DE2651752A1

DE2651752A1 - Verfahren und anlage zur herstellung von klinkern

Info

Publication number: DE2651752A1
Application number: DE19762651752
Authority: DE
Inventors: Jacques Bosc; Jean Dubos; Raymond Marie-Ga Saint-Jullian
Original assignee: Societe des Ciments Francais SA
Current assignee: Ciments Francais SAS
Priority date: 1975-11-17
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1977-05-26
Also published as: GB1517819A; ES453397A2; BE848128R; FR2331529A2

Description

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D-aO23 München-Puliach, Wiener Sir. 2; Tel. (O84>) 7 93Ju71: Teiox t>2i?i<l7 brot, a: Cables; · Faientibus» München

Diplom Ingenieure

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Firma Societe des Ciments Francais, F 78930, Guerville, Frankreich

Verfahren und Anlage zur Herstellung von Klinkern Zusatz zu Patent 1 241 335

Das Hauptpatent 1 241 335 mit dem Titel "Verfahren zur Herstellung von Vüeißzeinent" besteht darin, daß bei den Ausgangsmaterialien für Weißzement das übliche Verfahren und die üblichen öfen für die Herstellung von Grauzement verwendet werden, was gefärbte Klinker ergibt. Diese Klinker werden dann bis auf eine Temperatur von 800 bis 1200°C erhitzt und unter Luftausschluß abgekühlt, was die Färbung verschwinden läßt.

Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, daß für die Herstellung von Weißzement die öfen für Grauzement verwendet werden können, was bezüglich der Investitionen eine beträchtliche Ersparnis darstellt. Andererseits ist wegen

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der Rückgewinnung der Wärme des Klinkers die Wärmebilanz günstig.

Beim Gebrauch hat sich jedoch herausgestellt, daß die Verbesserung des Wärmewirkungsg'rads des Betriebs nicht so gut ist, wie sie in der Theorie sein müßte. Für das Erhitzen wurden in der Tat stets Brennofen verwendet, die an diese Funktion nicht gut angepaßt sind, für die sehr lange Öfen mit geringer Drehzahl vorhanden sein müßten, um einen guten Wärmeaustausch zu erzielen.- Die Verwendung von speziellen Erhitzungsöfen für die Entfärbung von gefärbten Klinkern würde zusätzliche Ausrüstungskosten mit sich bringen, die dem Vorgang einen großen Teil seiner Bedeutung nehmen würden.

Gegenstand des vorliegenden Zusatzes ist eine Verbesserung des im Hauptpatent beschriebenen Verfahrens und besteht im Reagierenlassen von Ausgangsmaterialien für Weißzement in Brennanlagen, die normalerweise für die Herstellung von Grauzement verwendet werden, wobei die Klinker in zwei getrennten Phasen abgekühlt v/erden: in einer ersten Phase bis etwa 700⁰C mit Hilfe eines Luftstroms, der als Verbrennungsluft für den Brenner des Brennofens verwendet wird, und in einer zweiten Phase von 700⁰C auf Umgebungstemperatur, in deren Verlauf der Klinker entweder mit üblichen Mitteln abgekühlt wird, in welchem Fall er gefärbt wird, oder bis zu einer Temperatur von 800 bis 12OO°C wieder erhitzt und dann zur Herstellung des Weißzementklinkers unter Luftausschluß abgekühlt wird.

In bekannter Weise wird vorzugsweise folgendes vorgenommen: Ein Kohlensäureentzug der Ausgangsmaterialien mittels eines Vorerhitzers, der die Ausgangsmaterialien auf eine Temperatur von etwa 800°C bringt, dann ein erstes Abkühlen, in dessen Verlauf der aus dem Ofen ausgetretene Klinker von der Luftrcenge durchquert wird, die zum Versorgen des Brenners des Brennofens in der Weise erforderlich ist, daß die ihn durch-

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querenden Materialien von 8OO C auf 145O°C gebracht werden, wobei diese Luftmenge einer Abkühlung des Klinkers auf etwa 700°C entspricht, und dann ein zweites Abkühlen, das entweder in bekannter Weise unmittelbar an der Luft oder unter Ausschluß der Luft nach dem Wiedererhitzen auf eine Temperatur von 800 bis 120O⁰C erfolgt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Beispiels einer Anlage zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Teilansicht einer Variante der Anlage von Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines zweiten Beispiels einer Anlage zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt die Anwendung einer Anordnung 1 für die Vorerhitzung und den Kohlensäureentzug, die unter der Bezeichnung Vorerhitzer mit Vorkalzinierung bekannt ist. Diese Anordnung besteht aus vier Zyklonen la bis Id, wobei der letzte Zyklon Id mit einem Reaktor mit Hilfsteuerung 2 verbunden ist und einen Brenner aufweist, der im folgenden Hilfsbrenner genannt v/ird.

Die Anordnung 1 empfängt an ihrem Beginn, d.h. beim Zyklon la, ein Mehl aus Ausgangsmaterial·, das aus für die Herstellung von Weißzement sich eignenden Rohstoffen besteht, nämlich Rohstoffen, deren färbende Gehalte an Oxiden so gering wie möglich sind.

Die Anordnung von Zyklonen la bis Id und der Reaktor mit Hilfsteuerung 2 ermöglichen einen Kohlensäureentzug der Ausgangsmaterialien bei einer Temperatur von 85O°C. Im allgemeine] ist die Regelung eingestellt für die Erzielung eines Kohlen-

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säureentzugs von etwa 80%.

Die kohlensäurefreien Ausgangsmaterialien treten aus dem Zyklon Id aus und werden über eine Rohrleitung 3a zu einem Brennofen 3 geleitet, in den sie bei etwa 850 C eindringen.

Der Brennofen 3 ist ein Drehofen bekannter Bauart mit einem Brenner 3b, im folgenden Kauptbrenner genannt, der im allgemeinen mit einem aschefreien Brennstoff gespeist wird. Die für den Betrieb des Hauptbfenners 3b erforderliche Verbrennungsluft stammt aus einem Kühler 4, der vorzugsweise ein Kühler mit Rost bekannter Bauart ist.

Dieser Kühler mit Rost ist so bemessen, daß er von der Kühlluftmenge durchquert wird, die zum Speisen des Brenners 3b in der Weise erforderlich ist, daß dieser die bei 3a ankommenden Stoffe von der Temperatur 850 C auf die Brenntemperatur von etwa 145O°C bringt.

Offensichtlich muß zum Erhöhen einer gegebenen Masse von 850 auf 145O°C mehr Wärme zugeführt werden als zum Erhöhen derselben Masse von der Umgebungstemperatur auf 1450 C. Daraus ergibt sich somit, daß der Bedarf an Heißluft des Hauptbrenners 3b beträchtlich kleiner als derjenige eines für gewöhnlich verwendeten Brenners eines Brennofens ist. Daraus ergibt sich folglich, daß der Kühler 4 von einer Luftrcenge durchsetzt wird, die kleiner als diejenige ist, die zum Erhitzen der Ausgangsmaterialien ohne Kohlensäureentzug ist, die mit Umgebungstemperatur ankommen. Daraus ergibt sich, daß der aus dem Brennofen 3 austretende und in den Kühler 4 eintretende Klinker nur teilweise bis auf eine Temperatur von etwa 700°C abgekühlt wird.

Bei Verwendung von Zementausgangsmaterialien für die Herstellung von Weißzement kann beispielsweise ein vorschriftsmäßiges Brennen dieser Ausgangsmaterialien dadurch erhalten

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werden, daß der Hilfsteuerung 2 500 Mcal/t und dem Brennofen 3 400 Mcal/t zugeführt werden.

Der für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs des Brennofens 3 erforderliche Luftdurchsatz des Kühlers 4 liegt dann in der Größenordnung von 400 Nm /t, wobei diese Luftmenge den Klinker von 145O°C auf etwa 700 C zurückführt.

Jedoch ist der den Kühler 4 durchlaufende Klinker gefärbt, wenn er von einem Kühllüftstrom durchsetzt wurde, der zur Speisung des Hauptbrenners 3b bestimmt ist.

Wenn man die Herstellung von Weißzement wünscht, muß dieser Klinker, wie im Hauptpatent beschrieben, wieder erhitzt werden, anderenfalls der Klinker mit'Hilfe des Kühlers 7 von 700°C auf die Normaltemperatur abgekühlt und Grauzement erhalten wird.

In diesem letzteren Fall wird die in Berührung mit dem Klinker erhitzte Kühlluft über eine Rohrleitung 7b mittels eines Ventilators 7 zum'Hilfsbrenner der Hilfsfeuerstelle 2 geleitet.

Wenn die Herstellung von Weißzement gewünscht wird, muß der gefärbte Klinker wieder erhitzt werden.

Der den Kühler 4 verlassende Klinker wird nach Wunsch entweder zum Kühler 7 oder zur Wiedererhitzungsanordnung mittels einer Leitvorrichtung geleitet, die eine Schwenkklappe oder irgendeine entsprechende Vorrichtung sein kann.

Für den Fall, daß Weißzement gewünscht wird, wird der sich auf einer Temperatur von etwa 700 C befindende gefärbte Klinker zu einen; Wiedererhitzungsofen 8 dadurch geleitet, daß er vorzugsweise vorher über eine Vorrichtung 6 geleitet wird, deren Zweck es ist, die zu groß bemessenen Blöcke zu entfernen oder zu zerstören. Diese Vorrichtung kann entweder eine

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einfache Sortiervorrichtung für die zu großen Blöcke sein, die zum Kühler 7 geleitet oder rezirkuliert v/erden, oder ein Brecher sein.

Der Erhitzungsofen 8 soll den mit etwa 700 C eintretenden Klinker auf eine Temperatur von 8OO bis 120O⁰C₇ etwa in der Größenordnung von K)OO⁰C, bringen. Die zum Aufheizen erforderliche theoretische Energie ist verhältnismäßig gering und liegt in der Größenordnung von, 66 .Mcal/t. Es ist dann keine Vorrichtung hoher Leistung mehr, erforderlich und deren Konstruktion kann verhältnismäßig einfach und billig sein, was einen Vorteil der Erfindung darstellt.

Die den Kühler 4 mit dem Erhitzungsofen 8 verbindende Speiseleitung ist mit einer Lintrittsschleuse 13 versehen, die dazu bestimmt ist, den von diesem Kühler stammenden Durchsatz an Neben-luft zu regeln.

Das vom Erhitzungsofen 8 kommende Luft-Abgasgemisch strömt über eine Fliehkraftabscheidevorrichtung 14 und kann vorteilhaft zum Erhitzen der für den Betrieb des Hilfsbrenners erforderlichen Luft verwendet v/erden.

Die Durchsatzmenge des von; Erhitzungsofen 8 stammenden Luft-Abgasgemischs ist bezüglich des Luftbedarfs des Hilfsbrenners unzureichend. Folglich muß über das Ventil 14a eine regelbare Menge an Frischluft zugeführt v/erden, die zu dem vom Zyklon 14 stammenden Gas gemischt wird, wobei dieses Gemisch im Zyklon 9 entstaubt und dann über den Ventilator 10 zum Hilfsbrenner geschickt wird.

Selbstverständlich kann eine solche Vorrichtung insbesondere für den Fall vereinfacht werden, in dem der die Beseitigungsvorrichtung für Blöcke oder die Zerkleinerungsvorrichtung 6 verlassende Klinkereinen etwa konstanten Durchsatz, eine etwa gleichmäßige Korngröße und wenig Staub hat. Es können

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dann weggelassen werden: die Schleuse 13, der Zyklon 14, dessen Aufgabe es ist, zu große Staubverluste außerhalb des Erhitzungsofens zu vermeiden-, und die Entstaubungsvorrichtung oder der Zyklon 9, dessen Aufgabe es ist, den Ventilator 10 zu schützen.

Der Klinker wird am Austritt des Erhitzungsofens 8 unter Luftausschluß gekühlt, z.B. wie im Beispiel dargestellt, mittels einer mit Wasser arbeitenden Abschreckvorrichtung. In diesem Fall fällt der Klinker in einen Trog 12, von wo aus er durch übliche Mittel abgezogen wird, wobei der ausgetretene Wasserdampf zu einem Kondensator 15 geleitet wird.

Vom Trog 12 aus wird der Klinker zu einer Trockenvorrichtung geleitet, was durch den Pfeil F schematisch dargestellt ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante für die Verwendungsart der aus dem Erhitzungsofen 8 ausgetretenen Gase.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die aus dem Zyklon 14 austretenden Gase in einen Wärmetauscher 16 eintreten, wo sie einen Teil ihrer Wärmeenergie an die bei 17 vom Ventilator in Richtung zum Brenner der HiIfsfeuerstelle 2 angesaugte Luft abgeben. Beim Verlassen des Wärmetauschers 16 durchströmen die Gase eine Entstaubungsvorrichtung 18, wo der größte Teil des vom Klinker enthaltenen Staubs beseitigt wird und zum Erhitzungsofen 8 zurückgeleitet wird. Die Gase strömen dann in einen Ventilator 19 und anschließend in einen Klinkertrockenofen 20.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante, nach der für die Vorerhitzung und den Kohlensäureentzug der Ausgangsmaterialien kein Vorerhitzer mit Zyklonen, sondern eine Vorrichtung mit Rost verwendet wird, z.B. von der in der Zementfabrik unter dem Namen LEPOL-Rost bekannten Bauart.

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Das Ausgangsmaterial wird bei 21 in ein geschlossenes Gehäuse 20 eingeführt, in dem ein beweglicher Rost 22 umläuft, der von einem Luftstrom durchsetzt wird, der von einem Ventilator 23 kontinuierlich rezirkuliert wird. Dieser Ventilator saugt entstaubte Luft am Austritt einer Zyklonenbatterie 25 an und führt sie wieder bei 24 in das Gehäuse 27 ein. Ein vom Ventilator 10 wie oben mit Luft gespeister Hilfsbrenner 26 liefert die zum Durchführ
liehe Wärmemenge.

die zum Durchführen des Kohlensäureentzugs bei 850 C erforder-

Die bezüglich Fig. 1 und 3 beschriebenen Anlagen können beliebig zur Herstellung von grauem oder weißem Klinker verwendet werden. Es wird dann vorzugsweise ein zusätzlicher Lufterhitzer 11 zwischen dem Ventilator 10_s und der zusätzlichen Hilfsfeuerstelle 2 zugefügt, damit trotz des geringeren Sauerstoffgehalts und der niedrigeren Temperatur des Luft-Abgasgemischs, das bei der Herstellung von weißem Klinker durch den Ventilator 10 strömt, die Gasmenge, die die Austauschbahnen des Tauschers mit Zyklonen 1 oder das Gehäuse 17 durchsetzt, nicht merklich verändert wird, je nachdem man v/eißen oder grauen Klinker herstellt.

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Claims

Ifeit entansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Klinkern nach Patent

1 241 335, gekennzeichnet durch Vorerhitzen geeigneter Ausgangsniaterialien für die Herstellung von Weißzement durch Entziehen deren Kohlensäure bei etwa 850 C, durch Erhitzen der Ausgangsmaterialien in einem Brennofen auf 145O°C und durch Abkühlen in zwei getrennten Phasen: in einer ersten Phase bis etwa 700⁰C mit Hilfe eines Luftstroms, der als Verbrennungsluft für den Brenner des Brennofens verwendet wird, und in einer zweiten Phase von 700 C auf Umgebungstemperatur, in deren Verlauf der während der ersten Phase gefärbte Klinker entweder mit üblichen Mitteln zur Herstellung von Grauzementklinker abgekühlt oder auf 800 bis 1200°C wieder erhitzt und dann zur Herstellung von Weißzeirentklinker unter Luftausschluß abgekühlt wird.

2. Anlage zur Herstellung von Weiß- oder Orauzementklinker nach dein Verfahren von Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (21-27) für das Vorerhitzen und den Kohlensäureentzug, durch einen Brennofen (3), durch einen ersten Kühler (4), durch einen zweiten Kühler (7), durch einen Erhitzungsofen (S), der mit einer unter Luftausschluß arbeitenden Kühlvorrichtung verbunden ist, und durch eine Leitvorrichtung (8) , die air. Ausgang des ersten Kühlers

(4) gelegen ist und die Klinker entweder zum zweiten Kühler (7) oder zum Erhitzungsofen (8) leitet.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft des ersten Kühlers (4) den Brennofen (3) mit Verbrennungsluft versorgt.

4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft des zweiten Kühlers (7) die Hilfsfeuerung (2)

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für das Vorerhitzen und den Kohlensaureentzug mit Verbrennungsluft versorgt.

5. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorc Lrhitzungsofen (8) stammende Luft-Abgasgemisch nach dem Hinzufügen von Frischluft die Hilfsfeuerung (2) mit Verbrennungsluft versorgt.

6. Anlage nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf des Brenners der Hilfsteuerung (2) eine zusätzliche Luftentnahme und ein Erhitzer (11) angeordnet sind.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (21-27) für das Vorerhitzen und den Kohlensaureentzug ein Turm aus Zyklonen ist, der an seiner Basis einen Reaktor mit Hilfsteuerung aufweist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (21-27) für das Vorerhitzen und den Kohlensaureentzug ein geschlossenes Gehäuse (27) ist, das einen Rost, der von einem Strom an rezirkulierter Luft durchströmt wird, und einen Hilfsbrenner (26) enthält.

9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Klinkerzuführungsleitung des Erhitzungsofens (8) eine Beseitigungsvorrichtung (6) für Blöcke und eine Regelschleuse (13) enthält.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 2, 3, 6, 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Erhitzungsofen (8) stammenden Abgase in einen Wärmetauscher (16) gelangen, der von dem die Hilfsfeuerung speisenden Frischluftstrom durchquert wird.

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