DE3239023A1 - Plant for the heat treatment of finely divided material - Google Patents

Plant for the heat treatment of finely divided material

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
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    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/003—Cyclones or chain of cyclones

Abstract

The invention relates to a plant for the heat treatment of finely divided material, in which a fuel feed enters the cyclone tip of a cyclone stage of the preheater. Thorough mixing of the preheated material with the fuel is thus achieved without additional air, utilising the residual fluidisation present in this cyclone tip.

Description

Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem GutPlant for the heat treatment of fine-grained goods

Die Erfindung betrifft eine Anlage entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a system according to the preamble of Claim 1.

Bei einer bekannten Anlage dieser Art (P 23 07 027.1) schließt an die Gutaustragsleitung der untersten Zyklonstufe des Vorwärmers ein Rohr an, das in eine Vorbrennzone mündet und das eine zur innigen Vermischung des vorgewärmten Gutes mit Brennstoff dienende Mischzone bildet. Zu diesem Zweck mündet an dem mit der Gutaustragsleitung des Zyklons verbundenen Ende dieses Rohres eine Brennstoffzuführung sowie eine zur Einleitung von Verbrennungs- und Trägerluft bestimmte Düse ein.In a known system of this type (P 23 07 027.1) follows the material discharge line of the lowest cyclone stage of the preheater to a pipe that opens into a pre-combustion zone and one for the intimate mixing of the preheated Forms good mixing zone serving with fuel. For this purpose it ends with the the end of this pipe connected to the material discharge line of the cyclone has a fuel supply as well as a nozzle intended for the introduction of combustion and carrier air.

Durch die bei dieser bekannten Anlage erzielte gleichmäßige Vermischung des vorgewärmten Gutes mit dem Brennstoff vor Eintritt in die Vorbrennzone wird erreicht, daß beim anschließenden Brennvorgang in der Vorbrennzone innerhalb der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit eine hohe Wärmeenergie unmittelbar vom Brennstoff auf das Gut übertragen wird. Die homogene Verteilung des Brennstoffes in der Masse des feinkörnigen Gutes gewährleistet beim Eintritt in die Vorbrennzone ein spontanes Verbrennen der Brennstoffpartikel in unmittelbarer Nähe der einzelnen Gutteilchen unter Vermeidung einer Flammenbildung und hierdurch bedingter Ansatzbildungen und Überbrennerscheinungen.Due to the uniform mixing achieved in this known system of the preheated material with the fuel before it enters the pre-combustion zone achieved that during the subsequent firing process in the pre-firing zone within the short time available, a high level of thermal energy directly from the fuel is transferred to the property. Homogeneous distribution of fuel in weight of the fine-grained material ensures a spontaneous effect when entering the pre-combustion zone Burning of the fuel particles in the immediate vicinity of the individual good particles while avoiding the formation of flames and the resulting buildup and Overburn symptoms.

Bei der Weiterentwicklung hat sich nun eine Verbesserung dieser bekannten Anlage für bestimmte Anwendungsfälle als wünschenswert erwiesen. So ist bei Verwendung von besonders leicht zündfähigem Brennstoff die gleichzeitige Vermischung von Gut, Brennstoff und Verbrennungsluft in der Mischzone nicht zweckmäßig. Auch soweit im übrigen bei schwer zündfähigem Brennstoff oder wegen des Fehlens sonstiger Verbrennungsbedingungen keine Zündgefahr in der Mischzone besteht, bedingt die zum Zwecke der Mischung und des Transports erfolgende Einführung von Luft in die Mischzone einen gewissen Energieaufwand.With the further development there has now been an improvement of this known Plant proved to be desirable for certain applications. So is when using of particularly easily ignitable fuel the simultaneous mixing of goods, Fuel and combustion air not appropriate in the mixing zone. Even so far in the rest of fuel that is difficult to ignite or because of the lack of other combustion conditions there is no danger of ignition in the mixing zone, which is necessary for the purpose of mixing and The introduction of air into the mixing zone during transport requires a certain amount of energy.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art so auszubilden, daß ohne Zugabe von Verbrennungs-, Misch- und/oder Trägerluft eine gute Vermischung des vorgewärmten Gutes mit dem zusätzlichen Brennstoff vor Eintritt in die Brennzone erreicht wird.The invention is therefore based on the object of providing a system of the im Form the preamble of claim 1 mentioned type so that without the addition of combustion, Mixing and / or carrier air a good mixing of the preheated material with the additional fuel is achieved before entering the combustion zone.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing feature of claim 1 solved.

Die Erfindung nutzt die Erkenntnis aus, daß in der Zyklonspitze, d.h. im untersten Bereich des konischen Trichters eines Zyklons, das in dem Zyklon abgeschiedene Gut noch eine gewisse Wirbelbewegung (als letzten Teil des Abscheidevorganges) ausführt. Diese dem abgeschiedenen Gut noch anhaftende Restbewegung wird erfindungsgemäß dazu ausgenutzt, das vorgewärmte Gut mit dem Brennstoff zu vermischen. Auf diese W'eise wird ein ohnehin vorhandener, bisher ungenutzter Wirbel für einen Mischvorgang ausgenutzt, für den bisher zusätzliche Energie benötigt wurde.The invention takes advantage of the knowledge that in the cyclone tip, i. in the lowest area of the conical funnel of a cyclone, the separated in the cyclone Good still a certain vortex movement (as the last part of the separation process). This residual movement still adhering to the separated material is added according to the invention exploited to mix the preheated material with the fuel. In this way becomes an already existing one, so far unused vortex for one Mixing process exploited, for which additional energy was previously required.

Außer der so erzielten Energieersparnis ergibt sich durch die Erfindung der Vorteil, daß die Verbrennungsluft noch nicht in der Zone der Mischung von vorgewärmtem Gut und Brennstoff sowie während des (durch Schwerkraft erfolgenden) Transports der Brennstoff-Gut-Mischung von der Zyklonstufe in die folgende Zone, sondern erst in dieser Zone mit dem Brennstoff in Berührung kommt. Dadurch sind auch bei besonders leicht zündfähigem Brennstoff vorzeitige Zündungen in der Misch- und Transportzone mit Sicherheit ausgeschlossen.In addition to the energy saving achieved in this way, the invention results the advantage that the combustion air is not yet in the zone of the mixture of preheated Good and fuel as well as during transport (by gravity) the fuel-material mixture from the cyclone stage into the following zone, but first comes into contact with the fuel in this zone. This also makes them special easily ignitable fuel premature ignition in the mixing and transport zone definitely excluded.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.Appropriate refinements of the invention are the subject of the subclaims and are explained in more detail in connection with the description of some exemplary embodiments explained.

In der Zeichnung zeigen Fig.1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage; Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage; Fig.3 einen schematischen Schnitt durch einen Zyklon mit angesetztem Auswirbelbehälter.In the drawing, FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a plant according to the invention; 2 shows a second embodiment of an inventive System; 3 shows a schematic section through a cyclone with an attached swirl container.

Die in Fig.1 schematisch veranschaulichte Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, wie Zementrohmehl, enthält einen aus mehreren übereinander angeordneten Zyklonstüfen 1 bis 4 bestehenden Vorwärmer 5 zum Vorwärmen des Gutes, eine beispielsweise durch einen Drehrohrofen gebildete, in Fig.1 nur schematisch angedeutete Brennzone 6 zum Fertigbrennen des Gutes sowie eine zwischen dem Vorwärmer 5 und der Brennzone 6 vorgesehene, von den Abgasen der Brennzone 6 durchströmte Vorbrennzone 7 zur weiteren Erhitzung des bereits vorgewärmten Gutes vor dem Fertigbrennen. Bei dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Vorbrennzone 7 im wesentlichen durch die von der Brennzone 6 zur untersten Zyklonstufe 1 des Vorwärmers 5 führende Abgasleitung gebildet. In diese Abgasleitung (Vorbrennzone 7) mündet die Gutaustragsleitung 8 der zweituntersten Zyklonstufe 2 ein.The system for heat treatment illustrated schematically in FIG of fine-grained material, such as cement raw meal, contains one of several on top of each other arranged cyclone stages 1 to 4 existing preheaters 5 for preheating the goods, one formed, for example, by a rotary kiln, only schematically in FIG indicated burning zone 6 for the final burning of the goods and one between the preheater 5 and the combustion zone 6 provided, through which the exhaust gases from the combustion zone 6 flowed Pre-burning zone 7 for further heating of the already preheated material before the final burning. In the embodiment shown in Figure 1, the pre-combustion zone 7 is essentially through the leading from the combustion zone 6 to the lowest cyclone stage 1 of the preheater 5 Exhaust pipe formed. The material discharge line opens into this exhaust pipe (pre-combustion zone 7) 8 of the second lowest cyclone stage 2.

Im übrigen sind die Zyklonstufen lt 2, 3 und 4 des Vorwärmers 5 in bekannter Weise über ihre Gas- und Gutleitungen verbunden. An die Brennzone 6 schließt sich eine Kühlzone 9 an. Gebläse sind mit 10 und 11 bezeichnet. Die Zuführung des feinkörnigen Gutes in die von der Zyklonstufe 3 zur Zyklonstufe 4 führende Gasleitung 12 ist bei 13 angedeutet. Die Strömungsbewegung der Gase durch die Anlage ist mit voll ausgezogenen Linien, die Bewegung des Gutes mit gestrichelten Linien angedeutet.Otherwise, the cyclone stages 2, 3 and 4 of the preheater are 5 in known way connected via their gas and gutter lines. Closes to the burning zone 6 a cooling zone 9. Fans are denoted by 10 and 11. The feeding of the fine-grained goods into the gas line leading from cyclone stage 3 to cyclone stage 4 12 is indicated at 13. The flow movement of the gases through the system is with solid lines, the movement of the goods indicated with dashed lines.

Brennstoff wird einerseits bei 14 der Brennzone 6 und andererseits bei 15 der Zyklonspitze der zweit- untersten Zyklonstufe 2 zugeführt. Die konstruktive Ausgestaltung dieser Brennstoff zuführung in die Zyklonstufe 2 wird anhand der Fig.3 noch näher erläutert.Fuel is on the one hand at 14 of the combustion zone 6 and on the other hand at 15 the cyclone tip of the second lowest cyclone stage 2 supplied. The structural design of this fuel supply to cyclone stage 2 is explained in more detail with reference to FIG.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 wird der Vorwärmer 16 durch drei Zyklonstufen 17, 18, 19 gebildet. Eine aus zwei Zyklonstufen 20, 21 bestehende Kühlzone 22 ist über eine Gasleitung 23 mit einem Abscheidezyklon 24 verbunden. Die Brennzone zum Fertigbrennen des vorgewärmten Materiales wird im wesentlichen durch die Gasleitung 23 gebildet. In diese Gasleitung 23 mündet einerseits die Gutaustragsleitung 25 der untersten Zyklonstufe 17 des Vorwärmers 16 ein und andererseits eine von einer Brennkammer 26 kommende Heißgasleitung 27.In the embodiment according to Figure 2, the preheater 16 is through three cyclone stages 17, 18, 19 formed. One consisting of two cyclone stages 20, 21 Cooling zone 22 is connected to a separating cyclone 24 via a gas line 23. The firing zone for the final firing of the preheated material is essentially formed by the gas line 23. The material discharge line opens into this gas line 23 on the one hand 25 of the lowest cyclone stage 17 of the preheater 16 and on the other hand one of hot gas line 27 coming from a combustion chamber 26.

Brennstoff wird einerseits der Brennkammer 26 und andererseits der Zyklonspitze der untersten Zyklonstufe 17 des Vorwärmers 16 zugeführt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird somit das in der Zyklonstufe 17 des Vorwärmers 16 abgeschiedene vorgewärmte Gut unter Ausnutzung des in der Zyklonspitze herrschenden Restwirbels mit Brennstoff vermischt, ehe es dann in die von der Gasleitung 23 gebildete Brennzone eintritt, in der durch den Zutritt der Verbrennungsluft eine spontane Verbrennung stattfindet. Das auf diese Weise in kurzer Zeit fertig gebrannte Gut wird dann in bekannter Weise im Abscheidezyklon 24 abgeschieden und in der Kühlzone 22 gekühlt.Fuel is on the one hand the combustion chamber 26 and on the other hand the Cyclone tip of the lowest cyclone stage 17 of the preheater 16 is supplied. Also at This embodiment is thus that in the cyclone stage 17 of the preheater 16 separated preheated material using the prevailing in the cyclone tip Remaining vortex mixed with fuel before it then enters the gas line 23 formed A combustion zone occurs, in which a spontaneous combustion air flow occurs Combustion takes place. The product that has been completely burned in this way in a short time is then separated in a known manner in the separating cyclone 24 and in the cooling zone 22 chilled.

Fig.3 veranschaulicht eine zweckmäßige konstruktive Ausführung einer mit einer Brennstoffzuführung versehenen Zyklonstufe 28. Sie enthält einen an den Trichter 29 des Zyklons 30 nach unten anschließenden Auswirbelbehälter 31, der eine trichterförmige Gestalt mit einem dem Trichter 29 des Zyklons 30 entsprechenden Konuswinkel, jedoch mit kleinerem Durchmesser aufweist.Fig.3 illustrates an expedient structural design of a provided with a fuel supply cyclone stage 28. It contains one to the Hopper 29 of the cyclone 30 downward adjoining ejector 31, the one funnel-shaped shape with a funnel 29 of the cyclone 30 corresponding Has cone angle, but with a smaller diameter.

Im Trichter 29 des Zyklons 30 ist oberhalb der Durchtrittsöffnung 32 zum Auswirbelbehälter 31 ein kegel-Oder pilzförmiger Einbaukörper 33 vorgesehen, dessen Außendurchmesser höchstens gleich dem des Tauchrohres 34 des Zyklons 30 ist. Die Querschnittsfläche des Ringspaltes zwischen dem Trichter 29 des Zyklons 30 und dem Einbaukörper 33 ist mindestens so groß wie die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung 35 am unteren Ende des Auswirbelbehälters 31.In the funnel 29 of the cyclone 30 is above the passage opening 32 a conical or mushroom-shaped installation body 33 is provided for the swirl container 31, the outer diameter of which is at most equal to that of the immersion tube 34 of the cyclone 30. The cross-sectional area of the annular gap between the funnel 29 of the cyclone 30 and the installation body 33 is at least as large as the cross-sectional area of the outlet opening 35 at the lower end of the swirl container 31.

In der nach außen etwas vorgezogenen Decke 36 des Auwirbelbehälters 31 sind Brennstoffzuführungen 37 vorgesehen, die zweckmäßig gleichmäßig über den.Umfang verteilt und gegebenenfalls schräg geneigt bzw.In the slightly outwardly extended cover 36 of the vortex container 31 fuel feeds 37 are provided, which are expediently uniform over the circumference distributed and possibly inclined or

etwa tangential angeordnet sind.are arranged approximately tangentially.

Gas und Gut treten durch den Eintrittsstutzefl 38 in den Zyklon 30 ein. Das Gas verläßt den Zyklon durch das Tauchrohr 34, während das abgeschiedene Gut mit einem gewissen Rest seiner Wirbelbewegung durch -den Ringspalt am Umfang des Einbaukörpers 33 hindurch ih den Auswirbelbehälter 31 gelangt, in dem es sich mit dem durch die Decke 36 zugeführten Brennstoff unter Ausnutzung der restlichen Wirbelenergie innig vermischt. Brennstoff und Gut verlassen den Auswirbelbehälter 31 durch die untere Austrittsöffnung 35.Gas and material enter the cyclone 30 through the inlet connector 38 a. The gas leaves the cyclone through the dip tube 34, while the separated Good with a certain rest of its whirling movement through the annular gap on the circumference of the built-in body 33 passes through ih the swirl container 31, in which it is with the fed through the ceiling 36 Fuel under utilization the remaining vortex energy intimately mixed. Fuel and material leave the ejector container 31 through the lower outlet opening 35.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen möglich. Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 die Brennstoffzuführung in die Zyklonspitze der zweituntersten Zyklonstufe des vierstufigen Vorwärmers einmündet, ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Brennstoffzuführung in die Zyklonspitze der untersten Zyklonstufe des Vorwärmers einmünden zu lassen, so daß sich die Vorbrennzone wie bei der Anlage gemäß P 23 07 027.1 ausbildet.Various modifications are possible within the scope of the invention. While in the embodiment according to FIG. 1, the fuel feed into the cyclone tip the second lowest cyclone stage of the four-stage preheater opens, it is according to the invention also possible, the fuel supply in the cyclone tip of the lowest cyclone stage of the preheater to open out, so that the preburning zone as with the system in accordance with P 23 07 027.1.

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Claims (7)

Patentansprüche: ,1. Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, wie Zementrohmehl, enthaltend einen aus mehreren übereinander angeordneten Zyklonstufen bestehenden Vorwärmer zum Vorwärmen des Gutes sowie eine Brenn zone zum Fertigbrennen des Gutes, wobei zusätzlicher Brennstoff mit dem in einer Zyklonstufe des Vorwärmers abgeschiedenen Gut vermischt wird, ehe das Gut in die Brennzone gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zyklonspitze dieser Zyklonstufe (28) eine Brennstoffzuführuhg (37) einmündet. Claims:, 1. Plant for the heat treatment of fine-grained Good, like cement raw meal, containing one of several stacked one on top of the other Cyclone stages existing preheaters for preheating the goods as well as a combustion zone to finish burning the goods, with additional fuel in a cyclone stage the material separated from the preheater is mixed before the material reaches the combustion zone, characterized in that in the cyclone tip of this cyclone stage (28) a fuel supply (37) joins. 2. Anlage nach Anspruch 1, bei der zwischen dem Vorwärmer und der Brennzone eine von den Abgasen der Brennzone durchströmte, mit zusätzlichem Brennstoff versorgte Vorbrennzone zur weiteren Erhitzung des bereits vorgewärmten Gutes vor dem Fertigbrennen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführung in die Zyklonspitze der zweituntersten Zyklonstufe (2) einmündet. 2. Plant according to claim 1, wherein between the preheater and the Combustion zone one of the exhaust gases from the combustion zone flowed through, with additional fuel supplied pre-combustion zone for further heating of the already preheated goods the final burning is provided, characterized in that the fuel supply opens into the cyclone tip of the second lowest cyclone stage (2). 3. Anlage nach Anspruch 1, bei der die Brennzone durch einen Drehrohrofen und die Vorbrennzone durch einen Teil der zwischen dem Drehrohrofen und der untersten Zyklonstufe des Vorwärmers vorhandenen Ofenübergangskammer oder durch den ersten Teil des Drehrohrofens gebildet wird und der zusätzliche Brennstoff mit dem in der untersten Zyklonstufe des Vorwärmers abgeschiedenen Gut vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführung in die Zyklonspitze der untersten Zyklonstufe des Vorwärmers einmündet. 3. Plant according to claim 1, wherein the combustion zone by a rotary kiln and the pre-combustion zone through part of the between the rotary kiln and the lowest one Cyclone stage of the preheater available Furnace transition chamber or is formed by the first part of the rotary kiln and the additional fuel mixed with the material separated in the lowest cyclone stage of the preheater is, characterized in that the fuel supply in the cyclone tip of the opens into the lowest cyclone stage of the preheater. 4. Anlage nach Anspruch 1, bei der die Brennzone durch die von einer Kühlzone zu einem Abscheidezyklon führende Gasleitung gebildet wird, wobei in diese Gasleitung die Gutaustragsleitung der untersten Zyklonstufe des Vorwärmers und eine Heißgasleitung einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführung (15) in die Zyklonspitze der untersten Zyklonstufe (17) des Vorwärmers (16) einmündet.4. Plant according to claim 1, wherein the combustion zone by the one Cooling zone leading to a cyclone separator gas line is formed, in this Gas line the material discharge line of the lowest cyclone stage of the preheater and one Hot gas line opens, characterized in that the fuel supply (15) opens into the cyclone tip of the lowest cyclone stage (17) of the preheater (16). 5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Brennstoffzuführung (37) versehene Zyklonstufe (28) einen an den Trichter (29) des Zyklons (30) nach unten anschließenden Auswirbelbehälter (31) aufweist, durch dessen Decke (36) die Brennstoffzuführung (37) hindurchgeführt ist.5. Plant according to claim 1, characterized in that with the Fuel feed (37) provided cyclone stage (28) to the funnel (29) of the Cyclones (30) downward adjoining vortex container (31), through which Cover (36) the fuel supply (37) is passed through. 6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Trichter (29) des Zyklons (30) oberhalb der Durchtrittsöffnung (32) zum Auswirbelbehälter (31) ein kegel- oder pilzförmiger Einbaukörper (33) vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser höchstens gleich dem des Tauchrohres (34) des Zyklons (30) ist, wobei die Querschnittsfläche des Ring- spaltes zwischen dem Zyklontrichter (29) und dem Einbaukörper (33) mindestens so groß wie die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung (35) des Auswirbelbehälters (31) ist.6. Plant according to claim 5, characterized in that in the funnel (29) of the cyclone (30) above the passage opening (32) to the swirl container (31) a conical or mushroom-shaped installation body (33) is provided, the outer diameter of which is at most equal to that of the dip tube (34) of the cyclone (30), the cross-sectional area of the ring gap between the cyclone funnel (29) and the installation body (33) at least as large as the cross-sectional area of the outlet opening (35) of the Swirl container (31) is. 7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswirbelbehälter (31) eine trichterförmige Gestalt mit einem dem Trichter des Zyklons (30) entsprechenden Konuswinkel, jedoch mit kleinerem Durchmesser, aufweist.7. Plant according to claim 6, characterized in that the swirl container (31) has a funnel-shaped shape with one corresponding to the funnel of the cyclone (30) Conical angle, but with a smaller diameter.
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