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Verfahren und Vorrichtung zum
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Brennen von Zement Die Erfindunc betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Brennen von Zement, wobei das Brenngut zuerst einen oder mehrere Wärmetauscher,
dann einen Kalzinator, daraufhin einen im Gleichstrom arbeitenden Drehrohrofen und
zuletzt einen Kühler durchwandert, und wobei im Kalzinator das Gut nahezu vollständig
entsäuert wird.
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Heute stellt man Zement überwiegend in einem der Trockenverfahren
her. Alle diese arbeiten noch ohne Kalzinatoren, doch mit Wärmetauschern, mit im
Gegenstrom
arbeitenden Drehrohröfen und mit Klinkerkühlern. Dazu
wird das Brenngut zuerst in Wärmetauschern erwärmt und nur gerigfügig entsäuert,
im Gegenstrom-Drehrohrofen dann vollständig kalziniert und verklinkert.
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Doch kennt man heute auch eine Reihe von Anlagen, welche mit Kalzinatoren
arbeiten, die zwischen den Wärmetauschern und dem Gegenstrom-Drehrohrofen angeordnet
sind, und das Rohgut nahezu vollständig entsäuern. Als Kalzinatoren verwendet man
zusätz-@@ch beheizte Mischkammern, Stromerhitzer oder Wirt0ött-en. Bisher beschreitet
man zwei Weqe, um dic Kalzinatoren mit Verbrennungsluft zu versorgen.
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dem zea einen fährt man den Gegenstrom-Drehrohrofen mit so großem
Luftüberschuß, daß im Abgas genug Sauerstoff für das Heizen des Kalzinators verbleibt.
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Das Abgas des Gegenstrom-Drehrohrofens dient also als "Verbrennungsluft"
für den Kalzinator. Der Luftüberschuß senkt aber die Brenntemperatur und hat auch
zur Folge, daß der Gegenstrom-Drehrohrofen größer bemessen sein muß, als es das
Verklinkern des kalzinierten Rohmehls allein verlangt.
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Beim zweiten Weg führt man die fürs Kalzinieren erforderliche Heißluft
vom Kühler in einer gesonderten
Leitung am Gegenstrom-Drehrohrofen
vorbei zum Kalzinator. Diese Schaltung erlaubt es, den Ofen etwas kleiner auszulegen
und die Brennteperatur besser einzustellen.
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Doch in jedem der genannten Fälle arbeitet der Drehrohrofen im Gegenstrom,
d.h. Gut und Feuergase durchwandern in einander entgegengesetzter Richtung den Ofen
und verlassen ihn getrennt an seinen igegenüberliegenden Enden. Dabei ist der Unterschied
der Temperaturen des Gutes und der Gase klein und somit auch der Wärmeübergang gering.
Für die Arbeit im GeiJenstrom sind daher größere Drehrohröfen notwendig, auch wenn
man - wie im zweiten Fall - die Heißluft am Drehrohrofen vorbei zum Kalzinator leitet.
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Der thermische Vorteil, den die Entlastung des Drehrohrofens vom Entsäuern
bietet, ist im Gegenstrom nur zum Teil nutzbar.
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Die Verfahrenstechnik kennt grundsätzlich den im Gleichstrom arbeitenden
Drehrohrofen. Bei ihm gibt man das Gut am oberen Ende auf, an dem auch der Brenner
angeordnet ist. Gut und Feuergase durchwandern in derselben Richtung den Ofen und
verlassen ihn am unteren Ende mit angenähert derselben Temperatur.
Dabei
ist im Gleichstromofen der mittlere Temperaturunterschied zwischen Gas und Gut sehr
groß und somit auch der Wärmeübergang. Die Volumleistung von Gleichstromöfen wird
dadurch groß und man kann daher bei gleicher Leistung sie kleiner auslegen als Gegenstromöfen.
Außerdem ist im Gleichstrom die Verfahrenstemperatur einfach und sicher zu beherrschen.
Diesen Vorteilen aber steht die hohe Ab«astemperatur gegenüber, die einen kleinen
wärmetechnischen Wirkungsgrad zur Folge hat. Diese gerin-@@ wärmenutzung ist die
Ursache, daß der Gleichstror-Drchrohrofen bls heute nicht fürs Zementbrennen verwendet
wird.
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Der Erfindung liest nun die Aufgabe zugrunde, die qroße Abgaswärne
der Gleichstrom- Drehrohröfen zu vcrwerten und damit auch die sonstigen verfahrenstechnischen
Vorteile des Gleichstromofens beim Zementbrennen zur Entfaltung zu bringen.
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Die Erfindung löst nun diese Aufgabe damit, daß zum Verklinkern des
nahezu vollständig entsäuerten Rohmehls sie den Gleichstrom-Drehrohrofen verwendet,
indem sie ihn derart anordnet, daß sowohl das heiße Abgas aus dem Ofen als auch
die Heißluft aus dem
Kühler ins gleiche Gehäuse münden, in dem beide
gefaßt und gemischt werden. Daraufhin führt man dieses Gemisch als "Verbrennungsluft"
dem Kalzinator zu. Dabei ist es vorteilhaft, mit Klinker- und Abgastemperaturen
von 1280 bis 1380 C und mit'Heißluft von 800 bis 900 C zu fahren, weil bei diesen
Spannen im Gemisch die zum Betreiben des Kalzinators günstigsten Temperaturen sich
einstellen. Auf diesem Weg verwertet man die Wärme der heißen Abgase des Gleichstrom-Drehrohrofens
im Kalzinator und nutzt sie darüber hinaus in den Wärmetauschern. Die Erfindung
wandelt also den sonst nachteiligen wärmetechnischen Wirkungsgrad des Gleichstrom-Drehrohrofens
zum Vorteil beim Zementbrennen.
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Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt Fig. 1:
Das Rohmehl 1 gibt man dem obersten Wärmetauscherzyklon 2 auf, danach wandert es
durch die nächsten 3 und 4 und tritt in den Kalzinator 5 ein. Dem Kalzinator 5 wird
Brennstoff 6 zugeführt, sowie das Gemisch 7, das aus dem Ofengas 14 und der Heißluft
16 besteht. Gas und kalziniertes Gut verlassen gemischt in der Leitung 8 den Kalzinator
5 und werden im Zyklon 9 getrennt. Das kalzinierte Gut 10 wird dem Gleichstrom-Drehrohrofen
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aufgegeben. Das aus dem Zyklon 9 austretende Gas 12 dient zum Erwärmen des Rohmehls
in den Wärmetauschern 4, 3 und 2, und verläßt dann als Abgas 22 die Anlage. Der
heiße Klinker 15 wird im Kühler 13 gekühlt und verläßt als gekühlter Klinker 13
die Anlage. Außerdem kann man dem Kühler 13 Warmluft 17 für den Brenner 20 des Gleichstrom-Drehrohrofens
11 entnehmen, sowie die gegebenenfalls anfallende Abluft 21 fortleiten.
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Lcm Gleichstrom-Drehrohrofen wird nur die zum Ver-:'lenkern notwendige
Wärme zugeführt, was etwa 30 bs der fürs gesamte Zementbrennen erforderten Menge
ausmacht. Dies allein würde es gestatten, den Oen kleiner auszulesen. Hinzu kommt
aber noch die sehr große Volumleistung. Beide zusammen bewirken, daß der Gleichstrom-Drehrohrofen
vielfach kleiner als die herkömmlichen Öfen wird. Damit wird der Kapitaldienst um
vieles niedriger und der Wandverlust des Ofens deutlich kleiner.
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Zu den genannten Vorteilen tritt die günstige Temperaturverteilung
im Gleichstrom-Drehrohrofen. Erst am Auslauf des Ofens erreicht das Brenngut seine
höchste Temperatur und bei richtiger Ofenführung
hat an dieser
Stelle auch das Abgas etwa die gleiche Temperatur. Daher kann beim Zementbrennen
im Gleichstrom-Drehrohrofen weder die Innenwand noch das Gut an irgendeiner Stelle
des Ofens heißer sein als der Klinker am Ofenauslauf. Da der Klinker bei 1350 C
einwandfrei zu brennen ist, verbleiben Wand und Gut unterhalb dieser Temperatur,
auch in denjenigen Bercichen des Ofens, in denen die Gastemperatur viel höher ist.
Diese niedrige Ofentemperatur gepaart mit der einfachen und sicheren Feuerführung
schont das feuerfeste Futter des Gleichstromofens und macht es rQglicn, die Ansatzbildung
zu beherrschen. Lange Ofonreisen ergeben sich daraus auch bei großen Feucrraumbelastungen.
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Der beständige Betrieb während langer Ofenreisen und der niedrige
Kapitaldienst machen diese Erfindung auch bei Leistungen beträchtlich unterhalb
3000 t Klinker / Tag wirtschaftlicher als die herkömmlichen Brennverfahren.
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Außerdem beansprucht der Gleichstrom-Drehrohrofen sehr wenig Platz.
Er ist nämlich so kurz, daß man ihn, und mit ihm auch den Klinkerkühler, unter dem
Wärmetauscherturm
anordnen kann, ohne damit das Bauwerk wesentlich zu erhöhen.
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Das Zusammenwirken aller genannten Vorteile begründet den Fortschritt
dieser Erfindung.
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Schrifttum: @. Wilck, "@@@nds der @ntwicklung von Zementöfen", @ra
koloquium 76, Hrsg.:Refratechnik @mbH, @ttingen, Seiten 2 bis 15.