DE2659379C3 - Verfahren für die Wärmebehandlung von einer endothermen Reaktion unterworfenem Rohmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Wärmebehandlung von einer endothermen Reaktion unterworfenem Rohmaterial in pelletisierter Form, bei dem die endotherme Reaktion bei einer Temperatur durchgeführt wird, die niedriger als die für einen in einem nachfolgenden Ofen durchgeführten Sintervorgang oder chemischen Reaktionsvorgang benötigte Temperatur ist. unter Nutzung der von dem nachfolgenden Ofen abgegebenen Abgase als zusätzliches Wärmeübertragungsmittel, wobei da» Rohmaterial in pelletisierter ί ;rm eingesetzt, ein Pelletbett bildend, abwäns durch einen vertikalen Caicinierer geführt wird und von einem axial angeordneten Brenner in einer Abwärtsströmung heiße Verbrennungsgase durch den Caicinierer geleitet werden 'ind dem Caicinierer an oberhalb seines Austrittsrosts gelegenen Stellen die Abgase eines rotierenden Brennofens zur Bildung einer aufwärts gerichteten, die Pelletzwischenräume mil

ίο hoher Geschwindigkeit turbulent durchströmenden Gegenströmung zugeführt werden, nuth Hauptpatent 2441 710.

Ein derartiges den Gegenstand der Hauptanmeldung bildendes Verfahren ist insbesondere für die Zement-

r, herstellung geeignet und ermöglicht die Calcinierung des Rohmaterials sowohl mit guter Wärmeökonomie als auch mit guter Raumökonomie. Bei gleicher Zuführungs- und Entnahmerate der Pellets in den b/w aus dem Caicinierer ergibt sich ein Pelletbett mit definierter

mi konstanter Höhe. Dadurch, daCi der Caicinierer mit einer dichten Pelletpackung arbeitet, kann er weit raumökunomischer ausgebildet sein, als es ein Calcinie· fer sein kann, der staubföfmiges Röhmehl unter Wirbeibettbiidung verarbeitet Das die Zwischenräume

si der Pellets durchströmende Abgas erreicht wegen des relativ geringen Strömungsquerschnitts eine hohe Geschwindigkeit, Wodurch eine hohe Wärmeübertragungsräte erzielt wird.

Die Bildung der Pellets kann mit Hilfe einer rotierenden Pelletpfanne nach der AU-PS 1 52 109 erfolgen, die oberhalb des vertikalen Calcinierers angeordnet ist und entsprechend vorbereitetes Rohmaterialgemisch in Pellets umwandelt.

In der der CH-PS 4 58 175 wird ein Verfahren für die Herstellung von Portlandzement erläutert, bei dem ebenfalls eine Calcinierungsbrennstufe mit nachfolgender Sinterungsbrennstufe verwendet wird. Zur Verringerung des Energieverbrauchs ist dabei vorgesehen, die Abgase der Brennstufen durch Wärmetauscher zu leiten, die der Trocknung des Rohmaterials bei der Zufuhr zu der Calcinierungsbrennstufe dienen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird mit gleichmäßig granuliertem Rohmehl gearbeitet, wobei als Vorwärmer für den Calcinierer ein Wanderrost verwendet wird und die Calcinierung selbst in einer Wirbelkammer erfolgt. Das bekannte Verfahren kann sowohl als Trockenverfahren ate auch als Naßverfahren betrieben werden. Beim Naßverfahren wird der Rohschlamm im Trockenturm getrocknet, und das erhaltene feinkörnige Gut wird pneumatisch durch ein Röhrensys:em geblasen und einem Calcinierturm zugeführt, um dort in der Schwebe aufgeheizt und calciniert zu werden.

Bekannte Zementherstellungsanlagen, bei denen die Calcinierung und die Sinterung nicht in der oben erwähnten Weise in zwei getrennten Brennstufen, sondern in einer gemeinsamen Brennstufe vorgenommen werden, können ebenfalls sowohl nach dem Trocken- als auch nach dem Naßverfahren arbeiten. Im erstgenannten Fall wird der rotierende Brennofen mit pulverförmigen Rohmaterialmehl beschickt, während im zweitgenannten Fall der Brennofen mit einem aus Rohmaterialmehl gebildeten Schlamm beschickt wird.

Das Naßverfahren hat gegenüber dem Trockenverfahren zwar den Vorteil einer größeren Umweltfreundlichkeit und einer einfacheren Homogenisierung des zermahlenen Rohmaterials, hat jedoch andererseits den Nachteil eines wesentlich höheren Brennstoffverbrauchs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur endothermen Calcinierung von Rohmaterial zu schaffen, bei dem die Einrichtungen einer im Naßverfahren arbeitenden Zementbrennanlage weilgehend verwendet werden können, jedoch der dem Naßverfahren innewohnende Nachteil eines übermäßig hohen Brennstoffverbrauchs vermieden wird.

Diese Aufgabe svird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus mit Wasser vermischtem Rohmaterialmehl bestehender Rohmr>terialschlamm teilweise entwässert, der ^o gebildete Rohmaterialkuchen pelletisiert und anschließend dem vertikalen Calcinierer zugeführt wird.

Das erfindungsgemäßc Verfahren ermöglicht es eine vorhandene nach dem Naßverfahren arbeitende Zementbrennanlage mit relativ geringem Aufwand umzu rüsten, derart, daß eine wesentlich verbesserte Wärmeökonomie bei erhöhter Drehofenleistung, d. h. ein wesentlich geringerer Brennstoffverbrauch erzielt werden, während die Vorteile des Naßverfahrens, nämlich bessere Umweltfreundlichkeit und leichtere Homogenisierung des zermahlenen Rohmaterials, beibehalten werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher beschrieben, Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung;

Fig.2 eine Schnittansicht entlang der Linie H-II von Fig. 1.

In der Anordnung von Fig. I werden die Pellets durch abwechselnd betätigte hydraulische Tore 1 in den Pelletverteiler 2 eingegeben, der die Pellets gleichmäßig verteilt und in dem Calcinierer ein Pelletbett konstanter Niveaus aufrechterhält Anstelle des gezeigten Aufgabetellers, der den Pelletverteiler bildet, kann auch eine drehende Aufgabeschurre verwendet werden. Der Calciniermantel 3 ist mit einer Wärmeisolierung 4 versehen. Ein Eisenrohr 5 wird durch eine Stahlkonstruktion 6 getragen und ist durch eine Manschette 7 is einstellbar. Am unteren Ende ist das Rohr mit weiteren Stahlrohren 8 verschweißt, die eine glockenförmige Struktur bilden, in der von einer Pumpe 9 Wasser bei 5 atm Druck zirkuliert wird. Die glockenförmige Struktur bildet zusammen mit dem sich ergebenden >o Anhäufungswinkel 10 der Pellets einen Verbrennungsraum und trägt ferner eine das Eisenrohr 5 schutzende feuerbeständige Umkleidung 11. „ine Glas- oder Olbrennerdüse 12 befindet sich in der M.tte des Halses der glockenförmigen Struktur und wird von einem Rirg :· 13 gehalten. Gas oder zerstäubtes öl 22 und Luft werden abwärts in den Calcinierer in das Pelletbett durch ein Gebläse 14 geblasen. Die entstehende Flammentemperatur kann eingestellt werden durch Zugabe einer geringen regelbaren Menge ^von Abgas, iu die aus der Hauptabgasströmung mittels eines Gebläses 15 abgeleitet wird. Ein Fenster 16 dient zar Beobachtung der in dem Pelletbett gebildeten Flamme.

Seitliche Brenner 17 führen dem Calcinierer Wärme von außen zu und werden über eine Leitung 18 von dem J5 Gebläse 14 mit Luft versorgt

Das Entnahmegitter 19. welches die in dem

Calcinierer übereinanderliegenden Pellets trägt, wird

hydraulisch angetrieben, und die calcinierten Pellets gelangen duren das Entnahmegitter 19 und drei

4M abwechselnd betätigte Tore 20 in eine hitzebeständige

Pelletschurre 21 und von dort in einen angeschlossenen (nicht gezeigten) Drehofen. Vorzugsweise wird unter Weglassung der Tore 20 an der Pelletschurre 21 eine Kappe vorgesehen, durch die gemäß der Anmeldung

4-, P 26 01 884 Frischluft eingesaugt wird.

Abgase des Drehofens von einer Temperatur im Bereich 200- 10° C werden durch zwei mit feuerfesten Steinen ausgelegte Leitungen 23 oberhalb des Entnahmegitters 19 in den Calcinierer eingeführt, durchströ-ϊ" men diesen in Aufwärtsrichtung und bewirken zusammen mit der in der Bettmitte und am Bettumfang vorgesehenen Wärmezufuhr eine Verlängerung der Zeitspanne, während Cer die Pellets auf einer Tempera tür oberhalb der Calcinierungstemperatur gehalten >·. werde.·,. <3ei niedrigen Temperaturen der Rotierofenabgase, wie dies bei langen Drehöfen der Fall ist. kann der erwünschte Calcinierungsgrad durch verstärkfe Brennstoffeinführung bei 12 und 17 erreicht werden. Eine elektrische Kopplung zwischen der Temperatur des >.<■ abfließenden Kühlwassers und der Abgabegeschwindigkeit des Entnahmegitters 19 ermöglicht eine Konstanthaltung der Temperatur- und Zeitbedingungen in dem Calcinierer, Die Zwischenräume zwischen den übereinanderliegenden Pellets bilden einen relativ geringen hi Durchflußquerschnitt für die Gasgegenströmung, daher durchfließt diese das ^lletbett mit hoher Geschwindigkeit und unter Turbulenz und bewirkt daher eine außerordentlich gute Wärmeübertragung. Es wird

daher zur Durchführung der Calcinierung, abgesehen von der dem Drehofen entnommenen Wärme, relativ wenig zusätzliche Wärme benötigt. Die Wärmeübertragung in der Vorerwärmungszone des Calcinierers ist ebenfalls sehr wirkungsvoll und bewirkt sowohl eine Verdampfung von Wasser aus den Pellets als auch eine niedrige Temperatur der austretenden Abgase.

Die den Toren i zuzuführenden Pellets werden gemäß der Zusatzerfindung aus Rohmaterialschlamm hergestellt, der aus mit Wasser vermischten Rohmaterialschlamm besteht. Beim üblichen Naßverfahren wird der Rohmaterialschlamm zwecks Herstellung von Zementklinkern direkt einem langen rotierenden Drehofen zugeführt, so daß eine hohe Wärmemenge aufgebracht werden muß, um das darin enthaltene Wasser zu verdampfen. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird der Rohmaterialschlamm durch nicht gezeigte Fördermittel einer oberhalb des Calcinierers angeordneten Entwässerungseinrichtung zugeführt, die aus drei Entwässerungseinheiten 24, 25 und 26 besteht, die gleich ausgebildet sind und von denen daher nur die Entwässerungseinheit 24 näher beschrieben wird. Die Entwässerungseinheit 24 weist eine Saugmatte 27 auf, deren Unterseite mittels einer Vakuumleitung 28 ein Unterdruck zugeführt werden kann. Oberhalb der Saugmatte 27 ist ein auf- und abbewegbarer Preßstempel 29 angeordnet, mit dem ein Druck auf eine auf der Saugmatte vorhandene Schicht 30 von Rohmaterialschlamm ausgeübt werden kann.

Seitlich neben der Saugmatte 27 ist ein Abräumstempel 31 angeordnet, der quer über die Saugmatte 27 bewegbar ist, derart, daß dadurch ein durch teilweise Entwässerung von Rohmateriaischlamm auf der Saugmatte 27 gebildeter Rohmaterialkuchen von der Saugmatte 27 abgeräumt werden kann.

Auf der dem Abräumstempel 31 gegenüberliegenden Seite der Saugmatte 27 ist eine Doppei-Mischschnecke 32 angeordnet, die sich, wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, entlang der drei Entwässerungseinheiten 24, 25 und 26 erstreckt. Die Doppei-Mischschnecke 32 dient dazu, den Rohmaterialkuchen aufzunehmen, zu homogenisieren und einem senkrechten Rohr 33 zuzuführen, durch welches der Rohmaterialkuchen eimern Pelletierer 34 zugeführt wird, der z. B. dem in der australischen Patentschrift 1 52 109 beschriebenen Pelletierer entsprechen kann. Der untere Rand der rotierenden geneigten Pelletierpfanne befindet sich in dem Aufnahmebereich eines Trichters 35, der die die Pelletierpfanne verlassenden Pellets den Toren 1 zuführt

Beim Betrieb der Vorrichtung wird eine bestimmte Menge von Rohmaterialschlamm 30 auf die Saugmatte 27 gegeben und wird dann durch die kombinierte Einwirkung des Preßstempels 29 und des der Saugmatte zugeführten Unterdrucks teilweise entwässert, bis ein erdfeuchter Rohmaterialkuchen entsteht Der Rohmaterialkuchen wird dann, nachdem der Preßstempel 29 wieder angehoben worden ist, mittels des Abräumstempeis 3t von der Saugmatte 27 abgeräumt und gelangt zu der Doppel-Mischschnecke 32. Zur Unterstützung des Abräumvorganges wird vorzugsweise die Vakuumleitung 28 vorübergehend mit Überdruck beaufschlagt Der Rohmaterialkuchen gelangt von der Doppel-Mischschnecke 32 über das senkrechte Rohr 33 zu dem Pelletierer 34 und wird in diesem zu Pellets verarbeitet. Die sonst übliche Zugabe von Wasser zu dem Pelletierer kann entfallen, wenn die Entwässerung des Rohmaterjalschlamms bis zu einem zum Pelletierer geeigneten s Feuchlegehalt des Rohmaterialkuchens durchgeführt worden ist. Vorzugsweise wird zur Härtung der Pelletoberfläche eine kleine Menge Staub vom elektrostatischen SläUbäbschneider über ein Rohr 36 dem Pelletierer 34 zugeführt

ίο Die drei Entwässerungseinheiten 24, 25 und 26 arbeiten in gleicher Weise parallel zueinander, wobei jedoch, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, die Vorgänge der Aufgabe des Rohmaterialschlamms, des kombinierten Absaugens und Pressens und des Abraumens des Rohmaterialkuchens in jeder Entwässerungseinheit zeitlich verschoben zu den entsprechenden Vorgängen in den anderen Entwässerungseinheiten erfolgen. Die Dimensionierung der Entwässerungseinheiten 24. 25 und 26 und der zeitliche Verlauf der Arbeitszyklen werden so gewählt, daß die gewünschte Konsistenz des Rohmaterialkuchens erreicht wird, der durch das Rohr 33 in die untere Hälfte des Pelletierers eingeführt wird.

Vorzugsweise wird dem Rohmaterial Kohlenstaub zugesetzt, indem dieser genau dosiert in die Doppei-Mischschnecke 32 eingeführt wird. In diesem Fall wird öl oder Gas nur zum Anfahren des Calcinierers benutzt und bei Erreichen der gewünschten Temperatur wird auf kohlehaltige Pellets umgestellt und bei deren Ankunft in der Calciniererzone wird die Zufuhr von öl oder Gas abgestellt und nur Luft zugeführt

Die bei unvollständiger Verbrennung entstandenen CO und H2 werden vorzugsweise mittels der durch die erwähnte an der Pelletschurre vorgesehene Luftklappe eingesaugte Sekundärluft verbrannt

Die Wärmeökonomie wird durch eine solche Kohlefeuerung verbessert, da der spezifische Luftbedarf der Kohle viel niedriger als der von öl oder Glas liegt Da der eingeführte Kohlenstaub die Konsistenz des

•ίο erdfeuchten Materialgemisches versteift müssen die Dimensionierung und die zeitliche Arbeitsweise der Entwässerungseinheiten entsprechend angepaßt werden.

Der relativ niedrige Brennstoffverbrauch im Rotierofen für das vorcalcinierte Material erhöht erheblich den Luftüberschuß, der beim Klinkerkühler anfällt Diese heiße Luft kann zum partiellen Vortrocknen des Schlamms verwendet werden, in welchem Fall die Entwässerungsanlage kleiner und billiger wird. Auch als Primärluft durch 5 und 18 könnte die Heißluft dienen.

Es ist dem Fachmann ohne weiteres mö'-lich, geeignete Werte für die vorgenannten Parameter und den Phasungsunterschied zwischen den Entwässerungseinheiten 24,25 und 26 zu finden. Die oben beschriebene Anordnung ist besonders vorteilhaft dafür verwendbar, eine bereits bestehende, nach dem Naßverfahren arbeitende Zementherstellungsanlage umzurüsten. Es können dadurch die schon erwähnten dem Naßverfahren innewohnenden Vorteile beibehalten werden,

m> während die Nachteile des Naßverfahrens wie sehr hoher Brennstoffverbrauch und begrenzte Leistungsfähigkeit ausgeschaltet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren für die Wärmebehandlung von einer endothermen Reaktion unterworfenem Rohmaterial in pelletisierter Form, bei dem die endotherme Reaktion bei einer Temperatur durchgeführt wird, die niedriger als die für einen in einem nachfolgenden Ofen durchgeführten Sintervorgang oder chemischen Reaktionsvorgang benötigte Temperatur ist, unter Nutzung der von dem nachfolgenden Ofen abgegebenen Abgase als zusätzliches Wärmeübertragungsmittel, wobei das Rohmaterial in pelletisierter Form eingesetzt, ein Pelletbett bildend, abwärts durch einen vertikalen Caicinierer geführt wird und von einem axial angeordneten Brenner in einer Abwärtsströmung heiße Verbrennungsgase •durch den Caicinierer geleitet werden und dem Caicinierer an oberhalb seines Austrittsrosts gelegenen Stellen die Abgase eines rotierenden Brennofens zur Bildung einer aufwärts gerichteten, die Peüetzwischenräume mit hoher Geschwindigkeit lubulent durchströmenden Gegenströmung zugelührt werden, nach Hauptpatent 24 41 710. dadurch gekennzeichnet, daß aus mit Wasser vermischtem Rohmaterialmehl bestehender Rohmaterialschlamm teilweise entwässert, und der to gebildete Rohmaterialkuchen pelletisiert und anschließend dein vertikalen Caicinierer zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, daß die teilweise Entwässerung in der Weise durchgeführt wird, daß der Rohmaterialtchlamm in Ijrm einer Schicht angeordi et und die Schicht einem kombinierten Sr Jg- und Preßvorgang ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch "·, dadurch gekennleichnet, daß die teilweise Entwässerung in minde-Itens drei parallel nebeneinander durchgeführten Arbeitöabschnitten in der Weise erfolgt, daß die Vorgänge der Bildung einer Rohmaterialschlammichicht, des kombinierten Absaugens und Pressens gnd des Abräumens des Rohmaterialkuchens in jedem Arbeitsabschnitt phasenverschoben zu den Vorgängen in den anderen Arbeitsabschnitten •rfolgen, und daß der in jedem Arbeitsabschnitt erzeugte Rohmaterialkuchen zu einem allen Arbeitstbschnitten gemeinsamen Ausgang geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, daß dem Rohmaterial Kohlenstaub oder Kohlenschlamm zugesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennieichnet. daß dem Pelletierer Staub zur Verstärkung der Oberflächen dsr Pellets zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennieichnet, daß überschüssige heiße Luft vom Klinkenkühler zur Vortrocknung des Rohmaterialschlamms »erwendet wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ■ach Anspruch 1, mit einem vertikalen Caicinierer ■nd einem an dessen unteren Ende angeschlossenen notierenden Brennofen und einem am Kopf des Calcinieren vorgesehenen Pelletierers, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Pelletieren (34) «ine Entwässerungseinrichtung (24, 25, 26) zur Erzeugung von dem Pelletierer (34) zuzuführenden Rohmaterialkuchen durch teilweise Entwässerung Von Röhmaterialschlamm (30) Vorgesehen ist,

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungseinrichtung aus einer Mehrzahl von an ihrer Unterseite mit Unterdruck beaufschlagbaren Saugmatten (27) besteht und daß oberhalb jeder Saugmatte (27) ein auf- und abbewegbarer Preßstempel (29) zur Ausübung eines Drucks auf eine auf der Saugmatte (27) gebildete Rohmaterialschlammschicht (30) vorgesehen ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich neben jeder Saugmalte (27) ein in horizontaler Richtung über die Saugmatte (27) bewegbarer Abräumstempel (31) zum Abräumen eines auf der Saugmatte (27) gebildeten Rohmaterialkuchens (30) angeordnet und daß auf der dem Abräumstempel (31} entgegengesetzten Seite der Saugmatte (27) eine Förderschnecke (32) zum Abführen des Rohmaterialkuchens vorgesehen ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß drei Saugmatten vorgesehen sind und daß eine gemeinsame Förderschnecke (32) sich entlang den drei Saugmatten erstreckt

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbmdungsleitung, die die das calcinierte pelletierte Rohmaterial aufnehmende Pelletschurre (21) mit dem Brennofen verbindet, eine Klappe zum dosierten Einführen von Kaltluft vorgesehen ist