DE3227919C2

DE3227919C2 - Vorrichtung zum Klassieren von pulverförmigen Materialien in der Austragschurre eines Wirbelschichtbrennofens

Info

Publication number: DE3227919C2
Application number: DE19823227919
Authority: DE
Inventors: Satoru Tokio/Tokyo Higuchi; Kazuyuki Yokosuka Kanagawa Ishino; Takashi Chiba Kawata; Hiroshi Koshigaya Saitama Teshigawara; Hiroshi Yokohama Kanagawa Yokomizo
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1982-07-27
Publication date: 1985-08-29
Also published as: GB2112296B; DE3227919A1; FR2519128B1; GB2112296A; FR2519128A1; DK154206B; DK154206C; DK389482A; JPS6156177B2; ES515478A0; JPS58115047A; ES8308422A1

Abstract

Eine Anlage zum Brennen von Pulvermaterialien ist für einen stabilen Betrieb sowohl des Brennofens wie auch des Klinkerkühlers mit dessen Abluft ausgelegt, wobei die Abluft des Klinkerkühlers einer Klinker-Austragschurre als für den Wirbelschicht-Brennofen notwendige Luft und mehreren, in der Austragschurre mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausgebildeten Klassierzonen zugeführt wird. Die Austragschurre arbeitet als Klassierer, so daß die Partikelgrößen über einen weiten Bereich unter derselben Luftströmung klassiert und somit mit konstantgehaltener Luftströmungsgeschwindigkeit und Bettiefe im Brennofen geregelt werden.

Description

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Die Erfindung bezieht sicii auf eine Vorrichtung zum Klassieren von pulverförmigen Ma-erialien in der Austragschurre eines Wirbelschichtbrennofens, der zum Brennen von Pulvermaterialien, wie z. B. Zement oder Aluminiumoxid, dient.

In einem mit hoher Temperatur arbeitenden Wirbelschicht- oder Fließbettbrennofen weist das pulverförmige Material eine erhöhte Kohäsion auf, so daß für einen stabilen, stetigen Betrieb eine Regulierung oder Steuerung der Partikelgröße erforderlich ist.

Wenn ein Wirbelschichtbrennofen unabhängig bzw. selbständig betrieben wird, so ist herkömmlicherweise die Partikelgröße ohne Schwierigkeiten durch Einregeln der Luftströmungsgeschwindigkeit oder der Tiefe des Fließbetts steuerbar. Wenn jedoch bei dem Prozeß ein Kühler unmittelbar mit dem Wirbelschichtbrennofen gekoppelt ist, so besteht durch die Einregelung der Luftströmungsgeschwindigkeit oder Bettiefe die Neigung zu einer Änderung in der Wärmerückgewinnung oder Temperatur des Kühlers, wodurch eine Temperaturveränderung auf Seiten des Brennofens oder des Kühlers hervorgerufen und somit der stabile Betrieb gestört wird, so daß eine Steuerung der Partikelgröße auf Schwierigkeiten stößt.

Zum Stand der Technik wurde durch die DE-AS 12 72 251 eine Vorrichtung zum Sortieren von körnigem Gut auf Grund der Dichteunterschiede der Körnungszusammensetzung des Aufgabegutes bekannt, wobei ei- ne Gaszufuhrleitung in das Austraggut-Fallrohr eines Wirbelschichtofens eintritt, deren Aufgabe es ist, das Ablassen von größeren Mengen an die Wirbelschicht bildendem Material zu verhindern, wobei die durch die Gaszufuhrleitung strömende Gasmenge so geregelt wird, daß zusammen mit dem Austraggut nur eine zulässig kleine Menge von die Wirbelschicht bildendem Material abgelassen wird. Mit der Gaszufuhrleitung wird somit die Menge an abzuziehendem eigentlichen Wirbelschichtmaterial geregelt, was jedoch keine Klassierung darstellt, da die Größe der abzuziehenden, in der Wirbelschicht behandelten Partikel davon nicht beeinflußt wird.

Des weiteren ist durch die DE-OS 22 03 544 eine Vorrichtung z\im Abtrennen der größeren und/oder schwereren Kornanteile aus einer fluidisierten Materidienmischung bekanntgeworden, wonach ein Fluidisiergas empfangender, oben von einer Lochplatte abgeschlossener Windkasten von Austragrohren durchsetzt ist, die die Wirbelschicht mit einem unter dem Windkasten befindlichen Sammelraum, dem ebenfalls Fluidis^;ergas zujreführt wird, verbinden. Mit Hilfe der Austragrohre können zwar Teilchen mit geringeren Durchmessern zur Wirbelschicht zurückgeführt und Teilchen mit größeren Durchmessern zum Ausfallen gebracht werden, indem die Strömungsgeschwindigkeit in den Austragrohren durch Steuerung der den Einlaßstutzen zum Sammelraum durchströmenden Gasmenge geregelt wird, jedoch werden die Teilchen allgemein als eine Masse vom Wirbelbett zum Ausfallen gebracht, was durch Versuche bestätigt worden ist, so daß eine Klassierung der in einem derartigen Zustand fallenden Teilchen eine beträchtliche Höhe für die Austragrohre erforderlich macht. El·« übermäßige Erhöhung des Wirbelbetts bzw. Verlängerung der Austragrohre und damit gesamten Vorrichtung ist jedoch nicht erwünscht.

Bei einer weiteren Vorrichtung nach dem Stand der Technik (DE-AS 16 07 648) ist ein zweistufiges Wirbelbett mit einem Grenzbereich zwischen beiden Stufen vorgesehen. Die Verbindung zwischen den beiden Wirbelschichten bzw. zwischen der unteren Wirbelschicht und dem Grenzbereich erfolgt über eine Lochplatte, oberhalb der Gasverteilerrohre angeordnet sind, die der Bildung der oberen Wirbelschicht dienen. Da die Teilchen als eine Masse fallen, wäre, um eine Klassierung zu erreichen, für die Lochplatte eine beträchtliche Höhe erforderlich, die aber unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Klassieren von pulverförmigen Materialien in der Austragschurre eines Wirbelschichtbrennofens mit Hilfe des Abgasstromes aus einem dem Brennofen nachgeschalteten Klinkerkühler zu schaffen, mit der man in der Lage ist, eine für einen stabilen Betrieb unabdingbare Steuerung der Partikelgröße frei von Temperaturänderungen des Brennofens und des Kühlers herbeizuführen, so daß bei dem mit einem Brennofen sowie unmittelbar mit diesem gekoppelten Kühler ablaufenden Prozeß ein stabiler, stetiger Betrieb sowohl des Brennofens als auch des Kühlers gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der näher angegebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Mehrzahl von Kühler-Auslaßkanälen, deren untere Enden mit dem Kühler und deren obere Enden zur Bildung einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Klassierzonen mit unterschiedlichen Luftströmungsgeschwindigkeiten in der Klinkerschurre mit dieser an in vertikaler Richtung unterschiedenen Stellen verbunden sind, vorgesehen sind.

Es sollen also Teilchen, deren Durchmesser geringer als ein vorgegebener Durchmesser Dp ist, klassiert und in die Wirbelschicht zurückgeführt werden. Um das zu erreichen, erhält die Luftströmung in der von der Wirbelschicht weiter entfernten Klassierzone die Geschwindigkeit Q2, die der minimalen Fluidisiergeschwindigkeit V_mi der Teilchen mit dem Durchmesser D ent-

spricht Die Luftströmung in der der Wirbelschicht näher gelegenen XJassierzone erhält die Geschwindigkeit Q\ + Q, die der Endgeschwindigkeit V, der Teilchen mit dem Durchmesser Dp entspricht Damit wird die gewünschte Klassierung gewährleistet

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei die F i g. 1 bis 4 schematische lotrechte Schnitte durch vier verschiedene Ausführungsformen für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigen.

Mit einem Wirbelschicht- oder Fließbettbrennofen 1 zum Brennen von pulverförmigen Materialien, wie Zement oder Aluminiumoxid, ist ein Kühler 2 zur Luftkühlung der mit hoher Temperatur im Ofen 1 gebrannten Klinker- oder Sintermaterialien gekoppelt Eine Klinkeraustragschurre 3 verbindet den Boden des Brennofens 1 mit dem Kühler 2. An einer relativ weit unten gelegenen Stelle ist an bzw. in der Schurre 3 ein gegen Gas abdichtender Drehförderer 4 angeordnet der in Aufeinanderfolge den in der Schurre 3 befindlichen Klinker in jeweils angemessener Menge dem Kühler 2 zufördert. Mit dem Ofen 1 sind eine Zufuhr 5 für das pulverförmige Material, ein Brenner 6 und ein Ofen-Abgaskanal 7 verbunden. Über ein Gebläse 8 wird dem Kühler Z an den eine Klinkerabzugeinrichtung 9 angeschlossen ist. Luft zugeführt. Mit dem unteren Ende des Kühlers 2 ist ein erster Kühler-Auslaßkanal 10 verbunden, dessen oberes Ende in einem auf der Länge der Schurre 3 liegenden Bereich in diese mündet. Ein zweiter Kühler-Auslaßkanal 11 ist in ähnlicher Weise einerseits mit dem Kühler 2, andererseits mit der Schurre 3 verbunden. Die Stelle, an der der erste Auslaßkanal 10 in die Schurre 3 mit seinem oberen Ende eintritt, liegt oberhalb der Stelle, an der der zweite Auslaßkanal 11 in die Schurre eintritt. An einer zwischen den beiden Enden des ersten Kühler-Auslaßkanals 10 befindlichen Steile ist eine erste Luftstrom-Regeikiappe 12, an einer zwischen den beiden Enden des zweiten Kühler-Auslaßkanals 11 befindlichen Stelle ist eine zweite Luftstrom-Regelklappe 13 angeordnet. Längs der Schurre 3 sind eine erste bzw. zweite Klassierzone 14 bzw. 15 vorgesehen.

Bei der gemäß F i g. 1 ausgebildeten Vorrichtung wird die eine hohe Temperatur aufweisende Abluft vom Kühler 2 als die für den Wirbelschichtbrennofen 1 erforderliche Fluidisier- und Verbrennungsluft verwendet Die vom Gebläse 8 unter Druck gesetzte Kühlluft wird, wenn sie den im Kühler 2 befindlichen, hoch erhitzten Klinker kühlt, aufgeheizt und strömt parallel durch den ersten sowie zweiten Auslaßkanal 10 und 11, worauf sie in der Schurre 3 zum Brennofen 1 aufsteigt Auf diese Weise stellt sich die hoch erhifzte Abluft in der Austragschurre 3 für den Klinker als eine Auftriebs- oder Steigkraft dar, so daß, wenn der im Wirbelschichtbrennofen 1 gebrannte Klinker in der Schurre 3 nach unten fällt, er durch diese Auftriebskraft klassiert wird, d. h., die Austragschurre 3 arbeitet als Klassierer. Da ferner die Stelle, an der der Auslaßkanal 10 mit der Schurre 3 verbunden ist, oberhalb der Verbindungsstelle des zweiten Auslaßkanals 11 mit der Schurre 3 liegt, entspricht die Luftströmung in der zweiten Kiassierzone 15 derjenigen im Auslaßkanal 11, während der Luftdurchsatz in der ersten Klassierzone 14 der Summe der Strömungen in den Auslaßkanälen 10 sowie 11 entspricht, woraus folgt, daß die Auftriebskraft in der ersten Klassierzone 14 größer als in der zweiten Klassierzone 15 ist.

Es ist nun beispielsweise möglich, den vom Auslaßkanal 11 der zweiten Klassierzone 15 zugeführten Luftstrom durch Einstellen der zweiten Luftstrom-Regelklappe 13 so einzuregeln, daß die Luftströmungsgeschwindigkeit in der zweiten Klassierzone 15 auf die minimale Fluidisiergeschwindigkeit festgesetzt wird, bei welcher die als Endprodukt gewünschten Partikel fluidisiert werden, und es ist möglich, den vom Auslaßkanal 10 der ersten Klassierzone 14 zugeführten Luftstrom durch Einstellen der ersten Luftstrom-Regelklappe 12 so einzuregeln, daß die Luftströmungsgeschwindigkeit

ίο in der ersten Kiassierzone 14 geringfügig schwächer ist als die Endgeschwindigkeit der Endproduktpartikel.

Die Partikel fallen demzufolge zuerst vom Fließbett im Wirbelschichtbrennofen 1 in die erste Klassierzone 14, in der die vom Kanal 10 zugeführte Luft die Partikelansammlung quer durchströmt, um die Partikel fein zu verteilen sowie durchzumischen, und der größere Teil an Partikeln, die kleiner sind als die gewünschten Endproduktpartikel, wird im Sinne einer Trennung durch die Auftriebskraft zurück in den Brennofen 1 geführt.

Nun ist die Auftriebsgeschwindigkeit in der ersten Klassierzone geringer als die Endgeschwiiriiekeit der Endproduktpartikel, so daß hier also eine erste Klassierung bewirkt wird. Einige kleinere Partikel fallen dabei jedoch zusammen mit den Endproduktpartikeln in die zweite Klassierzone, in der sie aber auf der auf mjnimale Fluidisiertüschwindigkeit eingestellten Auftriebs- oder Steigluft reiten oder schwimmen, so daß sie auf diese Weise von den Endproduktpartikeln exakt getrennt, aufwärts in die erste Klassierzone 14 und dann weiter in den Brennofen 1 gefördert werden. Das bedeutet, daß die zweite Klassierung in der zweiten Kiassierzone 15 bewirkt und somit die Zufuhr der Endproduktpartikel zum Kühler 2 ermöglicht wird.

Wenn die Querschnittsflächen der Austragschurre 3 sowie der Auslaßkanäle 10, 11 und die Leistung des Gebläses 8 derart ausgelegt werden, daß der für den WirbelschicHtbrennofen 1 erforderliche Luttdurchsatz wie auch die Strömungsgeschwindigkeiten der Luft in den Klassierzonen 14 und 15 erfüllt werden, dann is\ es nicht notwendig, die Regelklappen 12,13 vorzusehen.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes unterscheidet sich von der ersten lediglich dadurch, daß eine Überlaufschurre 16 mit einem gegen Gas abdichtenden Drehförderer YI \orgesehen ist, so daß eine nähere Beschreibung jnterble^:ben kann.

Die in Fig.3 gezeigte dritte Ausführungsform weist einen Luftkasten 18 im Wirbelschichtbrennofen 1 auf. Dieser Luftkasten 18 ist mit dem Kühler 2 über einen dritten Kühler-Auslaßkanal 19 mit einer in diesem vorgesehenen Luftstrom-Regelklappe 20 verbunden. Demzufolge ist der Klassiereffekt der gleiche wie bei der ersten und zweiten Ausfühmngsform, jedoch ist die dem Brennofen zugeführte Luft die Summe der Auftriebskraft aus der Klinkeraustragschurre 3 sowie der Luftmenge im Auslaßkanal 19.

Die in F i g. 4 gezeigte vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten wiederum dadurch, daß die Überlaufschurre 16 rr^:t einem gegen Gas abdichtenden Drehförderer 17 versehen ist, und dadurch, daß die Quersehnittsfläehe des die zweite Kiassierzone 15 bildenden Teils der Klinker-Austragschurre 3 größer ist als diejenige des die erste Klassierzone 14 bildenden Teils.

Erfindungsgemäß wild somit eine Anlage zum Brennen von pulverförmigen Materialien geschaffen, die mit einer Vorrichtung zum Klassieren von pulverförmigen Materialien ausgestattet ist. Diese Vorrichtung weist ei-

ne Mehrzahl von Kühler-Auslaßkanülen auf, deren oberes Ende jeweils mit der Klinker-Austragschurre, die zwischen dem Boden des Wirbelschichtbrennofens und dem Klinkerkühler angeordnet ist, an einer auf deren Länge gelegenen Stelle verbunden ist. Die Kühler-Aus- ■-, laßkanäle sind jeweils mit ihren oberen Enden an verschiedenen Stellen an die Austragschurre angeschlossen, so daß mehrere Klassierzonen mit unterschiedlicher Luftströmungsgeschwindigkeit in der Austrags^hurre in Aufeinanderfolge gebildet werden, so daß diese Schurre bei einem konstanten, im Brennofen angewendeten Luftstrom als Klassierer arbeitet, was eine Steuerung der zu klassierenden Partikelgröße über einen weiten Bereich und mit konstant-gehaltener Luftströmungsgeschwindigkeit sowie Bettiefe im Brennofen ti zuläßt, um einen stabilen, stetigen Betrieb sowohl des Wirbelschichtbrennofens wie auch des Klinkerkühlers zu gewährleisten. Die Klassierung wird darüber hinaus durch die Abiurt des Kühiers bewerkstelligt, was verschiedene vorteilhafte Wirkungen einschließlich einer guten Wärmerückgewinnung und geringer Störung in der Temperatur des Wirbelschichtbrennofens, selbst wenn eine mehr oder weniger große Änderung im Luftdurchsatz vorhanden ist, erreichen läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Klassieren von pulverförmigen Materialien in der Austragschurre eines Wirbel-Schichtbrennofens mit Hilfe des Abgasstromes aus einem dem Brennofen nachgeschalteten Klinkerkühler, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Kühler-Auslaßkanälen (10, 11), deren untere Enden mit dem Kühler (2) und deren obere Enden zur Bildung einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Klassierzonen (14, 15) mit unterschiedlichen Luftströmungsgeschwindigkeiten in der Klinker-Austragschurre (3) mit dieser an in vertikaler Richtung unterschiedenen Stellen verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Wirbelschichtbrennofen (1) angeordneten Luftkasten (18), der mit dem Kühler (2) über einen weiteren Auslaßkanal (19) verbunden ist

3. VorridiCung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinker-Austragschurre (3) in einer unteren Klassierzone (15) eine größere Querschnittsfläche hat als in einer oberen Klassierzone (14).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Wirbelschichtbrennofen (1) eine Überlaufschurre (16) verbunden ist.