DE2503330A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen kalzinieren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von portland- zement - Google Patents
Vorrichtung zum kontinuierlichen kalzinieren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von portland- zementInfo
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Description
-.'-:«.« 7U-/9 22. Jan. 1975
Gzy/Os.
Fuller Company, Catasauqua, Pa. (USA)
Vorrichtung zum. .kontinuierlichen Kalzinieren und
Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von
Portland-Zement
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalzinieren von einem festen, teilchenförmigen Material, insbesondere eine
Vorrichtung zum schnellen Kalzinieren von Rohstoffen, wie sie bei der Herstellung von Portland-Zement verwendet werden.
Di 5 Erfindung kann auch bei anderen Verfahren verwendet werden, bei welchen feines, festes, teilchenförmiges Material
kalziniert werden soll.
Bei der Herstellung von Portland-Zement war es allgemein bekannt,
dia Ausgangsstoffe zunächst zum Kalzinieren und dann zur Kliiikerbildung zu erhitzen. Nach der Klinkerbildung wird
das Material nach bekannten Verfahren, z.B. durch schnelles
Abkühlen mit Luft, gekühlt. In der Regel verwendet man heutzutage einen Drehrohrofen zum Kalzinieren und zur Klinkerbildung. Nach neueren Verfahren werden die Abgase aus dem
Drehrohrofen verwendet zum Vorwärmen der in den Drehrohrofen eingeführten Rohstoffe.
Es war ferner bekannt, ein besonders geheiztes Gefäss zum Kalzinieren und den Drehrohrofen nur für die Klinkerbildung
zu verwenden. Hierbei kann ein besonderer Vorwärmer verwendet werden, aus welchem das Material in die Vorrichtung zum
Kalzinieren gelangt. Das kalzinierte Material wird dann in den Drehrohrofen zur Klinkerbildung geführt. Der Vorrichtung
zum Kalzinieren wird Brennstoff zugeführt, um in ihr die zum
Kalzinieren erforderlichen Temperaturen zu erreichen und zusätzlicher Brennstoff wird in den Drehrorofen eingeführt, um
dort die zur Klinkerbildung erforderlichen Temperaturen zu
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erreichen. Derartige Systeme sind in den US-Patentschriften Nr. 1 468 168 und Nr. 1 557 873 beschrieben. Neuere derartige
Systeme sind in der US-Patentschrift . Nr. 3 452 968
und der japanischen Patentschrift Nr. 47-3o4o5 beschrieben. Bei den neueren Entwicklungen wird eine Vorrichtung zum
schnellen Kalzinieren verwendet, wobei die Verbrennung des Brennstoffes in einem Gefäss stattfindet, so dass in ihm
hohe Temperaturen entstehen, und wobei die Ausgangsstoffe durch das Gefäss hindurchgeführt werden. Die hohen Temperaturen
in dem Gefäss ermöglichen ein schnelles Kalzinieren des feinen, festen, teilchenförmigen Materials.
Diese neueren Systeme haben an Bedeutung gewonnen bei der Herstellung von Portland-Zement, weil sie die Produktionskapazität
erhöhen unter Verwendung kleinerer Drehrohröfen bei besserer Ausnutzung einer gegebenen Menge an Brennstoff. Bei
diesen Systemen wird als Brennstoff meistens Öl oder Gas verwendet. Für eine Vorrichtung, bei welcher alle Arten von
Brennstoff, insbesondere auch Kohle, verwendet werden können, S.nd Änderung der bekannten Ausführungsformen notwendig. Das,
ist deshalb erforderlich, weil bei Verwendung von Kohle als Brennstoff eine längere Verweilzeit des Brennstoffes in der
Vorrichtung zum Kalzinieren gebraucht wird als bei Verwendung von Öl oder Gas. Eine Erhöhung der Verweilzeit gewährleistet
eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes und damit eine höhere Wirksamkeit des Systems.
Die wesentliche Aufgabe der Erfindung ist eine verbesserte Vorrichtung zum Kalzinieren, die mit allen Arten Brennstoff
betrieben werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Port land-Zement unter Verwendung
der oben erwähnten Vorrichtung zum Kalzinieren. Noch eine Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung, zum Kalzinieren,
in welcher die Verweilzeit des Brennstoffes in dem Gefäss
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so weit erhöht wird, dass sie mit Kohle betrieben werden kann.
Diese und andere Aufgaben werden durch die erfindungsgemässe Vorrichtung gelöst. Die Vorrichtung enthält ein Gefäss mit
einem Einlass für die Verbrennungsluft und einem Auslass für die Abgase, einem Einlass für das zu kalkzinierende Material
stromabwärts von dem Einlass für die Verbrennungsluft, einem Brenner für die Herstellung einer Verbrennungszone zwischen
dem Einlass für das zu kalzinierende Material und dem Einlass für die Verbrennungsluft, wobei der Auslass für die Abgase
gleichzeitig ein Auslass für das kalzinierte Material ist und stromabwärts von dem Einlass für das zu kalzinierende Material
angeordnet ist.
Die Aufgaben werden auch gelöst durch eine Vorrichtung zum Kalzinieren
mit einem Gefäss mit einem Einlass für das zu kalzinierende Material, einem Einlass für den Brennstoff, Mittel
zur Erzeugung einer Verbrennungszone in dem Gefäss und einem
Auslass für die Abgase und das kalzinierte Material, wobei die Verbrennungszone und der Auslass für die Abgase in StröiLungsrichtung
angeordnet sind.
Die Zeichnungen erläutern einige Ausführungsformen der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Klinkerbildung unter Verwendung der Erfindung,
die Fig. 2 zeigt in vergrößertem Masstab die Vorrichtung zum
Kalzinieren,
die Fig. 3 zeigt eine Abänderung' der Vorrichtung nach Fig. 2, die Fig. 4 zeigt eine Abänderung der Anlage nach Fig. 1,
die Fig. 5 zeigt Abänderungen der Vorrichtung zum Kalzinieren nach den Fig. 2 und 3.
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Die.Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Herstellung von Portland-Zement.
Die Anlage enthält in Strömungsrichtung einen Vorwärmer 1 in der "bekannten Ausbildung zum Vorwärmen von Suspensionen.
An den Vorwärmer 1 angeschlossen ist eine Vorrichtung 3 zum schnellen Kalzinieren, eine Vorrichtung 5 zur
KlinkerMldung in der Form eines Dr ehr ohr ο fens, und ein Kühler
6.
Der Vorwärmer 1 enthält mehrere in Reihe geschaltete Zyklone 7, 6 und 9 zum Trennen der Feststoffe von den Gasen. Der Zyklon
7 enthält einen Einlass 1o für Gas und mitgerissene Feststoffe,
einen Auslass 11 für die Gase und einen Auslass 12 für die Feststoffe. Der Zyklon 8 enthält einen Einlass 13 für
Gas und mitgerissene Feststoffe, einen Auslass 14 für Gase und einen Auslass 15 für Feststoffe. Der Zyklon 9 enthält einen
Einlass 16 für Gas und mitgerissene Feststoffe, einen Auslass 17 für Gase und einen Auslass 16 für Feststoffe.
In dem Auslass 14 des Zyklons 8 ist ein Einlass 2o für das zu kalzinierende Material vorgesehen. Ein sehr wirksamer Staubsammler
21 ist verbunden mit dem Auslass 11 des Zyklons 7 und enthält einen mit einem Schornstein verbundenen Auslass 22.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung 3 zum schnellen Kalzinieren ist in Reihe geschaltet mit dem Vorwärmer 1. Diese Vorrichtung
zum Kalzinieren kann so ausgebildet sein, wie die Fig. 2, 3 oder 5 es zeigen. Hier soll zunächst die Fig. 2 beschrieben
werden. Das aufrechte Gefäss 3o besteht aus einem ersten Abschnitt 31 einem kleineren Durchmesser und einem zweiten
oberen Abschnitt mit einem .grösseren Durchmesser. Ein Übergangsabschnitt
33 kann vorgesehen sein. Das Gefäss enthält einen Einlass 34 für das zu kalzinierende Material, der mit
dem Auslass 18 des Zyklons 9 des Vorwärmers 1 verbunden ist. Gemäss der Fig. 2 befindet sich der Einlass 34 in dem verbindenden
Abschnitt 33» kann aber auch in dem zweiten Abschnitt 32 angeordnet sein. Das Gefäss 3o enthält ferner einen Einlass
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35 für den Brennstoff, der in geeigneter Weise verbunden ist mit einer Quelle 36 für den Brennstoff, z.B. für pulverisierte
Kohle. Ein Brenner 37 kann in dem Gefäss 3o in dem ersten Abschnitt 31 vorgesehen sein. Der Brenner kann in der Mitte .
des Gefässes 3o angeordnet sein oder ausserhalb des Gefässes, wobei die Flamme in die Mitte des Gefässes gerichtet ist. Die
Kohle kann zu dem Brenner und dem Einlass 35 mittels Druckluft 48 aus einer geeigneten Quelle gefördert werden. In Abhängigkeit
von dem verwendeten Brenner kann eine Zündflamme 49 aus Öl erforderlichenfalls verwendet werden. Der Brenner
erzeugt in dem ersten Abschnitt 31 des Gefässes eine Verbrennungszpne;
Aus dem Einlass 34 für das zu kalzinierende Material kann dieses in die Verbrennungszone geleitet werden.
Die Verbrennungsluft gelangt durch die Leitung 38 in den Einlass 39 des Gefässes unterhalb des Einlasses 35 für den Brennstoff.
Gewünschtenfalls kann eine Diffusions- oder Verteilerplatte 4o oberhalb des Einlasses 39 für die Verbrennungsluft
und unterhalb des Einlasses 35 für den Brennstoff vorgesohen
sein. Ein Auslass 41 für das kalzinierte Material und die Abgase ist oben an dem Gefäss 3o vorgesehen. In Richtung der Gasströmung
befindet sich also die Verbrennungszone stromabwärts von.dem Einlass für das Verbrennungsgas und stromaufwärts von
dem Einlass für das zu kalzinierende Material und dem Auslass für die Abgase.
Ein Scheider 43 zum Abtrennen der Feststoffe von den Gasen in Form eines Zyklons ist durch die Leitung 44 und den Auslass
mit dem Gefäss 3o verbunden. Der Zyklon 43 enthält einen tangentialen Einlass 45 für das Gas und die mitgerissenen Feststoffe,
einen gesonderten Auslass 46 für das Gas und einen gesonderten Auslass 47 für die Feststoffe.
Die Vorrichtung 5 zur Klinkerbildung als üblicher Drehrohrofen 5o ist mit der Vorrichtung 3 zum Kalzinieren verbunden.
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Zu ihm gelangt das Material durch die Leitung 47 aus dem Zyklon 43. Das Auslassende 51 des Drehrohrofens 5o enthält
Mittel 52 zum Einführen von Brennstoff und Mittel 53 zum Einführen
von Verbrennungsluft. Der zugeführte Brennstoff wird verwendet für die Klinkerbildung des Materials.
61
Der Kühler 6 nach Fig. 1 enthält Mittel/zum Zuführen von Kühlluft
durch ein Bett des heissen Materials in den Kühler 6. Beim Hindurchströmen der Kühlluft durch das heisse Material
kühlt sie die heissen Klinker, wobei die Luft erwärmt wird. Wenigstens ein Teil der erwärmten Luft wird dem Drehrohrofen
5o als vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt, und zwar durch die Leitung 51. Weitere erwärmte Luft wird durch die Leitung
54 in die Vorrichtung 3 zum Kalzinieren als Verbrennungsluft geführt.. Die restliche Luft gelangt durch die Leitung 63 in
den sehr wirksamen Staubsammler 64 und wird von da in die Atmosphäre abgelassen.
Die Ausführungsform der Anlage nach Fig. 1 kann eine Mischkammer 7o enthalten, in welche durch die Leitung 71 Abgase aus
dem Drehrohrofen 5o eingeführt werden zusammen mit der erwärmten Luft durch die Leitung 54. Die Leitung 38 für die Verbrennungsluft
des Gefässes 3o für die Kalzinierung ist verbunden mit der Mischkammer 7o.
Beim Betrieb werden die Ausgangsstoffe bei 2o dem Vorwärmer 1 zugeführt, insbesondere der Leitung, welche den Auslass 14 des
Zyklons 8 und den Einlass 1o des Zyklons 7 verbindet. Heisse
Abgase aus dem Zyklon 8 nehmen die Ausgangsstoffe mit und führen diese zu dem Einlass 1o des Zyklons 7, wobei die Ausgangsstoffe
in einem gewissen Ausmass vorgewärmt werden.
In dem Zyklon 7 wird das teilchenförmige Material von dem Gas
getrennt und durch den Auslass 12 der Leitung zugeführt, welche den Auslass 17 für das Gas des Zyklons 9 und den Einlass 13 für
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das Gas mit den mitgerissenen Feststoffen des Zyklons 8 verbindet.
Die Gase aus dem Zyklon 7 gelangen durch den Auslass zu dem Staubsammler 21. Die Feststoffe aus dem Auslass 12 werden
mitgerissen von den Gasen aus dem Zyklon 9 und in den Zyklon 8 gefördert. Diese Gase erwärmen zusätzlich die Ausgangsstoffe , In dem Zyklon 8 gelangen die abgetrennten Gase zu dem
Auslass 14, und die Feststoffe werden durch die Leitung 15 in den Gasauslass 46 des Zyklons 43 der Vorrichtung 3 zum Kalzinieren
geführt. Diese heissen Gase reissen die Feststoffe mit sich und fördern sie zu dem Einlass 16 des Zyklons 9. In dem
Zyklon 9 werden die Feststoffe von den Gasen getrennt und gelangen durch die Leitung 18 zu dem Einlass 34 der Vorrichtung
3 zum Kalzinieren.
In der Vorrichtung 3 zum Kalzinieren findet die Verbrennung in dem ersten Abschnitt 31 statt. Die vorgewärmten Rohstoffe werden abwärts geführt in die Verbrennungszone, in der Regel im
Gegenstrom zu den nach aufwärts strömenden Verbrennungsgasen. Bei Verwendung von Kohle als Brennstoff wird für eine vollständige
Verbrennung eine längere Zeit benötigt als bei Gas oder Öl. Es ist wichtig, die Kohleteilchen in der Vorrichtung
zu halten, bis eine vollständige Verbrennung stattgefunden hat. Da der Einlass für die Verbrennungsluft sich unterhalb des
Einlasses 35 für den Brennstoff und unterhalb der Verbrennungszone befindet, hält die aufwärtsströmende Luft den Brennstoff und die Rohstoffe in Suspension und gewährleistet es,
dass der gesamte Brennstoff verbrannt wird und nicht aus der Verbrennungszone herabfällt. Bei der Führung der Rohstoffe
gegen die Verbrennungszone durchströmt das Material die Verbrennungszone so, dass eine schnelle Kalzinierung stattfindet.
Der Abschnitt 32 mit dem grösseren Durchmesser setzt die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die Vorrichtung 3 zum
Kalzinieren herab, so dass die Verweilzeit in dem Gefass 3o ·
erhöht und eine vollständige Kalzinierung erreicht wird.
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Bei der Zuführung von vorgewärmter Verbrennungsluft aus dem Kühler und der heissen Abgase aus dem Drehrohrofen in .die
Vorrichtung 2\im Kalzinieren braucht weniger Brennstoff direkt
der Vorrichtung zum Kalzinieren zugeführt zu werden, um die gewünschte Temperatur zu erzielen.
Die Abgase und das kalzinierte Material werden aus dem Gefäss 3o bei 41 abgelassen und durch die Leitung 44 zu dem Zyklon
43 geführt. Die abgetrennten Gase werden bei 46 abgelassen, die abgetrennten Feststoffe werden bei 47 abgezogen und zur
weiteren Behandlung in die Vorrichtung 5 zur Klinkerbildung
geführt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Mischkammer 7o weggelassen. Die Abgase aus der Vorrichtung 5 zur Klinkerbildung
werden direkt durch die Leitung 71 in das Gefäss 3o geführt. Die heissen Abgase aus dem Kühler 6 werden durch die
Leitung 54 in das Gefäss 3o geführt. Der Boden des Gefässes
3o dient als Mischkammer. Bei der Ausführungsform nach Fig. werden die Leitungen 71 und 54 lsi das Gefäss 3o herum angeordnet,
so dass die Abgase aus dem Kühler und die heissen Abgase aus dem Drehrohrofen gut gemischt werden. Bei der Ausführungsform
nach Fig. 3 ist auch die Verteilerplatte 4o entfernt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 werden die Abgase aus der
Vorrichtung 5 zur Klinkerbildung nicht in der Vorrichtung 3 zur Kalzinierung verwendet, sondern gelangen direkt zu dem
Vorwärmer 1. Die gesamte Verbrennungsluft für die Vorrichtung
3 zum Kalzinieren wird durch die Leiiaig 54 aus dem Kühler 6 zugeführt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird das zu kalzinierende Material der Vorrichtung 3 zum Kalzinieren unterhalb des
Einlasses 35 für den Brennstoff und unterhalb der Verbrennungszone zugeführt, in Abweichung von dem Einlass 35 für
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Brennstoff nach den Fig. 2 und 3. Es wird angenommen, dass
bei Zuführung der zu kalzinierenden Stoffe zusammen mit der Verbrennungsluft unterhalb der Verbrennungszone ein gutes
Mischen des Brennstoffes, der zu kalzinierenden Stoffe und der Verbrennungsluft stattfindet. Wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 wird das kalzinierte Material
oben aus dem Gefäss 3o abgezogen.
Aus dem Gesagten geht hervor, dass die Aufgaben der Erfindung gelöst werden. Das Gefäss zum Kalzinieren dient zum
sehr raschen Kalzinieren des festen, teilchenförmigen Materials. Die Einlasse für die Verbronnungsluft und die Ausgangsstoffe,
die Verbrennungszone und die Auslässe für das kalzinierte Material und die Abgase sind so angeordnet,
dass eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes und eine vollständige Kalzinierung stattfinden. Diese Anordnung ist
besonders dann vorteilhaft, wenn als Brennstoff Kohle verwendet wird.
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Claims (14)
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Kalzinieren, bestehend aus einem Gefäss mit einem Einlass für die Verbrennungsluft,
einem Auslass für die Abgase, einem Einlass für den Brennstoff, einem Einlass für das zu kalzinierende Material
und einem Auslass für das kalzinierte Material, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass -für das zu kalzinierende
Material stromabwärts von dem Einlass für die Verbrennungsluft angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass für den Brennstoff zwischen dem Einlass für das
zu kalzinierende Material und dem Einlass für die Verbrennungsluft
angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Einlass für das zu kalzinierende Material und für die Verbrennungsluft stromaufwärts von dem Einlass für den
Brennstoff angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,
dass der Einlass für den Brennstoff als Zuführung von Kohle ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Auslass für die Abgase gleichzeitig der Auslass für das kalzinierte Material ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gefäss eine in ihm befestigte, sich über seinen ganzen Querschnitt erstreckende'Diffusionsplatte zwischen dem Einlass für die Verbrennungsluft und
dem Einlass für den Brennstoff enthält.
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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass für das zu kalzinierende
Material Vorrichtungen zum Leiten des zu kalzinierenden Materials in die Verbrennungszone enthält.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, daädurch
gekennzeichnet, dass mit dem Auslass für die Abgase und für das kalzinierte Material eine Vorrichtung zum Trennen
der Feststoffe von den Gasen verbunden ist«
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gefäss aufrecht angeordnet ist und aus zwei Abschnitten mit verschiedenen Durchmessern "■
besteht, wobei der Einlass für den Brennstoff in dem Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser und der Auslass für
das kalzinierte Material in dem Abschnitt mit dem grösseren Durchmesser angeordnet sind.
10. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Portland-Zement,
dadurch gekennzeichnet, dass sie in Strömungsrichtung einen Vorwärmer für die Ausgangsstoffe, eine Vorrichtung
zum Kalzinieren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, eine Vorrichtung zur Klinkerbildung und einen Kühler enthält.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler Mittel zum Hindurchleiten von .kalter Luft durch
die Klinker und Mittel zum Weiterleiten wenigstens eines Teiles der hierbei erwärmten Luft in den Einlass für die
Verbrennungsluft für die Vorrichtung zum Kalzinieren enthält.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler Mittel zum Weiterleiten wenigstens eines Teiles
der in ihm erwärmten Luft als Verbrennungsluft für die
Vorrichtung zur Klinkerbildung enthält.
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13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1o bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass der Vorrichtung zur Klinkerbildung eine Mischkammer angeschlossen ist, in welcher wenigstens
ein Teil der aus der Vorrichtung zur Klinkerbildung austretenden Abgase mit wenigstens einem Teil der
erwärmten Luft aus dem Kühler gemischt wird.
erwärmten Luft aus dem Kühler gemischt wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1o bis 13, gekennzeichnet
durch Mittel zum Weiterleiten der aus der Vorrichtung zur Klinkerbildung austretenden heissen Abgase
in den Vorwärmer.
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