DE2401256C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Sinterprodukten, wie Zementklinker - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Sinterprodukten, wie Zementklinker, in einem Sinterbett und die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, die feingemahlenen Rohstoffe unter Zusatz von Wasser und festen gemahlenen oder gekörnten Brennstoffen zu granulieren und sie anschließend einer thermischen Behandlung zu unterziehen. Bei der Herstellung von Zementklinker wird ein solches Verfahren als Schwarzmehlverfahren bezeichnet.

Dabei werden die insgesamt für den Produktionsprozeß benötigten Rohstoff mengen und Brennstoffmengen granuliert oder pelletiert.

Dieses Verfahren wird vornehmlich in Schachtöfen oder auf Sinterbändern durchgeführt.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß das zum Binden erforderliche Wasser oder die im Rohstoff verbliebene Restfei <chtigkeit verdampft werden muß und daß damit die Verdampfungswärme als thermischer Verlust aufgewendet werden muß.

Weiterhin ist bekannt, den festen gemahlenen Brennstoff auf die Oberfläche von Granalien aufzubringen. Dies geschieht, um eine unerwünschte Färbung des Zementes durch Kohlenstoff zu vermeiden. Bei der thermischen Weiterbehandlung, insbesondere auf einem Wanderrost oder in einem Schachtofen, führt ein Zerfall der Granalien zu unerwünschten Begleiterscheinungen und zu einer teilweisen Entmischung des Aufgabegutes.

Bei der Herstellung von Zementklinker nach dem Naßverfahren ist es bekannt, den Rohschlamm zu entwässern und vor dem Entwässern snzusteifen, um ein Entmischen zu verhindern. Diese Ansteifung wird durch einen geringen Zusatz von öl mit einer hohen Viskosität bzw. in einer Emulsion erreicht. Als Zusatz wird dabei auch eine Kohlesuspension bzw. eine Mischung von ölemulsion und Kohlesuspension verwendet. Diese Brennstoffanteile sind dabei jedoch so gering, beispielsweise 2%, so daß diese Anteile nur unbedeutende Autwirkungen auf den Brennprozeß haben.

Es ist bekannt, als Brennaggregat einen Drehrohrofen einzusetzen. Nachteilig ist die hohe Beanspruchung der Ausmauerung durch die Rotation. Die großen umlaufenden Massen benötigen einen hohen Energieaufwand für die Antriebsleistung, durch das große Ofenvolumen ergibt sich eine geringere spezifische Wärmeintensität dieses Brenriaggregates.

Weiterhin ist bekannt, dem Drehrohrofen ein Vorwärmaggregat zur Ausnutzung der Abgaswärme zum Aufwärmen des Rohmaterials vorzuschalten. Dabei tritt bei Zementrohmehl im Bereich der hohen Vorwärmtemperaturen der höchste spezifische Wärmeverbrauch auf. Durch die Art der Wärmezuführung mit offener Flamme im Drehrohrofen tritt keine optimale Wärmezufuhr an den Stellen ein, an denen sie effektiv benötigt wird. Weiterhin erfolgt im Bereich des Vorwärmers der Wärmeübergang nicht unter den thermisch günstigeren Bedingungen der Wärmestrah-

lung durch die leuchtende Flamme, sondern durch Berührung mit den Heißgasen.

Weiterhin ist bekannt, den gebrannten Zementklinker in dem Drehrohrofen nachgeschalteten Klinkerkühlern abzukühlen und dabei einen Teil der Verbrennungsluft aufzuwärmen.

Nachteilig sind bei diesen Kühlaggregaten entweder die umlaufenden Massen oder die hochbeanspruchten Teils bei Kühlaggregaten mit Kühlrosten.

Zweck der Erfindung ist es, die thermische Effektivität des Verfahrens durch optimale Wärmezufuhr an den Stellen und Bereichen des höchsten Wärmeverbrauches und durch Reduzierung der Abstrahlungsverluste zu erhöhen sowie eine Erhöhung der Betriebszeiten und eine Senkung der Investitionskosten durch eine vereinfachte Maschinenkonstruktion und Erhöhung der Standzeit der Ausmauerung durch Vermeidung rotierender Aggregate zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Bindung des Brennstoffes in einem Teil des Rohmaterials eine verzögerte Verbrennung in einem Sinterbett zu erreichen. Durch teilweises Platzen der Granalien über dem Sinterbett eine wirbelnde Schicht zu erzeugen, in der Rohmaterialpartikelchen agglomerieren und teilweise sintern, über dem Sinterbett eine leuchtende Flammenzone zu erzeugen, in der eine effektive Wärmeübertragung zur Kalzination erfolgt, in einem Vorwärmersystem frisch eingetragenes Rohmehl aufzuwärmen, um dabei die Wärme des Abgases auszunutzen, und in einem Kühlaggregat die Verbrennungsluft vorzuwärmen.

Dabei soll durch die eingetragenen Brennstoffgranalien und durch die durch Agglomeration entstehenden Klinkerkörner ein gasdurchlässiges Sinterbett entstehen, ohne daß durch die aufzubringende Verdampfungswärme eines Bindemittels (Wasser) ein thermischer Verlust entsteht.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß ein flüssiger Brennstoff mit einem Teil des für den Produktionjprozeß benötigten Rohmaterials vermischt wird und daß dieses Gemisch zu Brennstoff-Rohmehl-Granalien verdichtet wird. Diese Brennstoff-Rohmehl-Granalien werden der Oberfläche eines glühenden Sinterbettes zugeführt, sie zerplatzen bei einsetzender Vergasung des Brennstoffs und bilden damit über der Sinterzone schwebende Agglomerationskeime. An diese Agglomerationskeime lagern sich die vorgewärmten Rohmaterialpartikelchen an, sintern teilweise und sinken bei entsprechender Masse in das Sinterbett ab. Durch die aus dem Sinterbett austretenden brennbaren Gase entsteht über dem Sinterbett oine Flammenzone mit intensivem Wärmeübergang. Es wurde bereits vorgeschlagen, in einem regelbaren Gleich-Gegenstromvorwärmer die Wärme der Abgase zum Aufwärmen des frisch eingetragenen Rohmaterials zu nutzen. Die Aufwärmung der Verbrennungsluft erfolgt in einem dem Sinterbett nachgeschalteten Schachtkühler.

Die Herstellung der Brennstoff-Rohmehl-Granalien erfolgt aus einem Teil des Rohmaterials und einem flüssigen Brennstoff, vornehmlich Heizöl. Dabei wirkt der Brennstoff als Bindemittel; erforderlichenfalls kann ein fester Brennstoff oder ein Bindemittel, welches keine Verdampfungswärme erfordert, mit granuliert werden. Der Zusatz des Rohmaterials erfüllt zwei Bedingungen. Erstens dient er als Füllstoff für die Granalie, um die Bindung des Brennstoffs in der Granalie zu ermöglichen. Durch die Bindung des Brennstoffs in der Granalie wird eine verzögerte Verbrennung erreicht,

Zweitens wird die Granalie oder ihre beim Aufplatzen entstehenden Teile zu Keimen für die Agglomera-"i tion mit den staubförmig in das Vorwärmersystem zugeführten Rohmaterialpartikeln.

Die im Sinterbett abgelagerten Granalien gewährleisten die Luftdurchlässigkeit der lagernden Schicht.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Aus-Hi führungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung ist eine Behandlungseinrichtung schematisch dargestellt.

Dabei zeigt Fig. 1 die Vorderansicht, Fig. 2 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung. π Der Brennstoff oder das Brennstoffgemisch wird in einem Vorwärmer 10 so erwärmt, daß die für das Verfahren erforderliche Viskosität erreicht wird.

Der vorgewärmte Brennstoff wird einem Mischag-Ji) gregat 12 zugeführt. In diesem M'^haggregat 12 erfolgt aus dem Rohmaterialsilo 11 eine dosierte Zuteilung des Rohmaterials an verschiedenen Stellen der Mischstrecke, bis die erforderliche Konsistenz zur Granulierung oder zur Herstellung von Pelkts er- >i reicht ist. Das Mischaggregat 12 ist mit einer geeigneten Einrichtung zum Granulieren oder Pelletieren verbunden. Über eine Eintragsvorrichtung 13 erfolgt die Zuführung in die Vorwärmstufe 3. Es ist auch eine Zuführung an anderen Stellen des Systems, beispielsjo weise in den Brennraum 2, möglich.

Die Granalien kommen auf dem Sinterbett 1 zur Zündung, werden dabei teilweise bei der Vergasung zerstört und bilden im Brennraum 2 eine wirbelnde Schicht.

j5 Es ist bereits bekannt, das Rohmaterial über einen geregelten Gleich-Gegenstromvorwärmer vorzuwärmen.

Das Rohmaterial wird über die Aufgabestellen 14 in die Steigrohre 8 aufgegeben. Es wird im Vorwärmer, der aus den Vorwärmstufen 3 und 4, den Zyklone.·? 5 und 7 sowie den Steigrohren 6 und 8, der Abluftleitung 9 und den Materialrückführungsrohren 18 besteht, vorgewärmt. Die Vorwärmstufen 3 und 4 sind an den Übergangsstellen mit Querschnittseinengun-4-, gen versehen.

Die Einregelung des Vorwärmers erfolgt so, daß sich in den Zyklonen 5 und 7, vornehmlich in den Zyklonenspitzen, keine Ansätze bilden können.

Durch das Heißgas werden Festteilchen aus dem -,ο Sinterbett 1 in den Brennraum 2 und in die Vorwärmstufen 3 und 4 mitgerissen.

An diese Keime lagert sich das vorgewärmte Roiimehl an. Durch das Eigengewicht erfolgt bei entsprechender Masse ein Austragen aus der Vorwärmstufe 3 in den Brennraum 2 und ein Einlagern in das Sniterbett 1. Bei Zementrohmehl tritt in der Vorwärmstufe 3 und im Brennraum 2 bereits die Kalzination ein.

Da dieser Proroß einen hohen Wärmeaufwand erfordert, erfolgt durch die Flammenzone im Brennraum 2 eine günstige Wärmezufuhr.

Über dem Sinterbett 1 bildet sich im Brennraum 2 eine wirbelnde Schicht. In dieser wirbelnden Schicht vollzieht sich eine weitere Agglomeration und ein teilweises Sintern. Da, Sinterbett 1 ist so dimensioniert, daß sich darin die abschließende Bildung der Klinkermineralien vollzieht.

In einem nachgeschalteten Kühlaggregat 17, bei-

spielsweise einem Schachtkühler, erfolgt eine Aufwärmung der Verbrennungsluft 15 und eine Kühlung des Fertigprodukts 16.

Die Behandlungseinrichtung besteht aus einem Sinterbett 1, einem darüber angeordneten Brenn- > raum 2 und einem in einflutiger oder mehrflutiger Anordnung vorgeschalteten Vorwärmersystem.

Auf der Zeichnung ist als Ausfiihrungsbeispiel eine zweiflutige Anordnung dargestellt.

Die Herstellung der Brennstoff-Rohmehl-Grana- im lien erfolgt in dem Mischaggregat 12, dem der Brennstoff aus dem Vorwärmer 10 und das Rohmaterial aus dem Rohmaterialsilo 11 zugeführt wird.

Zum Mischaggregat gehört eine Einrichtung zurr Granulieren oder Pelletieren und eine Eintragsvorrichtung 13.

Dem Sinterbett 1 ist ein Schachtkühler 17 mit Austragsvorrichtungen zum Austragen des Fertigprodukts und einer Zuführung der Verbrennungsluft 15 nachgeschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Sinterprodukten, wie Zementklinker, in einem Sinterbett durch Zuführung von flüssigem mit Rohmehl in Granalien gebundenem Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Teil des Rohmaterials mit den Brennstoff-Rohmehl-Granalien und ein anderer Teil als frisches Rohmehl der Behandlungseinrichtung zugeführt wird,

b) die Brennstoff-Rohmehl-Granalien direkt auf das Sinterbett aufgegeben werden und durch Platzen beim Vergasen des Brennstoffs Agglomerationskeime bilden, wobei über dem Sinterbett eine wirbelnde Schicht entsteht, während die schweren Teile dabei auf das Klinkerbett fallen und einer verzögerten Verbrennung unterliegen,

c) das frische R.ohmehl über einem Vorwärmer, vorzugsweise einen regelbaren kombinierten Gleichstrom-Gegenstromvorwärmer aufgegeben, unter Abkühlung der Heißgase vorgewärmt und im Bereich der über dem Sinterbett sich bildenden Flammenzone kalziniert wird, wobei es bei entsprechender Masse als Klinkerkorn in das Sinterbett absinkt, während das Fertiggut über einen nachgeschalteten Kühler ausgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Rohmehl-Granalien aus einem flüssigen Brennstoff und einem Teil des Rohmaterials hergestellt werden und daß diesen Granalien erforderlichenfalls ein Bindemittel, welches keine Verdampfungswärme erfordert und/oder Teile eines festen Brennstoffs zugesetzt werden, in der Form, daß der flüssige Brennstoff als Bindemittel die erforderliche Konsistenz der Mischung gewährleistet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung der Rohmate rialmengen in die Brennstoff-Rohmehl-Granalien und als frisches Rohmehl für unterschiedliche Einsatzbedingungen einstellbar ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über einem Sinterbett (1) ein Brennraum (2), ein- oder zweiflutig eine oder mehrere Vorwärmstufen (3; 4) vorgeschaltet sind, die an den Übergangsstellen vorzugsweise mit Querschnittseinengungen versehen sind, die Vorwärmstufen (3; 4) mit Gleichstromstufen, beispielsweise Zyklonen (5), über Steigrohre (6) und Materialrückführungsrohre (18) verbunden sind, und die Zuführung (13) für die Granalien vorzugsweise an der Vorwärmstufe (3) oder dem Brennraum (2) und die Eintragsvorrichtung (14) für Rohmehl am Steigrohr (8) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorwärmer (10) für den Brennstoff und ein Rohmaterialsilo (11) mit einer Dosiereinrichtung für das Rohmaterial für die Granalienherstellung mit einem Mischaggregat (12) kombiniert und der Eintragsvorrichtung (13) vorgeschaltet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrag aus dem Sinterbett (1) durch Austragseinrichtungen bekannter Art erfolgt und dem Sinterbett ein Kühler, beispielsweise ein Schachtkühler (17), nachgeordnet ist.