Zone in etwa vertikaler Richtung von unten nach oben durchströmten Raum gebildet wird, wobei das in diesen Raum eingetragene Gut mit dem Gasstrom nach oben ausgetragea wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des zusätzlichen Brennstoffes dem Gut vor seiner vollständigen Auflösung im Gasstrom zugesetzt wird.