DE2745425B2

DE2745425B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Kohlenstaub

Info

Publication number: DE2745425B2
Application number: DE2745425A
Authority: DE
Inventors: Jakob Dipl.-Ing. Ansen; Helmut Duill; Heinz Dipl.-Ing. 5063 Overath Hoppen
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-10-08
Filing date: 1977-10-08
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DK444778A; US4236886A; BR7806653A; JPS5462225A; ES473875A1; CA1121783A; FR2405434B1; AU4054878A; NO783387L; DE2745425C3; DE2745425A1; AU527126B2; GB1597579A; ZA785683B; FR2405434A1

Description

einen Teil des Wärmebedarfs der Kalzinierstufe durch Zusatzfeuerungen im Bereich dieser Kalzinierstufe zu decken. Die Erfindung trägt hierbei der Tatsache Rechnung und geht dabei von dem Erfindimgsgedanken aus, daß die Mühlenabluft, welche mit ca. 100⁰C sowie mit einem Anteil von Wasserdampf in der Größenordnung von 5 bis 15% anfällt, durch Verbrennung des in ihr enthaltenen Feinkohleanteiles auf ein Temperaturniveau gebracht werden kann, welches dem Temperaturniveau an der Einleitungsstelle der Kalzinierstufe in entspricht Dort können beispielsweise Temperaturen zwischen 800 und 1200° C vorherrschen. Es wurde rechnerisch und experimentell ermittelt, daß ein Anteil von ca. 10 g hochwertigen Brennstoffes in einem m³ Luft bei der Verbrennung eine Temperaturerhöhung des Gases um ca. 100° C bewirkt.

Auf der Grundlage dieser Überlegungen ergibt sich mit der Erfindung beispielsweise die Maßnahme, Mühlenabluft mit Kohle-Feststoff-Gehaäen um ca. 100 g je m³ anzureichern, um durch die Verbrennung >o eine mittlere Gastemperatur von annähernd 1000⁰C zu erreichen.

Es kann jedoch der Fall vorliegen, daß es vorteilhaft erscheint, zur Deckung des Wärmebedarfs für mindestens einen Teil des endothermen Prozesses der 2^r> Kalzinierung noch mehr zusätzlichen Brennstoff in die Kalzinierungsstufe einzuführen.

In diesem Falle ergibt sich mit der Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit, daß zur Anreicherung der Abluft mindestens teilweise Grieße aus dem Luftstrom- in sichter verwendet werden.

Hieraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß einerseits die Mühle von der Mahlarbeit für die Zerkleinerung dieses Grießanteiles zu Mehl entlastet wird, und daß andererseits die Kohle in feinstückigem Zustand in die r> Kalzinierstufe eingeleitet wird, wodurch sich nach der Erfahrung günstige Verbrennungsverhältnisse ergeben, insbesondere dann, wenn eine allzu spontane Reaktion zwischen Brennstoff und Sauerstoff am Eintragsort vermieden werden soll und eine verzögerte Verbren- 4η nung angestrebt wird.

Dabei ist es in Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, daß die Grieße dem Luftstromsichter mit relativ hoher Feuchtigkeit beispielsweise mit 5% bis 8% Feuchtigkeit entnommen werden.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß ein geringes Maß von dem Inneren der Brennanlage zugeführtem Wasserdampf cjie Reaktionswilligkeit der Reaktionspartner positiv beeinflußt, und damit die Reaktions-Abläufe begünstigt und stabilisiert. Gleichzeitig wirkt die >n Zugabe feuchter Grieße insofern günstig, als die Luftstrom-Mahltrocknungsanalge bezüglich der geforderten Trocknungsleistung entlastet wird.

Damit ergeben sich für die Wirtschaftlichkeit der Mahlanlage insgesamt optimale Verhältnisse, weil diese sowohl in Bezug auf Zerkleinerungsarbeit als auch in Bezug auf den notwendigen Trocknungsgrad des Endproduktes und damit insgesamt erheblich entlastet wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wi nach der Erfindung weist eine Abluftleitung auf, welche in die Kalzinierstufe der Brennanlage mündet.

Außerdem ist die Vorrichtung mit Vorteil so ausgestattet, daß sie mindestens eine Gaszufuhrleitung zwischen dem Mühleneinlaß und der Vorwärm- tr> und/oder Kalzinierstufe sowie gegebenenfalls einer daran anschließenden Abgasleitung aufweist.

Für die Regelbarkeit einer solchen Vorrichtung ist es von Vorteil, daß sowohl in der oder in den Gaszufuhrleitungen als auch in der Abfuhrleitung je ein Gas-Förder-Gebläse und je ein Stellorgan zur Gasmengenregelung vorgesehen ist

Weiterhin weist die Vorrichtung eine Fördereinrichtung in Form mindestens einer Verbindungsleitung zwischen dem Grießaustrag des Luftstromsichters und mindestens einer Zusatzbrennstelle im Bereich der Kalzinierstufe der Brennanlage auf, welche mindestens ein Stellorgan zur Mengenregelung besitzt

Weiter ist die Vorrichtung durch eine Fördereinrichtung gekennzeichnet in Form einer Förderleitung, zwischen dem Grießaustrag des Luftstromsichters und der Saugseite des Gebläses der Abluftleitung, mit einem darin angeordneten Regelorgan.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beispielsweise in der Zeichnung veranschaulicht. Diese zeigt das Blockschaltbild einer Brennanlage zur Herstellung von Zementklinker mit einer LuftstrommahlanJage zur Versorgung der Feuerungen mit Staubkohle.

Die Anlage weist einen Drehofen 1 auf, dessen Brenner 2 mit Kohlenstaub aus der Leitung 3 sowie mit Primärluft aus dem Gebläse 4 mit der Leitung 5 und dem Drosselorgan 6 versorgt wird. Dem Ofen ist auf der Produktseiie der Klinkerkühler 7 nachgeschaltet, dessen Kühlluft üblicherweise als heiße Sekundärluft ganz oder überwiegend in den Drehrohrofen 1 eingeführt wird. Am anderen Ende des Drehrohrofens 1 befindet sich der Ofeneinlauf 8, an den die Abgasleitung 9 angeschlossen ist, welche, wie an sich bekannt, in den Zyklon 10 des Wärmetauschersystems tangential einmündet. Daran schließen sich die mit den Ziffern 11,12,13 bezeichneten weiteren Wärmetauscher-Zyklonstufen an, welche zusammen mit dem Drehrohrofen die Brennanlage ergeben.

Dabei bilden im vorliegenden Anlagenbeispiel die Zyklone 13, 12, U des Wärmetauschersystems die Vorwärmstufe, während die Kalzinierstufe den Bereich zwischen der Schnittlinie B-B und A-A, das heißt, den Wärmetauscherzyklon 10 sowie den Teil des Drehrohrofens 1 zwischen Ofeneinlauf 8 und annähernd der Ofenmitte umfaßt.

Daran schließt sich, entgegen der Strömungsrichtung des Gases gesehen, die Sinterstufe an, welche annähernd von der Schnittlinie A-A bis zur Strahlungszone der Flamme reicht.

An den Zwillings-Wärmetauscher 13 sind die Abgasleitungen 51,51' angeschlossen und zur Saugseite des Abgas-Exhaustors 52 geführt, von wo die Abgasleitung 53 zu einer Entstaubungseinrichtung, im vorliegenden Falle dem Elektro-Filter 54 führt.

An die Abgasleitung 53 ist eine Abzweigleitung 15 angeschlossen, welche über ein Drosselorgan 16 zum Abscheidezyklon 17 führt, welcher den ausgeschiedenen Feststoff Zementrohmehl durch das Austragsorgan 18 und die Zellenradschleuse 19 zur Rohmeblaufgabe 50 der Vorwärmerstufe zurückführt. Aus dem Hochleistungsabscheider 17 führt eine Reingasleitung auf die Saugseite des Gebläses 20, welche das aus der Abgasleitung 53 abgesaugte inerte Gas durch die Leitung 21 zur Aufgabeseite 22 der Rohrmühle 23 leitet. V01 teilhaft wird die Luftstrom-Mahltrocknungsanlage gasseitig an die Vorwärmstufe und/oder an die Kalzinierstufe angeschlossen und von dort aus mit Inertgas versorgt. Wegen der günstigen Betriebs-Voraussetzungen für die Luftstrommahlanlage kann die Gasentnahme an einer Stelle von relativ niedrigem

Temperaturniveau vorgesehen werden, beispielsweise durch Anzapfung der an die Vorwärmstufe anschließenden Abgasleitung.

Das entnommene Gas hat beispielsweise ein Temperaturniveau von ca. 330° C, es enthält annähernd 3% bis 4% freien Sauerstoff und hat ein Gehalt an CO2 in der Größenordnung von 28 bis 33%. Zur Regelung der Inertgastemperatur kann es zweckmäßig sein, die Mahltrocknungsanlage gasseitig an mindestens zwei Stellen von unterschiedlichem Temperaturniveau anzuschließen und die Gase zu mischen.

In dieser Kondition ist das Gas sowohl vom Standpunkt der Inertisierung als auch vom Standpunkt des Wärmeinhaltes bestens für die Verwendung in der Luftstrommahlanlage geeignet, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß sich ein wesentlicher Vorteil mit der Erfindung dadurch ergibt, daß aus der Mahlanlage Grieße in feuchtem Zustand abgezweigt und als Zusatzbrennstoff mit der Mühlenabluft oder auch auf getrennten Wegen in die Kalzinierstufe eingeblasen werden.

Die Luftstrommahlanlage selbst umfaßt den Rohkohlebunker 24 mit dem dosierenden Austragsorgan 25. welches Rohkohle durch die gasdichte Doppelpendelschleuse 26 in den Einlauf 22 der Rohrmühle 23 aufgibt.

In den Einlauf 22 mündet ferner auch die Zufuhrleitung 21 für das Inertgas, während an den Mühlenauslaß 27 ein senkrechter Schacht 28 angeschlossen ist, der in den Luftstromsichter 29 mündet. Dieser weist einen Grießauslaß 55 auf, welcher über eine Fördereinrichtung, beispielsweise in Form einir Verbindungsleitung 30 mit einem darin befindlichen Regelorgan 40 Grieße in den Ofeneinlauf 8 des Drehrohrofens 1, das heißt, in die Kalzinierstufe der Brennanlage abgibt.

Die Abluft der Mühle 23, welche aus der Fertiggutleitung 31 des Sichters 29 über den Abscheider 32 und die Reingasleitung 36, ein darin angeordnetes Regelorgan 37, sowie schließlich durch den Ventilator 38 abgesaugt wird, wird durch die Verbindungsleitung 39,39' mit dem darin angeordneten Regelorgan 56 in die Kalzinierstufe 8, 9, 10 zurückgeführt Durch diese Maßnahme wird nicht nur eine Entstaubung dieses Gasanteiles vermieden, sondern das Gleichgewicht im Gashaushalt der Brennanlage zugunsten der Kalzinierstufe verbessert und somit die Wirtschaftlichkeit optimiert

Der fertige Kohlenstaub wird aus dem Abscheidezyklon 32 durch die Zellenradschleuse 33 mit Hilfe der Fördereinrichtung 34 in den Kohlenstaubbunker 35 ausgetragen. Dieser besitzt, wie an sich bekannt, eine Umwälzeinrichtung, welche das dosierende Austragsorgan 4Z den Elevator 43 sowie die Materialweiche 44 und die Rückführleitung 45 umfaßt

Von dem Förderorgan 34 zweigt eine dosierende Entnahmevorrichtung 46 ab, welche mit der Fall-Leitung 47 Kohlenstaub in die Staubförderanlage 48 transportiert Von dort wird der Kohlenstaub durch die Leitungen 49, 3, in den Brenner 2 des Drehrohrofens 1 eingeblasen.

Zur Verbesserung der Regelungsverhältnisse ist wie bereits erwähnt in der Leitung 39 für die Mühlenabluft ein Regelorgan 56 angeordnet

Für das Verständnis der Erfindung ist es wichtig, und

wird daher an dieser Stelle nochmals hervorgehoben, daß die Einleitung sowohl der Mühlenabluft als auch von Zusatzkohle, beispielsweise aus der Grießleitung 30 an der gleichen Stelle oder an verschiedenen anderen '■ Stellen, beispielsweise im Bereich der gesamten Kalzinierstufe, vorgenommen werden kann. Dabei wird der Feststoffgehalt an Kohle im Mühlenabgas in einer für den Fachmann geläufigen Art und Weise, entweder durch Vergröberung des Abscheidungsgrades des

ίο Abscheiders 32 und/oder durch entsprechende Einstellung des Windsichters 29 beeinflußt

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist jedoch auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, daß die Vorrichtung eine Zwisehenverbindung 58

ι ι zwischen dem GrieOaustrag 55 und der Saugseite des Ventilators 38 aufweist, wodurch Grieße in die Abluftleitung 39 eingeschleust werden können. Die Menge der Grießzufuhr wird mit dem Regelorgan 60 eingestellt.

>o Die als Blockschaltbild rein schematisch dargestellte Anlage zeigt die wesentlichen Merkmale der Erfindung, welche darin bestehen, daß die Mahltrocknungsanlage die Mühlenabluft ungefiltert und nach Maßgabe der besonderen Betriebsverhaltnisse gegebenenfalls sogar

2; mit mehr oder minder hoher Anreicherung an pneumatisch mitgeförderter Feinkohle in die Kalzinierstufe der Brennanlage zurückführt, während andererseits die Mühle inertes Trocknungsgas von ausreichendem Wärmeinhalt bei entsprechendem Temperaturni-

ID veau einer oder mehreren Stellen aus dem Bereich der Kalzinierstufe und/oder Vorwärmstufe entnimmt.

Dabei ergibt sich eine optimale räumliche und funktioneile Integration der beiden als Einheit zusammenwirkenden Anlagenteile, nämlich der Luftstrom-

j-, mahlanlage und der Brennanlage, dadurch, daß die Mahltrocknungsanlage möglichst in unmittelbarer Nähe der Vorwärmstufe angeordnet ist.

Dadurch ergeben sich günstige, weil kürzeste Verbindungen und dies wiederum führt dazu, daß Material führende Leitungen beispielsweise mit steilem Gefälle auf kürzestem Wege als sogenannte Fall-Leitungen ausgeführt sein können, wodurch die Gefahr ausgeschlossen wird, daß sich an irgend einer Stelle solcher Leitungen Staubablagerungen bilden könnten.

ί Die Rückführung ungefilterter Mühlenabluft erspart darüberhinaus Filterkapazität und somit die Investitionskosten des Filters, sowie dessen Betriebskosten ebenso wie Wartung und Aufsicht. Durch Abzweigung von Staubkohle und Kohlengrieß aus dem Mühlenkreislauf wird darüberhinaus, wie bereits mehrfach als erfindungswesentlicher Vorteil hervorgehoben, die Mühle und deren Kreislauf erheblich entlastet, was zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage nicht unerheblich beiträgt

Und schließlich ergibt die Lage der Mahlanlage in unmittelbarer Nähe der Kalzinierstufe die unkomplizierte Möglichkeit die Mühle mindestens teilweise als Einblasmühle für mögliche Zusatzbrennstellen im Bereich der Kalzinierstufe zu betreiben, wodurch der Kalzinierungsprozeß in vorteilhafter Weise optimiert und kontrolliert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von Kohle in einer Luftstrom-Mahltrocknungs-Anlage mit Rückführung der Mühlenabluft in den Brennprozeß für die Feuerung einer aus Vorwärmstufe, Kalzinierstufe sowie Sinterstufe bestehenden Brennanlage, insbesondere einer Drehrohrofenanlage zur Herstellung von Zementklinker, dadurch gekennzeichnet, daß die Mühlenabluft in die Kalzinierstufe eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens teilweise mit Kohlenstaub beladene Mühlenabluft ungefiltert in die Kalzinierstufe eingeblasen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft vor dem Einblasen mit Kohle angereichert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft mit Kohle bis zu Feststoffgehalten zwischen 30 g/m³ und 300 g/m³ angereichert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anreicherung nach Maßgabe der durch die Verbrennung des Kohlegehaltes erzielten Temperaturerhöhung der Abluft vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anreicherung der Abluft mindestens teilweise Grieße aus dem Luftstromsichter verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grieße dem Luftstromsichter mit relativ hoher Feuchtigkeit von 5% bis 8% Feuchtigkeit entnommen werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahltiocknungsanlage eine Abluftleitung (39, 39') aufweist, welche in die Kalzinierstufe (8,9,10) der Brennanlage mündet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahltrocknungsanlage mindestens eine Gaszufuhrleitung (15, 21) zwischen dem Mühlen-Einlaß (22) und der Vorwärm- und/oder Kalzinierstufe sowie gegebenenfalls einer daran anschließenden Abgasleitung (51,5t', 53) aufweist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der oder in den Gaszufuhrleitungen (15, 21) als auch in der Abluftleitung (39, 39') je ein Gasförder-Gebläse (20, 38) und je ein Stellorgan (16, 37, 56) zur Gasmengenregelung vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fördereinrichtung in Form mindestens einer Verbindungsleitung (30) zwischen dem Grießaustrag (55) des Luftstromsichters(29) und mindestens einer Zusatzbrennstelle im Bereich der Kalzinierstufe (8, 9 10) der Brennanlage angeordnet ist, welche mindestens ein Stellorgan (40) zur Mengenregelung aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung in Form einer Förderleitung (58) zwischen dem Gießaustrag (55) des Luftstromsichters (29) und der Saugseite des Gebläses (38) der Abluftleitung (39) mit einem darin angeordneten Regelorgan (60).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Kohle in einer Luftstrom-Mahltrocknungs-Anlage mit Rückführung der Mühlenabluft, in den Brennprozeß für die Feuerungen einer aus Vorwärmstufe, Kalzinierstufe sowie Sinterstufe bestehenden Brennanlage, insbesondere einer Drehofenanlage zur Herstellung von Zementklinker.
Für die Zuordnung einer entsprechenden Vorrichtung zur Trocknung und Feinmahlung von Kohle zu einer Brennanlage der genannten Kategorie ergeben sich beim Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise sind Anlagen bekannt, bei welchen als Standort für die Mahltrocknungsanlage einer Zement-

is anlage ein Ort in der Nähe der Brennerbühne gewählt wurde, wobei es sich anbot, die benötigte Mühlen-Umluft aus dem heißen Abgas des Klinker-Kühler-Systems abzuzweigen. Eine derartige Anlage ist beispielsweise in dem Blockschaltbild Abb. 14, ZKG 1956, Heft No. 11,

2U Seite 491 dargestellt und beschrieben. Ferner ist es aus Zement-Kalk-Gips 29 (1976 Heft No. 7, S. 291, bekannt, die Mühlenabluft einer Zement-Klinker-Drehrohrofenbrennanlage zuzuführen.

Die bekannte Anordnung ist an und für sich unkompliziert, robust und übersichtlich. Für ihre Anwendung ergeben sich jedoch immer dann Grenzen, wenn Konsorten mit besonders hohen Anteilen an flüchtigen Bestandteilen verarbeitet werden. Der Standortvorteil auf der Brennerseite ist aber auch dann

«ι in Frage gestellt, wenn beispielsweise auf der Seite der Kalzinierstufe Zusatzbrennstellen ebenfalls mit Kohle aus der Mahlanlage versorgt werden müssen.

Hieraus ergibt sich die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung, nämlich ein Verfahren und eine

!5 Vorrichtung zur Trocknung und Feinmahlung von Kohle für die Versorgung der Staubkohlefeuerungen einer aus Vorwärmstufe, Kalzinierstufe sowie Sinterstufe bestehenden Brennanlage zur Herstellung von Zement in einer solchen Weise mit der Brennanlage zu integrieren, daß sich für die daraus entstandene Anlageneinheit insgesamt optimale Betriebsverhältnisse, insbesondere unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit ergeben.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Mühlenabluft in die Kalzinierstufe eingeblasen wird. Dies ergibt den Vorteil, daß der Drehrohrofen beim Grunddurchsatz der Anlage mit Brenn- und Reaktionsgasen gegenüber dem mindestens einen Teil der Kalzinierstufe sowie die Vorwärmstufe bildenden

5n stationären Zyklonsystem mindestens teilweise entlastet wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dabei der weitere Vorteil, daß die mindestens teilweise mit Kohlenstaub beladene Mühlenabluft ungefiltert in die

Y-, Kalzinierstufe eingeblasen wird.

Ein weiterer, signifikanter Vorteil wird durch die erfindungswesentliche Maßnahme erreicht, welche darin besteht, daß die Abluft vor dem Einblasen mit Kohle angereichert wird. Dabei kann so verfahren

ho werden, daß die Abluft mit Kohle bis zu Feststoffgehalten zwischen 30 g/m³ und 300 g/m³ angereichert wird.

In Ausgestaltung der Erfindung wird dabei die Anreicherung nach Maßgabe der durch die Verbren nung des Kohlegehaltes erzielten Temperaturerhöhung

μ der Abluft vorgenommen.

Es entspricht dem Stand der Technik bei einer mit größtmöglicher Wirtschaftlichkeit betriebenen Brennaniage zur Herstellung von Zementklinker, mindestens