DE2744042A1

DE2744042A1 - Waermetauscher zur thermischen behandlung von feinkoernigem gut

Info

Publication number: DE2744042A1
Application number: DE19772744042
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Dr Deussner
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1979-04-12
Also published as: FR2404823A1; GB1601295A; FR2404823B1; ES473592A1; DE2744042C2; BR7806334A; JPS5458246A; DK431878A; US4209296A

Description

Anlage zum Patentgesuch der H 77/64

KLöckner-Humboldt-Deutz Va./Du.

Aktiengesellschaft

vom 26.9.1977

Wärmetauscher zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur mehrfach gestuften thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut in miteinander verbundenen Zyklonabscheidern, die vom Abgasstrom eines Brennofens, vorzugsweise eines Drehofens durchströmt werden.

I*ür die Behandlung von feinkörnigem Gut in einem Brennofen-Abgasstrom, insbesondere für die Vorwärmung und Entsäuerung von Zementrohmehl mittels gesonderter Brennstoffzufuhr in einen Schwebegaswärmetauscher gibt es bekannte und in großer Zahl verwendete Einrichtungen, die jeweils aus mehreren gasseitig hintereinandergeschalteten und mittels Rohrleitungen verbundenen

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Zyklon-abscheidern bestehen. Der überwiegenden Zahl der verschiedenen Bauarten eines solchen Systems ist gemeinsam, daß die vom Bebandlungsgas nacheinander durchströmten Zyklonabscheider mit relativ großen Abständen angeordnet sind, um dem zu behandelnden feinkörnigen Gut das Durchlaufen der Einrichtung allein zufolge der Schwerkraft zu ermöglichen und bei der gesonderten Zufeuerung von Brennstoff in den Wärmetauscher genügend lange Ausbrennstrecken insbesondere in den Rohrleitungen zwischen dem Brennofen und den heißesten Stufe des Wärmetauschers zu erhalten. Die Folge dieser Bauweise ist naturgemäß eine relativ große Bauhöhe der als Mebrfacb-Zyklonwärmetauscher bekannten Vorrichtung (DT-PS 1 282 232).

Aus der US-PS 3,235,239 ist ein Mehrfach-Zyklonwärmetauscher für eine Zementherstellungsanlage bekannt, bei dem die von beißen Behandlungsgasen aus einem Drehofen und aus einer Brennkammer mit Zusatzfeuerung nacheinander durchströmten Zyklonabscheider horizontal nebeneinander angeordnet sind. Die Folge dieser Bauweise ist eine räumlich sehr große Bautiefe des Wärmetauschers. Die zwangsläufig langen gas- und gutführenden Leitungen erfordern zusätzliche Investitionskosten. Schließlich

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führen die langen Gasleitungen zu hohen Druckverlusten in der Anlage, so daß deren Wirtschaftlichkeit stark beeinträchtigt wird. Ebenso sind verfahrenstechnische Schwierigkeiten zu erwarten, da bedingt durch die hohen Druckverluste in den langen Gasleitungen Gutanbackungen an den Leitungswänden zu erwarten sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ohne Verzicht auf höchstmögliche Wirksamkeit der Wärmetauschereinrichtung, das heißt ohne Verringerung der Zyklonstufenzahl, sowohl die Bauhöhe als auch die Bautiefe eines solchen Mehrfach-Zyklonwärmetauschers spürbar zu verringern und durch Anordnung einer Zusatzfeuerung im Wärmetauscher eine so große thermische Entlastung des Brennofens zu erzielen, daß gleichzeitig der Einsatz von Kurzbrennöfen möglich wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß in Strömungsrichtung des Abgasstromes wenigstens die

annähernd zwei ersten Wärmetauscherzyklone auf gleicher Höhe paarweise angeordnet sind, vom Gas nacheinander durchströmt werden und die Verbindungsleitung zwischen dem ersten

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Zyklonpaar und/oder die Abgasleitung vom Drehofen zum in Strömungsrichtung ersten Zyklon dieses Zyklonpaares und/oder der Guteinlaufbereich des Drehofens mindestens eine Einrichtung zur Zuführung von Brennstoff und/oder Verbrennungsluft aufweisen.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die nach dem Scbwebegasprinzip arbeitenden Zyklonwärmetauscher mit Zusatzfeuerung, insbesondere für die Vorwärmung und die Entsäuerung des Kalziumkarbonatanteils eines Zementrobmehls sowohl in der Bauhöbe als auch in der Bautiefe gedrungen und kompakt ausgeführt werden können. Bei gleicher thermischer Wirksamkeit des Wärmetauschers werden dessen Investitionskosten gesenkt. Mit Hilfe der gestuften Reaktionsstrecke im Wärmetauscher wird ein wesentlicher Teil der für die Behandlung des Gutes erforderlichen Wärmearbeit aus dem Drehofen in den Wärmetauscher integriert, sodaß mit großem Vorteil ein sogenannter Kurzdrehofen eingesetzt werden kann. Hierdurch kann die gesamte Zementherstellungsanlage als Kompaktanlage konzipiert werden, deren Investitionskosten entsprechend niedrig angesetzt werden und die Gesamtwirtschaftlichkeit des Zementherstellungsprozesses kann

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verbessert werden. Zweckmäßig ist hierbei, daß die Zyklonpaare in Strömungsrichtung des Abgasstromes übereinander angeordnet sind.

Aus der DT-PS 1 250 059 ist zwar eine Einrichtung zum Vorerhitzen von Zementrohmehl in mehreren nebeneinander und in Stufen übereinander angeordneten Zyklonen bekannt, die nacheinander von den Abgasen eines Drehrohrofens durchströmt werden. Einige Zyklone weisen dabei eine Wirbelkammer auf, die auf dem Zyklon aufgesetzt ist. Von dieser Wirbelkammer geht horizontal ein Abgasrohr zu einem gasseitig nachgeschalteten Zyklon. Hierdurch kann zwar die Verweilzeit des Gutes im heißen Ofenabgasstrom intensiviert werden, eine wesentliche Reduzierung der Bauhöhe der Wärmetauschereinheit läßt sich jedoch dadurch nicht erreichen. Abgesehen davon, daß zusätzlich nicht unbeträchtliche Investitionskosten für die Wirbelkammer anfallen, fehlt es bei dieser Einrichtung an einer Zusatzfeuerung für die gesonderte thermische Behandlung des Gutes im Wärmetauschersystem.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die das jeweilige annähernd höhengleiche Zyklonpaar verbindende Gas-r leitung

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nach der in etwa vertikalen Ausmündung aus dem ersten gaaableitenden Zyklon bogenförmig umlenkt und teilweise abwärts geführt wird und dann in den zweiten Zyklon annähernd horizontal einmündet. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die gasführende Verbindungsleitung zwischen den Zyklonen unter Berücksichtigung der jeweiligen Ausbreanzeiten für den beispielsweise in die Verbindungsleitung eingegebenen festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff zu gestalten, ohne daß dadurch die Bauhöhe des Wärmetauschers ansteigt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Drehofenabgasleitung und/oder die Zyklonverbindungsleitung über eine Luftleitung mit einem Gutkühler für das im Drehofen fertig behandelte Gut in Verbindung stehen. Hierdurch können der gestuften Brennstrecke im Wärmetauscher vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt werden, die vorzugsweise an der heißesten Stelle aus dem Gutkühler entnommen wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Drehofenabgasleitung mit einer

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Einrichtung für Teilgasabzug ausgestattet ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich um stark alkalihaltige Rohmaterialien handelt, aus denen die Alkalien in der Sinterstufe des Brennofens quantitativ verflüchtigen und von den Brenngasen zurück in das Wärmetauschersystem getragen werden und dort einen sogenannten Alkalikreislauf hervorrufen. Durch einen Teilgasabzug der alkaliangereicherten Ofenabgase läßt sich trotzdem ein fertiggebranntes Gut mit nierdrigem Alkaligehalt herstellen.

Die Erfindung wird anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutern.

Der einem Drehrohrofen 1 mit Gutkühler 2 vorgeschaltete Zyklonwärmetauscher 3 weist ein auf etwa gleicher Höhe angeordnetes Zyklonpaar 4, 5 auf, dem ein weiteres Zyklonpaar 6, 7 übergeordnet ist. Ein Doppelzyklon 8 bildet den Abschluß des Wärmetauschers 3. Der erste Zyklon 4 des untersten Zyklonpaars 4, 5 steht üner eine Abgasleitung 9 mit dem Drehofen 1 in Verbindung. Das Zyklonpaar 4, 5 ist über eine Gasleitung 10 miteinander verbunden, die nach der etwa vertikalen Ausmündung aus dem

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Zyklon 4 bogenförmig umgelenkt ist und teilweise abwärts geführt wird und dann in den gasseitig nachfolgenden Zyklon 5 des untersten Zyklonpaares horizontal einmündet. Von dem Zyklon 5 führt wiederum eine Gasleitung 11 in den ersten Zyklon 6 des übergeordneten Zyklonpaares 6, 7» die ebenfalls auf gleicher Höhe nebeneinander angeordnet sind und durch eine umgelenkte und teilweise abwärtsgeführte Gasleitung 12 miteinander in Verbindung stehen. Der letzte Zyklon 7 des oberen Zyklonpaares ist dann über eine weitere Gasleitung 15 mit deu Doppelzyklon 8 verbunden aus dem eine Abgasleitung 14 zu einem Abgasgebläse 15 geführt ist.

An der Ofenabgasleitung 9 ist eine Einrichtung 16 zur Zuführung von Brennstoff und eine Einrichtung 17 zur Zuführung von heißer Kühlerabluft als Verbrennungsluft angeordnet. Außerdem weist die Ofenabgasleitung 9 im Bereich des Ofeneinlaufkopfes eine Einrichtung 18 für einen Teilgasabzug auf. Die Verbindungsleitung 10 zwischen dem untersten Zyklonpaar 4_f 5 weist kurz nach der Ausmündung aus dem gasseitig ersten Zyklon 4 ebenfalls eine gesonderte Brennstoffzuführung 16' und eine Einrichtung 17' für die

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Zuführung von heißer Kühlerabluft als Verbrennungsluft auf. In der zwischen dem Doppelzyklon 8 und dem oberen Zyklonpaar verlaufenden Gasleitung 13 ist eine Zuführungsleitung 20 für das zu behandelnde Gut angeordnet.

Im Betrieb der Anlage durchströmen die Abgase des Drehofens 1 nacheinander die über die Ofenabgasleitung 9 die Verbindungsleitungen 10 bis 13 verbundenen Abscheiderzyklone 4 bis 8 des Wärmetauschers 3 und werden schließlich über die Abgasleitung von dem Systemgebläse 15 abgesaugt. Das dem Wärmetauscher 3 bei 20 aufgegebene feinkörnige Behandlungsgut durchwandert jeweils vom Gas mitgenommen und sodann im nächsten Abscheider vom Gas getrennt jede Stufe im Gleichstrom, wobei der Wärmetauscher insgesamt jedoch im Gegenstrora arbeitet. Das fertigbehandelte feinkörnige Gut wird schließlich aus dem Wärmetauscher in die Einlaufkammer 19 des Drehofens aufgegeben, in dessen Sinterzone das Gut gesintert und anschließend als gekühltes Sintergut aus dem Kühler 2 abgezogen wird. Zum intensiveren Stoff- und/oder Wärmetausch wird in die Verbindungsleitung 10 des unteren Zyklonpaares 4, 5 über die Brennstoffzufuhreinrichtung 16' Brennstoff und über die Luftzufuhreinrichtung 17' heiße Kühlerabluft als Verbrennungsluft eingegeben, so daß

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bereits in dieser Verbindungsleitung· eine intensive thermische Behandlung des Gutes stattfinden kann, welches nachfolgend in dem Zyklon 5 dieses Zyklonpaares abgeschieden und in die üfenabgasleitung 9 eingeführt wird. Dort wird das Gut in einer zweiten Prozeßstufe einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen, zu der über die Brennstoffzuführeinrichtung 16 eine entsprechend geregelte Brennstoffmenge und über die Luftzufuhreinrichtung 17 die entsprechend erforderliche Verbrennungsluft in die Abgasleitung geführt werden. Das im Wärmetauscher fertig behandelte Gut wird aus dem Zyklon 4des untersten Zyklonpaares abgeschieden und über die Ofeneinlaufkammer 19 dem Drehofen 1 zur Sinterung und hiernach dem Kühler 2 zur Gutkühlung zugeleitet.

Die erfindungsgemäße Bauweise für den Zyklonwärmetauscher mit zweigestufter gesonderter Brennstrecke gestattet vorteilhafterweise für den Bau eines fünfstufigen Systems die annähernd gleiche Bauhöbe, die sonst ein dreistufiges System bat. Außerdem wird durch die Integrierung einer zweigestuften gesonderten Brennstrecke im Wärmetauscher der Drehofen ganz erheblich von Wärmearbeit entlastet, so daß

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in diesem lediglich die Sinterung des Gutes durchgeführt zu werden braucht, was den Einsatz eines sogenannten Kurzofens ermöglicht. Die Vorteile dieser Anlage sind nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt,sondern lassen sich auch bei Zyklonwärmetauschern anderer Bauweise erreichen.

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Claims

KHD H 77/64 Patentansprüche

1. Wärmetauscher zur mehrfach gestuften thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut in miteinander verbundenen Zyklonabscheidern, die vom Abgasstrom eines Brennofens, vorzugsweise eines Drehofens durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung des Abgasstromes wenigstens die zwei ersten Wärmetauscherzyklone (4, 5) annähernd auf gleicher Höhe paarweise angeordnet sind, vom Gas nacheinander durchströmt werden und die Verbindungsleitung (10) zwischen dem untersten Zyklonpaar (4, 5) und/oder die Abgasleitung (9) vom Drehofen (1) zum Zyklon (4) dieses Zyklonpaares und/oder der Guteinlaufbereich des Drehofens (1) mindestens eine Einrichtung (16) zur Zuführung von Brennstoff und/oder mindestens eine Einrichtung (17) zur Zuführung von Verbrennungsluft aufweisen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklonpaare (4, 5); (6, 7) in Strömungsrichtung des Abgasstromes übereinander angeordnet sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das jeweilige annähernd höhengleiche Zyklonpaar verbindende Gasleitung (10, 12) nach der in etwa vertikalen Ausmündung aus dem jeweils ersten gasableitenden Zyklon (4, 6) bogenförmig umgelenkt und teilweise abwärts geführt ist und dann in den jeweils zweiten Zyklon (5, 7) annähernd horizontal einmündet. - 2 -

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4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehofenabgasleitung (9) und/oder die Zyklonverbindungsleitung (10) über eine Luftleitung (21, 22) mit einem Gutkühler (2) für das im Drehofen (1) fertigbehandelte Gut in Verbindung stehen.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehofenabgasleitung (9) mit einer Einrichtung (18) zum Teilgasabzug ausgestattet ist.

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