DE2648801A1 - Anlage zur herstellung von zement im trockenverfahren - Google Patents

Anlage zur herstellung von zement im trockenverfahren

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Description

Anlage zur Herstellung von Zement im Trockenverfahren
Die Erfindung betrifft Anlagen zur Herstellung von Zement im Trockenverfahren mit einem Drehrohrofen, einem Vorwärmer, der durch die Abgase des Ofens erhitzt wird, einem anderen Vorwärmer, der durch die Abgase einer, in Strömungsrichtung des Materials gesehen, vor dem Ofen angeordneten Verbrennungskammer erhitzt wird, und einem Klinkerkühler, wobei das Rohmaterial teilweise in einem Vorwärmer und
teilweise im anderen Vorwärmer erhitzt wird, bevor es der Verbrennungskammer und dann dem Ofen zugeführt wird.
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Bei derartigen Anlagen können die aus dem Vorwärmer austretenden Abgase in einen Dampfkessel geleitet werden, wo ein Teil ihrer freien Wärme zur Dampferzeugung benutzt wird. Diese Lösung, durch die der Wärmehaushalt der Anlage infolge einer höheren Rückgewinnung der Kalorien der Abgase verbessert werden kann, bringt relativ hohe zuzätzliche Investierungs- und Unterhaltskosten mit sich.
Es ist auch vorgeschlagen worden, die freie Wärme der aus einem Vorwärmer austretenden Abgase zur Vorwärmung der Sekundärluft der Verbrennungskammer zu benutzen. Abgesehen davon, daß diese Lösung die Anwendung eines Lufterhitzers mit indirektem Wärmeaustausch erfordert, stellt sie nur einen Vorteil dar, wenn gleichzeitig eine Einrichtung, beispielsweise ein Dampfkessel zur Rückgewinnung der Kalorien der· Kühlluft für den Klinker vorgesehen wird, was zusätzliche Investierungs- und Unterhaltskosten nach sich zieht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kalorienbedarf derartiger Anlagen durch eine bessere Rückgewinnung der freien Wärme der Abgase zu reduzieren, ohne daß es erforderlich ist, spezielle Rückgewinnungseinrichtungen wie in den bisher vorgeschlagenen Lösungen vorzusehen.
Die erfindungsgemäße Anlage kennzeichnet sich dadurch, daß die Gesamtmenge des Rohmaterials in den einen
der Vorwärmer eingeführt wird und das Material am Auslaß
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der einen der Stufen dieses Vorwärmers in zwei Gruppen aufgeteilt wird, wooei eine ü-ruppe vor ihrer Einführung in die Verbrennungskammer in den zweiten Vorwärmer gelangt, während die andere Gruppe in die anderen Stufen des ersten Vorwärmers gelangt und dann in die Verbrennungskammer eingeführt wird.
Die aus dem zweiten, das vorher erwärmte Material aufnehmenden Vorwärmer austretenden Abgase können zum Trocknen des Rohmaterials benutzt werden, wenn die Trocknung bei hoher Temperatur und mit relativ geringer Abgasmenge durchgeführt werden soll. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die aus dem ersten Vorwärmer austretenden Abgase für die pneumatische Förderung des Rohmaterials bis
zum Einlaß in diesen Vorwärmer zu verwenden.
Die Gesamtmenge der die beiden Vorwärmer verlassenden Abgase kann auch zur Trocknung des Rohmaterials verwendet werden, wenn diese bei einer niedrigeren Temperatur und mit einer großen Gasmenge erfolgen muß. In diesem Fall werden die aus dem ersten, das riaterial aufnehmenden Vorwärmer austretenden Gase von einem ersten G-ebläse angesaugt und an der Austrittsseite dieses Gebläses mit den wärmeren, den zweiten Vorwärmer verlassenden Abgasen gemischt, und ein zweites Gebläse saugt nach der Vermischung die gesamten Abgase an· Infolge dieser Anordnung können die beiden Gebläse mit geringen Püllungsverlusteii
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und niedrigen Temperaturen arbeiten; sie ist auch vorteilhaft, wenn das Rohmaterial nicht getrocknet zu werden braucht und die Abgase einen Konditionierungsturm durchströmen, bevor sie einem Elektrofilter zugeführt werden.
Vorteilhaft ist es, die Sekundärluft für die Verbrennungskammer dem Klinkerkühler bei einer Temperatur von etwa 900 bis 1000 C zu entnehmen; wenn dieser als Kühlkasten im Gegenstrom ausgebildet ist, kann die gesamte Kühlluftmenge als Sekundärluft im Ofen und in der Verbrennungskammer verwendet werden.
Um das in den ersten Stufen des ersten Vorwärmers erhitzte Material auf die beiden Vorwärmer aufzuteilen, kann die herkömmliche Lösung angewendet werden, die darin besteht, daß die gesamte Menge des Materials in einen Gasstrom eingeführt wird, der danach in zwei Teile aufgeteilt wird, wobei jeder Teilstrom zu einem Zyklon geführt wird, in dem das Material ausgeschieden wird, um in den entsprechenden Vorwärmer eingebracht zu werden.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann die Stufe oder können die Stufen des ersten Vorwärmers, welche, in Strömungsrichtung des Materials gesehen, vor der Teilungs-
(geteilt) ste.lle angeordnet sind, in der Weise halbiert/werden, daß zwei unabhängige Kreise sowohl für die Abgase als auch für das Material gebildet werden, wobei jeder. Kreis unabhängig
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mit gebranntem Material versorgt wird und das Material nach dem Durchgang durch den einen der Kreise in die folgenden Stufen des ersten Vorwärmers eingeführt wird, während das Material nach Durchgang durch den anderen Kreis in den zweiten Vorwärmer eingeführt wird. Durch eine in der Zuleitung für die Kreise angeordnete Steuervorrichtung für die Mengen des Materials kann die Verteilung des Materials zwischen den beiden Kreisen geregelt werden. Die Elemente (Zyklone, Leitungen) sind in Abhängigkeit von den mittleren Mengen des dort zirkulierenden Materials derartig dimensioniert, daß der Wärmeaustausch optimal ist; zu diesem Zweck können die Stufen des einen Kreises oder beider Kreise mehrere parallel geschaltete Zyklone aufweisen.
Mehrere nicht beschränkende Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Die Figuren 1 bis 5 zeigen gemäß der Erfindung au-sgeführte Anlagen in schematischer Darstellung.
Die Anlage der Fig. 1 umfaßt zwei Zyklonenvorwärmer, eine Verbrennungskammer 10, einen Drehrohrofen 12*und einen Klinkerkühler 14.
Der erste Vorwärmer weist vier Stufen auf; die beiden ersten Stufen sind halbiert und weisen je zwei Zyklone 1-1' und 2-2 · auf. Die beiden anderen Stufen sind mit je einem
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Zyklon 3 bzw. 4 versehen. Der Zyklon 4 ist durch ein Rohr an den Auslaß der Verbrennungskammer angeschlossen, und alle Zyklone sind miteinander durch Rohre 18, 20, 22 und 22' verbunden, dergestalt, daß die Abgase der Verbrennungskammer nacneinander die Zyklone 4 und 3 durchströmen, sich dann in zwei Ströme teilen, die parallellaufend einerseits die Zyklone 2 und 1 und andererseits die Zyklone 2' und 1' durchströmen. Der Auslaß der Zyklone 1 und 1' ist mit der Saugseite eines Gebläses 24 verbunden, dessen Druckseite an eine pneumatische Versorgungsleitung 26 angeschlossen ist. Das obere Ende dieser Leitung ist mit zwei Zyklonen 28-28' verbunden, von denen jeder einen der Zweige des Vorwärmers mit gebranntem Material speist.
Die Verbrennungskammer wird mit Sekundärluft vom Klinkerkühler versorgt, an die sie durch eine Leitung 30 angeschlossen ist, und ist mit Rohren für die Einspritzung eines Brennstoffes versehen.
Der zweite Vorwärmer weist zwei hintereinander angeordnete Zyklone 32 und 36 auf. Der Einlaß des Zyklons 32 ist mit einem Rohr.34 an die Abgaskappe des Ofens 12 angeschlossen. Der Auslaß des Zyklons 36 ist durch eine Leitung 38 mit einem zum Trocknen des Rohmaterials verwendeten Trockner verbunden.
Für die Zirkulation der Luft und der Abgase in der Anlage
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slnä Sauggebläse 42 una 44 vorgesehen; ein Elektrofilter 46 sorgt für ate Entstaubung der Abgase vor ihrem Austritt an die Atmosphäre i:-.;rch das Gebläse 48.
Am Er.de aes Ofens 12, angrenzend an den Kühler 14, ist ein Brenner &xa~eordnet, un.i ein Teil der zum Künien des Klinkers verwendeten Luft wird i;n öfen als Sekundärluft verwendet, während der anaere Teil zur Verbrennungs.<aii.::ier 10 geleitet wird.
Rohmaterial wird bei P in die Leitung ?6 eingebracht und durch, die aus dem ersten Vorwärmer austretenden Abgase pneumatisch zu den Zyklonen 28-28' gefördert. In diesen Zyklonen wird das Material von den Abgasen getrennt und in die Rohre 22 und 22' des Vorwärmers eingebracht, wo sie durch die Abgase der Verbrennungskammer bis zu den Zyklonen 1 und 1' mitgenommen werden. Das von den Abgasen in den Zyklonen getrennte Material wird in das Rohr 20 eingeführt, wo es von neuem in den Abgasen der Verbrennungskammer verteilt wird, die danach in zwei zu den Zyklonen 2 bzw. 2' geführten Ströme aufgeteilt werden.
Das im Zyklon 2 abgeschiedene Material wird in das die Zyklone 32 und 36 verbindende Rohr eingeführt, wo es mir den dort zirkulierenden Abgasen des Ofens in Berührung kommt; danach gelangt es in den Zyklon 36, in das Rour 34 und in den Zyklon 32, bevor es in die Verbrennungskammer 10 geleitet wird.
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Nach dem Durchgang durch die Zyklone 32 und 36 werden die Abgase des Ofens zum Trocknen des gebrannten Rohmaterials im Trockner 40 benutzt.
Durch diese Anordnung ist es möglich, Gase mit hoher Temperatur zum Trocknen des Rohmaterials zu verwenden und für diesen Zweck daher eine kleinere Gasmenge als in den herkömmlichen Anlagen zu verwenden. Der thermische Wirkungsgrad dieses Verfahrens ist also höher, und es ist nicht erforderlich, die Troeknungsgeräte überzudimensionieren, um annehmbare Gasgeschwindigkeiten zu erhalten.
In der im vorstehenden beschriebenen Anlage treten beispielsweise die aus dem Zyklon 36 austretenden Abgase in den Trockner mit etwa 640 0 ein und verlassen ihn mit einer Temperatur von 120° C, und die Abgase der Verbrennungskammer haben bei ihrem Austritt aus den Zyklonen 28-28' eine Temperatur-von etwa 190° C.
Wenn ein Kühlkasten im Gegenstrom wie in der dargestellten Anlage verwendet wird, wobei die gesamte Kühlluft als Sekundärluft im Ofen und in der Verbrennungskammer verwendet wird, ist der Kalorienbedarf der Anlage 10 bis 12$ niedriger als in einer herkömmlichen Anlage.
Bei der Anlage der Pig. 2 wird der Vorwärmer mit den Zyklonen 1-1', 2-2', 3 und 4 durch die Abgase des Ofens 12 er-
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hitzt, während die den zweiten Vorwärmer bildenden Zyklone 32 und 36 Ton den Abgasen der Verbrennungskammer 10 durchströmt werden. Wie in der Anlage der Pig. 1 wird die gesamte Materialmenge bei F in die Leitung 26 eingebracht und pneumatisch bis zur oberen Stufe des ersten Vorwärmers gefördert. Am Auslaß der zweiten Stufe dieses Vorwärmers wird das Material in zwei Gruppen aufgeteilt, von denen die eine vor Einführung in die Verbrennungskammer 10 in den beiden letzten Stufen des ersten Vorwärmers erhitzt wird, während die andere Gruppe vor ihrer Einführung in die Verbrennungskammer in der ersten Stufe des zweiten Vorwärmers (Zyklon 36) erhitzt wird. Am Auslaß dieser gammer gelangt die Gesamtmenge des Materials in den Zyklon 32 und danach in den Ofen 12. Die aus dem Zyklon 36 austretenden Abgase werden im Trockner 4-0 zum Trocknen des gebrannten Rohmaterials benutzt.
Bei den beschriebenen Anlagen könnte natürlich anstatt des Kühlkastens auch ein Drehkühler oder ein Rostkühler verwendet werden.
Wenn der Trockner 4-0 nicht mit Material gespeist wird, insbesondere während der Wartungszeiten für den Brecher, kann er als Kühlkammer benutzt werden, wobei er mit Wasser-Zerstäubungsdüsen ausgerüstet wird, welche dann zur Herabsetzung der Temperatur der aus dem Zyklon 36 austretenden Abgase dienen.
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Bei der Anlage der Pig. 3 weist der erste Vorwärmer vier Stufen auf, wobei die erste Stufe halbiert wird und mit zwei Zyklonen 1 und 1· versehen ist; die drei anderen Stufen weisen je einen Zyklon 2, 3 bzw. 4 auf. Der Zyklon 4 ist durch ein Rohr 16 mit der Verbrennungskammer 10 verbunden, die durch eine Leitung 30 mit Sekundärluft gespeist und mit Rohren zur Einspritzung des Brennstoffes ausgerüstet ist.
Die Zyklone sind miteinander durch Rohre 18, 20 und 22 verbunden, dergestalt, daß die Abgase der Verbrennungskammer nacheinander die Zyklone 4, 3 und 2 durchströmen, dann in zwei Ströme aufgeteilt werden und in paralleler Anordnung in den Zyklonen 1 und 1· zirkulieren. Der Auslaß der Zyklone 1 und 1' ist an die Saugseite eines Gebläses 24 angeschlossen.
Der zweite Vorwärmer weist drei Stufen auf, deren erste halbiert wird und mit zwei Zyklonen 50 und 50' versehen ist, während die anderen Stufen nur je einen Zyklon 52 bzw. 54 aufweisen. Der Einlaß des Zyklons 54 ist durch ein Rohr mit der Abgaskappe des Ofens 12 verbunden. Der Auslaß der Zyklone 50 und 50· ist an die Saugseite eines Gebläses 56 durch eine Rohrleitung 58 angescnlossen, in welche das Gebläse 24 die Abgase fördert.
Das gebrannte Rohmaterial wird bei P in das Rohr 22 eingeführt und in die Zyklone 1 und 1' durch die dort zirkulieren-
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den Abgase mitgenommen. Eine Gruppe, im allgemeinen die Hälfte der Gesamtmenge des Materials, wird in den Zyklon 1 mitgenommen, von den Abgasen getrennt und in das Rohr 20 eingeführt; die andere Gruppe wird in den Zyklon 1' mitgenommen und dann in das Rohr 55 eingeführt. Die erste Gruppe gelangt danach in die Zyklone 2 und 3» bevor sie dem Sekundärluftrohr 30 zugeführt wird, während die andere Gruppe in die Zyklone 50 und 50', 52 und 54 gelangt, bevor sie dem Rohr 30 zugeführt wird. Das gesamte, durch die im Rohr 30 zirkulierende Luft in die Kammer 10 mitgenommene Material gelangt danach in den Zyklon 4 und wird dann in den Ofen 12 geleitet.
Die gesamten vom Gebläse 56 angesaugten Abgase werden in eine Trockenmühle mit niedrigen Temperaturen oder in einen Konditionierungsturm geführt.
Ein an der Rohrleitung 30 angeordneter Trichter 31 ist mit der Abgaskappe 35 des Ofens 12 durch eine Rohrleitung 33 verbunden; er wird einerseits zur Rückgewinnung der Materialkörner benutzt, die für die Mitnahme durch die in der Leitung 30 zirkulierende Luft zu groß sind, und andererseits, um im Moment des Ingangsetzens der Anlage den Ofen mit Material durch den awischenllegenden Zyklon 54 zu versorgen, wobei das gebrannte Material dann bei P1 eingeführt und das Gebläse 56 allein in Betrieb ist.
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Diese Anlage kann beispielsweise unter folgenden Bedingungen arbeiten:
- Abgastemperatur am Auslaß der Zyklone 1 und 1': 300° C
- Unterdruck am Auslaß der Zyklone 1 und 1': 700 mm Wassersäule
- Temperatur der Abgase am Auslaß der Zyklone 50 und 50': 450° 0
- Unterdruck am Auslaß der Zyklone 50 und 50': 400 mm Wassersäule .
Das Gebläse 24 übernimmt die Abgase mit 300 C und verringert den Unterdruck um 300 mm, während das Gebläse 56 A~bgase mit etwa 350 C aufnimmt und unter 400 mm Wassersäule arbeitet.
Die Anlage der Pig. 4 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 3 lediglich durch die Art der Versorgung der Vorwärmer mit Material. Bei dieser Anlage, wie bei der Anlage der Fig. 3» ist die an den Auslaß des Zyklons 2 angeschlossene Leitung in zwei zu den Zyklonen 1 bzw. 1' führenden Zweige aufgeteilt, aber das Material wird bei F und F1 in die Zweige 22 und 22* eingeführt, während bei der Anlage der Fig. 3 das Material vor der Gabelung eingeführt wird.
Die bei F und F1 zugeführten Materialmengen werden mittels Dosiereinrichtungen 60 und 60' geregelt, dergestalt, daß ein möglichst günstiges Arbeiten der Anlage erreicht wird,
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um beispielsweise eine optimale Trocknung des gebrannten Materials oder eine maximale Energie-Rückgewinnung durchzuführen.
Wenn sich die bei F und P' zugeführten Mengen stark voneinander unterscheiden, müssen die Zyklone 1 und 1' und die Leitung 22 und 22' in der Weise dimensioniert werden, daß die dort zirkulierenden Abgasmengen den Mengen des Materials angepaßt sind, um einen optimalen Wärmeaustausch zu erreichen. Es können auch mehr als zwei Zyklone, beispielsweise drei Zyklone parallel geschaltet werden, wenn das Verhältnis der bei P und P' eingeführten Mengen nahe bei zwei liegt; der Zweig, in den die größere Menge zugeführt wird, weist dann zwei Zyklone und der andere Zweig nur einen auf.
Die Anlage der Pig. 5 unterscheidet sich von der Anlage der Pig. 4 dadurch, daß der das Material aufnehmende Vorwärmer durcn die Abgase des Ofens 12, während der andere Vorwärmer durch die Abgase· der Verbrennungskammer erhitzt wird, sowie durda die Hinzufügung einer zusätzlichen Stufe zum ersten Vorwärmer. Diese zusätzliche Stufe weist zwei Zyklone 62 und 62* auf, die mit den Zyklonen 1 bzw. 1' durch Rohre 64 und 64' verbunden sind.
Das bei P in das Rohr 64 eingeführte Material gelangt in die Zyklone 62 und 1, bevor es den folgenden Stufen
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des ersten Vorwärmers zugeleitet wird.
Das bei F' in das Rohr 64' eingeführte Material gelangt in die Zyklone 62' und 1·, bevor es dem zweiten Vorwärmer zugeführt wird.
Wie bei der Anlage der Fig. 4 werden die Mengen des bei P und F' zugeführten Materials mittels Dosiereinrichtungen 60 und 60' geregelt, und die Zyklone 1, 1!, 62 und 62! sowie die Rohre 22, 22', 64 und 64' sind in Abhängigkeit von den dort zirkulierenden Mengen des Materials dimensio niert.
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Claims (8)

27. Oktober 1976 Akte: P 23 162 Patentansprüche
1.') Anlage zur Herstellung von Zement im Trockenverfahren mit einem Drehrohrofen, einem Vorwärmer, in welchem die Abgase des Ofens zirkulieren, einem anderen Vorwärmer, in welchem die Abgase einer, in Strömungsrichtung des Materials gesehen, vor dem Ofen angeordneten Verbrennungskammer zirkulieren, und einem Klinkerkühler, dadurch gekennzeichnet , daß die G-esamtmenge des
Rohmaterials in den einen der Vorwärmer eingeführt wird und das Material am Auslaß der einen der Stufen dieses Vorwärmers in zwei Gruppen aufgeteilt wird, wobei eine Gruppe vor ihrer Einführung in die Verbrennungskammer in den zweiten Vorwärmer gelangt, während die andere G-ruppe in die anderen Stufen des ersten Vorwärmers gelangt und dann in die Verbrennungskammer eingeführt wird.
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2.) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem zweiten Vorwärmer austretenden Abgase in eine Trockeneinrichtung geführt werden, wo sie zum Trocknen des Rohmaterials verwendet werden.
3.) Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die aus dem ersten Vorwärmer austretenden Abgase für die pneumatische Förderung des
Rohmaterials bis zum Einlaß dieses Vorwärmers verwendet werden.
4.) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die aus dem ersten Vorwärmer austretenden Abgase von einem ersten G-ebläse angesaugt und an der Druckseite dieses Gebläses mit den heißeren, aus dem zweiten Vorwärmer austretenden Abgasen gemischt werden und nach dem Mischen ein zweites Gebläse die gesamten Abgase ansaugt.
5.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Sekundärluft der Verbrennungskammer dem Kühler mit einer Temperatur von etwa 900 bis 1000° G entnommen wird.
6.) Anlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Klinkerkühler ein Kühlkasten im Gegenstrom ist und die Gesamtmenge der Kühlluft als
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Sekundärluft im Ofen und in der Verbrennungskammer verwendet wird.
7.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Stufe oder die Stufen des ersten Vorwärmers, in Strömungsrichtung des Materials gesehen, vor der Stelle angeordnet sind, wo das Material in zwei Gruppen aufgeteilt wird, wobei das Material in
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der Weise halbiert 'wird, daß zwei unabhängige Kreise sowohl für die Abgase als auch für das Material gebildet werden, daß jeder Kreis unabhängig mit gebranntem Material versorgt wird und eine in diesen Versorgungswegen angeordnete Regeleinrichtung es ermöglicht, die Verteilung des Materials zwischen den beiden Kreisen zu regeln, wobei das Material nach dem Durchgang durch den einen der Kreise den nachgeschalteten Stufen des ersten Vorwärmers und das Material nach dem Durchgang durch den anderen Kreis dem zweiten Vorwärmer zugeführt wird.
8.) Anlage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Kreise in Abhängigkeit von den Mengen des dort zirkulierenden Materials so dimensioniert sind, daß der Wärmeaustausch optimal ist.
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DE2648801A 1975-10-28 1976-10-27 Anlage zur Herstellung von Zement im Trockenverfahren Expired DE2648801C2 (de)

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DE (1) DE2648801C2 (de)
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