DE2360580B2

DE2360580B2 - Drehrohrofenanlage fuer feinkoerniges gut, insbesondere portlandzementklinker

Info

Publication number: DE2360580B2
Application number: DE19732360580
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Tokio Kobayashi
Original assignee: Ishikawajima-Harima Jukogyo K.K., Tokio
Priority date: 1972-12-06
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1977-10-06
Also published as: US3891383A; CS212739B2; CA1003212A; AU6315973A; SE406009B; FR2209732A1; FR2209732B1; DE2360580A1; GB1413055A; DK135869C; BR7309562D0; IT1005212B; ES421163A1; JPS5249494B2; JPS4980130A; CH578161A5; DK135869B

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehrohrofenanlage für feinkörniges Gut, insbesondere Portlaidzementklinker, mit einem Suspensionsvorerhitzer mit zusätzlichem Röstbrenner, einem nachfolgenden Drehrohrofen und einem sich an diesen anschließenden Kühler, dessen Abluft als Verbrennungsluft für den Röstbrenner des Suspensionsvorerhitzers dient.

Eine bekannte Drehrohrofenanlage der vorstehend geschilderten Art, die zur Erzeugung von Portlandzementklinker dient, ist anhand der beiliegenden F i g. 1 beschrieben. Dabei wird das über eine Eingabeöffnung 1 der obersten Stufe eines Suspensionsvorerhitzers 1 eingegebene Rohmaterial durch heißes Gas vorerhitzt, wenn es von einer Stufe des Suspensionsvorerhitzers zur nächsten Stufe fließt. Einem an der untersten Stufe des Suspensionsvorerhitzers angeordneten Röstbrenner 5 wird Verbrennungsluft mit hoher Temperatur aus einem Rostkühler 3 über eine sekundäre Luftleitung 82 geführt. Somit vollzieht sich die endotherme Reaktion des Rohmaterials im wesentlichen vollständig im Suspensionsvorerhitzer 1. Anschließend wird das Rohmaterial in einen Drehrohrofen 2 eingegeben und zu Zementklinker gebrannt. Dieser wird anschließend auf den Rost 6 des Rostkühlers 3 aufgegeben. W Ehrend der Zementklinker durch die Hin- und Herbewegung des Rostes 6 in Richtung des Abgabeendes II transportiert wird, unterliegt er der Kühlung von Luft, die durch ein Gebläse 7 von unterhalb des Rostes 6 ^⁰ durch das Klinkerbett geblasen wird. Die von dem heißen Zementklinker erhitzte Luft mit der höchsten Temperatur wird über den Abzug des Kühlers ir. den Drehrohrofen eingeleitet und dient ;als Verbrennungsluft für den darin angeordneten Brenner 4. Luft nächst höherer Temperatur gelangt über eine Belüftungsöffnung 8, einen Staubabscheider 81 und die gemannte sekundäre Luftleitung 82 zum Suspensionsvorerhitzer 1 als Brennluft für den Röstbrenner 5. Die restliche Abluft des Röstkühlers 3 wird durch eine öffnung 9 nach vorheriger Staubabscheidung ins Freie abgeffeben. Um die Strömungsgeschwindigkeit in der sekundären Luftleitung 82 auf dem aus wirtschaftlichen Gründen gewünschten hohen Wert zu halten, ist im Anschluß des Drehrohrofens 2 an den Suspensionsvorerhitzer eine Drosselöffnung 83 ausgebildet

Drehrohrofenanlagen der vorstehend beschriebenen Art erlauben auf Grund der weitgehend vollständigen Durchführung der endothermen Reaktion bereits im Suspensionsvorerhitzer eine relativ hohe Lebensdauer der hitzebeständigen Auskleidung selbst bei verhältnismäßig großen Anlagen. Denn die thermische Belastung des Drehrohrofens ist infolge der Wirkung des dem Suspensionserhitzer zugeordneten Röstbrenners relativ niedrig. Jedoch steigt mit zunehmenden Abmessungen der Anlage infolge des Aufpralls des vom Drehrohrofen herabfallenden Zementklinkers die örtliche thermische Belastung und folglich auch der Verschleiß im Rostkühler. Die Breite des Rostkühlers kann aber auch nicht proportional zur Kapazität des Drehrohrofens gestreckt werden, da hierdurch die Ausbildung des Klinkerbettes auf dem Rost nachteilig beeinflußt wird. Auch läßt sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Rostes nicht proportional zur Kapazität der Anlage steigern, da hierdurch der Verschleiß des Rostkörpers wiederum größer wird. Als Folge davon muß die Höhe des Klinkerbettes auf dem Rost entsprechend der Vergrößerung der Anlage ebenfalls größer werden, woraus resultiert, daß zusätzlich auch der Energieverbrauch des Kühlgebläses gesteigert wird. Vor allem die genannte thermische Belastung des Rostkühlers setzt somit eine Kapazitätserhöhung einer derartigen Anlage eine ernstliche Grenze.

Es ist zwar bereits bekannt, anstelle von Rostkühlern Planetenkühler einzusetzen, bei denen eine Anzahl von Kühlrohren am Umfang des Ofenendes parallel zu diesem angeordnet sind (vgl. Zeitschrift »Zement-Kalk-Gips« Nr. U, 1972, S. 524). Derartige Planetenkühler sind bezüglich ihrer Lebensdauer gegenüber Rostkühlern im Vorteil. Jedoch durchströmt die gesamte Kühlluft durch den Planetenkühler in den Drehrohrofen, so daß keine heiße Abluft des Kühlers dem Suspensionsvorerhitzer als Brennluft für den dort angeordneten Röstbrenner zugeleitet werden kann, weshalb auch die vollständige Ausführung der endothermischen Reaktion des Rohmaterials im Suspensionsvorerhitzer nicht möglich ist. Hinzu kommt, daß Planetenkühler gegenüber Rostkühlern hinsichtlich des erzielbaren Temperaturgradienten und der Endtemperatur des Klinkers den R ostkühlern unterlegen sind. Schließlich ist die Bauhöhe der Drehrohrofenanlage auf Grund der Anordnung der Planetenkühler auf der Außenseite des Drehrohrofens insbesondere bei Großanlagen beträchtlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte, vorstehend unter Bezugnahme auf F i g. 1 geschilderte Drehrohrofenanlage dahingehend zu verbessern, daß ihre Kapazität erheblich erhöht werden ka in, dabei aber ihre Bauhöhe geringer wird und eine übermäßige mechanische und thermische Beanspruchung des Kühlers nicht auftritt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem als Hauptkühler dienenden Rost- oder Drehrohrkühler ein Vorkühier vorgeschaltet ist, welcher in an sich bekannter Weise als am Auslaufende des Drehrohrofen konzentrisch angeordneter Planetenkühler ausgebildet ist, wobei der Planetenkühler und der

Hauptkühler im wesentlichen horizontal hintereinander in Reihe angeordnet sind und die Kühlrohre des Planetenkühlers das feinkörnige Gut am höchsten Punkt der Drehung des Planetenkühlers an den Hauptkühler abgeben.

Es ist zwar bereits eine Drehrohrofenanlage bekannt, bei der die Kühlung des Zementklinkers in zwei Kühlstuft;! stattfindet, wobei als Primärkühlstoff ein Planetenkühler eingesetzt wird (DT OS 21 19 006). Bei dieser bekannten Anlage fällt jedoch das aus dem Planetenkühler austretende Gut in den unterhalb des Planetenkühlers angeordneten Sekundärkühler, der aus mehreren parallel geschalteten und gleichartig ausgebildeten, zum Auslauf des Planetenkühlers hin offenen Abteilen besteht. Daraus resultiert eine ganz erhebliche Bauhöhe bei Anlagen mit großem Durchsatz. Hinzu kommt, daß die den Sekundärkühler durchsetzende Kühlluft auch den Planetenkühler durchströmt und folglich auf Grund ihrer bis dahin stattgefundenen Aufheizung nur eine vergleichsweise geringe Kühlwirkung entfalten kann.

Demgegenüber steht bei der Anlage nach der Erfindung der als Planetenkühler ausgebildete Vorkühler unmittelbar mit der Umgebung in Verbindung, so daß kühle Außenluft in ihn eintritt, die eine rasche und erhebliche Abkühlung des darin befindlichen Gutes bewirkt. Außerdem ist die Bauhöhe der Anlage nach der Erfindung erheblich geringer als diejenige der bekannten Anlagen dieser Art, weil infolge der Übergabe des feinkörnigen Gutes von den oberen Kühlrohren des Planetenkühlers an den Hauptkühler der den Planetenkühler tragende Drehrohrofen und der anschließende in seinen Hauptabmessungen im wesentlichen horizontal verlaufende Hauptkühler hintereinander, d. h. praktisch auf gleichem Niveau angeordnet werden können. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise die Bauhöhe um bis zu 10 m gegenüber den bekannten Drehrohrofenanlagen verringert werden kann.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am Abgabeende jedes Kühlrohres des Planetenkühlers ein Wehr vorgesehen. Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, daß der Auslauf des in den Kühlrohren enthaltenen feinkörnigen Gutes erst in der oberen Stellung des jeweiligen Kühlrohres erfolgt.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist bzw. sind zwischen dem Planetenkühler und dem als Rostkühler ausgebildeten Hauptkühler eine Schrägfläche und/oder eine Klinkertasche angeordnet. Hierdurch wird der direkte Aufprall des heißen feinkörnigen Gutes bzw. des Zementklinkers auf den Rost verhindert und die gleichförmige Verteilung des Gutes über die gesamte Breite des Rostkörpers erleichtert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig.2 und 3 der Zeichnung näher erläutert Darin zeigt

Fig.2 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Anlage nach der Erfindung, und

F i g. 3 eine graphische Darstellung, in der der Kühleffekt in den Anlagen nach dem Stande der Technik (F i g. 1) mit demjenigen in der Anlage nach der Erfindung (F i g. 2) verglichen ist.

Die erfindungsgemäße, in F i g. 2 dargestdUe Anlage ist im gnsndsätzüchen Aufbau vergleichbar mit der in Fig. 1 dargestellten Anlage. Im Gegensatz zu dem in F i g. 1 dargestellten Aufbau wird jedoch der Klinker durch einen mehrzylindrischen Voirkühler 31 der Planetenbauform gekühlt Dieser ist im einer einheitlichen Konstruktion mit dem Drehrohrofen 2 verbunden.

Ein Hauptkühler 32 grenzt an den Planetenkühler 31 an. Verbrennungsluft von Umgebungstemperatur und einer zum Betrieb eines Brenners 4 des Drehrohrofens 2 erforderlichen Menge wird durch die Kühlrohre des

S Planetenkühlers 31 geleitet, so daß der darin befindliche heiße Klinker schnell gekühlt wird, bevor er in den Hauptkühler 32 gelangt Im Hauptkühler 32, einem Rostkühler, wird der Klinker vollständig abgekühlt. Vorerhitzte Luft der für den Betrieb eines Röstbrenners

■ο S ausreichenden Menge wird über einen nicht gezeigten Staubsammler und die sekundäre Luftleitung 82 in den Suspensionsvorerhitzer 1 eingeleitet, um dessen thermischen Wirkungsgrad zu verbessern. Von der vom Gebläse 7 in den Hauptkühler 32 eingeblasenen Kühlluft

wird der verbleibende Anteil über die öffnung 9 und den (nicht dargestellten) Staubsammler in die Außenluft abgeleitet.

Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Das Mengenverhältnis des dem Brenner 4 des Drehrohrofens zugeleiteten Brennstoffs zu dem dem Röstbrenner 5 des Suspensionsvorerhitzers 1 zugeleiteten Brennstoff beträgt 4 :6, während der vom Drehrohrofen 2 an den Planetenkühler 31 übergebene Klinker eine Temperatur von etwa 1300⁰C besitzt Der Klinker wird durch Luft von Umgebungstemperatur von beispielsweise 20⁰C schnell abgekühlt Die Luft wird in die Kühlrohre des Planetenkühlers 3t infolge des Saugzuges des Drehrohrofens 2 bei einer Menge von 03 NmVKp Klinker eingeleitet So wird der Klinker auf etwa 900° C abgekühlt, bevor er in den Hauptkühler 32 eingeleitet wird, während die auf etwa 900⁰C vorerhitzte Verbrennungsluft in den Drehrohrofen 2 eingeleitet werden kann. Der aus dem Planetenkühler 31 an den Hauptkühler 32 übergebene Klinker kann vollständig auf etwa 60⁰C abgekühlt werden. Diese Abkühlung geschieht mittels Luft von Umgebungstemperatur, welche mit einer Menge von etwa 2,4 NmVKp Klinker zugeführt wird, während die auf etwa 600⁰C vorerhitzte Verbrennungsluft durch die sekundäre Luftleitung 82 in den Suspensionsvorerhitzer 1 in einer Menge von 0,6 NmVKp Klinker eingeleitet wird. Die verbleibende

Luft von etwa 190⁰C wird über die öffnung 9 mit einer Menge von 1,8 NmVKp Klinker abgeleitet

Es ist gewöhnlich erforderlich, daß der von einem Drehrohrofen abgegebene Klinker schnell auf 100O⁰C abgekühlt wird, um Klinker besserer Qualität zu erhalten. Bei einer Anlage mit einem herkömmlichen Drehrohrofen mit Plantenkühler ergibt sich die durch die Kurve a in F i g. 3 dargestellte Kühlgeschwindigkeit

so des Klinkers, wenn der Klinker durch Luft in einer Menge von 0,9 NmVKp Klinker abgekühlt wird. Die Luft wird entsprechend der Kurve cfin F i g. 3 vorerhitzt. Bei Anwendung eines Rostkühlers und Luft in einer Menge von etwa 2,7 NmVKp Klinker nimmt die Kühlgeschwindigkeit den in F i g. 3 dargestellten Verlauf b. Das zeigt, daß der Klinker durch Verwendung eines Rostkühlers schneller und weitgehender abgekühlt wird als bei Verwendung eines Planetenkühlers. Gemäß der Erfindung wird jedoch der Klinker in dem Planetenkühler schnell abgekühlt, wie durch den Verlauf der Kühlkurve c zwischen den Punkten A und B in Fig.3 dargestellt ist, da dieser Vorkühler mit Umgebungstemperatur beaufschlagt wird. Der abgebene Klinker kann demnach auf 900° C abgekühlt werden.

Andererseits kann die Verbrennungsluft für den Drehrohrofen entlang der Kurve e vorerhitzt werden. Die schnelle Kühlwirkung des Vorkühlers gemäß der Erfindung ist somit im wesentlichen vergleichbar mit

derjenigen eines Rostkühlers. Gemäß der Erfindung wird der in den Hauptkühler abgegebene Klinker fernerhin entlang der Kurve b vom Punkt B bis zum Punkt C abgekühlt, wo die Temperatur etwa 60⁰C beträgt

Der Vorkühler ist so aufgebaut, daß er kein einem Rost vergleichbares Verschleißteil aufweist.

Am heißen Ende des Hauptkühlers 32 ist eine Schrägfläche 10 als Ladefläche vorgesehen. Diese verhindert, daß der Rost direkt dem Aufprall des Klinkers aus dem Drehrohrofen 2 ausgesetzt ist. Außerdem erleichtert die Schrägfläche 10 die Formation eines Klinkerbettes auf dem Rost. Normalerweise ist der vom Drehrohrofen 2 abgegebene Klinker teilweise in flüssigem Zustand, so daß er an der Schrägfläche 10 anhaften und sich dort ansammeln könnte. Bei der Anlage gemäß der Erfindung wird der in den Hauptkühler 32 abzugebende Klinker jedoch schnell durch den Vorkühler 31 auf eine Temperatur von höchstens 1000⁰C abgekühlt, eine Temperatur, bei welcher der Klinker an der Oberfläche bereits fest ist und daher nicht haften bleibt Infolgedessen kann die Schrägfläche 10 und/oder eine sogenannte Klinkertasche 11 ohne Schwierigkeiten am heißen Ende des Hauptkühlers 32 angeordnet werden. Gleichzeitig wird die Schrägfläche 10 dazu verwendet, den Klinker gleichförmig über die gesamte Breite des Rostkörpers zu verteilen.

Am Abgabeende jedes Kühlrohres des Planetenkühlers 31 ist ein Wehr 12 ausgebildet, so daß der Klinker jedes Kühlrohre in der jeweils höchsten Position desselben vom Vorkühler an den Hauptkühler übergeben wird. Die höchste Position entspricht dem Scheitelpunkt der Drehung des Planetenkühlers 31. Der Hauptkühler 32 ist im wesentlichen auf gleicher Höhe mit dem Drehrohrofen 2 und dem Planetenkühler 31 angeordnet, so daß die Gesamthöhe der Anlage im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen der in F i g. 1 dargestellten Art um etwa 10 m reduziert werden kann. Ein weiterer Vergleich mit Planetenkühlern läßt erkennen, daß die durchschnittliche Temperaturdifferenz zwischen dem Klinker und der kühlenden Luft einem Wert vom 1,5 fachen entspricht, und daß die im Kühler auszutauschende Wärmemenge nur etwa 40% entspricht, da der Klinker bei der Anlage gemäß der Erfindung durch Luft von Umgebungstemperatur in dem Vorkühler von etwa 1300⁰C auf etwa 900⁰C abgekühlt wird. Als Folge davon kann die Größe des Hauptkühlers um 1/3 bis 1/4 reduziert werden. Selbst wenn die Kapazität der Anlage erhöht wird, kann der Vorkühler in freitragender Weise am Abgabeende eines vorstehenden Mantels des Drehrohrofens eingebaut werden, ohne daß zusätzliche Halterungen oder Träger erforderlich wären.

Nachstehend ist der Stromverbrauch der Vorrichtung erläutert Gewöhnlich wird die Kühlluft unter Druck in einen Rostkühler eingeleitet, so daß sie das Klinkerbett passiert Wenn der Rostkühler beispielsweise eine Kapazität von 100—150 to Klinker pro Stunde aufweist, dann kann der Stromverbrauch des Gebläses etwa 5 kWh/t Klinker betragen, was im Vergleich zu anderen Kühlern wesentlich höher liegt Jc höher die Temperatur des Klinkers ist, desto höher wird der Durchtrittswiderstand des Klinkerbettes. Gemäß der Erfindung wird der Klinker aber schon innerhalb des Vorkühlers abgekühlt, dessen Zugwiderstand sehr klein ist. Der im Vorkühler bestehende Zugwiderstand, welcher zu dem des Ofen-Gasströmungssystems zu addieren ist, kann durch den Wegfall der Drosselöffnung ausgeglichen werden, welche unabhängig davon im Vorerhitzer der herkömmlichen Anlage installiert ist. Infolgedessen bringt die Verwendung des Vorkühlers gemäß der Erfindung keinen zusätzlichen Stromverbrauch. Ein Vergleich mit einer herkömmlichen Anlage bei Verwendung eines Rostkühlers der vorstehend genannten Kapazität zeigt, daß der Stromverbrauch des Gebläses für die Kühlluft auf 1,5 kWh/t Klinker reduzierbar ist

ίο Bei herkömmlichen Rostkühlern nimmt die Dicke des Klinkerbettes auf dem Rost in vorstehend beschriebener Weise zu je größer die Kapazität des Drehrohrofens ist Bei der Anlage gemäß der Erfindung sind die Schrägfläche 10 und/oder die Klinkertasche 11 indessen so angeordnet, daß sie die gleichförmige Verteilung von Klinker auf dem Rost erleichtern. Infolgedessen steigt die Dicke des Klinkerbettes nicht in dem Maße an, in welchem sich die Kapazität der Vorrichtung erhöht. Bei Anlagen großer Kapazität kann die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anlage erzielbare Stromeinsparung des Gebläses daher bis zu 2,0 kWh/t Klinker betragen.

Wenn es nicht erforderlich ist, den Klinker unter 100° C abzukühlen, dann kann erfindungsgemäß ein Doppellaufverfahren am Hauptkühler ausgeübt werden. In diesem Falle wird die Kühlkammer oberhalb des Rostes in zwei Zonen unterteilt, d. h. in eine Hochtemperaturzone und eine Niedertemperaturzone. Kühlluft wird durch zwei unabhängige Gebläse in die beiden Zonen eingeblasen. Die in die Niedertemperaturzone eingeleitete Kühlluft wird von einer Lüftungsöffnung abgeleitet und über einen Staubsammler der Saugseite des Kühlluftgebläses für die Hochtemperaturzone zugeführt So wird der Klinker der Hochtemperaturzo ne durch Abluft der Niedertemperaturzone gekühlt Durch das Doppellaufverfahren wird der Grad der Wärmerückgewinnung erhöht, während das Problem der Luftverschmutzung durch Kühler-Abluft beseitig) wird. Bei herkömmlichen Anlagen erweist sich diese:

Verfahren nicht als praktikabel, da der Rost in dei Hochtemperaturzone überhitzt wird und die Lebenserwartung des Rostkörpers beträchtlich kleiner ist Gemäß der Erfindung wird jedoch der auf etwa 90O⁰C durch den Vorkühler abgekühlte Klinker dem Haupt kühler zugeleitet, so daß der Rost nicht überhitzt werden kann. Das Verfahren kann also in vollen-Umfange zur Anwendung gebracht werden. Unter dei genannten Bedingung für die Klinkerendtemperatui kann anstelle des Rostkühlers auch ein Drehrohrkühlei verwendet werden, um auf diese Weise den Stromver brauch weiter zu reduzieren und um die Vergeudunf von in die Atmosphäre abgelassener Luft zu vermeiden Wenn gemäß bevorzugter Ausfühiungsform der Erfin dung das Doppellaufverfahren mit einem Rostkühlei oder mit einem Drehrohrkühler durchgeführt wird dann erhält man ebenfalls eine geringere thermische Belastung des Hauptkühlers, reduzierte Gesamthötu der Anlage, usw.

Da die durchschnittliche Temperaturdifferenz zwi

sehen dem Klinker und der Kühlluft innerhalb de:

Vorkühlcrs groß und die ausgetauschte Wärmemenge

bezogen auf die Gesamtwärmemenge klein ist, kann de

Vorkühlcr am Abgabeende des vorstehenden Mantel:

des Drehrohrofens freitragend angebracht werden. In

Gegensatz zu Planetenkühlern bei herkömmlicliei Anlagen großer Kapazität ist es nicht erforderlich, fü

diesen Vorkühlcr eine Abstützung oder Haltcruni

vorzusehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehrohrofenanlage für feinkörniges Gut, insbesondere Portlandzementklinker, mit einem Suspensionsvorerhitzer mit zusätzlichem Röstbrenner, einem nachfolgenden Drehrohrofen und einem sich an diesem anschließenden Kühler, dessen Abluft als Verbrennungsluft für den Röstbrenner des Suspensionsvorerhitzers dient, dadurch gekennzeichnet, daß dem als Hauptkühler dienenden Rost oder Drehrohrkühler (32) ein Vorkühler vorgeschaltet ist, welcher in an sich bekannter Weise als am Auslaufende des Drehrohrofens (2) konzentrisch angeordneter Planetenkühler (31) ausgebildet ist, wobei der Planetenkühler (31) und der Hauptkühler (32) im wesentlichen horizontal hintereinander in Reihe angeordnet sind und die Kühlrohre des Planetenkühlers (31) das feinkörnige Gut am höchsten Punkt der Drehung des Planetenkühlers (31) an den Hauptkühler (32) abgeben.

2. Drehrohrofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Planetenkühler (31) und dem Rostkühler (32) eine Schrägfläche (10) und/oder eine Klinkertasche (11) angeordnet ist bzw. sind. 2s

3. Drehrohrcfenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Abgabeende jedes Kühlrohrs des Planetenkühlers (31) ein Wehr (12) vorgesehen ist.

30