DE2624970A1

DE2624970A1 - Kalzinierofen fuer pulverfoermiges gut

Info

Publication number: DE2624970A1
Application number: DE19762624970
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Kobayashi
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2316561B1; US4059393A; FR2316561A1; JPS51150523A; GB1511086A; BR7603928A; DE2624970B2; ES449057A1; JPS5429312B2

Description

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Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha, Tokio/Japan

Kalzinierofen für pulverförmiges Gut

Die Erfindung betrifft einen Rost- oder Kalzinierofen für pulverförmiges Gut zur Erzeugung von Zement, Tonerde oder dgl.

Die üblichen vertikalen zylindrischen oder konischen Kalzinieröfen können im wesentlichen in zwei Grundbauarten unterteilt werden, die sich durch die Art der Gasverbrennung unterscheiden und in den Fig. 1 und 2 schematisch veranschaulicht sind.

Bei dem bekannten Kalzinierofen gemäß Fig. 1 wird die Verbrennungsluft a, die durch Wärmetausch mit Klinker in einem Klinkerkühler vorgewärmt ist, zur Verbrennung von an Brennern c eingeführtem Brennstoff unter Drall in eine Brennkammer A eingeführt. Anschließend tritt die Verbrennungsluft in eine Mischkammer B ein, in der Röstgas b beispielsweise aus einem Drehrohrofen oder dgl. mit den Verbrennungsgasen aus der Brennkammer A gemischt wird. Der angeschlossene Drehrohrofen od. dgl. dient zur weiteren Wärmebehandlung des kalzinierten Rohstoffes zur Erzeugung des Endproduktes.

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Bei dem Kalzinierofen gemäß Fig. 2 werden die Verbrennungsluft a und das Röstgas b vorab in einer Mischkammer B gemischt, worauf das Gemisch aus vorgewärmter Verbrennungsluft und Röstgas aus der Mischkammer B unter Drall in die Brennkammer A eingeführt wird, wo an Brennern c eingeführter Brennstoff verbrannt wird.

Bei dem Kalzinierofen gemäß Fig. 1 wird der Brennstoff in der vorgewärmten Luft verbrannt, so daß eine Verbrennung mit hohem Wirkungsgrad erzielt wird. Jedoch tritt dabei eine große Menge an Stickoxyden, welche in der Hochtemperatur-verbrennung im Drehrohrofen erzeugt und im Röstgas enthalten sind, nicht durch die eigentliche Brennzone in der Brennkammer A hindurch, so daß diese Stickoxyde nicht reduziert oder zersetzt werden und in hoher Konzentration im Abgas des Prozesses der Umgebung zugeführt werden.

Bei dem Kalzinierofen gemäß Fig. 2 werden die im Röstgas enthaltenen Stickoxyde in der Brennzone der Brennkammer A mittels des reaktionsfreudigen Kohlenmonoxyd reduziert, welches im Verlauf der Verbrennung als Zwischenprodukt erzeugt wird und als Reduktionsmittel dient, während die kalzinierten Rohstoffe eine Katalisatorwirkung haben, so daß die Stickoxyde im Röstgas bis auf einen Rest von 30 % bis 70 % je nach den Betriebsbedingungen im einzelnen reduziert werden. Der Brennstoff wird, jedoch im Gasgemisch verbrannt, in dem die Sauerstoffkonzentration erheblich niedriger als in Luft ist, so daß die Verbrennung im Vergleich zum Ofen gemäß Fig. 1 mit erheblich geringerem Wirkungsgrad abläuft. Daher muß das Luftüberschußverhältnis des Kalzinierofens gemäß Fig. 2 stärker eingestellt werden als bei dem Kalzinierofen gemäß Fig. 1 , so daß der thermische Wirkungsgrad sinkt.

Das pulverförmige Gut kann entweder durch eine Öffnung d in der Wand des Kalzinierofens eingeführt oder in nicht näher dargestellter Weise den in den Kalzinierofen eingeführten Gasen bei-

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gegeben werden. In jedem Fall werden die pulverförmigen Partikel des Gutes durch die Drallströmung der Gase an die Umfangswand des Kalzinierofens gedrängt, so daß der Mittelbereich des Kalzinierofens nicht wirksam genutzt werden kann.

In manchen Fällen erreicht ein Teil des in den Kalzinierofen eingeführten Pulvers den Boden des Kalzinierofens, ohne vom Gas mitgerissen zu werden, und sammelt sich dort an. Wenn die angesammelten Rohstoffe für eine längere Zeit belassen werden, so werden sie durch die Gase aufgeheizt und agglomerieren, so daß der Gasdurchgang zugesetzt wird. Daher muß eine solche Ablagerung der Rohrstoffe kontinuierlich oder periodisch durch eine Leitung e in den Drehrohrofen ausgetragen werden. In der Regel sind diese Ablagerungsstoffe nicht ausreichend kalziniert, so daß sie zu einer Verminderung und Verungleichmäßigung des Kaizinierungsgrades der insgesamt dem Drehrohrofen zugeführten Rohstoffe führen.

Flüchtige Substanzen wie Alkali, Chlor usw., welche gasförmig im Röstgas enthalten sind, werden durch die Wand in der Nachbarschaft des Gaseintrittes in den Kalzinierofen gekühlt und kondensiert, so daß sie einen Überzug bilden, der den Gasdurchlaß zusetzt. Beim Kalzinierofen gemäß Fig* 2 wird das Röstgas b mit der Verbrennungsluft a unter einer niedrigeren Temperatur gemischt, so daß ein wesentlicher Teil der flüchtigen Substanzen im Röstgas b an der Oberfläche der Leitung kondensiert, welche zum Drehrohrofen führt. Daher ist der Kalzinierofen gemäß Fig. insoweit weniger gefährdet als derjenige gemäß Fig. 1, wobei es aber immer noch unmöglich ist, die Bildung von Überzügen durch flüchtige Substanzen vollständig zu vermeiden.

Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine derartige Überzugsbildung und Ablagerung von Rohstoffen zu vermeiden. Dabei soll gleichzeitig ein Kalzinierofen geschaffen werden, der nicht nur einen hohen Verbrennungswirkungsgrad aufweist,

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sondern darüberhinaus auch eine veitgehende Reduzierung oder Zersetzung der im Drehrohrofen erzeugten Stickoxyde gewährleistet. Insgesamt soll der Kalzinierofen einen Wärmetausch mit hohem Wirkungsgrad gewährleisten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Es zeigt

Fig. 1 und 2 schematische Veranschaulichungen bekannter Kalzinieröfen,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kalzinierofens,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V in Fig. 3 und

Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kalzinierofens.

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist ein erfindungsgemäßer Kalzinierofen einen vertikalen Ofenschacht 1 auf, der aus einem zylindrischen Abschnitt mit geschlossener Oberseite und gegebenenfalls einem umgekehrt kegeistumpfförmig ausgebildeten Diffusor besteht, wobei eine Spiralkammer 2 (vgl. Fig. 5) am unteren Ende des Ofenschachtes 1 zur Einführung von Verbrennungsluft in den Ofenschacht 1 unter Drall vorgesehen ist. An den Boden der Spiralkammer 2 ist eine Röstgasleitung 5 angeschlossen, die an einen Drehrohrofen od. dgl. führt, so daß Röstgas aus dem Drehofen in den Ofenschacht 1 gelangen kann. Eine Mehrzahl von Brennern 4 ist am Ofenschacht 1 in der Nachbarschaft des unteren Endes oder der Spiralkammer 2, was nicht näher dargestellt ist, derart befestigt, daß die Achsen der Brenner 4 entweder zur Mittellinie des Ofens hinberichtet oder geringfügig tangential ausgerichtet sind. Eine tangentiale Abgasöffnung 3, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist, oder eine

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Öffnung 3 einer Spiralkammer mit ähnlichem Querschnitt wie derjenige der Spiralkammer 2 ist am oberen Ende des Schachtes 1 vorgesehen und über eine Leitung mit einem nicht näher dargestellten Zentrifugalabscheider verbunden. Die Verbrennungsluft fließt mit dem Drall aus der Spiralkammer 2 entlang der Wand des Ofens nach oben und wird an den Brennern 4 verbrannt, so daß im Mittelbereich des Ofenschachtes 1 eine Unterdruckζone sich ausbilden kann. Das Röstgas, welches durch die Spiralkammer 2 nach oben strömt, wird in dieser Unterdruckzone mit der Verbrennungsluft vermischt.

Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Röstgases ausreicht, um das ganze zu behandelnde Rohgut schwebend zu halten und mitzureißen, wird Rohgut über eine Schütte 6 und eine Verteilerplatte 7 in die Röstgasleitung 5 eingegeben. Wenn jedoch die Strömungsgeschwindigkeit des Röstgases nicht ausreicht, so kann ein Teil oder das gesamte Rohgut direkt über eine Schütte 6¹, welche sich von oben her durch die Abdeckung des Ofenschachtes 1 erstreckt, in die Unterdruckzone des Ofenschachtes 1 eingegeben werden. Die Schütten 6 und 6¹ sind mit dem Gutaustrag eines nicht näher dargestellten Vorwärmers verbunden, wobei Einlaßklappen 8 vorgesehen sind, welche nicht nur die Luftdichtheit sicherstellen, sondern darüberhinaus eine gleichförmige Verteilung der Rohgutpartikel über dem Querschnitt der Schütten 6 und 6' gewährleisten.

Die zweite Ausführungsform gemäß Fig. 6 entspricht in der Grundkonstruktion derjenigen gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme, daß ein Innenrohr 9 in der Form eines Zylinders oder eines umgekehrten Kegelstumpfes mit einer gegenüber der Bauhöhe der Abgasöffnung vergrößerten Länge von der oberen Abdeckung des Ofenschachtes 1 nach unten hängt und daß die Schütte 6¹ am Boden dieses Innenrohres 9 mündet.

Im Betrieb wird bis auf 650 C bis 750 C in einem nicht näher dargestellten Klinkerkühler vorgewärmte Verbrennungsluft in die

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Spiralkammer 2 eingeführt. Dadurch bildet sich im Ofenschacht eine gleichförmige und starke Drallströmung der Gase aus der Spiralkammer 2 in Richtung auf die Abgasöffnung 3 entlang der Ofenwände aus, während sich im Mittelbereich eine Unterdruckzone bildet. Zerstäubter Brennstoff aus den Brennern 4 wird innig mit der wirbelnden Verbrennungsluft vermischt und verbrannt. Gleichzeitig strömt Röstgas durch die Rostgasleitung nach oben durch die Spiralkammer 2 mit einer solchen Geschwindigkeit hindurch, daß der Durchtritt im wesentlichen ohne Durchmischung mit der Verbrennungsluft erfolgt. Das Röstgas wird sodann in die Unterdruckzone im Ofenschacht 1 eingeführt, wo es innig mit der Wirbelströmung der Verbrennungsgase durchmischt wird. Die Anordnung gemäß der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 6 verhindert auf einfache und wirksame Weise jegliche Störungen der Drallströmung durch die Abgasöffnung 3.

Die Rohgutpartikel werden durch die Schütte 6 in die Röstgasleitung 5 eingeführt, wobei eine erste Kalzinierung erfolgt, während die Partikel im Röstgas mit einer Temperatur von 1000 bis 1200⁰C schweben und diese Mischung aus Gas iuid Partikeln durch die Röstgasleitung 5 strömt. Durch den Wärmeaustausch sinkt die Mischungstempe:
tritt in die Unterdruckzone ab.

tausch sinkt die Mischungstemperatur auf etwa 85O°C beim Ein-

Die durch die Schütte 6¹ zugeführten Rohgutpartikel werden ebenfalls durch das Röstgas in der Nachbarschaft des unteren Endes des Ofenschachtes 1 angehoben und gleichförmig über den Querschnitt des Ofenschachtes 1 verteilt, wobei eine erste Kalzinierung erfolgt.

In jedem Falle gelangen die Rohgutpartikel durch die in der Drallströmung herrschenden Zentrifugalkräfte anschließend in den Randbereich des Ofenschachtes 1, also in die unmittelbare Verbrennungszone. In der Verbrennungszone erfolgt die Brennst off verbrennung und die gleichzeitige und sofortige Übertragung

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der dabei entwickelten Wärme auf die Rohgutpartikel, so daß die Hauptkalzinierung erfolgt. Dadurch sind sämtliche Rohgut- . partikel fast vollständig kalziniert, wenn sie zusammen mit den Abgasen durch die Abgasöffnung 3 zum Zentrifugalabscheider ausgetragen werden.

Im Zentrifugalabscheider werden die kalzinierten Rohgutpartikel von den einem nicht näher dargestellten Drehrohrofen zuzuführenden Gasen getrennt, wobei die Gase einen Vorwärmer durchströmen, in dem das in den Kalzinierofen einzuführende Rohgut vorgewärmt wird.

In beiden dargestellten, Ausführungsformen erstrecken sich die Schütten 6¹ nach unten, wobei es sich jedoch versteht, daß die Schütten 6' in jeder beliebigen Weise angeordnet werden können, sofern sichergestellt ist, daß die Rohgutpartikel derart in die Unterdruckzone gelangen, daß sie dort vom Gasstrom mitgenommen und mit dem Röstgas vermischt werden.

Die Erfindung weist eine ganze Reihe wesentlicher Vorteile auf.

So erfolgt die Verbrennung entlang den Ofenwänden in einem Bereich, in dem die Sauerstoffkonzentration dem Sauerstoffgehalt der Luft entspricht, so daß ein erfindungsgemäßer Kalzinierofen denselben Verbrennungswirkungsgrad wie ein bekannter ^! Kalzinierofen hat, bei dem die Mischkammer und die Brennkammer im Abstand voneinander liegen. Da das Röstgas aus dem Drehrohrofen vom Mittelbereich des Kalzinierofens aus in Richtung auf die Verbrennungszone verteilt wird, kann der Gehalt des Röstgases an Stickoxyden, der in der Größenordnung von 1000 ppm liegt, auf einen Wert von nur etwa 30 bis 70% reduziert werden, was dem Ergebnis eines bekannten Kalzinierofens entspricht, bei dem das Gemisch aus Verbrennungsluft und Röstgas zur Verbrennung dient. Somit werden in einem erfindungsgemäßen Kalzinierofen in Kombination sämtliche Vorteile der beiden bekannten

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Bauarten von Kalzinieröfen erzielt, ohne die entsprechenden Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Nach einer Anfangskalzinierung durch das Röstgas werden die Rohgutpartikel gleichförmig in der Verbrennungszone am unteren Endbereich des Ofenschachtes verteilt, wo die Hauptkalzinierung erfolgt. Die Kalzinierung erfolgt somit in zwei Stufen, nämlich einmal durch das Röstgas und zum anderen durch die in der Verbrennungszone erzeugten Verbrennungsgase, so daß sämtliche Gutpartikel gleichförmig in hohem Maße kalziniert sind. Die im Drehrohrofen freigesetzte Wärme kann so weiter vermindert werden, so daß auch die Größe des Drehrohrofens gegenüber der bei bekannten Kalzinieröfen erforderlichen Größe vermindert werden kann.

Da der Mittelbereich des Kalzinierofenschachtes zur Herbeiführung einer Anfangskalzinierung nutzbar gemacht werden kann, kann die volumenspezifische Wärmefreisetzung des Ofens erhöht werden. Als Folge hiervon fällt ein erfindungsgemäßer Kalzinierofen verglichen mit üblichen Kalzinieröfen, bei denen die Konzentration des Rohgutes im Mittelbereich des Ofenschachtes gering ist, kompakt aus.

Im Unterschied zu bekannten Kalzinieröfen tritt keine ausgeprägte Abwärtsströmung im Mittelbereich des unteren Endabschnittes des Ofenschachtes und der Spiralkammer auf, so daß keine Rohgutpartikel sich am Boden des Ofens ansammeln können.

Das Röstgas wird durch Wärmeabgabe an das Rohgut abgeschreckt, so daß flüchtige Substanzen wie Alkali, Chlor usw. im Röstgas an den Oberflächen der Rohgutpartikel kondensieren. Darüberhinaus sind die Innenwände der Spiralkammer ebenso wie des unteren Abschnittes des Ofenschachtes von Verbrennungsluft beaufschlagt, so daß eine direkte Berührung dieser Wände mit dem Röstgas vermieden ist. Auf diese Weise kann eine Ausbildung eines Überzuges an den Wänden vermieden werden.

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Claims

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Patentansprüche

1» Kalzinier- oder Röstofen für pulveriges Rohgut, mit einem oben abgeschlossenen Ofenschacht und einer Mehrzahl im unteren Bereich des Ofenschachtes angeordneten Brennern, wobei der Ofenschacht als Zylinder, als umgekehrt kegelstumpfförmiger Diffusor oder eine Kombination hiervon ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Ofenschachtes (1) eine tangentiale oder spiralgehäuseartige Abgasaustrittsöffnung (3) vorgesehen ist, daß am unteren Ende des Ofenschachtes eine Spiralkammer (2) zur Einleitung von Verbrennungsluft in den Ofenschacht in einer nach oben gerichteten Drallströmung entlang den Ofenwänden vorgesehen ist, so daß sich eine Unterdruckζone im Mittelbereich des Ofenschachtes ausbildet, daß ein Anschluß (6) für Röstgas od. dgl. im Mittelbereich des Bodens der Spiralkammer derart angeordnet ist, daß das Röstgas nach oben in Richtung auf den Mittelbereich des Ofenschachtes einströmt, und daß eine Rohmaterialaufgabeeinrichtung derart angeordnet ist, daß die Rohgutpartikel entweder direkt oder durch Mitnahme im Röstgas in die Unterdruckzone des Ofenschachtes einführbar sind.
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialaufgabeeinrichtung aus einer an die Röstgaszufuhrleitung angeschlossenen Schütte (6) besteht.
3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialaufgabeeinrichtung aus einer Schütte (6¹) besteht, welche die Rohgutpartikel unmittelbar in die Unterdruckzone im Ofenschacht (1) einführt.

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