DE3131023C2

DE3131023C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von Kalk

Info

Publication number: DE3131023C2
Application number: DE3131023A
Authority: DE
Inventors: Andris Dipl.-Ing. 5064 Rösrath Abelitis; Walter Dr.-Ing. 4630 Bochum Köhler; Martin Dr.-Ing. Schmidt
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1985-12-05
Also published as: FR2510984A1; US4483831A; DE3131023A1; JPS5860646A; DK348582A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von Kalk, Dolomit o.ä., bei dem das aufgegebene Rohmaterial zunächst in einem Zyklon-Wärmetauscher von den Abgasen einer Brennzone vorgewärmt wird, dann die Brennzone durchläuft und im Anschluß an die Brennzone in einem zweiten Zyklon-Wärmetauscher von der Verbrennungsluft gekühlt wird, wobei die Verbrennungsluft aus dem Kühler vollständig direkt der Brennzone zugeführt und von dort in den Vorwärmer weitergeleitet wird und wobei in der Brennzone Brennstoff an mehreren, in Strömungsrichtung des Gases aufeinander folgenden Stellen zugegeben wird. Das vorgewärmte Rohmaterial durchströmt die Brennzone vertikal im Gleichstrom und wird der Brennzone und/oder dem Vorwärmer, vorzugsweise zwangsgesteuert, oszillierend zugeführt.

Description

Wärmemenge zugeführt, so daß das Temperaturprofil über die Länge der Brennzone gesehen konstant ist Diese Art und Weise der Wärmeführung in der Brennzone ermöglicht die Verwendung von Festb^rennstoffen relativ geringen Heizwerts zum Beispiel von Braunkohle, ölschiefer etc. Die Gleichstromführung des Rohmaterials durch die Brennzone erlaubt zusätzlich eine besonders gute und schonende thermische Behandlung des fein dispergierten Kalksteins, so daß hierdurch auch bei direkter Brennstoffeingabe in die Brennzone Gas Auftreten von Übertemperaturen und damit Nachteile für die Kalkqualitäten insbesondere verminderte Druckfestigkeiten vermieden werden.

Es ist zwar beim Kalzinieren von Zementrohmehl in einer zwischen Vorwärmer und Brennzone angeordneten separaten Kalzinierzone erwähnt worden, den Brennstoff dem mit Zementrohmehl beladenen Heißgasstrom in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen innerhalb der Kalzinierzone zuzuführen, wozu mehrere Querschnittsverengungen in der Kalzinierzone für eine turbulente Druckmischung sorgen sollen. Die angestrebte Turbulenz in den Mischkammern der Kalzinierzone birgt jedoch die Gefahr, daß Rohmehlteilchen in unkontrollierter Weise aus dem Kalzinator ausgetragen werden, bevor der Kalziniervorgang beendet ist. Ein annehmbares Kalzinierergebnis für das Zsmentrohmehl kann nur dann erhalten werden, wenn hochwertige Brennstoffe in möglichst feiner Verteilung und mit einem Wärmeüberangebot eingesetzt werden (DE-AS 28 01 161). Nicht anders verhält es sich bei einem anderen Kalzinierverfahren für Zementrohmehl (DE-CS 30 37 929), bei dem zur besseren Brennstoffausnutzung in der durch Querschnittsverengungen gekennzeichneten mehrfach gestuften Kalzinierzone turbulente Mischzonen und laminare Strömungen aufeinanderfolgen sollen. Abgesehen davon, daß eine solche Strömungsführung in der Praxis nicht kontrolliert werden kann, kommt es mit Sicherheit zu Entmischungsvorgängen, die nur dadurch ausgeglichen werden können, wenn mit hochwertigen Brennstoffen und in den einzelnen Kalzinierstufen mit einem Überangebot an Wärme gearbeitet wird.

Die zur Kalzinierung von Zementrohmehi bekannten Wärmebehandlungsverfahren haben insgesamt den Nachteil, daß ein ungleichmäßiges Temperaturprofil und Übertemperaturen in den Kalzinierzonen für Zementrohmehl nicht zu vermeiden sind.

In Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist daher zudem vorgesehen, das Material der Brennzone und/oder dem Vorwärmer, vorzugsweise zwangsgesteuert, oszillierend zugeführt wird, wobei diese oszillierende Zuführung vorteilhafterweise eine Frequenz von 0.5 bis 5 Hz, insbesondere jedoch 1 bis 3 Hz aufweist. Durch eine oszillierende Zuführung im angegebenen Frequenzbereich ist es überraschenderweise möglich, die Qualität des Kalk-Brenngutes weiter zu verbessern und insbesondere einen stabilen Gut-/Gasdurchlauf durch das linear geführte, ohne Gas-Kreisläufe arbeitende System zu erreichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Brennzone von dem Material zumindest in einer Teilmenge mehrfach durchströmt wird. Hierdurch kann die Qualität des gebrannten Kalks beeinflußt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei der Verwendung von Festbrennstoffen eine Nachverbrennung in der Brennzone mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff erfolgt. Hierdurch wird insbesondere die Ausnutzung relativ minderwertiger Brennstoffe, zum Beispiel Braunkohle, ölschiefer etc. noch verbessert da so ein vollständiger Ausbrand des Festbrennstoffes unter voller Ausnutzung des Heizwertes erreicht werden kann.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, die einen Zyklonwärmetauscher zum Vorwärmen für das Rohmaterial und einen Luftkühler für das gebrannte Gut aufweist,

ίο zwischen denen eine Brennzone angeordnet ist Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet daß die Brennzone als senkrechter Steigschacht mit mindestens zwei Brennstoff-Zuführungseinrichtungen ausgebildet ist. So ergibt sich vorteilhaft eine besonders einfache Brenn-Vorrichtung, die einfach direkt und ohne Umlenkungen für das Gas auf den Kühler aufgesetzt und ebenfalls direkt oder mit einer Endschleife in den Vorwärmer eingeführt werden kann. So ergibt sich eine vorteilhaft gut zu beherrschende einsträngige, lineare Gas-Führung durch das System Kühler/Brenn-Einrichtung/Vorwärmer.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß an Zyklonausläufen und insbesondere an der Eintrittsstelle des Materials in den senkrechten Steigschacht vorzugsweise mechanisch arbeitende Steuereinrichtungen für eine oszillierende Zuführung des Materials angeordnet sind. Durch die oszillierende Materialführung ergibt sich vorteilhaft eine überraschende, wesentliche Verbesserung des Brennergebnisses. Durch die Regelbarkeit der Steuereinrichtungen, die vorzugsweise als Pendelklappen ausgebildet sein können, ergibt sich die Möglichkeit, unterschiedlichen Material-Zusammensetzungen Rechnung zu tragen und eine den jeweiligen Anforderungen entsprechende Oszillations-Frequenz einzustellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß Anfang und Ende der Brennstrecke B durch eine Material-Rückführleitung, die in einer Materialweiche von der Materialleitung zum Kühler abzweigt, miteinander verbunden sind. Hierdurch ist es möglich, einen definierten Teilstrom in den Kühler abzugeben und den Rest des Materials im Kreislauf noch einmal durch die Brennzone zu führen. Auch diese Maßnahme dient der vorteilhaften Vergleichmäßigung des Brenngutes.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung ist schließlich vorgesehen, daß diese zumindest zwei Festbrennstoff-Zuführungseinrichtungen und eine Nachbrennvorrichtung für flüssige oder gasförmige Brennstoffe aufweist. Hierdurch steht vorteilhaft die Möglichkeit zur Verfügung, schlecht brennbare Festbrennstoffe nachzuverbrennen und für einen vollkommenen Ausbrand der Festbrennstoffe zu sorgen, ohne daß die oft niedrigen Asche-Schmelzpunkte nicht hochwertiger Brennstoffe überschritten werden. So werden Anbackungen vermieden und der thermische Wirkungsgrad der Gesamtanlage erhöht.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, die bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen und aus denen weitere vorteilhafte Einzelheiten zu ent-

bo nehmen sind:

Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine Brenn-Einrichtung mit einer Brennzone,
F i g. 2 eine Brenn-Einrichtung mit zwei Brennzonen hintereinander.

to In F i g. 1 bezeichnet \'den Bereich des Vorwärmers mit Einzel- oder Doppel-Zyklonen I. II. Ill und IV. Die Materialzugiibe ist durch den stnchlicrtcn Pfeil 6 gekennzeichnet. An den Auslaul'seitcn der Zyklone betin-

den sich nicht dargestellte Pendelklappen, Drehklappen o. ä. für die erfindungsgemäße oszillierende Bewegung des Materials. Unterhalb des Vorwärmers ist im Bereich ßdie Brenn-Einrichtung 1 mit Abscheide-Zyklon V angeordnet, die gemäß der Erfindung ein einfacher Steigschacht ist. In den Steigschacht 1 führen Brennstoff-Zugabe-Einrichtungen 2', 2", 2'" und 2"", in denen dosiert Brennstoff, z. B. feinkörnige Kohle, Kohlenstaub o. ä. eingegeben wird. Bei 2' wird der größte Brennstoff-Anteil eingegeben, da hier der Wärmebedarf am größten ist. Entsprechend dem abnehmenden Wärmebedarf nimmt die Menge des zugegebenen Brennstoffes bei den nachgeschalteten Brennstellen 2", 2'" und 2"" ab.

Unterhalb der Brenn-Einrichtung 1 ist der Kühler, hier ein dreistufiger Zyklon-Wärmetauscher mit den Zyklonstufen VI, VII und VIII angeordnet.

Das gebrannte Gut sammelt sich in der Zyklonstufe V und wird durch die strichliert angedeutete Leitung 4 entweder direkt dem Kühler zugeführt oder aber durch eine Materialweiche und die strichliert angedeutete Leitung 5 wieder dem senkrechten Steigschacht 1 aufgegeben. Das vorgewärmte Gut gelangt aus der Zyklonstufe IV des Vorwärmers durch die strichliert angedeutete Leitung 3 zur Unterseite des Steigschachtes 1. Auch dort befindet sich vorteilhaft eine oszillierende Pendelklappe o. ä. Die Förderung der Verbrennungsluft durch das Gesamtsystem übernehmen die Gebläse 8 und 9, die vorzugsweise regelbar ausgeführt sind. Das fertiggebrannte Material wird aus der Zyklonstufe VIII, dem untersten Kühl-Zyklon, durch eine Vorrichtung 7, etwa einen Schneckenförderer, abgezogen.

Eine vorteilhafte Variante der Erfindung zeigt F i g. 2. Hier ist der Zyklon V, der mit der Brennstelle 15 versehen ist, mit in die Brenn-Einrichtung einbezogen, die aus den beiden Steigschächten 11 und 12 mit den Brennstoff-Eingabestellen 13', 13", 14' und 14" besteht. Diese Ausführung wird insbesondere angewendet, wenn relativ aschereicher und/oder grobkörniger Brennstoff verwendet wird, der in den Brennstellen 13', 13", 14' und 14" (ca. 60% bis 90% der Gesamt-Brennstoffmenge) eingebracht wird. Die Brennstelle 15 bewirkt dann eine Nachverbrennung und wird vorteilhaft mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen beschickt, um so einen Ausbrand der unverbrannten Brennstoff-Teilchen zu erhalten. Auch hier wird das Material entsprechend dem strichlierten Pfeil 23 zugeführt und durchläuft dann die Zyklonstufen. Zur Abführung des Materials aus den Zyklonstufen III und IV dienen strichliert dargestellte Leitungen 16 und 17. Für die Abführung gebrannten Materials sind Leitungen 18 und 19 vorgesehen, die regelbare Teilmengen dem Kühler oder dem unteren Ende des Steigschachtes 11 zuführen.
Bei dieser Ausführungsform wird der schlechteste Brennstoff durch die Eingabestellen 14' und 14" zugeführt, da er — falls erforderlich — die Möglichkeit hat, in dem Steigschacht 11 vollständig auszubrennen.

Die Verbrennungsluft, die ebenfalls das System linear in gesamter Länge durchläuft, wird durch die Gebläse 21 und 22 gefördert. Das fertiggebrannte Gut wird durch die Förder-Vorrichtung 20 ebenfalls aus dem Zyklon VIII abgezogen.

Das ertindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere für das Brennen von Kalk in relativ kleinen Anlagen vorgesehen. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, können jedoch auch Groß-Anlagen mit den erfindungsgemäßen senkrechten Steigschächten mit verteilter Wärme-Einbringung vorgesehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Brennen von Kalk, Dolomit oder von sich ähnlich verhaltenden Rohmaterialien, ausgenommen von Zemenlrohmehl, bei dem das Rohmaterial zunächst in einem Zyklonwärmetauscher nach dem Schwebegasprinzip von den Abgasen einer Brennzone vorgewärmt wird, dann die Brennzone durchläuft und im Anschluß an die Brennzone in einem Kühler von Luft gekühlt wird, wobei die gesamte Kühlluft aus dem Schwebegaskühler als Verbrennungsluft direkt der Brennzone zugeführt wird und von dort in den Schwebegasvorwärmer weitergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennzone Brennstoff an mehreren, in Strömungsrichtung des Gases aufeinanderfolgenden Stellen zugegeben wird, wobei das votgewärmte Rohmaterial die Brennzone im Gleichstrom zum Brennstoff vertikal durchströmt und daß der größte Teil des Brennstoffes am Anfang der Brennzone zugegeben wird und im weiteren Verlauf der Brennzone nur noch geringere Brennstoffmengen zugegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Brennzone und/oder dem Vorwärmer vorzugsweise zwangsgesteuert, oszillierend zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der oszillierenden Zuführung 0,5 bis 5 Hz, insbesondere jedoch 1 bis 3 Hz ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennzone von dem Material zumindest in einer Teilmenge mehrfach durchströmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von Festbrennstoffen eine Nachverbrennung in der Brennzone mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Zyklonwärmetauscher zum Vorwärmen für das Rohmaterial und mit einem Luftkühler für das gebrannte Gut, zwischen denen eine Brennzone angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennzone als senkrechter Steigschacht (1,11.12) mit mindestens zwei Brennstoff-Zuführungseinrichtungen (2', 2", 13', 13") ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Zyklonausläufen und insbesondere an der Eintrittstelle des Materials in den senkrechten Steigschacht (1,11) vorzugsweise mechanisch arbeitende Steuereinrichtungen für eine oszillierende Zuführung des Materials angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Anfang und Ende der Brennstrecke (B) durch eine Material-Rückführleitung (3, 5,16,18), die in einer Materialweiche von der Materialleitung (4, 19) zum Kühler (K) abzweigt, miteinander verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest zwei Festbrennstoff-Zuführungseinrichtungen (13', 13", 14', 14") und eine Nachbrenn-Vorrichtung (15) für flüssige oder gasförmige Brennstoffe aufweist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von Kalk, Dolomit oder von sich ähnlich verhaltenden Rohmaterialien, ausgenommen von Zementrohmehl, bei dem das Rohmaterial zunächst in einem Zyklonwärmetauscher nach dem Schwebegasprinzip von den Abgase." einer Brennzone vorgewärmt wird, dann die Brennzone durchläuft und im Anschluß an die Brennzone in einem Kühler von Luft gekühlt wird, wobei die gesamte Kühlluft aus dem Schwebegaskühler als Verbrennungsluft direkt der Brennzone zugeführt wird, und von dort in den Schwebegasvorwprmer weitergeleitet wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE-PS 12 18 927 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Brennen von Magnesit, Dolomit und Kalk bekannt, bei dem die in dem Kühler vorgewärmte Verbrennungsluft einer Brennkammer zugeführt und dort verbrannt wird. Im Anschluß an die Brennkammer teilt sich der dort erzeugte Brenngasstrom in zwei Teilströme, die in waagerechten Kontaktstrecken das aufgegebene Rohmaterial in gewünschter Weise thermisch behandeln. Umgehungsleitungen mit Drosselventilen sorgen für eine Aufteilung der aus der Brennkammer austretenden Brenngase in die einzelnen Teilströme. Am Ende der jeweiligen Kontaktstrecken sind Zyklone angeordnet, aus denen das fertiggebrannte Gut in den Kühler gelangt. Für einen Teil der Brenngase und des gebrannten Materials ist eine Kreislauf-Führung vorgesehen.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung sind aus der Druckschrift »Zement-Kalk-Gips«, Jahrgang 33, (1980), Heft 10, Seiten 493 bis 497 bekannt Bei diesem Verfahren wird vorgewärmter Kalkstein in den unteren konischen Teilen einer Kalzinatorkammer geführt, in die außerdem Brennstoff und Luft aus einem Zyklonkühler eingeführt wird. Es zeigte sich jedoch, daß trotz der Versuche zur intensiven Vermischung von Brennstoff und Kalk im unteren Bereich der Kalzinatorkammer bei der ölverbrennung ein erheblicher Wärmeüberschuß entsteht, der höhere Temperaturen hervorruft als die für den Brennprozeß von Kalk erforderlich sind. Das führt zu einem Überbrennen des Kalks und damit zu abnehmenden Druckfestigkeiten des fertiggebrannten Kalks. Solche Nachteile treten auch dann auf, wenn in der Kalzinatorkammer Kohlenstaub verbrannt wird, da nicht sichergestellt werden kann, daß der Kohlenstaub über die Länge der Kalzinatorkammer gleichmäßig ausbrennt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, das genannte Brennverfahren von Kalk und die bekannte Brennvorrichtung wesentlich zu vereinfachen und damit ihren thermischen Wirkungsgrad zu verbessern. Insbesondere ist es das Ziel der Erfindung, die Verwendung von Festbrennstoffen relativ geringen Heizwertes zu ermöglichen und vorgegebene Kalkqualitäten, insbesondere bestimmte Druckfestigkeiten zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Brennzone Brennstoff an mehreren, in Strömungsrichtung des Gases aufeinanderfolgenden Stellen zugegeben wird, wobei das vorgewärmte Rohmaterial die Brennzone in Gleichstrom zum Brennstoff vertikal durchströmt und daß der größte Teil des Brennstoffes am Anfang der Brennzone zugegeben wird und im weiteren Verlauf der Brennzone nur noch geringere Brennstoffmengen zugegeben werden.

Auf diese Weise wird in der Brennzone ein Wärmeüberangebot vermieden und dem vorgewärmten Kalkstein wird beim Brennprozeß immer die äquivalente