DE2510312A1 - Verfahren zur thermischen behandlung von feinkoernigem gut, insbesondere zum vorbrennen von zement - Google Patents

Verfahren zur thermischen behandlung von feinkoernigem gut, insbesondere zum vorbrennen von zement

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DE2510312A1 DE19752510312 DE2510312A DE2510312A1 DE 2510312 A1 DE2510312 A1 DE 2510312A1 DE 19752510312 DE19752510312 DE 19752510312 DE 2510312 A DE2510312 A DE 2510312A DE 2510312 A1 DE2510312 A1 DE 2510312A1
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Description

sum Patentgesuch H 7>/V
fach
g
der- Kiöckner-Buiaboldt-Deutz ,-.- ,e
bi/ fa
g e s e 1 ± s chai t
6. Iiärz 1975 2510312
/erfahren zur thermischen Behandlung τοη feinkörnigem Gut, insbesondere zum Vorbrennen von Zement
Die Brfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement in mehreren Stufen> wobei das Gut zunächst vox-erhitzt und schließlich in einem Ofen fertiggebrannt wird und vor Eintritt in den Ofen in einem heißen Gasstrom verweilend unter Brennstoffzufuhr vorgebrannt wird.
Bei der Herstellung von Zement ist es z. B. aus der deutschen Patentschrift 44-6 029 bekannt, die normalerweise im Drehrohrofen hintereinander stattfindene Kalzinierung und Sinterung in zwei getrennten Anlagenteilen durchzuführen, so daB der- Drehrohrofen nur die Sinterung und ein vorgeschalteter Anlagenteil, der vorzugsweise mit einem Verweilen
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der zugefügten Brenngutteilenen in einem Luftstrom arbeitet, die Ka-lzination übernimmt. Bei den nach diesem Prinzip arbeitenden Anlagen, bei denen beispielsweise die Vo rj£alzinieiiuigseinricntung ein L^dcloii-Warme tauscher ist,
kann dex" Drehrohrofen in seinen Abmessungen kleiner gehalten werden. Da der Drehrohrofen aufgrund seiner dynamischen Beanspruchung kostenaufwendiger ausgeführt sein muß als der nur statischer Belastung ausgesetzte Wärmetauscher, erbringt eine entsprechende verkleinerung des Drehrohrofens eine Einsparung, die auch durch die zusätslichen Einrichtungen am Wärmetauscher kostenr^-Sig nicht aufgehoben wird.
um eine solche tforkalzinieriing su erreichen, ist natürl ein entsprechendes Würmeangebot in einer besonderen Brenn— zone erforderlich, if'ür diese Brennzone ist su beachten, daß eine bestimmte Haximal temp eratur an keiner Stelle
überschritten werden darf, da sonst die Gefahr von Aabackungen besteht, die zu Betriebsstörungen führen. Lan hat aus diesem Grunde bereits verschiedene apparativ ■verhältnismäßig aufwendige besondere Brennkammern geschaffen, die zwischen dem eigentlichen Vorwärmer und desi dex· Sinterung dienenden Drehofen eingeschaltet sind und in denen
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-ο-
eine intensive .PurchTni seining yon uohmaterial und Brenn- · stoff gewährleistet sein soll, um 'xemperaturspitzen zu vermeiden. Diese Brennkammern sind, wie erwähnt, sehr aufwendig.
Ee ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, die Vorkai ζ inie rung in der vom Drehofen zum eigentlichen Vorwärmer führenden Gasleitung durchzuführen (DOS 2.524.519 und 2.324.565)· iJm die geschilderte mögliche uloerhitzung zu vermeiden, wird hier der Brennstoff mit dem zu kalzinierenden Rohmaterial gemischt, bevor sich der Brennstoff in dem vom Drehofen kommenden Gasstrom verteilt. Die Mischung soll also an einer Stelle erfolgen, an der die Eohmaterialkonzentration so hoch ist, daß noch keine Verbreiuiungsbedingungen herrschen. Eine solche fiohmaterialkonzentration an bestimmten Stellen der Gasleitung setzt aber voraus, daß an anderen Stellen die Eohmaterialkonzentration verhältnismäßig gering ist, so daß eine Brennstoffzufuhr an diesen Stellen zu besonders hohen 'üemperaturspitzen mit den bekannten nachteiligen Polgen führt.
Es hat sich nun gezeigt,- daß die genannten Schwierigkeiten in überraschend einfacher Weise vermieden werden können
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und sowohl.eine sichere Zündung des Brennstoffes als auch eine gleichmäßige Verbrennung bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gewährleistet werden kann, dadurch daß der Brennstoff in der Vorbrennstufe zunächst zum Teil oxydiert wird und darauf in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom mit zumindest einemvesentlichen Teil des zu behandelnden Materials zusammengebracht und weiter oxydiert wird. Durch die erfinderische Maßnahme wird vorteilhaft erreicht, daß durch die Teiloxydation zunächst der zugeführte Brennstoff mit Sicherheit und gleichmäßig gezündet wird, so daß er erst im vollständig gezündeten, teiloxydierten Zustand mit dem größten Teil des zu behandelnden Materials zusammengebracht wird und dort in inniger Vermischung mit dem Material weiter verbrennen und die Kalzinierung durchführen kann. Das vorgeschlagene vorteilhafte Verfahren erlaubt eine vollkommen gleichmäßige Verteilung des Brennvorganges im Inneren des Brenngutes, da Zündoder Brennverzögerungen, wie sie bei zu großer Materialdichte sonst, auftreten, mit Sicherheit vermieden werden. Ebenso werden örtliche 'Überhitzungen vermieden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die l'eiloxydation des Brennstoffes in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom erfolgt und daß danach das Gemisch aus teiloxydiertem Brennstoff und dem Gas mit dem Rohmaterial zusammengebracht wird. Bei dieser Ausführung werden vorteilhaft,verfahrensmäßig einfach,Teile des normalen sauerstoffhaltigen Gasstromes zur l'eiloxydation benutzt. Anschließend an die Zündung und Voroxydation xirird das Gemisch aus teiloxydiertem Brennstoff und Gas mit dem Rohmaterial zusammengebracht und beim restlichen Ausbrennen des Brennstoffs wird die Vorkalzination unter Ausnutzung der gesamten Brennstoffenergie vollendet.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß dem Gasstrom nach der l'eiloxydation zusätzlicher Sauerstoff zugeführt wird. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß der Sauerstoffanteil des aus dem Drehrohrofen in den Zyklon-Wärmetauscher übertretenden Gases in Anpassung an die Vorgänge im Drehrohrofen beliebig eingestellt werden kann und nur die Größe, die für die Voroxydation notwendig ist, aufweisen muß und daß weiterhin eine genaue Steuerung der Verbrennung des Gases durch den Ort und die Art der Zumischung zusätzlichen Sauerstoffes ermöglicht wird. So
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ergibt sich eine insgesamte sehr vorteilhafte ITlammenführumg,-die eine separate Voroxydationszone, eine Zinniech-"tind eine Kai ainierungs zone aufweist, wobei die Kaizinierungs■ zone in ihrer Lage und Ausbildung durch die geometrischen Verhältnisse von Zündraum, Brennraum und Brennerrichtung sowie von der Lage und Eichtung der Zusatzdüsen optimal gestaltbar ist.
Weiterhin ist zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen, daß zwischen einem Sinterofen und einer Einrichtung zum Vorwärmen des Gutes eine Steigleitung für Gfenabgase vorgesehen ist, die mit Brennstoff einführung en und darüberbefindlichen Eohmaterialeinführungen versehen ist, wobei der vertikale Abstand zwischen Brennstoffeinführung und Gutzuführung so groß gewählt ist, daß kein Material aus der liaterialeinführung in den Höhenbereich der Brennstoffeinführung gelangt. Durch diese erfindungsgemäße Ausführung wird vorteilhaft aufgrund des gewählten Abstandes zwischen Brennstoffeinführung und Gutzuführung verhindert, daß Material aus der liaterialeinführung in den Zündbereich bzw. Voroxydationsbereich gelangen kann, so daß hier eine vollkommen gleichmäßige i'lammenausbildung mit genau einstellbarem i'emperaturprofil erreicht werden kann, die nicht durch Brenngut gestört wird. Durch diese erfinderische
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Maßnahme ist es, auch bei hoher Materialdichte, möglich, zu. verhindern, daß in Strähnen mit dichterer Materialpackung eine Zünd- und Brennverzögerung mit ihren nachteiligen Folgen auf die Qualität des gebrannten Produktes auftritt. Der hieraus resultierende Bachbrenneffekt in dafür nicht geeigneten Anlagenteilen wird mit Sicherheit vermieden. Weiterhin kann ebenfalls mit Sicherheit vermieden werden, daß sich Gut in stationären Virbein in der Brennzone aufhält und dort zu lange verweilt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich unmittelbar unter der Gutzuführung eine Prallvorrichtung für das zu behandelnde Gut befindet. Hierdurch wird mit Sicherheit erreeicht, daß auch größere Gutteilchen aus ihrer vertikalen Fallbewegung heraus und in der Weise um- und abgelenkt werden, daß sie ohne weiteres von dem Gasstrom nach oben mitgenommen werden. So können sie auf keinen Fall in den Raum der Voroxydation gelangen, der sich etwa in der Brennerebene befindet. Auf diese Weise ist eine Störung des Vorosiydations- und Flammenverteilungsprozesses mit Sicherheit ausgeschlossen.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine in die Gasleitung mündende Brennkammer für die Seiloxydation des Brennstoffes vorhanden ist. Durch diese Ausführung wird vorteilhaft erreicht, daß für die Voroxydation ein separater, nach den Erfordernissen der Flammenausbreitung und Zündgeschwindigkeit angepaßter Raum zur Verfugung steht, der eine vollkommen gleichmäßige Voroxydation und das Ausbilden eines für den thermischen Prozeß günstigen Temperaturprofils ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Brennkammer konzentrisch um die Gasleitung angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders günstige Brennzonenausbildung erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Abstand zwischen Brennstoffzuführung und Materialzuführung mindestens gleich einem Viertel der theoretischen Flammenlänge ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Materialeinführung im günstigsten, heißen Teil der Brennzone erfolgt. Bei nicht zu großem Abstand wird gleichzeitig der größere Teil der Brennzone durch den einströmenden kühleren Materialstrom so gekühlt, daß Überhitzung en nicht zu befürchten sind.
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Die Erfindung wird, anhand von Zeichnungen, die weitere Einzelheiten zeigen, erläutert.
Es zeigt: Pig. 1 eine Voroxydation in der Hauptgasleitung und
Fig. 2 eine Voroxydation in einer Brennkammer.
Die Zeichnungen zeigen im einzelnen, daß vor dem Drehrohrofen 1, dessen Einlaufende verkleinert dargestellt ist, sich die Einlaufkammer 2 befindet, in die die Materialzuführung 3 aus dem letzten Zyklon 4 einmündet. Oberhalb des Zyklons 4 befindet sich die Gasableitung 5, die zu den weiteren Zyklonvorwärmerstufen führt. Die Hauptgasleitung geht vertikal aus der Einlaufkammer'2 nach oben. In sie mündet die Gutzuführungsleitung 7? und zwar oberhalb der Brenner 9? die entweder direkt in der Gasleitung 6 oder in einer Brennkammer 10 angeordnet sind. Zwischen Gutzuführung und Brenner 9 ist eine Pral!vorrichtung 8 angeordnet, vorzugsweise eine verschiebliche Platte, jedoch sind auch andere Prallvorrichtungen, die die gleiche Aufgabe erfüllen, möglich, etwa Prallgitter. Die Prallvorrichtung muß nur mit Sicherheit verhindern, daß durch die leitung 7 zugeführtes Gut in den unteren, der Zündung und Voroxydation dienenden Teil der vertikalen Leitung 6 gelangt. Unterhalb der Prallvorrichtung 8 befinden sich vorzugsweise kreisförmig angeordnete SauerstoffZuführungen 11. _ 10 -
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Der erfindungsgemäße Ablauf der Vorkalzination ist wie folgt. ·
Aus dem Drehrohrofenende 1 gelangt das Abgas, das noch zu einem erheblichen Teil Sauerstoff enthalten kann, in die Einlauf kamm er 2 und von dort in die Hauptgasleitung 6 des Zyklon-Vorwärmers. In diese wird oberhalb der Brenner 9 das Brenngut durch die Zuführung 7 eingebracht. Zwischen Mat erial zuführung 7 und Brenner 9 kann vorteilhaft durch die Zuführungen 11 noch zusätzlicher Sauerstoff zugeführt werden, um Brenntemperatur und i'lammenausbildung in gewünschter Weise zu beeinflussen. Der vorosydierte Gasstrom reißt .nach Passieren des Prallorgans 8 die durch die Leiturig; 7 zugeführte Brenngutmenge miiisich, so daß kein Gut in den Gasstrom unterhalb des Prallorgans gelangt. Die Irlammenlänge wird so eingestellt und in der Weise abgestimmt, daß sich im oberen Seil, in dem sich ö.as zugeführte Material befindet, die Temperatur von 1100° C nicht überschritten wird, so daß es nicht zu einem Anbacken zu hoch erhitzter Brenngutteile kommt. Auf diese Weise erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die vorteilhafte Anwendung der Voroxydation unterhalb der Materialzuführung und ungestört durch im Gasstrom befindliches Brenngut eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Brennzone und damit
des gesamten Vorbrennprozesses.
- Patentansprüche - -11-
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    /ί J Verfahren zur thermisch on Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement in mehreren Stufen, wobei das Gut zunächst vorerhitzt und schließlich in einem öfen fertiggebrannt wird und vor Eintritt in den Ofen in einem heißen Gasstrom verweilend unter Brennstoffzufuhr vorgebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in der Vorbrennstufe zunächst zum Teil oxydiert wird und darauf in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom mit zumindest einem wesentlichen Teil des zu behandelnden Materials zusammengebracht und weiter oxydiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiloxydation des Brennstoffes in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom erfolgt und daß danach das Gemisch aus teiloxydiertem Brennstoff und dem Gas mit dem Rohmaterial zusammengebracht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasstrom nach der Teiloxydation zusätzlicher Sauerstoff zugeführt wird.
    - 12 -
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  4. 4. Torrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Ofen (1) und einer Einrichtung zum Vorwärmen des Gutes eine Steigleitung (6) für Ofenabgase vorgesehen ist, die mit Brennstoffeinführungen (9) und darüber, "befindlichen Eohmaterialeinführungen (7) versehen ist, wobei der vertikale Abstand zwischen Brennstoffeinführung (9) und Gutzuführung (7) so groß gewählt ist, daß kein Material aus der Materialeinführung (7) in den Höhenbereich der Brennstoffeinführung (9) gelangt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unter der Gutzuführung (7) eine Prallvorrichtung (8) für das zu behandelnde Gut vorgesehen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» gekennzeichnet durch eine in die Gasleitung (6) mündende Brennkammer (10) für die Teiloxydation des Brennstoffes.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (10) konzentrisch um die Gasleitung (6) angeordnet ist.
    609838/0500
    So Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Brennstoffzuführung (9) und Material zuführung (7) mindestens gleich eines "Viertel der theoretischen Haramenlänge ist.
    609 838/0
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