DE2744042C2

DE2744042C2 - Wärmetauscher zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut

Info

Publication number: DE2744042C2
Application number: DE2744042A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. Dr. 5060 Bergisch Gladbach 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: 1984-09-06
Also published as: FR2404823A1; JPS5458246A; US4209296A; GB1601295A; DK431878A; DE2744042A1; ES473592A1; BR7806334A; FR2404823B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur mehrfach gestuften thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut in durch Gasleitungen miteinander verbundenen Zyklonabscheidern, die vom Abgasstrom eines Brennofens, vorzugsweise eines Drehrohrofens nacheinander durchströmt werden, wobei in Strömungsrichtung des Abgasstromes wenigstens die zwei untersten Wärmetauscherzyklone annähernd auf gleicher Höhe paarweise angeordnet sind und die verbindende Gasleitung aus dem ersten gasableitenden Zyklon des Zyklonpaares vertikal ausmündet, anschließend bogenförmig umgelenkt und in den zweiten Zyklon des Zyklonpaares annähernd horizontal einmündet.

Für 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 Zyklonabscheidern bestehen. Der überwiegenden Zahl der verschiedenen Bauarten eines solchen Systems ist gemeinsam, daß die vom Behandlungsgas 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 Zufcuerung von Brennstoff in den Wärmetauscher genügend lange Ausbrennstrecken insbesondere in den Rohrleitungen /wischen dem EJrennofen und der heißesten Stufen des Wärmetauschers zu erhalten. Die Folge dieser Bauweise ist naturgemäß eine relativ große Bauhöhe der als Mehrfach-Zyklonwärmetauscher bekannten Vorrichtung (DE-PS 12 82 232).

Aus der US-PS 32 35 239 ist ein Mehrfach-Zyklonwärmetauscher für eine Zementherstellungsanlage bekannt, bei dem die von heißen Behandlungsgasen aus einem Drehofen und aus einer Brennkammer mu Zusatzfeuerung nacheinander durchströmten Zyklonab- scheider 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 führen die langen Gaslei- tungcn zu hohen Druckvcrlusten 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 Lei tungswänden zu erwarten sind.

Ferner ist aus der DE-AS 15 42 462 ein Wärmetauscher bekannt, der aus mehreren, miteinander über Gasleitungen verbundenen Zyklonabscheidern besteht, die vom Abgasstrom eines Drehrohrofens nacheinander durchströmt werden. In Strömungsrichtung der Abgase gesehen sind zum Beispiel die zwei untersten Wärmetauscherzyklone etwa auf gleicher Höhe paarweise angeordnet, wobei die diese Zyklone miteinander verbindende Gasleitung aus dem gasableitenden ersten Zy- klon senkrecht ausmündet, nach sehr kurzer Distanz bogenförmig umgelenkt wird, teilweise abwärts geführt ist und schließlich in den /weiten Zyklon annähernd horizontal einmündet. Dieser Wärmetauscher enthält keine zur Vorkalzination des Gutes innerhalb des Wär-

J5 metauschcrs angeordnete Kalzinationszone und keine Brennstoffzuführungen und keine Luftzufühmngen zur Bereitstellung von Brennstoffwärme innerhalb der Kalzinationszone. Der hier bekannte Wärmetauscher zeigt ebenfalls eine räumlich große Bautiefe: verbunden mit dem langen für die Kalzinierung und Sinterung ausgelegten Drenrohrofen ist die Gesamtanlage unvertretbar aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ohne Verzicht auf höchstmögliche Wirksamkeit der Wärmetauscherein richtung, das heißt ohne Verringerung der Zyklonstu fenzahl, 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 die Verbindungsleitung zwischen dem untersten Zyklonpaar und die Abgasleitung des Drehrohr- ofens und/oder der Guteinlaufbereich des Drehrohrofens jeweils mindestens eine Brennstoff-Zuführung und jeweils mindestens eine Verbrennungsluft-Zuführung aufweisen, wobei die Brennstoff-Zuführung und die Verbrennungsluft-Zuführung unmittelbar nach der

Mt Ausmündung der Verbindungsleitung aus dem ersten gasabtleitenden Zyklon angeordnet sind.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die nach dem Schwebegasprinzip arbeitenden Zyklonwärmetauscher mit Zusatzfeuerung, insbesondere für die Vorwär-

h5 mung und die Entsäuerung des Kalziumkarbonalanteils eines Zcmcntrohmchls sowohl in der Bauhöhe als auch in der Bautiefe gedrungen und kompakt ausgeführt werden können. ßci gleicher thermischer Wirksamkeit des

Wärmetauschers werden dessen Investitionskosten gesenkt. Mit I iilfc der gestuften Reaktionsstrecke im Wärmetauscher wird ein wesentlicher Teil der für die Behandlung des Gutes erforderlichen Wärme^rbeit aus dem Drehrohrofen in den Wärmetauscher integriert, so daß 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 verbessert werden. Zweckmäßig ist hierbei, daß die Zyklonpaare in Strömungsrichtung des Abgasstromes übereinander angeordnet sind.

Aus der DE-PS 12 50 059 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. F^;nige 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 weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Drehrohrofen-Abgasleitung und/oder die Zyklon-Verbindungsleitung über eine Luftleitung mit einem Gutkühler für das im Drehrohrofen fertig behandelte Gut in Verbindung stehen. Hierdurch kann der gestuften Brennstrecke im Wärmetauscher vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt werden, die vorzugsweise an der heißesten Stelle aus dem Gutkühler entnommen wird.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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 Zyklonwürmeiauschers 3. Der erste Zyklon 4 des untersten Zyklonpaars 4, 5 steht über eine Abgasleitung 9 mit dem Drehrohrofen 1 in Verbindung. Das Zyklonpaar 4,5 ist über eine Verbindungsleitung 10 miteinander verbunden, die nach der etwa vertikalen Ausmündung aus dem ersten 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 abwärtsgeführie Gasleitung 12 miteinander in Verbindung stehen. Der letzte Zyklon 7 des oberen Zyklonpaares ist dann über eine weitere Gasleitung S3 mit dem Doppelzyklon 8 verbunden, aus dem eine Abgasleitung t4 zu einem Abgasgebläse 15 geführt ist.

An der Abgasleitung 9 ist eine Brennstoff-Zuführung 16 und eine Verbrennungsluft-Zuführung 17 angeordnet. Außerdem weist die Abgasleitung 9 im Bereich des Ofeneinlaufkopfcs eine Einrichtung 18 für einen Teilgusab/.ug auf. Die Verbindungsleitung 10 zwischen dem untersten Zyklonpaar 4, S weist kurz nach der Ausmündung aus dem gasseitig ersten Zyklon 4 ebenfalls eine gesonderte Brennstoff-Zuführung 16' und eine Verbren-■j nungslui't-Zuführung 17' für die Zuführung heißer Kühlerabluft auf. In der zwischen dem Doppelzyklon 8 und dem oberen Zyklonpaar verlaufenden Gasleitung 13 ist eine Zuführungsleitung 20 für das zu behandelnde Gut angeordnet.

.:o Im Betrieb der Anlage durchströmen die Abgase des Drehrohrofens 1 nacheinander die über die Abgasleitung 9 und die Verbindungsleitung 10 und die Gasleitungen U bis 13 verbundenen Zyklone 4 bis 8 des Zyklonwärmetauschers 3 und werden schließlich über die Abis gasleitung 14 von dem Systemgebläse 15 abgesaugt Das dem Zyklonwärmetauscher 3 bei 20 aufgegebene feinkörnige Behandlungsgut durchwandert — jeweils vom Gas mitgenommen und sodann im nächsten Zyklon vom Gas getrennt — jede Zyklonstufe im Gleichstrom, wobei der Zyklonwärmetauscher insgesamt jedoch im Gegenstrom arbeitet. Das fertigbehandelte feinkörnige Gut wird schließlich aus dem Zyklonwärmetauscher in die Einlaufkammer 19 des Drehrohrofens 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 Brennstoff-Zuführung 16' Brennstoff und über die Verbrennungsluft-Zuführung 17' heiße Kühlerabluft als Verbrennungsluft eingegeben, so daß bereits in dieser Verbindungsleitung eine intensive thermische Behandlung des Gutes stattfinden kann, welches nachfolgend in dem Zyklon 5 dieses Zyklonpaares abgeschieden und in die Abgasleitung 9 eingeführt wird.

Dort wird das Gut in einer zweiten Prozeßstufe einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen, zu der über die Brennstoff-Zuführung 16 eine entsprechend geregelte Brennstoffmenge und über die Verbrennungsluft-Zuführung 17 die entsprechend erforderliche Verbrennungsluft in die Abgasleitung geführt wird. Das im Zyklonwärmctauscher fertig behandelte Gut wird aus dem Zyklon 4 des untersten Zyklonpaares abgeschieden und über die Ofene^;nlaufkammer 19 dem Drehrohrofen 1 zur Sinterung und hiernach dem Kühler 2 zur Gutkühlung zugeleitet.

Die erfindungsgemäße Bauweise für den Zyklonwärmciauscher mit zweigestufter gesonderter Brennstrekke gestattet vorteilhafterweise für den Bau eines fünfstufigen Systems die annähernd gleiche Bauhöhe, die sonst ein dreistufiges System hat. Außerdem wird durch die Integrierung einer zweigestuften gesonderten Brennstreckc im Zyklonwärmetauscher der Drehrohrofen ganz erheblich von Wärmearbeit entlastet, so daß 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 Zyklonwärmctausehern anderer Bauweise erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher zur mehrfach gestuften thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut in durch Gasleitungen miteinander verbundenen Zyklonabscheidern, die vom Abgasstrom eines Brennofens, vorzugsweise eines Drehrohrofens nacheinander durchströmt werden, wobei in Strömungsrichtung des Abgasstromes wenigstens die zwei untersten Wärmetauscherzyklone annähernd auf gleicher Höhe paarweise angeordnet sind und die verbindende Gasleitung aus dem ersten gasableitenden Zyklon des Zyklonpaares vertikal ausmündet, anschließend bogenförmig umgelenkt und in den zweiten Zyklon des Zyklonpaares annähernd horizontal einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (10) zwischen dem untersten Zyklonpaar (4, 5) und die Abgasleitung (9) des Drehrohrofen*, (1) und/oder der Guteinlaufbereich des Drehrohrofens jeweils mindestens eine Brennstoff-Zuführung (16) und jeweils mindestens eine Verbrennungsluft-Zuführung (17) aufweisen, wobei die Brennstoff-Zuführung (16') und die Verbrennungsluft-Zuführung (17') unmittelbar nach der Ausmündung der Verbindungsleitung (10) aus dem Zyklon (4) angeordnet sind.

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