DE2629082C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Feingut - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von FeingutInfo
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Description
a) eine zur Vorerhitz'ing dis-iende, durch wenigstens zwei Zyklone gebildete erste Zone,
b) eine zur Erhitzung des Gu?-*s auf Endbehandlungstemperatur dienende, ein Brennerrohr
enthaltende zweite Zone,
c) eine zur Trennung des Gutes von den heißen Abgasen dienende, durch einen Zyklon gebildete dritte Zone,
d) eine zur Kühlung des Gutes dienende, durch wenigstens zwei Zyklone gebildete vierte Zone.
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
e) die die beiden Zyklone (6, 7) der vierten Zone verbindende Kühlluftleitung (9) ist über eine
Abzweigleitung (10) mit einer zur Ent- bzw. Vergasung des festen oder flüssigen Brennstoffes dienenden Einrichtung (8) verbunden, die
über eine Leitung (13) mit dem Brennerrohr (3) der zweiten Zone in Verbindung steht;
f) in der Kühlluftleitung (9) und in der Abzweigleitung (10) sind Einstellorgane (U, 12)zur Einstellung des über die Abzweigleitung (10) geführten
Abluftanteils vorgesehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die zweite Zone bildende, horizontal oder vertikal angeordnete Brennerrohr (3) an den
Abluftanschluß des zweiten Zyklons (7) der vierten Zone angeschlossen und mit einem Ringbrenner (4)
versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone mehrere mit je einem
Brenner ausgerüstete, vom Feingut nacheinander durchsetzte Stufen enthält.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind Verfahren zur Wärmebehandlung von Feingut bekannt, bei denen das Gut in einem mehrstufigen
Zyklonwärmetauscher vorerhitzt und dann in einem Drehrohrofen fertiggebrannt wird (US-PS 38 81862
und DE-OS 25 12 045). Diese Verfahren bedingen durch
den Drehrohrofen einen verhältnismäßig großen anla
gentechnischen Aufwand. Um die Baulänge des Dreh
rohrofens zu verkürzen, ist es bei derartigen Verfahren bekannt, das im Zyklonwärmelauscher vorgewärmte
Feingut durch Zuführung von zusätzlichem Brennstoff weiter zu erhitzen und möglichst stark zu entsäuern, ehe
ta in den Drehrohrofen gelangt.
Zu diesem Zweck ist bei dem Verfahren gemäß US-PS 38 81 862 zwischen dem Drehrohrofen und dem Zyklonvorwärmer eine schachtförmige Brennkammer
vorgesehen, der außer dem vorgewärmten Feingut und
den Abgasen des Drehrohrofens auch zusätzlicher Brennstoff sowie Ablufi eines dem Drehrohrofen nachgeschaltetcn Kühlers zugeführt werden. Bei dem Verfahren gemäß DE-OS 25 12 045 wird der zusätzliche
Brennstoff in das Einlaufende des Drehrohrofens einge
tragen, wo er verdampfen bzw. Gas freisetzen soll, so
daß der entstehende Dampf bzw. das G^s von den heißen Ofenabgasen mitgerissen und erst in der den Calcinator bildenden Gasleitung zwischen Drehrohrofen und
Zyklonvorwärmer durch den Zutritt von Kühlerabluft
entzündet wird.
Es ist weiterhin ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt (DE-PS
18 07 292), bei dem das vorerhitzte Feingut durch Passieren einer Flamme auf Endbehandlungslcmperatur er-
hitzt wird. Dieses Verfahren ermöglicht ein Hochtemperaturbrennen von Feingut in einem Gasstrom auf kurzer Länge und in sehr kurzer Zeit und gestattet damit
die Erzielung großer Durchsatzleistungen bei einer sehr einfach gestalteten Brenn- bzv/. Sinu.i kammer, d. h. mit
geringem baulichen Aufwand. Wesentlich für die Erzielung einer gleichmäßigen Wärmebehandlung aller Feingutteilchen ist dabei vor allem, daß das gleichmäßig vorerhitzte Feingut in einer genau definierten kurzen Zeit
die Zone höchster Temperatur passiert.
Dieses bekannte Verfahren hat sich hervorragend für die Wärmebehandlung von Feingut der verschiedensten
Art bewährt, beispielsweise für das Brennen bzw. Sintern von Zementrohmaterial, Kalk. Dolomit, Magnesit,
Tonerdehydrat usw. Dabei erfolgt bisher die Wärmebe
handlung in der /weiten Zone (d. h. in der Hochtempe-
raturzonc) mit gasförmigen Brennstoffen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches I vorausgesetzten Art dahin weiterzuentwickeln, daß zur Erzeu-
gung der in der zweiten Zone benötigten Wärmeenergie auch fester oder flüssiger Brennstoff verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
bo Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen
wurde zunächst fester oder flüssiger Brennstoff unmittelbar in der /.weilen Zone zur Erzeugung der Brcnnerflammc eingesetzt. Dabei stellte sich heraus, daß sich
feste oder Flüssige Brennstoffteilchen vielfach an den
bri Fcingulpartikcln festsetzen, teilweise von den Fcingiitpartikcln absorbiert werden (öltröpfchen beispielsweise aufgesaugt werden), so daß sich diese Brcnnsloffleilchen einer schnellen Verbreniiuri« entziehen. Die l'olnc
hiervon ist ein verhältnismäßig hoher Kohlenstoffgehalt im Fertigprodukt, was in vielen Fällen, etwa bei der
Calcination von Tonerdehydrat, unerwünscht ist.
Passiert das Feingut in der zweiten Zone eine durch festen oder flüssigen Brennstoff erzeugte Flamme und
setzen sich feste oder flüssige Brennstoffteilchen an den Feingutpartikeln fest, so kommt es ferner in großem
Umfang zu einer Verbrennung des Brennstoffes unmittelbar am Feingütteilchen, was Verkokung und Rußbildung
zur Folge hat und vielfach zu einem Überbrennen der betreffenden Feingutteilchen und einer entsprechenden
Verminderung der Produktqualität führt. In manchen Fällen übt das zu brennende Feingut sogar
einen katalytischen Effekt auf den bei der Verbrennung von festem oder flüssigem Brennstoff auftretenden
Crack-Prozeß aus, was die Koksbüdung und damit die unerwünschte Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes im
Endprodukt unterstützt.
Diese Nachteile werden nun erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß fester oder flüssiger Brennstoff
außerhalb der zweiten Zone miiieis Abluft aus der vierten Zone ent- bzw. vergast wird und die hierbei entstehenden
brennbaren Gase der zweiten Zone (FVochtemperaturzone)
zugeführt werden. Man erreicht damit eine besonders gleichmäßige Hochtemperaturbehandlung
des Feingutes auf einer verkürzten Reaklionsstrekke und gelangt zu einem Endprodukt mit einem in erwünschter
Weise niedrigen Kohlenstoffgehalt. Dabei können für die Entgasung des festen Brennstoffes bzw.
für die Vergasung des flüssigen Brennstoffes alle bekannten Verfahren (unter Zufuhr von Fremdwärme
oder Ausnutzung von Eigenwärme) verwendet werden, wobei in bekannter Weise beim Ent- oder Vergasen
auch Wasserdampf eingesetzt werden kann. Die Verwendung von Abluft aus der vierten Zone (in der das
Feingut gekühlt wird) führt zu einer besonders guten
Wärmewirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft in Fällen, in denen das Endprodukt einen bestimmten
Kohlenstoffgehalt nicht überschreiten soll, beispielsweise zur Calcination von Tonerdehydrai. Das
Verfahren kann beispielsweise jedoch auch zur Reduzierung von feinkörnigem Erz benutzt werden, wobei in
der zweiten Zone (Hochtemperaturzone) ein für den Reduktionsprozeß ausreichender Luftunterschluß eingestellt
wird.
Die zweite Zone (Hochtemperatur/one) kann mehrere
mit je einem Brenner ausgerüstete, von Feingut nacheinander durchsetzte Stufen enthalten.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des crfindungsgcmäßen Verfahrens ist in
itcr Zeichnung veranschaulicht.
Die dargestellte Anlage dient beispielsweise zum Kalzinieren
von Tonerdehydrai und verwendet schweres Heizöl als Brennstoff.
Die Anlage enthält eine zur Vorerhitzung des Feingutes dienende erste Zone, bestehend aus den Zyklonen I
und 2. Die zur Erhitzung des Gutes auf Endbehandlungstcmperatur dienende zweite Zone enthält im wesentlichen
ein Brennerrohr 3 mit einem Ringbrenner 4. Zur Trennung des Gutes von den heißen Abgasen der
zweiten Zone dient ein die dritte Zone bildender Zyklon 5. Eine vierte Zone (Kühlzone) besteht aus den Zyklonen
6 und 7. Zur Anlage gehört weiterhin noch eine Einrichtung 8 zur Ves gasung des flüssigen Brennstoffs.
Die Verbindung der genannten Anlagenteile durch
Gas- und Gutlcitungen geht aus der Zeichnung hervor. Die die beiden Zyklone 6 und 7 der Kühlzone verbindende
Kühlluftleitung 9 ist über eine Abzweigleitung 10 mit der Einrichtung 8 zur Vergasung des Brennstoffes
verbunden. In den beiden genannten Leitungen 9 und 10 sind Einstellorgane II, 12 zur Einstellung der Kühlluftanteile
vorgesehen, die vom Zyklon 6 einerseits über die Leitung 9 zum Zyklon 7 und andererseits über die Leitung
10 zur Einrichtung 8 geführt werden.
Die zur Vergasung des Brennstoffes dienende Einrichtung 8 ist über eine Leitung 13 mit dem Ringbrenner
ίο 4 verbunden. In das Brennerrohr 3, dessen unteres Ende
mit dem Abluftanschluß des Zyklons 7 verbunden ist, mündet ferner die Gutaustragsleitung 14 des Zyklons 2
ein. Abgasseitig mündet das Brennerrohr 3 in den Zyklon 5.
Vom Zyklon 5 führt einerseits eine Gutaustragsleitung 15 zur Leitung 9, die den Zyklon 6 der Kühlzone
mit dem Zyklon 7 verbindet. Eine weitere Gutaustragsleitung 16 führt vom Zyklon 5 zum Brennerrohr 3. Eine
in der Zeichnung nicht veranschaulichte Verteiiereinrichtung ermöglicht es, die auf die L .'Zungen 15 und 16
entfallenden Guianieile in einem gewünschten Verhältnis einzustellen.
Die vom Zyklon 5 zum Zyklon 2 führende Gasleitung 17 ist mit einem Zusatzbrenner 18 versehen.
Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Anlage ist folgendermaßen:
Der Einrichtung 8 wird bei 19 flüssiger Brennstoff und durch die Leitung 10 erhitzte Kühlerabluft zugeführt.
Der Brennstoff wird hierdurch vergast* die Schwelgase
jo gelangen über die Leitung 13 zum Ringbrenner 4, dem ggf. bei 20 noch Primärluft zugesetzt werden kann. Dadurch
wird im Brennerrohr 3 eine Flamme 21 erzeugt, der vom Zyklon 7 Kühlerabluft als Sekundärluft zuströmt.
Das Feingut, beispielsweise Tonerdehydrat, wird bei
22 in die vom Zyklon 2 zum Zyklon j führende Leitung
23 aufgegeben, gelangt in bekannter Weise mit den Abgasen des Zyklons 2 zum Zyklon 1, wird doi t abgeschieden
und über die Gutaustragsleitung 24 in die Leitung 17 eingeführt. Der Gasstrom in dieser Leitung 17 wird
duivh den Brenner 18 aufgeheizt. Das auf diese Weise in
den Zyklonen 1 und 2 und den zugehörigen Gasleitungen vorerhitzte Feingut gelangt durch die Gutaustrags-
!eitung 14 in das Brennerrohr 3, wird dort vom aufsteigt1;
genden Gasstrom nach oben mitgenommen (Pfeil 25) und passiert die Flamme 21 in einer definierten kurzen
Zeit. Nach Abscheidung im Zyklon 5 gelangt ein Teil über die Leitung 16 erneut in das Brennerrohr 3, während
der Rest des Feingutes über die Leitung 15 in die w Kühlzone gelangt. Dort durchsetzt das Feingut nacheinander
die Zyklone 7 und 6 und wird schließlich bei 26 aus der Anlage abgezogen. Die Kühlluft wird bei 27 zugefi-hrt.
7Jie Abgase verlassen die Anlage bei 28.
Hier/.u 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Feingut, das zunächst in einer ersten Zone vorerhitzt, dann in
einer zweiten Zone durch Passieren einer Flamme auf Endbehandlungstemperatur erhitzt, anschließend in einer dritten Zone von den heißen Abgasen
der zweiten Zone getrennt und danach in einer vierten Zone gekühlt wird, wobei in der zweiten Zone
gasförmiger Brennstoff zur Erzeugung der Ramme zugeführt wird und die heißen Abgase der zweiten
Zone zur Vorerhitzung des Gutes in der ersten Zone benutzt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß fester oder flüssiger Brennstoff außerhalb der zweiten Zone mittels Abluft aus der vierten Zone
ent- bzw. vergast wird und die hierbei entstehenden brennbaren Gase der zweiten Zone zugeführt werden.
2. Anwencäing des Verfahrens nach Anspruch I,
zur Wärmebehandlung von soiehevn Feingui, dessen
Endprodukt einen bestimmten Kohlenstoffgehalt nicht überschreiten soll, insbesondere zur Calcination von Tonerdehydrat
3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Reduktion von feinkörnigem Erz. wobei in der
zweiten Zone ein für den Reduktionsprozeß ausreichender Luftunterschuß eingestellt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch !,enthaltend
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