DE2550384A1

DE2550384A1 - Anlage zum brennen oder sintern von feinkoernigem gut

Info

Publication number: DE2550384A1
Application number: DE19752550384
Authority: DE
Inventors: Peter Wolfgang Dipl Ing Boehm; Gerhard Butschko; Erich Dipl Ing Lankes; Horst Dr Ing Ritzmann; Paul Dr Ing Weber
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1975-11-10
Filing date: 1975-11-10
Publication date: 1977-05-18
Also published as: DE2550384B2; DE2550384C3

Description

Anlage zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, wie Tonerde, Kalk, Dolomit, Magnesit oder dergleichen, mit einer durch die heißen Abgase einer Brennzone beheizten Vorerhitzungszone, einer Brennzone, in der das Gut mittels eines durch eine Flamme erzeugten Heißgasstromes weiter erhitzt wird, einer Abscheidezone zur Abscheidung des Gutes aus dem Heißgasstrom sowie einer Kühlzone zur Kühlung des abgeschiedenen Gutes.
Eine Anlage der vorstehend genannten Art ist beispielsweise aus der DT-AS 2 350 768 bekannt. Die Brennzone wird hierbei durch eine mittels eines Brenners beheizte Gasleitung gebildet, an die sich ein Abscheidezyklon unmittelbar anschließt. Das hoch vorgewärmte Gut durchsetzt die Brennzone - unter Passieren der Flamme des Brenners - verhältnismäßig rasch und wird anschließend im Zyklon sofort abgeschieden.
Eine derartige Anlage liefert ein zufriedenstellendes Produkt bei Rohmaterialien, die zweckmäßig nur kurze Zeit auf hoher Temperatur (Endbehandlungstemperatur des Brenn-bzw. Sintervorganges) gehalten werden sollen. Es gibt Jedoch auch Materialien, bei denen eine etwas länger dauernde Hochtemperatur-Behandlung erwünscht ist. Da ferner die optimale Wärmebehandlung (hinsichtlich der einzelnen Temperaturwerte, der Zeitdauer der Wärmebehandlung, des zeitlichen Temperaturgradienten usw.) bei verschiedenen Materialien stark unterschiedlich ist, erscheint eine Anpassungsfähigkeit der Anlage an die Jeweiligen Guterfordernisse wünschenswert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß einerseits auch solche Materialien, die eine längere Wärmebehandlungszeit erfordern, optimal gebrannt bzw. gesintert werden können und daß andererseits eine einfache Anpassung der Anlage an unterschiedliche Guterfordernisse möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abscheidezone beheizt ist und eine zweite Brennzone bildet.
Die Erfindung nutzt die Erkenntnis aus, daß der Abscheidevorgang, d.h. die in der Abscheidezone erfolgende Trennung des erhitzten Gutes vom Heißgasstrom, eine gewisse Zeit erfordert, die vorteilhaft zu einer Verlängerung des Brennvorganges ausgenutzt werden kann. Die Hintereinanderschaltung zweier gesondert beheizter Brennzonen bringt ferner den weiteren Vorteil mit sich, daß die Brennverhältnisse in den beiden Brennzonen unterschiedlich und somit optimal für das Jeweils vorliegende Gut eingestellt werden können. Auf diese Weise läßt sich der zeitliche Temperaturverlauf, dem das Gut bei seiner Bewegung durch die beiden Brennzonen ausgesetzt ist, in weiten Grenzen dem Jeweiligen Gut optimal anpassen.
Diese Möglichkeit der exakten Einstellung der Brennverhältnisse und der optimalen Anpassung an das Jeweils vorliegende Gut ist umso wichtiger, als bei einer Anlage der hier erörterten Gattung - anders als bei Anlagen, die eine Zirkulations -Verweilstufe enthalten - Jedes Gutteilchen grundsätzlich nur ein einziges Mal durch die Brennstufe geführt wird und daher bei diesem einzigen Durchlauf die gewünschte Wärmebehandlung erfahren muß.
Das Hintereinanderschalten zweier Brennzonen, die von den Gutteilchen unmittelbar nacheinander durchsetzt werden, gewährleistet hierbei auch, daß mit Sicherheit Jedes Gutteilchen die gewünschte Wärmebehandlung (innerhalb enger Grenzen) erfährt. Angesichts der großen Geschwindigkeit, mit der die Gutteilchen die durch eine Flamme beheizte erste Brennzone durchsetzen, sowie mit Rücksicht auf gewisse, praktisch nicht zutvermeidende UngleichmEßigkeiten des Guteintrages in die erste Brennzone sowie der Temperaturverteilung in dieser ersten Brennzone, läßt es sich nämlich nicht mit absoluter Sicherheit ausschließen, daß einzelne Gutteilchen nach Passieren der ersten Brennzone eine etwas geringere Wärmebehandlung erfahren haben als andere Gutteilchen. Indem dann Jedoch die gesamte Gutmenge noch die zweite Brennzone durchsetzt, wird mit hoher statistischer Wahrscheinlichkeit erreicht, daß nach dem Passieren dieser zweiten Brennzone letztlich alle Gutteilchen annähernd denselben Brenn- bzw. Sinterzustand erreicht haben.
Die Form und Abmessungen der beiden Brennzonen werden zweckmäßig so gewählt und die Gasgeschwindigkeiten in beiden Brennzonen derart eingestellt,. daß sich in der zweiten Brennzone eine höhere Gutkonzentration sowie eine längere Aufenthaltszeit des Gutes als in der ersten Brennzone einstellt.
Vorteilhaft kann ferner der Gut austrag aus dem die Abscheide zone und die zweite Brennzone bildenden Reaktionsraum so weit gedrosselt werden, daß sich im unteren Bereich des Reaktionsraumes eine gegenüber dem übrigen Bereich des Reaktionsraumes stark erhöhte Gutkonzentration mit verlängerter Aufenthaltszeit ergibt. Dieser untere Bereich des Reaktionsraumes mit stark erhöhter Gutkonzentration stellt damit gewissermaßen eine Garungszone dar, in der eine völlige Vergleichmäßigung des chemischen und physikalischen Zustandes aller Gutteilchen eintritt und eventuell gewisse länger dauernde Reaktionen ablaufen.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht.
Die dargestellte Anlage, die beispielsweise zum Kalzinieren von Tonerde dient, enthält eine Vorerhitzungszone 1, eine erste Brennzone 2, einen zugleich als zweite Brennzone sowie als Abscheidezone dienenden Reaktionsraum 3 sowie eine Kühlzone 4.
Die Vorerhitzungszone 1 enthält bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Zyklone 5, 6 und 7. Es sei Jedoch hervorgehoben, daß im Rahmen der Erfindung auch andere Vorwärmer für feinkörniges Gut Verwendung finden können.
Die erste Brennzone 2 wird durch eine mit Abluft der Kühlzone 4 gespeiste Gasleitung 8 gebildet, die mit einem Brenner 9 versehen ist. Diese Gasleitung 8 mündet seitlich, vorzugsweise etwa horizontal, in den Reaktionsraum 3 ein, der die Abscheidezone sowie die zweite Brennzone bildet.
Der im wesentlichen vertikal ausgerichtete Reaktionsraum 3 ist in seinem unteren Bereich an eine mit Abluft der Kühlzone 4 gespeiste Gasleitung 10 angeschlossen, die zugleich auch zum Austrag des Gutes dienen kann. Es ist Jedoch auch möglich, den Austrag des Gutes aus dem Reaktionsraum 3 durch eine gesonderte, zur Kühlzone 4 führende Leitung vorzunehmen. Nicht veranschaulicht in der Zeichnung sind ferner in der Gasleitung 10 ggf. vorgesehene Klappen, Schleusen oder dgl., die gewährleisten, daß die Kühlerabluft in dieser Gasleitung 10 nur von unten nach oben strömt, während das aus dem Reaktionsraum 3 ausgetragene Gut die Leitung 10 von oben nach unten durchsetzt.
Der Reaktionsraum 3 ist in seinem unteren Bereich weiterhin mit Brennern 11 ausgerüstet. Der obere Bereich des Reaktionsraumes 3 ist über eine Gasleitung 12 an den untersten Zyklon 7 der Vorerhitzungszone 1 angeschlossen.
Die Gutaustragsleitung 13 des Zyklons 7 mündet in die die erste Brennzone 2 bildende Gasleitung 8 ein. Im übrigen sind die Zyklone 5, 6 und 7 der Vorerhitzungszone 1 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise über ihre Gas-und Gut leitungen verbunden.
Der Querschnitt des Reaktionsraumes 3, der die zweite Brennzone und zugleich die Abscheidezone bildet, ist wesentlich größer als der Querschnitt der Gasleitung 8, die die erste Brennzone 2 bildet, gewählt.
Die Funktionsweise der dargestellten Anlage ist folgendermaßen: Das bei 14 aufgegebene Gut gelangt zunächst in den Zyklon 5, nach Abscheidung (Pfeil 15) in diesem Zyklon 5 in den Zyklon 6, nach Abscheidung (Pfeil 16) in den Zyklon 7 und wird - nachdem es auf diese Weise mehrstufig hoch vorerhitzt wurde - über die Gutaustragsleitung 13 (Pfeil 17) in die Brennzone 2 eingeführt. Das Gut passiert hier die vom Brenner 9 erzeugte Flamme, durchsetzt die Gasleitung 8 (Pfeil 18) und gelangt in den Reaktionsraum 3. Hier führt das Gut eine gewisse Zeit eine turbulente Wirbelbewegung (schematisch angedeutet durch Pfeile 19) aus, wird dabei durch die Brenner 11 weiter erhitzt und scheidet sich schließlich an den Seitenwänden und am Boden des Reaktionsraumes 3 ab. Durch die Leitung 10 gelangt das Gut (Pfeil ?0) schließlich in die Kühlzone 4.
Von der Kühlzone 4 wird Kühlerabluft (Pfeil 21) der ersten Brennzone 2 zugeführt. Die heißen Gase dieser ersten Brennzone 2 (Pfeil 22) gelangen mit dem Gut (Pfeil 18) in den Reaktionsraum 3, in den außerdem von unten her über die Gasleitung 10 ein weiterer Anteil Kühlerabluft (Pfeil 23) eingeführt wird. Nach Trennung vom Gut verlassen die Abgase (Pfeil 24) den Reaktionsraum 3 über die Leitung 12 und durchsetzen anschleßend die Zyklone 7, 6 und 5 der Vorerhitzungszone 1 in der durch die Pfeile 25, 26 gekennzeichneten Richtung.
Beim Betrieb der Anlage wird zweckmäßig der Gut austrag (Pfeil 20) aus dem die Abscheidezone und die zweite Brennzone bildenden Reaktionsraum 3 so weit gedrosselt, daß sich im unteren Bereich des Reaktionsraumes 3 eine gegenüber dem übrigen Bereich des Reaktionsraumes stark erhöhte Gutkonzentration mit verlängerter Aufenthaltszeit ergibt.
Der untere Bereich des Reaktionsraumes 3 bildet auf diese Weise eine Garungszone, die eine sehr weitgehende Vergleichmäßigung des Brenn- bzw. Sinterzustandes aller Gutteilchen gewährleistet.
Die Hauptmenge des feinkörnigen Gutes wird im Reaktionsraum 3 aus dem Gasstrom abgeschieden und nach unten zur Kühlzone 4 hin ausgetragen. Nur ein sehr kleiner Anteil des Gutes, insbesondere eine gewisse Menge der Feinstfraktion, wird mit dem Gasstrom (Pfeil 24) nach oben ausgetragen und dann im Zyklon 7 abgeschieden. Der weitaus größte Teil des Gutes durchsetzt Jedoch die beiden Brennzonen (erste Brennzone 2 sowie Reaktionsraum 3 als zweite Brennzone) nur ein einziges Mal.

Claims

Patentansprüche 1. Anlage zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, wie Tonerde, Kalk, Dolomit, Magnesit oder dergleichen, mit einer durch die heißen Abgase einer Brennzone beheizten Vorerhitzungszone, einer Brennzone, in der das Gut mittels eines durch eine Flamme erzeugten Heißgasstromes weiter erhitzt wird, einer Abscheidezone zur Abscheidung des Gutes aus dem Heißgasstrom sowie einer Kühlzone zur Kühlung des abgeschiedenen Gutes, d a d u r c h , g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Abscheidezone beheizt ist und eine zweite Brennzone bildet.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Brennzone (2) durch eine mit Kühlerabluft gespeiste und mit einem Brenner (9) versehene Gasleitung (8) gebildet wird.
3. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zugleich die zweite Brennzone bildende Abscheidezone durch eine an die erste Brennzone (2) angeschlossene Kammer (3) gebildet wird, deren Querschnitt größer als der der ersten Brennzone ist.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die zugleich die zweite Brennzone bildende Abscheidezone eine weitere, mit Kühlerabluft gespeiste Gasleitung (10) angeschlossen ist.
5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abscheidezone und die zweite Brennzone bildende Kammer ein im wesentlichen vertikal ausgerichteter Reaktionsraum (3) ist, in den die die erste Brennzone (2) bildende Gasleitung (8) seitlich, vorzugsweise etwa horizontal, einmündet, der im unteren Bereich eine Gutaustragsöffnung aufweist, an dessen mit Brennern (11) ausgerüsteten unteren Bereich ferner die weitere, mit Kühlerabluft gespeiste Gasleitung (10) angeschlossen ist und mit dessen oberem Bereich eine zur Vorerhitzungszone (1) führende Gasleitung (12) verbunden ist.
6. Anlage nach Anspruch 1, mit einem mehrstufigen Zyklon-Vorwärmer als Vorerhitzungszone, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutaustragsleitung (13) des untersten Zyklons (7) der Vorerhitzungszone (1) mit der ersten Brennzone (2) verbunden ist.
7. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine solche Wahl der Form und Abmessungen der beiden Brennzonen und eine solche Einstellung der Gasgeschwindigkeiten in beiden Brennzonen, daß sich in der zweiten Brennzone eine höhere Gutkonzentration sowie eine längere Aufenthaltszeit des Gutes als in der ersten Brennzone einstellt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Brennzone eine höhere Sauerstoff-Konzentration als in der zweiten Brennzone eingestellt wird.
9. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutaustrag aus dem die Abscheidezone und die zweite Brennzone bildenden Reaktionsraum so weit gedrosselt wird, daß sich im unteren Bereich des Reaktionsraumes eine gegenüber dem übrigen Bereich des Reaktionsraumes stark erhöhte Gutkonzentration mit verlängerter Aufenthaltszeit ergibt.