DE2550384C3

DE2550384C3 - Anlage und Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut

Info

Publication number: DE2550384C3
Application number: DE19752550384
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. 4722 Ennigerloh Lankes; Horst Dr.-Ing. 4735 Enniger Ritzmann
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1975-11-10
Filing date: 1975-11-10
Publication date: 1985-06-27
Also published as: DE2550384B2; DE2550384A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anlage entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut sind Anlagen bekannt, bei denen das Fertigbrennen bzw. Sintern des Gutes in einem Drehrohrofen erfolgt. Um dabei den hinsichtlich der Anlagenkosten verhältnismäßig aufwendigen Drehrohrofen von einem Teil der Wärmearbeit zu entlasten und die Vorwärmung des Gutes nicht ausschließlich mit den heißen Abgasen des Drehrohrofens durchzuführen, hat man bei solchen Anlagen im Bereich des Vorwärmers (beispielsweise eines Schwebegas-Wärmetauschers) zusätzlichen Brennstoff eingeführt (vgl. DE-AS 11 84 744, DE-AS 14 71115, DE-OS 22 47 172, DE-OS 23 61 006). Auch diese Ausführungen weisen jedoch — bedingt durch die Verwendung eines Drehrohrofens — den Nachteil verhältnismäßig hoher Anlagenkosten auf.

Diesen Mangel vermeidet eine von der Anmelderin entwickelte Anlage (DE-OS 23 50 768), bei der die Brennzone durch eine mit einem Brenner versehene Gasleitung gebildet wird, in der das hoch vorgewärmte Gut unter Passieren der Flamme des Brenners auf Endtemperatur erhitzt wird. Das Gut durchsetzt dabei die Brennzone sehr rasch, wird mit den Heißgasen aus der Brennzone ausgetragen und unmittelbar anschließend in einem Zyklon abgeschieden. Eine derartige Anlage liefert ein zufriedenstellendes Produkt bei Rohmaterialien, die zweckmäßig nur kurze Zeit auf hohci Temperatur (Endbehandlungstemperatur des Brenn- bzw. Sintervorganges) gehalten werden sollen. Es gibt jedoch auch Materialien, bei denen eine etwas langer dauernde Hochtemperatur-Behandlung erwünscht ist, bei denen also das kurzzeitige Passieren der Brennerflamme für eine gleichmäßige Wärmebehandlung im Hochtemperaturbereich nicht ausreicht.

Eine verhältnismäßig kurze und hinsichtlich der Zeitdauer nur in engen Grenzen beeinflußbare Wärmebehandlung des Gutes bei Endtemperatur erfolgt auch bei einer weiteren bekannten Anlage (GB-PS 9 60 863), bei der das in einem Zyklonvorwärmer vorgewärmte Zementrohmaterial zunächst in einem Fließbett unter Brennstoff-Zugabe kalziniert wird, ehe es dann einen Brennraum im Gegenstrom zum aufsteigenden Heißgasstrom von oben nach unten durchsetzt und hierbei auf Endbehandlungstemperatur erhitzt wird.

Es sind ferner verschiedene Anlagen bekannt, die eine längere Verweilzeit des Gutes auf Endbehandlungstemperatur ermöglichen. Man hat zu diesem Zweck beispielsweise der Brennzone eine gesonderte Verweilzone nachgeschaltet (DE-OS 20 08 774) oder im oberen Teil eines Reaktionsraumes eine Brennzone und im unteren Bereich desselben Reaktionsraumes ein als Verweilzone dienendes Wirbelbett angeordnet (DE-AS 12 07361). Auch ist es bereits bekannt, das aus der Brennzone ausgetragene Gut nach Abscheidung in einem Zyklon erneut in die Brennzone zurückzuführen (DE-OS 15 92 140). Diese Anlagen erfordern jedoch entweder einen erheblichen anlagentechnischen Aufwand (insbesondere, soweit sie mit einer Zirkulation des Gutes arbeiten) oder gestatten nur eine sehr beschränkte Anpassung der Wärmebehandlung an die jeweiligen Guterfordernisse.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art so auszubilden, daß mit einfachen anlagentechnischen Mitteln beim Brennen bei Endbehandlungstemperatur eine gleichmäßige Wärmebehandlung aller Gutteilchen erfolgt, wobei einerseits auch solche Materialien, die eine längere Wärmebehandlungszeit erfordern, optimal gebrannt bzw. gesintert werden können

und andererseits eine einfache Anpassung der Anlage an unterschiedliche Guterfordernisse möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst

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 weraen kann. Während nämlich die erste Brennzone sehr rasch vom Gut durchsetzt wird, ergibt der gegenüber der ersten Brennzone vergrößerte Querschnitt der Abscheide- und zweiten Brennzone und die dadurch bedingte geringere Gasgeschwindigkeit eine sehr erwünschte längere Aufenthaltszeit des Gutes in der zweiten Brennzone.

Die Hintereinanderschaltung zweier gesondert beheizter Brennzonen bringt ferner den weiteren Vorteil mit sich, daß die Brennverhältnisse in den beiden Brennzonen optimal für das jeweils vorliegende Gut eingestellt werden können.

Diese Möglichkeit der exakten Einstellung und einwandfreien Anpassung der Brennverhältnisse an das jeweils vorliegende Gut ist um so 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 zu vermeidende Ungleichmäßigkeiten 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 Gutieilchen. 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.

Durch die erhöhte Gutkonzentration und verlängerte Aufenthaltszeit im unteren Bereich der die zweite Brennzone und die Abscheidezone bildenden Kammer stellt dieser Kammerbereich eine Garungszone dar, in der eine völlige Vergleichmäßigung des chemischen und physikalischen Zustandes aller Gutteilchen eintritt und eventuell gewisse langer 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 BPehnzone 2, einen zugleich als zweite Brennzone sowie als Abscheidezone dienenden Reaktionsraum 3 sowie eirie Kühlzone 4.

Die Vorerhitzungsione 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.

ίο 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 od. 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 Gutleitungen 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 20) 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 anschließend die Zyklone 7,6 und 5 der Vorerhitzungszone 1 in der du'rch die Pfeile 25,26 gekennzeichneten Richtung. Bei Betrieb der Anlage wird zweckmäßig der Gutaustrag (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 Reak-

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tionsraumes 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 gewähr- 5 Kr

leistet. fr?

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 io 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 jddöch die beiden Brennzonen (erste Brennzone 2 sowie Reaktionsraum 3 als zweite Brennzone) nur ein einziges 15 Mal.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Pateritansprüche:

1. Anlage zum Brennen oder Sintern von fein-. körnigem Gut, wie Tonerde, Kalk, Dolomit, Magnesit oder dergleichen, mit einer durch die heißen Abgase einer Brennzone beheizten Vorerhitzungszone, öirter das Gut auf Endbehandlungstemperatur des Brenn- bzw. Sintervorganges erhitzenden Brennzone, die durch eine mit Kühlerluft gespeiste und mit einem Brenner versehene Gasleitung gebildet wird und in der das Gut unter Passieren der Flamme des Brenners durch den von der Flamme erzeugten Heißgasstrom weiter erhitzt wird, wobei das Gut vom Heißgasstrom aus dieser Brennzone ausgetragen wird, ferner mit einer an diese Brennzone anschließendtn Abscheidezone z'ir Abscheidung des Gutes aus dem Heißgasstrom sowie mit einer Kühlzone zur Kühlung des abgeschiedenen Gutes, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheide- zone beheizt ist und eine zweite Brennzone bildet, die durch eine an die erste Brennzone (2) angeschlossene Kammer (3) gebildet wird, deren Querschnitt größer als der der ersten Brennzone ist. wobei im unteren Bereich dieser Kammer eine gegenüber dem übrigen Bereich der Kammer stark erhöhte Gutkonzentration mit verlängerter Aufenthaltszeit vorhanden ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Abscheidezone eine weitere, mit Kühlerluft gespeiste Gasleitung (10) angeschlossen ist.

3. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidezone durch einen im wesentlichen vertikal ausgerichteten Reaktionsraum (3) gebildet wird, 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 Kühlerluft gespeiste Gasleitung (10) angeschlossen ist und mit dessen oberem Bereich eine zur Vorerhitzungszone (1) führende Gasleitung (12) verbunden ist.

4. Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut in einer Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl geeigneter Gasgeschwindigkeiten in den beiden Brennzonen in der zweiten Brennzone eine höhere Gutkonzentration sowie eine längere Aufenthaltszeit des Gutes als in der ersten Brennzone eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Brennzone eine höhere Sauerstoff-Konzentration als in der zweiten Brennzone eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 für eine Anlage nach Anspruch 3, 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 stark erhöhte Gutkonzentration mit verlängerter Aufenthaltszeit ergibt.