DE3000314A1

DE3000314A1 - Verfahren und vorrichtung zur kalzinierung

Info

Publication number: DE3000314A1
Application number: DE19803000314
Authority: DE
Inventors: Christopher Todd-Davies; Arthur George Terry Ward
Original assignee: BPB Industries PLC
Current assignee: BPB Ltd
Priority date: 1979-01-08
Filing date: 1980-01-05
Publication date: 1980-07-24
Also published as: FI65417C; LU82063A1; GB2043219A; KR830000942B1; IE49127B1; AR221521A1; PL221189A1; PL126556B1; DK155244B; NO152000B; IN152261B; AT381695B; IT1130199B; BE881016A; NO794110L; UA6321A1; ES487430A0; FI65417B; ES8100903A1; ZA796983B

Description

30003H

9542

BPB INDUSTRIES LIMITED, London, England Verfahren und Vorrichtung zur Kalzinierung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor-' richtung zur Wärmebehandlung von teilchenförmigen! Material, insbesondere von Mineralien, und speziell zur Kalzinierung von Gips (hydratisiertem Kalziumsulfat).

Eines der grundlegenden Verfahren, durch das die Kalzinierung von Gips in großtechnischem Maßstab durchgeführt wird, findet in einem sogenannten "Kessel" (kettle) statt. Die Kalzinierungskessel sind herkömmlicherweise diskontinuierlich betrieben worden, jedoch in neuerer Zeit auch nach einem kontinuierlichen Verfahren, wie aus der GB-PS 1 018 464 bekannt ist. Gegenwärtig ist jedoch die Produktionsgeschwindigkeit sowohl beim diskontinuierlichen ,als auch beim kontinuierlichen Kalzinieren mit dem Kessel durch den maximalen zulässigen Wärmeübergang durch die Kesselwände und insbesondere durch den Kesselboden begrenzt. Dieser Wärmeübergang ist deswegen begrenzt, weil es eine maximal zulässige Temperatur für das Metall der Wände und des Bodens des Kessels , die normalerweise aus Stahl bestehen, gibt. Oberhalb dieser maximalen Temperatur besteht die Gefahr häufigen Durchbrennens des Bodens .

Aus der GB-PS 1 488 665 ist es bekannt, die Wärmezufuhr ( heat input) zu Kaizinierungskessein sowohl bei dem diskontinuierlichen als auch bei dem kontinuierlichen Betrieb und damit die Produktionskapazität des Kessels zu erhöhen, ohne die Qualität des Produktes zu beeinträchtigen oder die Kesselbodentemperatur bedeutend zu erhöhen.

030030/0688

Bei dem bekannten Verfahren wird Kal'/.iumsulfat-Dihydrat in einem Kalzinierungsgefaß oder- Kessel erhitzt, 'wobei die Wärme indirekt durch die äußseren Wände und den Boden des Gefäßes und außerdem durch unmittelbare Einlei⁴-tung von heißem Gas in das Gefäß durch ein sich vom Oberteil des Gefässes nach unten erstreckendes Rohr, das mit mindestens einer Öffnung in seinem unteren Teil ausgestattet und in die Masse des der Kalziniarung unterworfenen Materials eingetaucht ist, zugeführt wird. Zwar hat die Anwendung dieses bekannten Verfahrens zu einem stark erhöhten Durchsatz und beträchtlicher Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades der Kessel geführt, jedoch gibt es bei dem Kessel selbst immer noch die bei derartigen Ge fassen üblichen Unterhaltungsschwierigkeiten, und der Kessel kann gelegentlich ausgedehnte Reparaturen erfordern, beispielsweise bezüglich des feuerfesten Materials.

Es wurde nun ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Wärmebehandlung von teilchenförmigen!, d.h. pulverisiertem oder granuliertem Material gefunden, die sich insbesondere für die Kalzinierung eignen, wobei die gesamte erforderliche Wärme unmittelbar dem zu kalzinierenden Material" zugeführt werden kann und es dadurch ermöglicht wird, einen großen Teil des feuerfesten Materials , das für herkömmliche Kessel benötigt wird, wegzulassen und das System thermisch zu isolieren (thermally lag the system), wodurch die Wärmewirksamkeit gesteigert und Kapital - und Unterhaltungskosten gesenkt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von teilchenförmigen! Material durch Einbringen des Materials in ein Gefäß und Einleiten von heißem Gas nach unten in das das Material enthaltende Gefäß unmittelbar in das im unteren Teil des Gefäßes vorhandene Material,

03003Q/OSßB
BAD ORSGlNAL

30003H

das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Material in dem unteren Teil des Gefäßes auf die unmittelbare Nachbarschaft des Auslaßes für das heiße Gas begrenzt und gleichzeitig durch das heiße Gas erhitzt und ohne Ausbildung von stationären Zonen zirkulieren läßt.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte-Durchwirbeln und gleichzeitige Erhitzen des Materials setzt sich von dem Bodenbereich durch praktisch das gesamte Material in dem Gefäß fort. Nach der Wärmbehand lung wird das Material aus dem Gefäß entfernt.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von teilchenförmigen! Material-) aus einem Gefäß mit einem undurchlöcherten Boden, einem Einlaß und einem Auslaß für das Material, sowie mindestens einem sich nach unten erstreckenden Rohr mit einer Heißgasöffnung in der Nähe des Gefäßbodens;' die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Boden derart geformt ist, daß das Material am Boden auf die unmittelbare Nachbarschaft des Rohres begrenzt wird, wo das heiße Gas aus dem Rohr das Material gleichzeitig erhitzt und aufwirbelt.

Auf diese Weise kann ausgehend vom Boden praktisch das gesamte Material in dem Gefäß aufgewirbelt und erhitzt werden. In den meisten Fällen liefern die heißen Gase die Gesamtheit der für die Behandlung des Materials in dem Gefäß erforderlichen Wärme, wenngleich ein gewisses Ausmaß an Erhitzung durch die Wand hindurch vorgesehen sein kann, ohne daß dadurch von dem Prinzip der Erfindung abgewichen wird.

Das Gefäß kann jede beliebige zweckmäßige Form besitzen, vorausgesetzt, daß sein Boden bezüglich Form und Fläche so begrenzt ist, daß sichergestellt wird, daß die

BAD ORIGINAL 030030/0

festen Teilchen am Boden in einer Aufwärtsströmung umgewirbelt werden, wodurch ein Aufwirbeln der gesamten Masse des Materials in dem Gefäß sowie eine wirksame Wärmeübertragung von den Gasen bewirkt werden. In bevorzugten Formen des Gefäßes besitzt der Boden einen im Verhältnis zur Größe und Lage des Heißgasrohres hinreichend geringen Querschnitt, um sicherzustellen, daß das Gas, das das Rohr verläßt, das teilchenförmige Material quer über den ge samten Boden des Gefäßes schleudert, auf diese Weise eine Ansammlung aus wärmebehandeltem Material verhindert und schließlich praktisch den gesamten Inhalt des Gefäßes durchmischt.

Wenngleich asymmetrische Gefäße verwendet e können, wenn nur eine gute Durchmischung sichergestellt ist, sind die bevorzugten Gefäße praktisch um eine vertikale Achse symmetrisch, und das Erhitzen wird vorzugsweise so eingerichtet, daß es praktisch längs der vertikalen Aclläe erfolgt. Eine besonders bevorzugte Gefäßform ist gegenwar*- tig ein umgekehrtes kegelförmiges oder kegelstumpfförmiges Gefäß, insbesondere eines , in dem die Wände nach oben hin zur Oberfläche des Materials in dem in Betrieb befindlichen Gefäß auseinandergehen.

Die Form des Bodenbereichs des Gefäßes ist von geringer Bedeutung; ein zylindrischer Bodenabschnitt kann ausreichen, wenn er einen hinreichend geringen Durchmesser im Verhältnis zu dem Gasrohr aufweist, um sicherzustellen, daß die Feststoffteilchen aus dem Bodenbereich während des Betriebes entfernt werden. Mit einem derartigen Durchmesser ist ein gänzlich zylindrisches Gefäß möglich, insbesondere, wenn der Winkel zwischen dem Mantel und der Grundfläche derart ausgeglättet ist, daß eine glatte Strömung ermög licht wird; jedoch kann dann das Gefäß zur Erzielung der

030030/0065

BAD ORIGINAL

30003H

notwendigen Verweilzeit für eine angemessene Wärmebehandlung, insbesondere im Fall der Kalzinierung, unwirtschaftlich hoch ausfallen müssen. Außerdem trägt ein oberer Abschnitt von vergrößertem Durchmesser oder Querschnitt zur Verringerung des Verlustes an Feinmaterial in den Abgasen in Form von Staub bei, der an schließend aus dem Abgas entfernt werden muß. Aus diesem Grund ist ein Gefäß mit praktisch konischem-oder kegelstumpfförmigem Abschnitt bevorzugt, wenngleich dieses mit einem schmalen zylindrischen Bodenteil, der den Boden der Heißgasröhre umgibt, oder einem zweiten zylindrischen Oberteil kombiniert werden kann, der die Staubabtrennung erleichtert.

Aus der GB-PS 1 240 655 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalzinierung eines granulierten, kalkhaltigen Materials (calc) bekannt, bei denen die heißen Gase aus einem herkömmlichen Wirbelbett -Kalziniergefäß einem Vorerhitzer zugeführt werden, der die Form eines zylindrischen Gefäßes mit einem sich nach innen verjüngenden unteren Teil besitzt, wobei die Gase durch ein Rohr eingeführt werden, das sich durch das Gefäße nach unten in Richtung auf ein offenes Ende nahe der Grundfläche erstreckt. Es ist jedoch festzustellen, daß sich die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hiervon grundsätzlich unterscheidet. Während es nämlich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung von großer Bedeutung ist, daß sich das wärmebehandelte Material nicht am Boden des Gefäßes ansammelt, ist dies bei dem Verfahren gemäß der genannten britischen Patentschrift von keinerlei Bedeutung; denn dabei arbeitet der Vorerhitzer bei einem Bruchteil der Reaktionstemperatur, und das Ausmaß und die Gleichmäßigkeit der Wärmewirkung sind von keinerlei Bedeutung. Der Boden des Vorerhitzers ist auch nicht dazu bestimmt, stationäre Zonen zu vermeiden. So wird auch die Wahrschein -

O30030/ÖS&S
BAD ORIGINAL

lichkeit der Staubansammlung in Betracht gezogen und zur Verteilung der Staubansammlung die Einrichtung einer herkömmlichen durchlöcherten Grundfläche zur Einführung von Wirbelgas empfohlen.

Weiter ist zu erwähnen, daß das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung von dem mit sogenanntem Sprudelbett-Reaktoren (spouted bed reactors) zu unterscheiden ist, bei denen das.Gas in Aufwärtsrichtung durch eine Öffnung am Scheitelpunkt des einen umgekehrten Kegel darstellenden unteren Abschnitts des Reaktorgefäßes eingeführt wird. Es wird angenommen, daß das Strömungsmuster des Materials in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weitgehend umgekehrt im Verhältnis zu dem eines Sprudelbett-Reaktors ist.

Der Boden des Gefäßes kann speziell geformt sein, um die Verteilung der Strömung der heißen Gase über die Bodenoberfläche zu erleichtern, oder er kann mit einem oder mehreren inneren Vorsprüngen oder Einbuchtungen versehen sein , um dieses Ziel zu erreichen. Beispielsweise kann ein konischer Einsatz auf den Boden des Gefäßes gesetzt sein, dessen Scheitelpunkt nach oben in Richtung auf die untere Öffnung in dem Erhitzungsrohr gerichtet ist. Der Boden des Gefäßes oder insbesondere eine innere Erhebung , wie beschrieben, kann mit Leit- oder Drallblechen versehen sein, um die Verteilung und die Wirksamkeit der Gasströmung zu verbessern. Es ist weiterhin vorteilhaft, Unterbrechungen in dem Profil der Oberfläche zu vermeiden, beispielsweise durch Ausbildung eines Kurvenprofils an der Übergangsstelle zwischen Boden und einem konischen Einsatz.

830030/0^65

- Io -

Das Heizrohr ist vorzugsweise an seinem unteren Ende offen. Außerdem oder alternativ kann es in seinem unteren Abschnitt eine Reihe von Gasverteilungslöchern in seiner Seitenwand aufweisen, die vorzugsweise symmetrisch verteilt sind. Es kann außerdem weiter oben Seitenöffnungen aufweisen, um in der entsprechenden Höhe zusätzliche Erhitzungs- bzw. Aufwirbelungswirkungen zu erzielen, vorausgesetzt, daß eine hinreichende Strömung des Gases am Boden des Gefäßes sichergestellt ist, um Ansammlungen von wärmebehandeltem Material zu verhindern.

Das Heizrohr kann mit einer Heißgasquelle von geeigneter Temperatur verbunden sein, die von der Verbren nung eines Brennstoffes ,beispielsweise von Gas, Heizöl oder Kohle, abgeleitet sein kann oder sie kann aus warmen Abgasen von anderen Verfahren bestehen, vorausgesetzt, daß die gewünschte Kalzinierungsreaktion oder das Kalzinierungsprodukt nicht beeinträchtigt wird.

Alternativ und in vielen Fällen vorzugsweise kann das Heizrohr in seinem oberen Abschnitt mit einer Quelle für Brennstoff, der selbst gasförmig sein kann, oder auch mit einer Quelle für Sauerstoff und bzw.oder Luft verbunden sein, wobei das Rohr einen Brenner umfasst, um auf diese Weise heiße, gasförmige Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Der Brenner kann mit einer Einrichtung zur Zündung des Verbrennungsvorganges versehen sein, die bei- ' spielsweise auf elektrischem Wege funktioniert. Beispielsweise kann das Brenngas Stadtgas oder Naturgas sein und die Einrichtung zur Zündung des Verbrennungsvorganges ein Funkenzünder sein. Der Brenner ist vorzugsweise in der unteren Hälfte des Rohres angeordnet, so daß während des Betriebes die Verbrennung des Brennmaterials auf oder unterhalb der Ebene der Oberfläche des in dem Gefäß befindlichen Materials erfolgt.

030030/0668

BAD ORIGINAL

30003H

- li -

Das Gefäß ist vorzugsweise äußerlich ummantelt, tu» Wärmeverluste zu verhindern und die Wärmewirksamkeit des Systems zu erhöhen. Es ist außerdem zweckmäßigerweise in seinem öfteren Teil mit einem Staubsammler verbunden. Wenn die Vorrichtung zur Kalzinierung verwendet wird, so ist der Staub, der während des Betriebes gesammelt wird, wie sich gezeigt hat, besonders im Falle von Gips vorzugsweise aus kalziniertem Material zusammengesetzt und stellt selbst ein nützliches Produkt dar.

Wenn das Gefäß kontinuierlich betrieben werden soll, wird es vorzugsweise mit einem mit Ventil versehenen Einlaß für das Material, wie beispielsweise Kalziumaulfat-Dihydrat, versehen sowie mit einem mit Ventil ausgestatteten Auslaß oder Überlauf für das wärmebehandelte Material. Für eine gesteuerte Beschickung des Gefäßes mit Material oder für das Ausbringen des Materials aus dem Gefäß kann jede beliebige geeignete Methode angewandt werden. Die Erzielung eines voll durchreagierten und gleichförmigen Produktes erfordert neben einer angemessenen Verweilzeit die Sicherstellung, dass nicht ein unannehmbar hoher Anteil an nicht ungesetztem oder unzureichend umgesetztem Material den Auslaß erreicht.Wenn die Umsetzung rasch verläuft und der Auslaß hinreichend weit vom Einlaß ist, beispielsweise in einem Gefäß von großem Durchmesser auf der Höhe der Oberfläche des Materials, kann dies genügen. In den meisten Fällen jedoch ist es bevorzugt, Mittel zum Verlängern des Weges zwischen Ein- und Auslaß vorzusehen. Diese Mittel können aus einem oder mehreren Drallblechen bestehen, die rund um den Auslaß oder den Einlaß oder . zwischen diesen angeordnet sind, oder aus Röhren oder Leitungen, die zum oder von dem Auslaß oder Einlaß führen und eine Öffnung auf einer niedrigeren Ebene in dem Gef&ß besitzen.

030030/Q

BADORfGiNAL

30003H

Ein Über laufsystem kann aus einer aufsteigenden Entladeleitung bestehen, die von einer niedrigeren Ebene des Gefäßes zu einem Überlauf führt, über den das entladene Material strömt. Eine aufsteigende Leitung kann deswegen wirksam funktionieren, weil das Material in dem Gefäß während des Betriebes aufgewirbelt wird. Diese Aufwirbelung kann unmittelbar durch die Wirkung der Gase aus dem Heizrohr zustandegebracht werden, jedoch wenn Gase oder Dämpfe von dem behandelten Material abgegeben werden, kann dieser Vorgang- zur Aufwirbelung des Materials in dem Gefäß beitragen oder weitgehend dafür verantwortlich sein. Beispielsweise verliert Gips Wasser unter Bildung von Hemihydrat oder wasserfreiem Kalziumsulfat, und der entwickelte Wasserdampf verursacht ein "Kochen" des Minerals.

Die Aufwirbelung des behandelten Materials in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, gleichgültig ob sie in erster Linie auf das einströmende Gas oder auf die Selbstaufwirbelung durch in Freiheit gesetzte Dämpfe zurückzufühen ist, verantwortlich für ein rasches und wirksames Vermischen des Inhaltes sowie für den Wärmeübergang und erleichtert selbst das Ausbringen des Produktes bei kontinuierlichem Betrieb. Wegen dieser Wirkung ist es nicht erforderlich, daß das Gefäß mit mechanischen Rührern ausgestattet ist. Jedoch würde eine Ausstattung mit Rührern zum zusätzlichen Aufwirbeln nicht die Grundsätze der Erfindung verletzen.

Wenngleich im vorliegenden Zusammenhang häufig der kontinuierliche Betrieb in den Vordergrund gestellt wird, für den die Vorrichtung insbesondere beabsichtigt ist, kann selbstverständlich das erfindungsgemäße Verfahren auch diskontinuierlich betrieben werden. Zu diesem Zweck wird das Gefäß zunächst mit Material beschickt, wenn nötig, mit einem anfänglichen Gasstrom, wonach Gase mit der gewünschten Temperatur einströmen gelassen werden, bis das Verfahren vervollständigt ist. Der Inhalt des Gefäßes wird an -

030030/0665 BAD ORIGINAL

schließend ausgebracht, beispielsweise durch eine Auslaßöffnung im Boden. Letztere ist in federn Falle eine zweckmäßige Einrichtung und kann zum Säubern des Gefäßes und zum Ausbringen des Inhalts in Notfällen verwendet werden. Zur Reinigung und zur Unterhaltung kann das Gefäß außerdem mit Inspektions¹- oder Zugangsklappen versehen sein.

Die Temperatur der Gase innerhalb des Heizrohres, die aus dem Heizrohr austreten, kann auf verschiedene V/eise gesteuert werden, beispielsweise durch die Menge an überschüssiger Luft, die für die Verbrennung verwendet wird. Alternativ kann ein Hilfslufteinlaß in dem Rohr zwischen dem Brenner und dem unteren Abschnitt des Rohres vorgesehen sein, wodurch zusätzlich Luft eingeführt werden kann, um die Tempe üatur des Gemisches aus Luft und Verbrennungsprodukten in dem Rohr zu steuern .

Die Herstellung von Hemihydrat und wasserfreiem Gips oder Gemischen daraus kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in erster Linie durch Steuerung der Wirksamen Kalzinierungstemperatur durchgeführt werden. Wenn beispielsweise die Temperatur der Masse aus Kälziumsultat, die der Behandlung unterworfen wird, bei etwa 14O°C bis 170⁰C gehalten wird, ist das hauptsächlibhe kalzinierte Produkt aus dem Kalziumsulfat-dihydrat das Hemihydrat, während bei sehr viel höheren Temperaturen, insbesondere bei solchen um 35O⁰C oder darüber, das Hauptprodukt wasserfreies Kalziumsulfat ist.

Wenn wasserfreies Produkt gewünscht wird, kann die Kalzinierungsreaktion in einer einzigen Stufe durchgeführt werden, indem man den Durchsatz im Verhältnis zu der Gastemperatur und >■ der Strömungsgeschwindigkeit, derart einstellt, daß die Temperatur in dem erwähnten Bereich gehalten wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich,

03 QO3-D/QJ[BJL

30003H

die Umsetzung in zwei Stufen durchzuführen, indem man eine erste Einrichtung gemäß der Erfindung bei dem niedrigeren Temperaturbereich betreibt, um Hemihydrat zu erzeugen, und eine zweite Vorrichtung bei der höheren Temperatur. Mit dieser Anordnung wird auf jeder Stufe Wasserdampf erzeugt, der mit zur Aufwirbelung und Vermischung beiträgt. Die Abgase aus der zweiten Vorrichtung können dazu verwendet werden, die erste Vorrichtung zu erhitzen, und die Gesamtmenge oder einen Teil des Hemihydrats aus der ersten Vorrichtung kann in die zweite überführt werden. Das Hemihydrat und das wasserfreie Produkt können getrennt verwendet werden, öfer sie können in gewünschten Verhältnissen zur Verwendung als gemischter Gips vermischt werden.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Kalzinierung von natürlichem Gips oder chemischem Gips beliebiger Herkunft, beispielsweise synthetischem Gips aus der Phosphorsäureherstellung oder aus der Neutralisierung von Verbrennungsabgasen oder von·der Hydratisierung von natürlichem Anhydrit .

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert, worin

Fig. 1 eiri^chematischen Querschnitt eines konischen Kalzinierungsgefäßes gemäß der Erfindung, das sich insbesonder zur Kalzinierung von Gips eignet, und

Fig. 2 ein Fließschema für ein Beispiel eines Steuerungssystems zum Betreiben des Heizrohres des konischen Gefäßes gemäß Fig. 1

darstellen.

030030/0£6&

■ 30003H

Gemäß Fig. 1 "besitzt ein Gefäß 1 von der
Form eines umgekehrten Kegels einen abgerundeten
Boden 2 von begrenztem Querschnitt sowie einen
Deckel 3, der mit einem Beschickungsrohr 4 für das zu kalzinierende Material , wie beispielsweise gepulverten Gips, und einem Abgasauslaßrohr 5, das mit einem (nicht dargestellten) Staubsammler ver bunden ist, ausgestattet ist. Ein Heizrohr 6, das
weiter unten im einzelnen beschrieben wLrd, ist
ebenfalls durch den Deckel 3 in das Innere des Gefasses geführt. Das Gipsbeschickungsrohr 4 ist mit einem Dosierventil in Form eines Drehbeschickers 7 ausgestattet, der mit einem Gipsvorratsgefäß 8 verbunden ist. Das Gefäß ist zweckmäßigerweise, wie bei 9 gezeigt, ummantelt.

Die normale Höhe an gepulvertem Material
im Gefäß während des Betriebes ist bei 10 angezeigt. Ein Auslaß für kalziniertes Material ist in Form eines äußeren Überlaufes 11 vorgesehen, der mit einem Abführungsrohr 12 verbunden ist. Außerdem ist eine mit einem Ventil versehene Bodenauslaßöffnung 21 vorgesehen.

Das Heizrohr 6 erstreckt sich im wesentlichen längs de r zentralen vertikalen Achse des konischen Göt fäßes 1 nach unten. Es ist an seinem unteren Ende offen und endet dicht . am Boden 2 des Gefäßes. Das Rohr ist außerdem im unteren Teil seiner ¥and mit
symmetrisch verteilten Löchern 14 versehen, um die Verteilung der heißen Gase in das zu kalzinierende Material weiter zu erleichtern. Die Verteilung der Gase, die aus dem Rohr 6 austreten, kann weiter durch einen aufrechten Kegel 15 aus wärmefestem Material begünstigt

030030/ÖßSS

BAD ORIGINAL

werden, der unmittelbar unterhalb der Rohröffnung 13 auf den Boden 2 des Gefäßes aufgesetzt ist.

Die Abmessungen des Gefäßes und des konischen Winkels können im Verhältnis zur Temperatur und der Strömungsgeschwindigkeit der heißen Gase durch das Rohr 6 sowie zum beabsichtigten Mineraldurchsatz variiert werden, um die gewünschte Verweilzeit und die Tempe latur des Materials in dem Gefäß zu erzielen, sowie ein angemessenes Vermischen und einen wirksamen Wärmeübergang · sicherzustellen.

el
Brenngas, beispielweise Naturgas, wird durch ein

Rohr 16 einem Gasbrenner 17 vom Kreuzstromtyp (nozzlemix type) zugeführt, der innerhalb des Rohres 6 etwa auf der Höhe der Oberfläche 10 des Materials in dem Gefäß · angeordnet ist. In diesen Brenner wird getrennt durch eine Luftleitung 18 von einem Gebläse 19 aus Luft zugeführt. Das Gemisch aus Brenngas und Luft , das den Kreuzstrombrenner 17 verläßt, wird durch einen Funkengeber 20 gezündet, und die heißen , gasförmigen Verbrennungsprodukte strömen nach unten durch das Rohr 6 und verlassen es durch sein offenes Ende 13 und die Löcher 14. Eine Hilfsluftversorgung des Heizrohres wird bei diesem System nicht allgemein angewandt.

Gemäß Fig. 2 wird das Brenngas in einer Leitung durch ein Hauptisolierventil 23 , ein Hauptleitungsventil (mains governor) 24 , das den Leitungsdruck auf einen geeigneten Wert reduziert, ( im vorliegenden Falle auf 0,2 bar Überdruck (3 psig)) und anschließend durch eine Dosiervorrichtung 25 geleitet. Der Druck wird anschließend durch zwei Druckschalter 26 überwacht, die so eingestellt sind, daß maximaler und Mindestdruck für einen siehe,, ren Betrieb bestimmt werden. Die Strömung des Gases zu dem

03003Ö/086S

Brenner wird aus Sicherheitsgründen durch drei Absperrventile gesteuert, von denen eines (27a) auf die Druckschalter 26 folgt, eines (27c) in der Hauptleitung 28 angeordnet ist und eines (27b) in einer Steuerleitung (pilot line) 29 vorhanden ist. Die Hauptleitung enthält außerdem einen weiteren Regler 31 sowie ein Durchsatzsteuerventil 32, während die Steuerleitung ein paar Druckschalter 33, ihren eigenen Regler 34- sowie ein Begrenzungsventil 35 enthält. Ein Abzweigstromventil 36 verbindet zusätzlich die Hauptzuführleitung mit der Steue·rleitung 29 und ein Ablaßventil 37 ist mit den Reglern 31 und 34 verbunden. Handventile 38 sind ferner vorgesehen, die normalerweise offengelassen sind, jedoch geschlossen werden können, um Teile des Systems zu isolieren. Sowohl die Hauptleitung 28 als auch die Steuerleitung 29 liefern Brenngas in das Rohr 16 des Heizrohres 6 .

Bevor die Zündungssequenz (light-up) begonnen wird, werden die Absperrventile 27 überprüft, um sich zu überzeugen, daß sie geschlossen sind und nicht lecken- Wenn die Zündsequenz durch Einschalten des Brennerschalters begonnen wird, schließt sich das Ablaßventil 37 , und eine - nicht dargestellte - Zeitgebereinheit innerhalb des Schaltbrettes für den Brenner überwacht di e Sequenz unter Verwendung der beiden Druckschalter 33 und 26, um sicheEustellen, daß der Raum zwischen den drei Absperrventilen 27 nicht durch Hindurchtreten von Gas oder Luft unter Druck gesetzt wird, und um nach 30 Sekunden ' sicherzustellen, daß, wenn der Raum durch Öffnen des Abzweigventils 36 unter Druck gesetzt wird, der Druck weitere 30 Sekunden lang aufrecht erhalten bleibt»

Wenn diese beiden Überprüfungen zufriedenstellend verlaufen sind, erfolgt eine Sichtanzeige, daß die Überprüfung vollständig ist, und der Steue rangszyklus bewegt

. 030030/Q6S8

sich eine Stufe weiter. Wenn sich eine der beiden Überprüfungen als nicht zufriedenstellend erwiesen hat, erscheint eine Warnanzeige. Nach Erscheinen der Über- , Prüfungsanzeige erfolgt eine Pause von 5 Minuten, ^! während der die Luft den Brenner und das Kalzinierungssystem reinigt. Nach Ablauf dieser Zeit setzt eine Brennerprogrammiereinheit in der Schalttafel die eigent-. liehe Zündfrequenz in Gang. Ein Funken zündet das Steuergas nach Öffnen des ersten Absperrventils 27a und des Steuerventils 27b, und die Anwesenheit von Flammen wird durch eine Flammenfeststellungssonde 39 (Fig.l) die etwa 76 mm ( 3Zoll) von dem Brenner 17 entfernt ist, festgestellt. Wenn eine Flamme festgestellt und stabil ist, erlaubt die Programmierungseinheit die Öffnung des zweiten HauptabSperrventils 27c und die Erzeugung der Hauptflamme. Zu diesem Zeitpunkt schließt sich das Ablaßventil 37 und erlaubt die Tätigkeit des Reglers 31. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases wird durch Einstellung des Durchlaßventils 32 gesteuert.

Die vertikale Stellung des Brenners 17 in dem Rohr kann so eingestellt werden, daß die Bildung der Flamme auf jedem beliebigen Pegel im Verhältnis zu dem Gefäß und seinem Inhalt erfolgt.

Einige Vorteile der Kalzinierungseinrichtung gemäß der Erfindung sind :

1. Die Kapitalkosten des Systems für einen gegebenen Durchsatz sind niedriger als für einen herkömmlichen Kessel wegen der relativen Kompaktheit und Einfachheit des Gefäßes,

2. Die Einheit benötigt keinen Rührer, wodurch insgesamt elektrische Energie eingespart wird.

Q30030/0B6S

3. Die Wärmewirksamkeit von beispielsweise 85^ "bis 9O?6 ist selbst höher als bei dem System gemäß GB-PS 1 488 665.

4. Die Unterhaltungskosten sind geringer.

5. Die Ingangsetzungszeit ist wesentlich kürzer als bei einem herkömmlichen Kessel.Sie beträgt beispielsweise etwa 10 Minuten.

Das Produkt besitzt physikalische Eigenschaften, die im Falle von kalziniertem Gips ähnlich denen des kalzinierten Materials sind, das nach dem Verfahren gemäß der GB-PS 1 488 665 erzeugt wird. Insbesondere besteht das Produkt, wenn die Temperatur der heißen Gase derart ein· gestellt wird, daß die Temperatur im Inneren des Kalziumsulfats etwa 14O°C bis 170⁰C beträgt, im wesentlichen in seiner Gesamtheit aus Hemihydrat mit wenig löslichem Anhydrit und nahezu keinerlei Gips, bestimmt durch Diffe·· renzialthermoanalyse.

030030/OSSS

Claims

Patentanwälte : . :..■.: Reiclielu.E.o'ch.el - 30003H 6 Franking a. M. 1 Paxksiraße 13 9542 BPB INDUSTRIES LIMITED, London, England P at entansprüche

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von teilchenförmigem Ma-terial durch Einführen des Materials in ein Gefäß und Einleiten von heißem Gas nach unten durch das das Material enthaltende Gefäß in unmittelbarem Kontakt mit dem Material in dem Bodenabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material in dem Bodenabschnitt des Gefäßes auf die unmittelbare Nachbarschaft des Heißgasauslasses beschrän&t und das Material gleichzeitig durch das heiße Gas unter Vermeidung der Bildung von stationären Zonen gleichzeitig erhitzt und aufwirbelt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material am Boden des Gefäßes auf einen geringeren Querschnitt beschränkt als das Material weiter oben im Gefäß, indem man ein Gefäß verwendet, das ganz oder teilweise die Form eines umgekehrten Kegels oder Kegelstumpfes besitzt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas, das in dem Bodenabschnitt„des Gefäßes austritt, umleitet, um die Bodenfläche zu bestreichen, oder daß man ihm eine schraubenförmige Drallbewegung um die vertikale Achse des Gefäßes verleiht.

Q3003Ö/ÖI8S

30003U

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ..gepulvertes, hydratisiertes Kalziumsulfat kontinuierlich bis auf einen niedrigeren Hydratisierungsgrad kalziniert.

5. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von teilchenförmigen! Material aus einem Gefäß mit einem undurchlöcherten Boden , einem Einlaß und einem Auslaß für das Mate- . rial und mindestens.einem sich nach unten erstreckenden Rohr für heißes Gas, das sich in der Nähe des Bodens des Gefäßes öffnet,

dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (2) derart geformt ist, daß das Material am Boden auf die unmittelbare Nachbarschaft des Rohres (6) begrenzt ist, wo heißes Gas aus dem Rohr das Material gleichzeitig erhitzt und aufwirbelt.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (2) des Gefäßes (1) derart geformt ist, daß sich ein glattes Profil für die Strömung des heißen Gases aus dem unteren Teil des Rohres (6) ergibt.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) einengeringeren Querschnitt am Boden (2) als auf der Höhe der Oberfläche des Materials (10), die durch den Auslaß (11,12) bestimmt wird, aufweist und beispielsweise mindestens teilweise die Form eines umgekehrten Kegels besitzt .

8.Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (2) mit mindestens einem inneren Vorsprung

(15) unterhalb des offenen unteren Endes (13) des Rohres

(6) und gegebenenfalls mit schraubenförmigen Rippen oder Drallblechen versehen ist.

030030/0665

_ -ζ

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (l) durch Ummantelung (9) thermisch isoliert ist.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr (6) einen Brenner (17) enthält, der in dem Rohr vertikal verschiebbar ist.

030030/068