DE2510312C3

DE2510312C3 - Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement

Info

Publication number: DE2510312C3
Application number: DE2510312A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1975-03-10
Filing date: 1975-03-10
Publication date: 1982-08-26
Also published as: DK100276A; JPS6144826B2; ZA761470B; BR7601421A; FR2303772B1; US4066470A; FR2303772A1; CS219873B2; ES445778A1; GB1542957A; DE2510312B2; DE2510312A1; JPS51112833A; AU1164276A; AU507678B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement in mehreren Stufen, wobei das Gut zunächst vorerhitzt und schließlich in einem Ofen fertiggebrannt wird und vor Eintritt in den Ofen in einem heißen Gasstrom verweilend unter Brennstoffzufuhr vorgebrannt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung von Zement ist es z. B. aus der deutschen Patentschrift 4 46 029 bekannt, die normalerweise im Drehrohrofen hintereinander stattfindende Kalzinierung und Sinterung in zwei getrennten AnIagenteilen durchzuführen, so daß der Drehrohrofen nur d:·; Sinterung und ein vorgeschalteter Anlagenteil, der vorzugsweise mit einem Verweilen der zugefügten Brenngutteilchen in einem Luftstrom arbeitet, die Kalzination übernimmt. Bei den nach diesem Prinzip

ίο arbeitenden Anlagen, bei denen beispielsweise die Vorkalzinierungseinrichtung ein Zyklon-Wärmetauscher ist, kann der 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 arch durch die zusätzlichen Einrichtungen am Wärmetauscher kostenmäßig nicht aufgehoben wird.

Um eine solche Vorkalzinierung zu erreichen, ist natürlich ein entsprechendes Wärmeangebot in. einer besonderen Brennzone erforderlich. Für diese Brennzone ist zu beachten, daß eine bestimmte Maximaltemperatur an keiner Stelle überschritten werden darf, da sonst die Gefahr von Anbackungen besteht, die zu Betriebsstörungen führen. Man hat aus diesem Grunde bereits verschiedene apparativ verhältnismäßig aufwendige besondere Brennkammern geschaffen, die zwisehen dem eigentlichen Vorwärmer und dem der Sinterung dienenden Drehofen eingeschaltet sind und in denen eine intensive Durchmischung von Rohmaterial und Brennstoff gewährleistet sein soll, um Temperaturspitzen zu vermeiden. Diese Brennkammern sind, wie erwähnt, sehr aufwendig.

Es ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, die

Vorkalzinierung in der vom Drehofen zum eigentlichen

■ Vorwärmer führenden Gasleitung durchzuführen (DE-OS 2324 519 und 23 24 565). Um die geschilderte

mögliche Überhitzung zu vermeiden, werden die Gesamtmengen von Brennstoff und Rohmehl unmittelbar bei (DE-OS 23 24 565) oder vor (DE-OS 23 24 519) der Einführung in die Gasleitung miteinander gemischt Die Mischung soll also an einer Stelle erfolgen, an der die Rohmaterialkonzentration so hoch ist, daß noch keine Verbrennungsbedingungen herrschen. Eine solche Rohmaterialkonzentration an bestimmten Stellen der Gasleitung setzt aber voraus, daß an anderen Stellen die Rohmaterialkonzentration verhältnismäßig gering ist, so daß eine Brennstoffzufuhr an diesen Stellen zu besonders hohen Temperaturspitzen mit den bekannten ' nachteiligen Folgen führt.

Es hat sich nun gezeigt, daß die genannten Schwierigkeiten in überraschend einfacher Weise vermieden werden können 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 nur zum Teil oxidiert wird und darauf in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom mit zumindest einem wesentlichen Teil des zu behandelnden feinkörnigen Gutes zusammengebracht und weiter oxidiert wird. Durch die erfinderische Maßnahme wird vorteilhaft erreicht, daß durch die Tiiiloxidation zunächst der zugeführte Brennstoff mit Sicherheit und gleichmäßig gezündet wird, so daß er erst im vollständig gezündeten, teiloxidierten 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 Innern des Brenngutes, da Zünd- oder Brennverzögerungen, wie sie bei zu großer Materialdichte sonst auftreten, mit Sicherheit vermieden werden. Ebenso werden örtliche Überhitzungen vermieden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Teiloxidation des Brennstoffes in der Verbrennstufe unmittelbar in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom erfolgt, und daß danach das Gemisch aus teiloxidiertem Brennstoff und dem Gas mit dem feinkörnigen Gut zusammengebracht wird. Bei dieser Ausführung werden vorteilhaft und verfahrensmäßig einfach Teile des normalen sauerstoffhaltigen Gasstromes zur Teiloxidation benutzt Anschließend an die Zündung und Voroxidation wird das Gemisch aus teiloxidiertem 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 Teiloxidation des Brennstoffs 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 Voroxidation notwendig ist, aufweisen muß und daß weiterhin eine genaue Steuerung der Verbrennung des Gases durch den Ort und die Art der Zumischung zusätzlichen Sauerstoffs ermöglicht wird.

So ergibt sich eine insgesamt sehr vorteilhafte Flammenführung, die eine separate Voroxidationszone, eine Zumisch- und eine Kalzinierungszone aufweist, wobei die Kalzinierungszone in ihrer Lage und Ausbildung durch die geometrischen Verhältnisse von Zündraum, Brennraum und Brennerrichtung sowie von der Lage und Richtung der Zusatzdüsen optimal gestaltbar ist

Weiterhin ist in Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln des feinkörnigen Guts vorgesehen. Bei dieser Vorrichtung ist zwischen der Fertigbrennstufe, einem Sinterofen, und der Vorwärmstufe, einer Einrichtung zum Vorwärmen des Guts, eine Steigleitung für Ofenabgase vorgesehen, die mit Brennstoffeinführungen und darüber befindlichen Guteinführungen versehen ist, wobei der vertikale Abstand zwischen Brennstoffeinführung und Gutzuführung so groß gewählt ist, daß kein Gut aus der Guteinführung in den Voroxidationsbereich der Brennstoffeinführung gelangt. Durch diese erfindungsgemäße Ausführung wird vorteilhaft aufgrund des gewählten Abstandes zwischen Brennstoffeinführung und Gutzuführung verhindert, daß material aus der Materialeinführung in den Zündbereich ■ bzw. Voroxidationsbereich gelangen kann, so daß hier eine vollkommen gleichmäßige Flammenausbildung mit genau einstellbarem Temperaturprofil erreicht werden kann, die nicht durch Brenngut gestört wird. Durch diese erfinderische Maßnahme ist es, auch bei hoher Gutdichte, möglich, zu verhindern, daß in Strähnen mit dichterer Gutpackung eine Zünd- und Brennverzögerung mit ihren nachteiligen Folgen auf die Qualitit des gebrannten Produktes auftritt. Der hieraus resultierende Nachbrenneffekt in dafür nicht geeigneten Anlagenteilen wird mit Sicherheit vermieden. Weiterhin kann ebenfalls mit Sicherheit vermieden werden, daß sich Gut in stationären Wirbeln 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 erreicht, 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 Voroxydations- und Flammenverteilüngsprozesses mit Sicherheit ausgeschlossen.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine in die Gasleitung mündende Brennkammer für die Teiloxydation 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 Verfügung 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 Gutzuführung mindestens gleich einem Viertel der theoretischen Flammenlänge ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Guteinführung im günstigsten, heißen Teil der Brennzone erfolgt. Bei nicht zu großem Abstand wird gleichzeitig der größere Teil der Brennzone durch den einströmenden kühleren Gutstrom so gekühlt, daß Überhitzungen nicht zu befürchten sind.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die weitere Einzelheiten zeigen, erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine Voroxydation in der Hauptgasleitung und F i g. 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 Gutzuführung 3 aus dem letzten Zyklon 4 einmündet. Oberhalb des Zyklons 4 befindet sich die Gasableitung 5, die zu den weiteren Zyklonvorwärmerstufen führt. Die Hauptgasleitung 6 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 7 und Brenner 9 ist eine Prallvorrichtung 8 angeordnet, vorzugsweise eine verschiebbare 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.

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 Einlaufkammer 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 Gutzuführung 7 und Brenner 9 kann vorteilhaft durch die Zuführungen 11 noch zusätzlicher Sauerstoff zugeführt werden, um Brenntemperatur und Flammenausbildung in gewünschter Weise zu beeinflussen. Der voroxydierte Gasstrom reißt nach Passieren des Prallorgans 8 die durch die Leitung 7 zugeführte Brenngutmenge mit sich, so daß

kein Gut in den Gasstrom unterhalb des Prallorgans gelangt. Die Flammenlänge wird so eingestellt und in der Weise abgestimmt, daß sich im oberen Teil, in dem sich das zugeführte Material befindet, die Temperatur von 1100⁰C 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 Gutzuführung und ungestört durch im Gasstrom befindliches Brenngut eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Brennzone und damit des gesamten Vorbrennprozesses.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement in mehreren Stufen, wobei das Gut in einer Vorwärmstufe zunächst vorerhitzt und schließlich in einer Brennstufe fertiggebrannt wird und vor Eintritt in die Brennstufe in einer Vorbrennstufe in einem heißen Gasstrom verweilend unter Brennstoffzufuhr vorgebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in der Vorbrennstufe zunächst nur zum Teil oxidiert wird und darauf in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom mit zumindest einem wesentlichen Teil des zu behandelnden feinkörnigen Gutes zusammengebracht und weiter oxidiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiloxidation des Brennstoffs in der Vorbrennstufe unmittelbar in dem heißen sauersioffhaltigen Gasstrom erfolgt und daß danach das Gemisch aus teiloxidiertem Brennstoff und dem Gas mit dem feinkörnigen Gut zusammengebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasstrom nach der Teiloxidation des Brennstoffs zusätzlicher Sauerstoff zugeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fertigbrennstufe, einem Ofen (1), und der Vorwärmstufe, einer Einrichtung zum Vorwärmen des Gutes, eine Steigleitung (6) für Ofenabgase vorgesehen ist, die mit Brennstoffeinführung (9) mit darüber befindlichen Guteinführungen (7) versehen ist, wobei der vertikale Abstand zwischen Brennstoffzuführung (9) und Guteinführung (7) so groß gewählt ist, daß kein Gut aus der Guteinführung (7) in den Höhenbereich der Brennstoffeinführung (9) gelangt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unter der Guteinführung (7) eine Prallvorrichtung (8) für das zu behandelnde Gut vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine in die Steigleitung (6) mündende Brennkammer (10) für die Teiloxidation des Brennstoffes.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (10) konzentrisch um die Steigleitung (6) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Brennstoffeinführung (9) und Guteinführung (7) mindestens gleich einem Viertel der theoretischen Flammenlänge ist.