DE2411669C3 - Verfahren und Vorrichtung zum wenigstens partiellen Calcinieren eines vorerwärmten pulverförmigen Gutes - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum wenigstens partiellen Calcinieren eines vorerwärmten pulverförmigen GutesInfo
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Description
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8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem
aufrechten Schacht, in welchem eine Calcinierkammer
vorgesehen ist und dessen oberes Ende mit einem Teilchen/Gas-Separator verbunden ist und
einen Auslaß für die in einem Gas suspendierten, calcinierten Rohmaterialteilchen bildet, gekennzeichnet
durch ein im wesentlichen mittig in den Boden (3) der Calcinierkammer (1) mündendes
Zuführungsrohr (7) für das sauerstoffhaltige Gas, ein oder mehrere Brennrohr(e) (8), welche sich von
unten durch das Zuführungsrohr (7) erstrecken und im wesentlichen in gleicher Höhe wie das Zuführungsrohr
(7) münden, einen am Boden der Calcinierkammer (1) angeordneten Träger (5) zum Halten einer fluidisierten Schicht eines pulverförmigen
vorerhitzten Rohmaterials in einer Schicht (-Höhe), die von einem das Innere des Trägers von
dem Strom des sauerstoffhaltigen Gases vom Zuführungsrohr (7) trennenden Wehr (6) bestimmt
ist, Einrichtungen (10) für die Zufuhr von nicht brennbarem Fluidisierungsgas von unten zum
Träger (5) und Einrichtungen (12) zum kontinuierlichen Zuführen von vorerhitztem, pulverförmigem
Rohmaterial zum Träger (5).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dzdurch gekennzeiclnet,
daß die Calcinierkammer (1) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und der Wirbelschichtträger
(5) als ringförmige Rinne im Boden (3) der Kammer (1) ausgebildet ist und die Mündung der
Zufuhrleitung (7) umgibt, wobei die Mündung das Wehr (6) bildet
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (7) in einer
wirbelerzeugenden Verteileinrichtung (7B) angeordnet ist
Die Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren zum wenigstens partiellen Calcinieren eines vorerwärmten,
pulverförmigen Rohmaterials gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und zum anderen eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
Unter Calcinierung ist in diesem Zusammenhang die Freisetzung von Kohlendioxid aus Calciumcarbonat zu
verstehen (CaCO3-* CaO + CO2). Dies ist eine endo-
therme Reaktion. Ist das Rohmaterial Zementrohmehl, so besteht die nach der Calcinierung erfolgende
Wärmebehandlung in einer Sinterung, bei der Zementklinker hergestellt wird. Der Sintervorgang stellt einen
exothermen Prozeß dar.
Die für die Überführung von Zementrohmehl in Zementklinker erforderliche Wärme wird im allgemeinen
durch Verbrennen eines zusammen mit Verbrennungsluft in eine Brennkammer eingebrachten Brennstoffs
erhalten. In der Brennkammer verbrennt der Brennstoff unter Verbrauch der Verbrennungsluft, und
es entsteht Rauchgas. Dabei dient die Energie des Brennstoffs zur Erhitzung des Rauchgases auf hohe
Temperaturen. Das heiße Rauchgas wird dann mit dem der Wärmebehandlung zu unterwerfenden Rohmehl in
Berührung gebracht, wodurch dieses vorerhitzt, calciniert
und gebrannt wird. Die Wärmebehandlung erfolgt im allgemeinen in einem kontinuierlichen Verfahren in
einem Drehrohrofen mit leicht geneigter Achse. In
diesem Fall ist das tieferliegende Ende des Drehrohrofens
wie üblich als Brennkammer ausgebildet
Bei der Herstellung von Zement wird vorgezogen, Vorerwärmen und Calcinieren des Rohmehls mit einem
heißen Gas aus einer Wärmequelle gesondert durchzuführen und das Sintern des Rciimehls in einem
Drehrohrofen mittels eines heißen Gases aus einer anderen Wärmequelle, wie insbesondere mittels der
Flamme des Drehrohrofens, zu bewirken.
Bei der Calcinierung werden verhältnismäßig große Materialmengen einer relativ geringen Erhitzung
unterworfen, d. h. daß der Prozeß bei relativ niedrigen
Temperaturen abläuit, für welche die Verwendung von Rauchgas mit hoher Temperatur zur Durchführung der
Calcinierung nicht geeignet ist Es besteht dabei die Gefahr von örtiichen bzw. zeitlichen Überhitzungen des
Rohmehls, da selbst die Überhitzung nur eines Teils des Rohmehls für nur kurze Zeit zur Freisetzung von
Alkalidämpfen und zur Entstehung von geschmolzenen Massen und damit zum Zusammenbacken führen kann.
Außerdem können durch eine Überhitzung des Rohmehls in der Calcinierungsphase chemische Reaktionen
verhindert werden, die für eine spätere Phase des Gesamtverfahrens zur Herstellung von Zementklinker
wesentlich sind. Z. B. übt die Bildung von Klinkerminerauen
in der für die Calcinierung vorgesehenen Phase des Wärmebehandlungsverfahrens einen ungünstigen
Einfluß auf die Durchführung des Gesamtverfahrens aus.
Aus »Zement, Kalk, Gips«, 1970, S. 249—253 sind ein
Verfahren und eine Vorrichtung jeweils der eingangs bezeichneten Gattung bekannt, fm Rahmen des
vorbekannten Verfahrens wird jedoch bereits als Ausgangsprodukt für dasselbe eine innige Mischung von
Rohmaterial und Brennstoff verwendet nämlich eine aus Kalkstein und ölschiefer bestehende Mischung. Die
separate Zuführung eines Brennstoffs ist nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren bzw. die Vorrichtung jeweils der eingangs
bezeichneten Gattung so auszubilden, daß eine Verarbeitung von Brennstoffen und Rohmaterialien möglich
ist, die nicht von vornherein innig miteinander vermischt sind, sondern die separat in den Verfahrensablauf
eingeführt werden.
Die separate Einführung von Brennstoff und vorerhitztem Rohmaterial führt an sich in der Calcinierungszone
nicht zu den angestrebten homogenen Calcinierungsbedingungen und erfahrungsgemäß zu einer
weniger effektiven Calcinierung. Dies ist zumindest in der Regel mit der Gefahr von Betriebsstörungen
verbunden, die auf der Ausbildung von sogenannten »hot spots« in der Calcinierungszone beruhen.
Eine eventuelle Vermischung kalten Rohmaterials mit Brennstoff macht zu einem einen bedeutenden Energieverbrauch
erforderlich. Darüber hinaus kann die Mischung nicht vorgewärmt werden, weil ansonsten
eine unkontrollierte Verbrennung an verschiedenen Stellen im Vorwärmer entstehen könnte; die daher nicht
vorzusehende Vorwärmung ist aber aus wärmewirtschaftlichen Gründen in höchstem Maße unerwünscht
Die vorstehend angegebene Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß in verfahrenstechnischer bzw. vorrichtungstechnischer
Hinsicht durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 8 angegebenen
Maßnahmen gelöst
Diese Lösung besteht mit anderen Worten ausgedrückt in der Vorsehung einer Fluidisierungszone, in der
das vorgewärmte Rohmaterial mit nicht brennbarem Gas fluidisiert wird und einer Calcißierungszone, in der
das fluidisierte Rohmaterial in einem sauerstoffhaltigen Gasstrom suspendiert wird und in der Brennstoff
zugeführt wird, wobei die Verbrennung in extrem guten Kontakt mit den Rohmaterialpartikeln durchgeführt
wird. Die Verbrennung findet also unter solchen Bedingungen statt, bei denen das Rohmaterial ohne
Schwierigkeiten die Verbrennungswärme aufnehmen kann, und zwar praktisch ebenso schnell, wie die
Verbrennungswärme erzeugt wird.
Ein weiterer sehr erheblicher Vorteil besteht darin,
daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung außergewöhnlich gute homogene Betriebsbedingungen, also
eine sehr große Betriebssicherheit erreicht wird. Im übrigen ist gewährleistet, daß die Flamme mit einer
Wolke von relativ kühlen in wirbelnder Suspension in einem Gas vorliegenden Rohmaterialteilchen in unmittelbare
Berührung kommt wodurch die FJammentemperatur so stark gesenkt wird, daß eine wirksame
Calcinierung bei einer gewünschten niederen Temperatur etwa isotherm erzielt wird. In vielen Fällen geht die
Flamme fast ganz aus. Die Wolke des Gases, welches vorzugsweise um horizontale Achsen wirbelt und in
dem die Rohmaterialteilchen suspendiert sind, schützt die den Flammenraum umschließenden Wände vor
Überhitzung durch die Flamme(n).
Die Verwendung des Ausdrucks »partielle Calcinierung« im vorliegenden Zusammenhang ist darauf
zurückzuführen, daß oft das gesamte Zementbrennverfahren so durchgeführt wird, daß in der Calcinierungsphase
nur eine partielle Calcinierung erfolgt während die endgültige Calcinierung erst in der Sinterungsphase
stattfindet Es sind auch Fälle denkbar, in welchen das der Calcinierungsphase zugeführte, vorerwärmte Rohmaterial
schon im Vorerhitzer einer gewissen Calcinierung unterworfen wird.
Der Calcinierungsbrennstoff kann ein Gas, Öl oder ein festes, pulverförmiges Brennmaterial, wie z. B.
Kohlenstaub, sein.
Ein Teil des Brennstoffs, dessen Verbrennung die Wärme für die Calcinierung des vorerwärmten Materials
liefert, kann, statt direkt die Flamme(n) zu nähren, der fluidisieren Menge (Wirbelschicht) des vorerwärmten,
pulverförmigen Rohmaterials zugegeben und mit dieser vermischt werden, wodurch er in gasförmigem
Zustand zusammen mit dem Material in den über der fluidisierten Schicht gelegenen Raum gelangt und dort
verbrannt wird.
In gewissen Fällen kann das erfindungsgemäße Verfahren so modifiziert werden, daß ein Teil des
vorerwärmten, pulverförmigen Materials, statt der Wirbelschicht zugegeben zu werden, in dem sauerstoffhaltigen
Gas suspendiert und zusammen mit dem sauerstoffhaltigen Gas in den für die Verbrennung des
Brennstoffs bestimmten Raum eingebracht wird.
Wenn die wenigstens teilweise calcinierten Rohmaterialien einer endgültigen Calcinierung und/oder anderen
Wärmebehandlung unterworfen werden, kann das nichtbrennbare Gas, das für die Fluidisierung des
Rohmaterials eingesetzt wird, zu einem Teil aus den bei der endgültigen Calcinierung und/oder anderen Wärmebehandlung
anfallenden Abgasen bestehen. Nach der abschließenden Wärmebehandlung des Rohmaterials
erfolgt oft die Kühlung des Endproduktes durch Überoder Durchleiten von Kühlluft über oder durch eine
bewegte Schicht des Rohmaterials in einem an sich bekannten Kühler, wie 7. R einpm Rr^tWihW ~:«~~
gesonderten Planetenkühler oder einem darunter angeordneten, rotierenden Trommelkühler. Das sauerstoffhaltige
Gas wird vorzugsweise auf eine Temperatur unter der Calcinierungstemperatur des Rohmaterials
vorerwärmt und wenigstens ein Teil der im oben genannten Kühlprozeß anfallenden, verbrauchten Kühlluft
kann auf diese Weise wieder in dem sauerstoffhaltigen Gas verwendet werden, welches der Flamme oder
den Flammen zugeführt wird. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessert
Vorzugsweise umgibt das Wehr einen nach oben wirbelnden Strom von sauerstoffhaltigem Gas, welches
dann eine schraubenförmige Wirbelwirkung ausüben kann.
im übrigen wird wegen vorteilhafter Weiterbildungen auf die Unteransprüche 2—7 und 9 und 10 verwiesen.
Beispiele für eine eine Calcinieranlage umfassende Zementbrennanlage und ein weiteres Beispiel für eine
erfindungsgemäße Calcinieranlage sind in den Zeichnungen dargestellt; in diesen zeigt
F i g. 1 den Aufriß einer Anlage zum Calcinieren von Zementrohmehl,
F i g. 2 einen Horizontaischnitt entlang der Linie H-II der F ig. 1,
F i g. 3 einen Horizontalschnitt entlang der Linie III-III der F i g. 1, jedoch in einer modifizierten Anlage,
Fig.4 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1, jedoch
einer anderen Calcinieranlage,
F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in F i g. 4 und
F i g. 6 die schematische Darstellung einer gesamten Zementbrennanlage mit der Calcinieranlage aus F i g. 1
als integralen Teil zeigen.
Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung weist einen Schacht auf, welcher eine Calcinierkammer 1
bildet und mit einer feuerfesten Auskleidung versehen ist Der Schacht ist vorzugsweise zylindrisch und hat
kreisförmigen Querschnitt, obwohl auch andere Formen möglich sind. Er verengt sich in seinem oberen Teil, so
daß er ein Auslaßrohr 2 für die ganz oder teilweise calcinierten Teilchen des Rohmaterials bildet Das Rohr
führt zu einem Teilchen/Gas-Separator, wie z. B. einem Zyklon (in F i g. 1 und 2 nicht dargestellt), in welchen es
tangential einmündet
Die Kammer 1 ist im Unterteil mit einem ringförmigen Boden 3 und einer zentralen, aufrechtstehenden,
kegelstumpfförmigen Wand 4 versehen, wodurch ein Trägerbehälter 5 gebildet ist welcher oben offen ist und
die Form einer ringförmigen Rinne aufweist welche vom Boden 3, der Wand des Schachtes 1 und der Wand
4 begrenzt ist Die obere Kante der Wand 4 bildet ein
Wehr 6, welches gleichzeitig die Mündung eines vertikalen Zufuhrrohres 7 für die in den Schacht 1 von
unten eingeleitete Verbrennungsluft bildet
Ein Brennrohr 8 für die Zuführung von gasförmigem, flüssigem oder festem, pulverförmigem Brennstoff (z. B.
Kohlenstaub) durchdringt die Wand des Zufuhrrohres 7
und ist mittig nach oben geführt, wo es auf fast gleicher Höhe mit dem Wehr 6 mündet Dort bildet der
Brennstoff eine Flamme, welche mit dem Sauerstoff der durch das Zufuhrrohr 7 beim Betrieb der Anlage
zugeführten Verbrennungsluft versorgt wird.
Zufuhrrohre 10 für nicht brennbares Gas, z.B.
atmosphärische Luft unter Druck, welche durch ein Rohr 11 zugeführt wird, münden in den Boden des
Behälters 5. Unter dem Schacht ist das Rohr 11 als ringförmiges, mit allen Zufuhrrohren 10 verbundenes
Rohr ausgebildet Die Zufuhrrohre 10 sind gleichmäßig entlang eines Kreisumfanges (wie in Fig.2 gezeigt)
oder entlang von zwei oder mehr solchen Kreisumfängen verteilt angeordnet. Das nicht brennbare Gas,
welches in feinverteilten Strömen zugeführt wird, fluidisiert die Menge des vorerwärmten Rohmehls,
welche durch fortlaufende Zufuhr von frischem Rohmehl durch ein oder mehrere Zufuhrrohr(e) 12 im
Behälter 5 auf gewünschtem Niveau gehalten wird. Zwei derartige Zufuhrrohre sind in F i g. 1 und 2 dargestellt,
ίο das Rohmehl für jedes einzelne der beiden Rohre 12 wird kontinuierlich von jeweils einem Zyklon eingespeist
von welchem jeweils Teile des Bodens 13 dargestellt sind. Jeder der beiden Zyklone stellt den
untersten Zyklon einer jeweils eigenen Kette eines zweiteiligen herkömmlichen Reihenzyklonvorerhitzers
(nicht dargestellt) zum Vorerhitzen von Zementrohmehl dar.
Obgleich die Schicht des vorerhitzten Rohmehls eine relativ gut begrenzte Oberfläche 14 aufweist ist die
Belüftung doch so stark, daß das Rohmehl in einen fast schaumartigen Zustand versetzt aus dem Behälter 5
teilweise über das Wehr 6 ausfließt und teilweise vom Fluidisierungsgas in den Raum 15 in der Kammer 1 über
der Oberfläche 14 eingetragen wird, wenn die Luft sich durch die Oberfläche 14 des Materials ihren Weg nach
oben bahnt. Auf ähnliche Weise wird das über das Wehr 6 überfließende Rohmehl von der aus dem Zufuhrrohr 7
kommenden Verbrennungsluft mitgerissen. Daher ist sowohl das von dem Fluidisierungsgas als auch das von
der Verbrennungsluft mitgerissene Rohmehl eine Zeitlang im Raum 15 suspendiert in Gas vorhanden. Es
bilden sich jedoch im Gas Wirbel um hauptsächlich horizontale Achsen, verursacht durch die von dem
zentralen Zufuhrrohr 7 aufsteigende Verbrennungsluft Daher gelangt früher oder später zu der gesamten
Menge des Rohmehls in Form von freiwirbelnden Teilchen Wärme von der Flamme 9, so daß ein
wesentlicher Teil des Rohmehls gänzlich und der Rest des Rohmehls fast gänzlich bei niederen Temperaturen
und im wesentlichen isotherm calciniert wird.
Das so behandelte Rohmehl wird durch das Rohr 2 aus dem oberen Teil der Kammer 1 entfernt und ist in
einem aus der Verbrennungsluft der Flamme 9, aus dem bei der Calcinierung der Rohmaterialteilchen freigesetzten
Kohlendioxid und aus dem durch die Rohre 10 zugeführten Fluidisierungsgas bestehenden Gasgemisch
suspendiert
Fig.3 zeigt ein Detail einer Calcinierungsvorrichtung,
wobei statt der einen Flamme 9 vier solche Flammen vorgesehen sind. In diesem Fall ist nicht ein
zentrales Brennrohr 8, sondern es sind vier Brennrohre
8' vorgesehen, welche in dem Zufuhrrohr 7 symmetrisch angeordnet sind und den Brennstoff, welcher Gas oder
Öl ist aufnehmen, welcher in diesem Fall vorzugsweise durch eine Ringleitung 8", die von einem gemeinsamen
Zufuhrrohr 8'" gespeist wird, zugeführt wird.
Die in Fig.4 und 5 dargestellte Modifizierung
unterscheidet sich von der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß das Verbrennungsluft-Zufuhrrohr
7 seitlich über einen Ast TA gespeist wird, welcher in einen wirbelerzeugenden Verteiler TB führt,
der die Luft, wie durch den Pfeil angedeutet beim Durchqueren des Raumes 15 in eine schraubenförmige
Wirbelbewegung versetzt
In diesem Fall bilden sich nicht die in F i g. 1 durch die
Kurven bzw. Pfeile angedeuteten Wirbelbewegungen, sondern es übt die schraubenförmige Wirbelbewegung
des Gases die gleiche Wirkung wie die dortigen
Wirbelströme aus, obgleich ihre gemeinsame Rotationsachse
in diesem Fall vertikal statt horizontal ist.
F i g. 6 zeigt schematisch eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus kaltem Zementrohmehl. Hierin
stellt die in F i g. 1 und 2 gezeigte Calcinieranlage einen integralen Teil dar, obwohl durch einfache Anpassung
auch die Ausführungsiformen gemäß Fig.4 und 5
eingeschlossen werden können. Jene Teile der Anlage in Fig.4, welche diese mit der in Fig. 1 und 2
dargestellten gemeinsam hat, sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig.6 weist ebenfalls die Kammer 1 mit dem Auslaßrohr 2 und den Zufuhrrohren 7,10,11 und 12 auf.
Außerdem ist ein Drehrohrofen 16 vorgesehen, in welchem das vorerhitxte und ganz oder teilweise
calcinierte Rohmehl nach der gegebenenfalls erfolgten, endgültigen Calcinierung zu Zementklinker gebrannt
wird. Die für diesen Ofenprozeß erforderliche Wärme wird durch Verbrennung von gasförmigem, flüssigem
oder festem pulverförmigen Brennstoff erhalten, weleher
dem Innern des Ofens durch ein Brennrohr 17, an dessen Mündung sich eine Flamme 18 bildet, zugeführt
wird. Die heißen Gase aus dem Brennrohr werden durch den leicht geneigten Drehrohrofen im Gegenstrom zu
dem turbulent durch den Drehrohrofen wandernden, calcinierten Rohmehl geführt Das Rohmehl wird
gleichzeitig von den Ofengasen überstrichen, wodurch das Brennen des Rohmehls zu Zementklinker erfolgt
Die Rauchgase verlassen den Ofen durch eine Rauchkammer 19, welche das höher gelegene Ende des
Ofens umgibt, durch ein Rauchgasrohr, welches in F i g. 6 mit einer strichpunktierten Linie 20 angedeutet
ist.
Auf ähnliche Weise ist das tiefer gelegene Ende des Ofens von einem Gehäuse 21 umgeben, welches auch
einen Kühler umgibt, in dem der Klinker, der den Ofen mit Temperaturen von 1100—12000C verläßt, mittels
Durchleiten von atmosphärischer Luft auf etwa 1000C
gekühlt wird, wobei die Luft erhitzt und dann als vorerhitzte Verbrennungsluft in dem Drehrohrofen 16
und in der Kammer 1 eingesetzt wird. Der Kühler besteht aus einem Rost 'Xl, auf welchem der Klinker in
einer Schicht mit entsprechender Dicke verteilt wird. Die Klinkerschicht bewegt sich dann fortlaufend vom
Ofen weg und wird von querströmender Kühlluft, welche unter Druck durch ein Kühlluftzufuhrrohr 23
dem Raum unter dem Rost 22 zugeführt wird, durchdrungen. In der F i g. 6 ist das äußerste Ende des
Kühlers, aus welchem der gekühlte Klinker ausgetragen wird, nicht dargestellt Nach dem Durchlaufen der
KiifikcrschiChi StfönH die jetzt Vorgewärmte Kühlluft
entlang den mit Pfeilen angedeuteten Bahnen teils in den Drehrohrofen 16 und teils durch das Zufuhrrohr 7,
welches mit dem oberen Ende des Gehäuses 21 verbunden ist, in die Kammer 1, wie in F i g. 1
beschrieben.
Bei der Abhandlung der F i g. 1 wurde auch erwähnt, daß das Auslaßrohr 2 für das in den Abgasen aus dem
Calcinierungsprozeß suspendierte calcinierte Rohmaterial tangential in einen Zyklon mündet Dieser ist in
Fig.6 mit 24 bezeichnet In diesem Zyklon wird das
calcinierte Rohmaterial von den Abgasen getrennt und setzt sich am Boden des Zyklons ab, während die
Abgase den Zyklon durchi ein oberes zentrales Steigrohr 25 verlassen.
Das Steigrohr 25 mit dem entsprechenden Zyklon 26 und einem weiteren Steigrohr 27 mit einem entsprechenden
Zyklon 28 bildet einen herkömmlichen zweistufigen Zyklonvorerhitzer, in welchem das kalte
,Rohmehl mit den vom Calcinierungsprozeß anfallenden Abgasen vorgewärmt wird, bevor es selbst calciniert
wird.
Von der Spitze des obersten Zyklons 28 des Zyklonvorerwärmers werden die Abgase durch ein
zentrales Auslaßrohr 29 einem Ventilator 30 zugeführt, welcher den erforderlichen unteratmosphärischen
Druck liefert, um den Gasstrom entlang der mit den Bezugszeichen 23,22,21,7,1,2,24,25,26,27,28,29 und
30 angedeuteten Bahn zu führen. Die Ausstoßseite des Ventilators 30 mündet in einen Staubabscheider 31, in
welchem in den Abgasen enthaltener Staub entfernt wird, damit die Abgase durch ein Entlüfterrohr 32 in die
Atmosphäre entweichen können, ohne Schaden anzurichten.
Das vorzuerhitzende, zu calcinierende und zu Zementklinker zu brennende Rohmaterial wird von
einem Bunker 33 zugeführt und sinkt von dort in ein Zufuhrrohr 34, welches mit einem Drehschieberventil 35
versehen ist, durch das ein gleichzeitiges Ansaugen von
atmosphärischer Luft in das Zufuhrrohr 34 verhindert wird. Das andere Ende des Rohres 34 mündet in das
untere Ende des Steigrohres 27 für den obersten Zyklon 28 des Zyklonvorerhitzers, was bedeutet, daß im
gesamten Zyklonvorerhitzer und auch im Rohr 27 unteratmosphärischer Druck vorherrscht, da der Zyklonvorerhitzer
mit der Ansaugseite des Ventilators 30 verbunden ist
Das Rohmehl wird in den durch das Steigrohr 27 aufsteigenden heißen Gasen suspendiert und von diesen
erhitzt und dann in den Zyklon 28 eingebracht, in welchem das vorgewärmte Rohmehi abgesondert wird
und auf den Boden des Zyklons sinkt, welchen es durch ein Zufuhrrohr 36 verläßt, in welches ebenfalls ein
Drehschieberventil 37 eingebaut ist, das den gleichen Zweck erfüllt wie das Ventil 35. Das Rohmehl wird dann
.suspendiert in den durch das Rohr 25 aufsteigenden Gasen durch das Steigrohr 25 in den untersten
Vorerhitzungszyklon 26 eingebracht. Im Zyklon 26 werden das weiter vorerhitzte Rohmehl und die Gase
wieder getrennt, letztere folgend dem schon beschriebenen Weg, während das Rohmehl auf den Boden des
Zyklons 26 und von dort in das Zufuhrrohr 38 sinkt
Entspräche die Anordnung nach F i g. 6 genau der in Fi g. 1 und 2 gezeigten Anlage, welche die Verwendung
von zweiphasigen Zyklonvorerhitzern vorsieht, so wären zwei Zyklone 26 vorhanden, einer für jeden
Zuführungsast, und jeder mit einem eigenen Zufuhrrohr 38. Die Böden der beiden Zyklone und ihre Zufuhrrohre
entsprächen dann den Teilen J3 bzw. Ί2 in Fig. i.
Gemäß F i g. 6 ist ein Zyklonvorerhitzer mit nur einem Abführungsasit vorgesehen. Um jedoch zwei Zufuhrrohre
12 zum Behälter 5 innerhalb des Schachtes 1 zu führen und damit eine gleichmäßige Verteilung des
-vorerhitzten Rohmehls im Behälter 5 zu erzielen, ist das Zufuhrrohr 38 der in Fig. 6 gezeigten Anlage in zwei
Äste geteilt, welche beide mit 12 bezeichnet sind, da sie in den in F i g. 1 als Zweigrohre 12 bezeichneten Rohren
entsprechen. Eine gleichmäßige Verteilung des vorerhitzten Rohmehls in die beiden Zweigrohre 12 wird
durch einen einstellbaren Schieber in einem Gehäuse 39 erzielt
Das im Schacht 1 calcinierte und im Zyklon 24 vom Gas abgetrennte Rohmehl, dessen weiterer Weg schon
beschrieben wurde, wird dann durch ein Rohr 40 dem Drehrohrofen 16 zugeführt, in welchem das Rohmehl
wie schon beschrieben in Zementklinker übergeführt
Die erhitzten festen Materialteilchen, welche in den den Drehrohrofen entlang dem mit der strichpunktierten
Linie 20 angegebenen Weg verlassenden Abgasen enthalten sind, können je nach dem mit den strichpunktierten
Linien 41,42 und 43 angegebenen Weg, welchen die Drehrohrofenabgase nehmen, eingesetzt werden. Je
nach Bedarf kann nur ein Weg, zwei oder auch alle drei Wege verwendet werden.
Gehen die Ofengase oder ein Teil derselben den mit der strichpunktierten Linie 41 angegebenen Weg, so
vereinigen sie sich mit den bei der Calcinierung des Rohmaterials in Schacht 1 anfallenden Abgasen
unmittelbar bevor sie vom Ventilator 30 angesaugt werden, von welchem sie in den Staubabscheider 31
gedruckt werden. Da der Staubabscheider keine übermäßig hohen Gastemperaturen auszuhalten imstande
ist, ist, wie schematisch dargestellt, in den Kreislauf ein Kühlturm 44 eingeschaltet. Im Kühlturm
werden die Gase mit Wasser gekühlt Die in den Gasen enthaltene Wärme ist daher verloren, wenn die auf das
Kühlwasser übertragene Wärme nicht verwendet werden kann. Die festen Teilchen, d. h. in den Abgasen
enthaltener Staub, werden jedoch zusammen mit dem in den vom Calcinieren und Vorerhitzen anfallenden
Abgasen enthaltenen Staub im Staubabscheider 31 abgefangen und können, wenn der Staub keine
übermäßigen Mengen Alkali oder Chlor enthält, dem Drehrohrofen 16 zugeführt werden, z. B. durch Einbrin-.
gen in das Rohr 40, wie mit der strichpunktierten Linie 45 angedeutet
Verfolgen die Rauchgase aus dem Drehrohrofen 16 oder ein Teil derselben die strichpunktierte Linie 42, so
vereinigen sie sich mit den von der in der Kammer 1 vorgenommenen Calcinierung des Rohmehls anfallenden
Abgasen und werden zusammen mit. letzteren Gasen in den Zyklonvorerhitzer eingebracht (25,26,27,
28,29). In diesem Fall wird die in den Drehrohrofenabgasen
enthaltene Wärme als Beitrag zur Erwärmung des Rohmehls und damit zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens eingesetzt Die Gase werden entsprechend gekühlt und können daher ohne Gefahr
mit den aus der Calcinierung anfallenden Abgasen durch den Ventilator 30 in den Staubabscheider 31 geleitet
werden, in welchem die gesamte Staubmenge abgefangen wird, um wie schon beschrieben nach Bedarf
eingesetzt zu werden.
Wenn die Rauchgase aus dem Drehrohrofen 16 oder ein Teil derselben dem strichpunktierten Weg 43 folgen,
so werden sie statt atmosphärischer Luft in das Rohr 11 eingebracht und stellen damit die durch die Zufuhrrohre
10 zugeführte »Luft« dar, welche zur Fluidisierung des vorerhitzten Rohmehls im Behälter 5 dient (siehe
Fig. 1). Durch die im Gas enthaltene Wärme wird das Rohmehl weiter erwärmt, während es vom Gas von
unten durchströmt wird. Im Gas enthaltene Festteilchen vermischen sich mit den anderen Teilchen, welche in
dem im Schacht 1 im Raum 15 über dem Behälter 5
ι ο (siehe F i g. 1) vorliegenden Gas suspendiert sind.
Vorstehend wurde auf alternative Förderwege im Zusammenhang mit Fig.6 (angedeutet durch strichpunktierte
Linien) hingev .-\fin.
Auch in F i g. 1 sind bestimmte Alternativen darge-
Auch in F i g. 1 sind bestimmte Alternativen darge-
!5 stellt So z. B. deuten die strichpunktierten Linien 46 an,
daß ein Teil des vorerwärmten Rohmehls aus dem Zyklon 13, statt mit dem übrigen Material dem Behälter
5 zugeführt zu werden, in das Zufuhrrohr 7 für die Verbrennungsluft eingebracht wird, um darin suspendiert
un j in den Raum 15 eingebracht zu werden.
Die strichpunktierten Linien 47 deuten an, daß ein Teil des Brennstoffs, statt direkt der Flamme 9 durch das
Brennrohr 8 zugeführt zu werden, vom Rohr abgezweigt und in den Unterteil des Behälters 5 eingebracht
werden kann, ähnlich, wie die Fluidisierungsluft durrh
die Rohre 11 und 10 zugeführt wird. Wenn aer
Brennstoff noch nicht in gasförmigem Zustand vorliegt, wird er in Gas oder Dampf umgewandelt, wenn er mit
dem heißen Rohmehl in Berührung kommt. Das Gas steigt zusammen mit der Fluidisierungsluft durch die
Rohmehlschicht auf.
Die in Fig.6 gezeigte Anlage stellt nur ein
Ausführungsbeispiel dar und kann auf verschiedenste Weise modifiziert werden. So z. B. wurde vorgeschlagen,
die Zyklonvorerhitzer 25,26,27,28,29 einfach bzw.
zweifach anzulegen, diese können aber auch, wie bekannte Vorwärmer, vierfach sein. In diesem Fall sind
vier Zufuhrrohre 12 zum Behälter jeweils um 90° zueinander versetzt vorgesehen. Statt zweifache können
also auch ein- oder vierfache Vorerhitzer verwendet werden.
Außerdem kann ein mit dem Zyklonvorerhitzer nicht identischer Suspensionsvorerhitzer zum Vorerhitzen
des Rohmehls verwendet werden. Außer dem Rostkühler 21, 22 und 23 kann auch ein anderer Klinkerkühler
dem Drehrohrofen 16 nachgeschaltet sein, wie. z. B. eine darunterliegende, sich unabhängig drehende Kühltrommel
oder ein unabhängig rotierender Planetenkühler.
Hierzu 3 Blatt iceichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zum wenigstens partiellen Calcinieren eines vorerwärmten, pulverförmigen Rohmaterials,
welches aus Kalk besteht oder diesen enthält, während dieses Rohmaterial sich in einer Kalzinierzone
suspendiert in einem Gas befindet, wonach es aus der Kalzinierzone durch Mitreißen mit diesem
Gas entfernt und schließlich davon abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vorerwärmtes,
pulverförmiges Rohmaterial einer mittels eines nichtbrennbaren Gases fluidisierten Schicht zugeführt
wird, wonach das fluidisierte Material der Kalzinierzone zugeführt wird, teils durch Überströmen
der fluidisierten Schicht des Rohmaterials über ein Wehr, teils durch Mitreißen mit dem nirhtbrennharen
Gas, daß in dieser Kalzinierzone durch Verbrennen eines Brennstoffes mit einem sauerstoffhaltigen
Gas wenigstens eine Flamme unterhalten wird und daß das der Kalzinierzone zugeführte
{Material in dem der Flamme zugeführten sauerstoffhaltigen Gas suspendiert wird, wobei die zur
wenigstens partiellen Calcinierung der Rohmaterialteilchen erforderliche Wärme von der Flamme oder
den Flammen auf die Suspension der Rohmaterialteilchen übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Brennstoffs, statt direkt die
Flamme oder die Flammen zu speisen, der fluidisierten Schicht des vorerwärmten pulverförmigen
Rohmaterials zugeführt und mit dieser vermischt wird, wodurch er zusammen mit dem
Material in gasförmigem Zustand in die Kalzinierzone gelangt und dort verbrannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des vorerhitzten
pulverförmigen Rohmaterials, statt der fluidisierten Schicht zugeführt zu werden, direkt in dem
sauerstoffhaltigen Gas suspendiert und zusammen mit dem sauerstoffhaltigen Gas in die Kalzinierzone
eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohmaterialien
nach wenigstens partieller Calcinierung einer endgültigen Calcinierung und/oder anderen
Wärmebehandlung unterworfen werden und daß das zum Fluidisieren der Rohmaterialschicht eingesetzte
nicht brennbare Gas zum Teil aus den bei der endgültigen Calcinierung und/oder anderen Wärmebehandlung
anfallenden Abgasen besteht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohmaterialien,
nach wenigstens partieller Calcinierung, einer endgültigen Calcinierung und/oder anderen
Wärmebehandlung und danach einem mit atmosphärischer Kühlluft vorgenommenen Kühlprozeß
unterworfen werden, wobei wenigstens ein Teil der in dem KühlprozeE verwendeten Kühlluft in dem
der Flamme oder den Flammen zugeführten sauerstoffhaltigen Gas wiederverwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr
einen nach aufwärts fließenden Strom des sauerstoffhaltigen Gases umgibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nach aufwärts fließende sauerstoff haltige
Gasstrom eine schraubenförmige Wirbelbewegung erzeugt.
10
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