DE2550418C3

DE2550418C3 - Vorrichtung zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut

Info

Publication number: DE2550418C3
Application number: DE19752550418
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: 1984-08-02
Also published as: DE2550418A1; DE2550418B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, mit einer Brennzone, einem mehrstufigen Zyklonvorwärmer, einem der Brennzone nachgeschaiteten Abscheider sowie mit einer Kühlzone.

Bei einer bekannten Vorrichtung zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, insbesondere zur Kalzination von Tonerde (DE-AS 10 92 889) wird die Brennzone durch einen schachtähnlichen Wirbelschicht-Reaktor gebildet, dem im unteren Bereich das vorerhitzte Gut. Brennstoff sowie Luft zugeführt wird. Am oberen Ende dieses Wirbelschicht-Reaktors sind zwei gesonderte Abscheider vorgesehen, die je einen Teiistrom des aus dem Brennschacht austretenden, entsprechend aufgeteilten Gas-Gut-Stromes aufnehmen. Das in dem einen Abscheider abgeschiedene Gut des einen Teilstromes wird dabei dann einer Kühlzone zugeführt, während das im anderen Abscheider abgeschiedene Gut des zweiten Teilstromes erneut in den unteren Bereich des Reaktors zurückgeleitet wird. Bei der sich hier ergebenden Betriebsweise hat sich herausgestellt, daß das abgezogene Gut selbst bei der eingeschalteten Zirkulations-Verweilstufe im allgemeinen nicht völlig homogen ist, da die einzelnen Gutteilchen eine unterschiedliche Anzahl von Zirkulations-Umläufen durchgeführt haben und somit eine unterschiedliche Vervveilzeit in der Brennzone aufweisen. Eine solche Inhomogenität des gebrannten bzw. gesinterten Gutes ist jedoch in vielen Fällen sehr nachteilig.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform der eingangs genannten Art (DE-AS 23 50 768) ist der Brennzone ein mehrstufiger Zyklonvorwärmer vorgeschaltet. Hierbei wird das vorerhitzte, feinkörnige Gut in eine mittels eines Brenners beheizte Gasleitung eingeführt und nach Passieren der Flamme sc^rort in einem Zyklon abgeschieden. Gegenüber der zuvor erläuterten bekannten Vorrichtung (mit Zirkulations-Verweilstufe) besitzt die letztgenannte Ausführungsform den Vorteil, daß jedes Gutteilchen die Brennzone nur einmal passiert so daß alle gebrannten bzw. gesinterten Gutpartikel etwa dieselbe Wärmebehandlungszeit erfahren. Auf diese Weise wird das vorgewärmte Gut nur verhältnismäßig kurze Zeit auf hohe Temperatur gehalten, und es wird im allgemeinen eine sehr homogene Wärmebehandlung des Gutes erzielt. Es gibt nun jedoch Materialien, für die eine längere Wärmebehandlungsdauer erwünscht ist, während das Problem des möglichst homogenen Brennens in solchen Fällen nicht so sehr im Vordergrund steht; eine länger dauernde thermische Behandlung des Gutes in der Brennzone ist bei dieser letztgenannten Ausführungsform jedoch nicht möglich.

Der Erfindung lieg", daher die Aufgabe zugrunde, eine

Vorrichtung der eingangs genannten Art dahin weiter-

zuentwickeln, daß es — bei geringem anlagentechnisehen Aufwand — je nach Anwendungsfall möglich ist, entweder ein besonders homogenes Endprodukt (bei kurzer Wärmebehandlungszeit) zu erzielen oder eine besonders lange Aufenthaltszeit des Gutes in der

Hochtemperaturzone (bei weniger strengen Vorschrif-

ten an die Homogenität des Brandes) zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gutaustragsleitung des ersten (untersten) Zyklons des Vorwärmers über einen Verteiler einerseits mit der Brennzone und andererseits mit der Kühlzone verbunden is;, daß die Gutaustragsieitung des zweiten Zyklons wahlweise an die die Abgase der Brennzone zum ersten Zyklon führende Leitung oder an die Guteintragsseite der Brennzone angeschlossen ist, und daß die Brennzone einen Reaktionsraum enthält, der einerseits mit der zum ersten Zyklon führenden Leitung und andererseits mit einer unmittelbar zur Kühlzone führenden Leitung verbunden ist.

Diese erfindungsgemäße Ausführungsform gestattet zwei Betriebsweisen mit grundlegend verschiedenen 5ύ Funktionen des genannten ersten (untersten) Zyklons und des Reaktionsraumes:

In der einen Betriebsweise erfolgt ein einmaliger Durchgang aller Gutteilchen durch die Brennzone, wobei der genannte erste Zyklon ein reiner Vorwärmzyklon ist; er ist also Bestandteil des mehrstufigen Zyklonvorwärmers. Der Reaktionsraum bildet bei dieser Betriebsweise zugleich einen Abscheider (das Gut verläßt den Reaktionsraum über die unmittelbar zur Kühlzone führende Leitung).

In der anderen Betriebsweise erfolgt eine mehrfache Zirkulation des Gutes durch die Brennzone, wobei der genannte erste Zyklon kein Bestandteil des Zyklonvorwärmers ist; vielmehr wird das in den oberen Stufen des Vorwärmers vorgewärmte Gut aus dem zweiten Zyklon unmittelbar zur Guteintragsseite der Brennzone geleitet. Der erste, unterste Zyklon ist hier ein reiner Abscheider. Der Reaktionsraum erfüllt bei dieser Betriebsweise keine Abscheidefunktion:das Gut verläßt

den Reaktionsraum zusammen mit den Abgasen über die Leitung zum ersten, untersten Zyklon.

Bereits die vorhergehende Erläuterung der unterschiedlichen Betriebsweisen in beiden Varianten macht die Funktionsänderungen deutlich, die zwei wesentlichen Bauteilen der Vorrichtung in den beiden Betriebsweisen zugeordnet ist. Betrachtet man dagegen nochmals die bekennten Ausführungen, so erkennt man, daß die Vorrichtung gemäß DE-AS 23 50 768 keine Möglichkeiten bietet, die Gutteilchen mehr als einmal durch die Brennzone passieren zu lassen, während die Vorrichtung gemäß DE-AS 10 92 889 schon hinsichtlich der Betriebsweise mit mehif acher Zirkulation des Gutes durch die Brennzone vollkommen anders aufgebaut ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird dagegen durch eine einfache und sehr wirkungsvolle Änderung der Funktion des ersten Zyklons sowie des Reaktionsraumes die jeweils gewünschte Betriebsweise mit einem geringen anlagentechnischen Aufwand verwirklicht. Es erfolgt also jeweils eine grundlegende Umfunktionierung des untersten Zyklons eiiv.s mehrstufigen Zyklonvorwärmers einerseits und des Reaktionsraumes andererseits.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Be-Schreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles. ^r

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nur ganz schematisch veranschaulicht

Die dargestellte Vorrichtung zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, beispielsweise zur Kalzination von Tonerde, enthält einen mehrstufigen Zyklon vorwärmer mit den Zyklonen 1, 2 und 3, ferner eine aus einem Reaktionsraum 4 und einem Brennraum 6 gebildete Brennzone, sowie eine Kühlzone 5. Der Brennraum 6 wird durch eine mittels eines Brenners 7 beheizte, von der Kühlzone 5 zum Reaktionsraum 4 führende Gasleitung 8 gebildet.

Der mit Brennern 9 ausgerüstete untere Bereich des Reaktionsraumes 4 ist über eine Leitung IG mit der Kühlzone 5 verbunden, während der obere Bereich des Reaktionsraumes 4 über eine Leitung 11 mit dem ersten untersten Zyklon 1 des Vorwärmers in Verbindung steht.

Die Gutaustragsieitung 12 des ers;en Zyklons 1 ist über einen Verteiler 13 einerseits über eine Leitung 14 mit dem Brennraum 6 (Gasleitung 8) und andererseits über eine zweite Leitung 15 mit der Kühlzone 5 verbunden.

Der zweite Zyklon 2 des Vorwärmers besitzt eine Gutaustragsieitung 16, die wahlweise an die die Abgase des Reaktionsraumes 4 zum ersten Zyklon 1 führende Leitung 11 oder über eine Gutaustragsieitung 17 an die Leitung 14 und somit an die Guteintragsseite der Brennzone 4, 6 angeschlossen ist. In den Gutaustragslei-Hingen 16,17 sind Absperrorgane 18,19 vorgesehen.

Im übrigen sind die Zyklone 1, 2 und 3 des Vorwärmers über ihre Gasleitungen 20, 21 und die Gutaustragsieitung 22 des Zyklons 3 miteinander verbunden.

Es sei nun zunächst die erste Betriebsweise dieser Vorrichtung erläutert:

Hierbei ist das Absperrorgan 18 geöffnet und das Absperrorgan 19 geschlossen, so daß das im zweiten Zyklon 2 abgeschiedene Gut in die zum ersten Zyklon 1 6S führende Leitung 11 gelingt. Der Verteiler 13 ist so eingestellt, daß das gesamte im ersten Zyklon 1 abgeschiedene Material über die Leitung 14 der Gasleitung 8 des Brennraumes 6 zugeführt wird. Bei dieser ersten Betriebsweise durchsetzt das bei 23 aufgegebene Gut zunächst in bekannter Weise die Gasleitung 21, wird im Zyklon 3 abgeschieden, gelangt dann über die Gutaustragsieitung 22 und die Gasleitung 20 in den zweiten Zyklon 2, wird hier abgeschieden und über die Gutaustragsieitung 16 in die Gasleitung 11 eingeführt Nach Abscheidung im ersten, untersten Zyklon t gelangt das Gut über die Leitung 14 in die vom Brenner 7 beheizte Gasleitung 8, die den ersten Brennraum 6 bildet. Das in den Zyklonen 3, ? und 1 durch Berührung mit den heißen Abgasen des Reaktionsraumes 4 hoch vorgewärmte feinkörnige Gut wird im Brennraum 6 beim Passieren der vom Brenner 7 erzeugten Flamme weiter erhitzt und gelangt (Pfeil 24) anschließend in den Reaktionsraum 4, der — bei der in der Zeichnung angenommenen Beheizung durch die Brenner 9 — einen zweiten Brennraum bildet und zugleich einen Abscheideraum darst?Ut Das Gut führt in diesem Reaktionsraum 4 eine turbknr»nte Wirbelbewegung (schematisch durch Pfeile 25 angedeutet) aus, wird dann abgeschieden und verläßt den Reaktionsraum 4 durch die Leitung 10 (Pfeil 26), die das in den beiden Brennräumen hocherhitzte Gut der Kühizone 5 zuführt. Von de» Kühlzone 5 wird Kühlerabluft (Pfeil 27) dem Brennraum 6 zugeführt: die Heißgase treten dann aus der Leitung 8 in den Reaktionsraum 4 ein. Diesem Reaktionsraum wird ferner über die Leitung 10 ein weiterer Anteil Kühlerabluft (Pfeil 28) zugeführt. Nach Abscheidung des Gutes verlassen die Heißgase den Reaktionsraum 4 über die Leitung 11 (Pfeil 29) und durchsetzen anschließend die Zyklone I, 2 und 3 des Vorwärmers, wobei sie das feinkörnige Gut vorwärmen.

Bei der vorstehend geschilderten ersten Betriebsweise der Vorrichtung wird somit das gesamte Gut nach einmaligem Durchsetzen der Brennzone 4,6 abgeschieden und der Kühlzone 5 zugeführt. Im Hinblick auf die gleichmäßige Behandlungszeit aller Gutteilchen besitzt das Endprodukt eine besonders große Homogenität.

Die zweite Betriebsweise der Vorrichtung ist folgendermaßen:

In diesem Falle ist das Absperrorgpn 18 geschlossen und das Absperrorgan 19 geöffnet, so daü das im zweiten Zyklon 2 abgeschiedene Gut über die Leitung 17 dem Brennraum 6 zugeführt wird. Der Verteiler 13 ist hierbei so eingestellt, daß ein Teil des im ersten Zyklon 1 abgeschiedenen Gutes über die Leitung 15 der Kühlzone 5 zugeführt wird, während der übrige Teil des Gutes über die Leitung 14 in den Brennraum 6 gelangt. Das wiederum bei 2S aufgegebene Gut wird zunächst in den Zyklonen 3 und 2 vorgewärmt und gelangt dann über Hie Leitung 17 in den Brennraum 6. Beim Passieren der Flamme des Brenners 7 wird das Gut in der Gasleitung 8 weiter erhitzt. Eine weitere thermische Behandlung erfährt das Gut im Reaktionsraum 4, der den zweiten Brennraum der Brennzone bildet. Im Unterschied zur ersten Betriebsweise wird jedoch das Gut im Reaktio.israum 4 nicht vom Gasstrom abgetrennt und nach unten ausgetragen, sondern es verläßt den Reaktionsraum 4 zusammen mit den heißen Abgasen durch die Leitung 11 zum ersten Zyklon 1, wo es abgeschieden wird. Nach dieser Abscheidung wird dann ein Teil des Gutes vom Verteiler 13 über die Leitung 15 der Künizone 5 zugeführt, während der übrige Teil über die Leitung 14 in die Brennzone 6, 4 zurückgeführt wird. Es ist somit bei dieser Betriebsweise eine Zirkulations-Verweilstufe für das Gut vorhanden. Das Gut führt — je nach der Einstellung des Verteilers

13 — einen Tielir oder weniger langen Kreislauf in dem durch den Brennraum 6. den Reaktionsraum 4 und den ersten Zyklon 1 gebildeten Vorrichtungsteil aus.

Da bei dieser zweiten Betriebsweise das über die Leitung 15 der Kühlzone 5 zugeführte Gut statistisch gesehen Gutteilchen mit unterschiedlicher Aufenthaltszeit in der Brennzone enthält, besitzt das Endprodukt in diesem Falle nicht dieselbe Homogenität wie bei der ersten Variante. Vorteilhaft (und für viele Produkte wünschenswert) ist jedoch bei dieser zweiten Variante die — im statistischen Mittel gesehen — wesentlich

längere Aufeinthaltszeit des Gutes in der Brennzone 4, 6.

Bei der ersten Betriebsweise wird zweckmäßig der Gutaustrag aus dem Reaktionsraum 4 so weit gedrosselt, daß sich im unteren Bereich des Reaktionsraumes eine gegenüber dem übrigen Bereich des Reaktionsraumes stark erhöhte Gutkonzentration mit verlängerter Aufenthaltszeit ergibt. Man erreicht dadurch eine vielfach erwünschte thermische Nachbehandlung (»Garung des gebrannten Gutes«).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, mit einer Brennzone, einem mehrstufigen Zyklonvorwärmer, einem der Brennzone nachgeschalteten Abscheider sowie mit einer Kühlzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutaustragsleitung (12) des ersten (untersten) Zyklons (1) des Vorwärmers über einen Verteiler (13) einerseits mit der Brennzone (4, 6) und andererseits mit der Kühlzone (5) verbunden ist, daß die Gutaustragsleitung (16) des zweiten Zyklons (2) wahlweise an die die Abgase der Brennzone (4, 6) zum ersten Zyklon (1) führende Leitung (11) oder an die Guteintragsseite der Brennzone (4, 6) angeschlossen ist, und daß die Brennzone (4, 6) einen Reaktionsraum (4) enthält, der einerseits mit der zum ersten Zyklon (1) führenden Leitung (U) und andererseits mit einer unmittelbar zur Kühlzone (5) führenden Leiung (10) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennzone (4, 6) neben dem Reaktionsraum (4) einen Brennraum (6) enthält, der durch eine mit einem Brenner (7) versehene, von der Kühlzone (5) zum Reaktionsraum (4) führende Gasleitung (8) gebildet wird.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsraum (4) mit 3rennem (9) ausgerüstet ist und einen zweiten Brennraum bildet.

4. Vorricht ng nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsraum (4) zugleich der zweite Brennraum und ein Abscheideraum ist, dessen GutaustritVsleitung durch die zur Kühlzone (5) führende Leitung (10) und dessen Gasleitung durch die zum ersten Zyklon (1) führende Leitung (11) gebildet wird.