DE3413525A1

DE3413525A1 - Drehrohrofen zum brennen von zementrohmehlen und verfahren zu dessen antrieb

Info

Publication number: DE3413525A1
Application number: DE19843413525
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Nada Kobe Fujisawa
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1983-10-17
Filing date: 1984-04-10
Publication date: 1985-05-02
Also published as: DE3413525C2; JPS6086374A; FR2553501B1; FR2553501A1; US4578029A; JPH0330798B2

Description

Drehrohrofen zum Brennen von Zementrohmehlen und
Verfahren zu dessen Antrieb

Die Erfindung betrifft einen Drehrohrofen zum Brennen von Zementrohmehlen bzw. Zementrohmaterialien und ein

25 Verfahren für den Antrieb des Drehrohrofens. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Drehrohrofen, der sanfter geneigt ist und mit einer höheren Drehzahl umläuft als bekannte Drehrohrofen, die an der Rohmehl-Einlaßseite des Drehrohrofens einen Suspensions-Vorer-

30 hitzer mit einem Calcinierofen aufweisen, wodurch die Granulierung des Zementrohmehls in dem Drehrohrofen verbessert wird.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Vorrichtung zum Brennen

35 von Zementrohmehl, die einen Susptisions-Vorerhitzer 1 mit einem stehenden Calcinierofen 2, der mit Stufen-

B/13

Dresdner Bank (München) Kto. 3939

Bayer. Vereinsbank (München) KIo 508941

Postscheck (Muncheni KIo 6ΓΟ-43-80*

-A-

Zyklonen C₁ bis C₄ verbunden ist, einen Drehrohrofen

3 für die Bildung von Klinker und eine Kühlvorrichtung

4 zum Abkühlen des Klinkers enthält. In der Brennvorrichtung wird das Rohmehl A durch ein heißes Gas, das durch eine Gasleitung 7 hindurch nach oben strömt, was durch einen Abgasventilator 8 bewirkt wird, stufenweise vorerhitzt, während sich das Rohmehl durch eine Reihe von Zyklonen C. bis C„ hindurch nach unten bewegt. (Der Rohmehlstrom ist durch eine gestrichelte Pfeillinie bezeichnet, während der Strom des heißen Gases durch eine ausgezogene Pfeillinie bezeichnet ist.) Das Ronmehl wird dann in den Calcinierofen 2 eingeführt, in den durch eine Leitung 13 heißes Gas aus der Kühlvorrichtung 4 eingeleitet wird, und dem Calcinierofen 2 wird aus einem Brenner 6a Brennstoff zugeführt, wodurchdas Rohmehl calciniert wird. Das calcinierte Rohmehl tritt in den Zyklon C. der letzten Stufe ein, worauf es durch ein mit dem Calcinierofen 2 verbundenes Übergangsgehäuse 12 hindurch in den Drehrohrofen 3 eingeführt wird.

Dem Drehrohrofen 3 werden heißes Gas aus der Kühlvorrichtung 4 und Brennstoff aus einem Brenner 6b zugeführt. Während das Rohmehl von dem Beschickungseinlaß des Drehrohrofens 3 zu dem Auslaß befördert wird, wird es in dem Drehrohrofen 3 bei einer erhöhten Temperatur zu Klinker gebrannt. Der erhaltene Klinker wird aus dem Drehrohrofen 3 zu der Kühlvorrichtung 4 hin abgelassen, in der der Klinker, während er auf einem Rost 14 getragen wird, durch kalte Luft, . die der Kühlvorrichtung durch ein Gebläse 10 zugeführt wird, abgekühlt wird, und der Klinker wird durch einen ZerkLeinerer 15 zerkleinert und dann beispielsweise mittels einer Fördervorrichtung 16 ausgetragen. Die überschüssige Luft in der Kühlvorrichtung 4 wird mit einem Saugzuggebläse 9 durch einen Staubabscheider 17 hindurchgesaugt,

de 3852 3413 52ο

um von der überschüssigen Luft den feinen Klinkerstaub abzutrennen, der mit dem als Produkt erhaltenen Klinker vereinigt wird.

Der Drehrohrofen 3, der mit feuerfesten Materialien ausgekleidet ist, wird durch eine (nicht gezeigte) Tragvorrichtung mit einer geringen Neigung gegen die Horizontale getragen und mit einer (nicht gezeigten) Antriebsvorrichtung um seine Achse herumgedreht.

Die Korngröße des in dem Drehrohrofen 3 gebildeten Klinkers variiert in einem weiten Bereich von großen Klinkerbrocken zu feinem, pulverartigem Klinker. Diese Abmessungen des Klinkers sind ungleichmäßig verteilt, und während der kaskadenförmigen Bewegung in dem Drehrohrofen wirkt sich die thermische Hysterese ungleichmäßig aus. Es besteht die Neigung, daß die großen Klinkerbrocken an ihrer Außenfläche übermäßig gebrannt werden, während die großen Klinkerbrocken dazu neigen, in ihrer Mitte ungenügend gebrannt zu werden. Der feine, pulverartige Klinker neigt ebenso dazu, ungenügend gebrannt zu werden. Diese Klinker werden folglich als Ganzes ungleichmäßig gebrannt.

Ferner neigen die Klinker, wenn sie aus dem Drehrohrofen 3 der Kühlvorrichtung 4 zugeführt werden, wie es in Fig. 2 gezeigt wird, wegen der kaskadenförmigen Bewegung innerhalb des Drehrohrofens 3, der sich in Pfeilrichtung dreht, dazu, entsprechend ihrer Korngröße entmischt zu werden, wenn sie zu der Kühlvorrichtung 4 hin abgelassen werden, und die Klinker sammeln sich dadurch in Schichten auf dem Rost 14 an, wobei der feine Klinker 19a an der Seitenwand 4a der Kühlvorrichtung 4 verteilt wird. Der feine Klinker, der sich abgesondert hat, wird in Längsrichtung unter Bildung einer streifenförmi-

gen Schicht 19a aus feinem Klinker auf dem Rost 14 entlang der Seitenwand 4a befördert. In dem Bereich von der Mitte zu der anderen Seitenwand 4b wird eine Schicht 19b gebildet, die aus granuliertem Klinker_f d. h. aus größeren und gröberen Klinkerkörnern, besteht und leicht abgekühlt wird, weil durch eine Schicht, die aus solchen groben Körnern besteht, eine große Menge von Kühlluft hindurchströmen kann. Die aus feinem Klinker bestehende Schicht 19a wird jedoch in ungenügendem Maße abgekühlt, weil die Größe der einzelnen Teilchen so fein ist, daß durch eine solche Schicht nicht genügend Kühlluft hindurchströmen kann. Ferner besteht die Neigung, daß der feine Klinker durch die Kühlluft, die durch die Kühlvorrichtung 4 hindurchströmt, fluidisiert wird und in Richtung auf den Auslaß der Kühlvorrichtung 4 strömt, was zur Bildung eines Stromes aus feinem und heißem Klinker führt, der als "Red River" (roter bzw. rotglühender Strom) bekannt ist. Dieser Strom vermindert den Kühlwirkungsgrad der Kühlvorrichtung 4, erhöht die Temperatur des aus der Kühlvorrichtung 4 abgelassenen Klinkers, erhöht den Brennstoffverbrauch bei dem Brennverfahren und beschädigt den Rost 14 und die Seitenwand der Kühlvorrichtung 4 durch Überhitzung dieser Bauteile. (Fig. 2 zeigt ferner eine Fördereinrichtung 20 für die Beförderung des feinsten Anteils dieses pulverartigen Klinkers, der durch die Öffnungen des Rostes bzw. Gitters 14 hindurchfällt.) Im Gegenteil ist das Innere der großen Klinkerbrocken selbst dann, wenn sie am Auslaß der Kühlvorrichtung ankommen, noch rotglühend, so daß, wenn diese großen Brocken durch den Zerkleinerer 15 zerkleinert werden, der heiße Klinker mit dem abgekühlten Klinker vermischt wird, was zu einer Erhöhung der mittleren Temperatur des als Produkt erhaltenen Klinkers führt.

- 7 - DE 3852

Wie vorstehend erwähnt wurde, haben sowohl die großen Klinkerbrocken als auch der feine, pulverartige Klinker eine unerwünschte Wirkung auf den Kühlwirkungsgrad der Kühlvorrichtung und auf die Wärmerückgewinnung durch die Kühlvorrichtung. Das ungleichmäßige Brennen und die ungenügende Abkühlung bei dem Brennverfahren führen beispielsweise zu einer Verminderung der Mahlleistung und einer Erhöhung des Mahlenergieverbrauchs bei dem nachfolgenden Zementmahlverfahren. Es ist folglieh wichtig, daß in dem Drehrohrofen ein Klinker mit einer möglichst engen Korngrößenverteilung gebildet wird, um die Menge der großen Brocken und des feinen, pulverartigen Klinkers so weitgehend wie möglich zu vermindern.

Der bekannte Drehrohrofen, der an der Rohmehl-Einlaßseite des Drehrohrofens einen Schwebegas-Vorerhitzer mit einem Calcinierofen aufweist, ist jedoch nur im Hinblick auf die Wärmeübertragung konstruiert worden, ohne die Funktion der Granulierung des Rohmehls in dem Drehrohrofen zu berücksichtigen. Die Neigung und die Drehzahl des Drehrohrofens werden so gewählt, daß in dem Drehrohrofen eine Verweilzeit des Klinkers aufrechterhalten wird, die für die Aufnahme einer erforderlichen Wärmemenge aus heißem Gas geeignet ist. Die Neigung eines solchen bekannten Drehrohrofens liegt im allgemeinen in dem Bereich von etwa 3,5 % bis 4 %, während die schnellste Drehzahl im allgemeinen in dem Bereich von 2,5. U/min bis 3,5 U/min liegt. Es ist angenommen worden, daß es zu einem übermäßigen- Energieverbrauch und einer Verkürzung der Betriebsdauer der umlaufenden Teile des Drehrohrofens führt, wenn die Neigung
sanfter und gleichzeitig die Drehzahl größer gewählt wird, als es den vorstehend erwähnten Bereichen entspricht.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, die zu der bekannten Auffassung von der Konstruktion eines Drehrohrofens im Gegensatz steht, daß die Drehzahl des Drehrohrofens bei einem hohen Wert, der für die Granulierung des Rohmehls in dem Drehrohrofen geeignet ist, gehalten werden sollte, da in diesem Fall die Änderung bzw. Schwankung der Größe des granulierten Klinkers vermindert wird, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung der Korngröße des Produkts unter Bildung eines granulierten Klinkers mit einer relativ gleichmäßigen Größe ermöglicht wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Drehrohrofen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen-Merkmalen.

Die Neigung der Achse des Ofenkörpers

liegt vorzugsweise in dem Bereich von 2 % bis 3 %. Die maximale Dreh.zahl des Ofenkörpers liegt vorzugsweise in einem Bereich, der durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

N = (0,2 bis 0,3) χ 42,3/
25

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in dem Verfahren für den Antrieb des erfindungsgemäßen Drehrohrofens gemäß Anspruch 4.

nie Neigung der Achse des Ofenkörpers beträgt bei dem

Verfahren vorzugsweise 2 % bis 3 %. Im erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Drehzahl des Ofenkörpers vorzugsweise in einem Bereich, der durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

N= (0,2 bis 0,3) χ 42,3

Die Erfindung ermöglicht infolgedessen *iic Bereitstellung (a) eines Drehrohrofens zum Brennen von Zementrohmehl, ■ der in dem Ofen das Wachstum von granuliertem Klinker unter Bildung von Klinkerkörnern mit einer relativ g gleichmäßigen Größe hervorruft, (b) eines Drehrohrofens, der einen Klinker mit 'homogener Qualität bildet, (c) eines Drehrohrol'ens, mit dem eine verbesserte Kühlwirkung erhalten wird, weil Kühlluft gleichmäßig durol· die Klinkerschicht hindurchströmt, (d) eines Drehrohr-

jQ ofens, der den als Produkt erhaltenen Klinker wirksam kühlt, wodurch bei dem nachfolgenden Zementmahlverfahren die Mahlleistung erhöht und der Mahlenergieverbrauch vermindert wird, (e) eines Drehrohrofens, der die Qualität des als Endprodukt erhaltenen Zements durch

j^g Verminderung seiner Temperatur verbessert, (f) eines. Drehrohrofens, der wenig "Red River" hervorruft, wodurch verhindert wird, daß dieser heiße Strom den Rost und die Seitenwand der Kühlvorrichtung durch Überhitzung beschädigt, und (g) eines Drehrohrofens, der die Betriebsdauer der als Auskleidung an der Innenseite des Drehrohrofens verwendeten feuerfesten Materialien verlängert, we'il die maximale Temperatur der feuerfesten Materialien wegen der schnelleren Drehzahl des Drehrohrofens herabgesetzt wird, sowie (h) eines Verfahrens für den Antrieb des Drehrohrofens.

Die bevorzugten' Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen naher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Brennen von Zementrohmehl, die einen Drehrohrofen enthält, wobei an der Rohmehl-Einlaßseite des Drehrohrofens ein Suspensions-Vorerhitzer mit einem Calcinierofen angebracht ist.

DE 385^ A 13 525

Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Ebene II-II von Fig. 1.

Fig. 3(a), (b) und (c) sind jeweils Seitenansichten eines Drehrohrofens.

Der Bereich vom mittleren Teil zum Auslaß des Drehrohrofens 3 kann als Granulierzone angesehen werden.

Eine annehmbare, geeignete Drehzahl der Granulierzone wird durch eine Beziehung zu der kritischen Drehzahl (in U/min) 42,3/ iTf wiedergegeben, wobei D (in m) der effektive Durchmesser des Ofenkörpers in der Granulierzone ist.

Die Drehzahl des bekannten Drehrohrofens, der einen Suspensions-Vorerhitzer mit einem Calcinierofen aufweist, beträgt

(0,10 bis 0,1.5) χ 42,3/ VST

Diese Drehzahl ist zu niedrig, um eine ausreichende Granulierwirkung zu erhalten, und führt dazu, daß der hergestellte Klinker eine ungleichmäßige Größe hat.

Die maximale Drehzahl des Drehrohrofens hängt von dem Ausmaß der Verbesserung der Granulierung des Zementrohmehls in dem Drehrohrofen ab. Eine zu hohe Drehzahl führt nur zu einem übermäßigen Energieverbrauch. Die maximale Drehzahl des Drehrohrofens liegt folglich erfindungsgemäß in einem Bereich von 20 % bis 40 % und vorzugsweise von 20 % bis 30 % der kritischen Drehzahl. Die maximale Drehzahl N liegt deshalb in einem Bereich, der durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

N = (0,2 bis 0,4) χ 42,3/

-11 - DE 3852

* Eine Drehzahl N, die in höherem Maße bevorzugt wird, liegt in einem Bereich, der durch die folgende Gleichung · wiedergegeben wird:

N= (0,2 bis 0,3) χ 42,3/ Vd",

Die annehmbare, geeignete Neigung des Drehrohrofens bei einer bestimmten Drehzahl sollte unter Berücksichtigung der Verweilzeit des Rohmehls in dem Drehrohrofen festgelegt werden. Bei einer Drehzahl, die

20 % bis 40 % der kritischen Drehzahl des Drehrohrofens beträgt, liegt die Neigung im Rahmen der Erfindung in dem Bereich von 1,5 % bis 3,5 % und vorzugsweise von 2 % bis 3 %.

Die sanfte Neigung der Achse und die hohe Drehzahl des einen Suspensions- bzw. Schwebe-Vorerhitzer mit einem Calcinierofen aufweisenden Drehrohrofens 3 führen aus den folgenden Gründen zu einem besonders vorteilhaften Brennen des Rohmehls:

Das in den Drehrohrofen eingeführte Rohmehl wird
mit einem so hohen Wirkungsgrad gebrannt, daß das Behandlungsvermögen pro Volumeneinheit in dem Drehrohrofen verbessert wird und die Beförderungsgeschwindigkeit des Rohmehls in Richtung der Ofenachse erhöht werden kann. Iri dem Drehrohrofen bilden in dem Rohmehl enthaltene Verbindungen wie z. B. eisenhaltige Bestandteile, die einen relativ niedrigen Schmelzpunkt haben, eine Flüssigkeit, und auf der Grundlage dieser Flüssigkeit werden Keime bzw. Kristallkeime gebildet, die mit der Bildung einer Granulierzone zu Körnern wachsen, während das Rohmehl zu der Brennzone befördert wird. In dem Drehrohrofen mit einer so hohen Beförderungsgeschwindigkeit des Rohmehls besteht die Neigung,

DE 38523 A 13

daß die resultierende Granulierzone lang ist. Das Granuliermittel wie z. B. ein eisenhaltiger Bestandteil wird in dem stromaufwärts befindlichen Teil der Granulierzone verbraucht, so daß die silicium- bzw. kieselhaltigen Bestandteile in dem Rohmehl dazu neigen, in dem stromabwärts befindlichen Teil der Granulierzone zu verbleiben, wodurch eine wirksame Granulierung schwierig gemacht wird. Folglich kann der Klinker in einer gleichmäßigen Korngröße gebildet werden, wenn die Granulierung innerhalb eines möglichst kurzen Bereichs in Richtung der Ofenachse durchgeführt wird. Um die Granulierzone in Richtung der Ofenachse zu verkürzen, wird vorteilhafterweise die Neigung der Achse gegen die Horizontale auf einen ein wenig kleineren Winkel eingestellt als bei dem bekannten Drehrohrofen ■ und die Drehzahl auf einen Wert erhöht, der größer ist als die normalerweise bei einem bekannten Drehrohrofen angewandte Drehzahl. Bei diesem Drehrohrofen, der eine ein wenig geringere Neigung gegen die Horizontale und eine höhere_> Drehzahl hat, wie es durch die Erfindung vorgeschrieben ist, nimmt folglich das Ausmaß der kaskadenförmigen Bewegung in einem gegebenen Bereich zu, wodurch eine verbesserte und wirksame Granulierung erzielt wird.

Der Innendurchmesser D des Drehrohrofens 3 wird durch den Innendurchmesser der feuerfesten Auskleidungsmaterialien des in Fig. 3(a) gezeigten, geraden Ofenkörpers 21, durch den Innendurchmesser des in Fig. 3(b) gezeigten, die Granulierzone enthaltenden. Ofenkörpers 24, der an der Einlaßseite des Drehrohrofens 22 einen ausgeweiteten Körper 23 aufweist, bzw. durch den Innendurchmesser des in Fig. 3(c) gezeigten, die Granulierzone enthaltenden Ofenkörpers 26, der an der Auslaßseite einen ausgeweiteten Körper 27, der zur Verminderung

- 13 - DE 3852 3 k 1 352

der thermischen Belastung in der Brennzone des Drehrührofens 25 dient, aufweist, festgelegt. Wenn ein Drehrohrofen angewandt wird, der aus einer Vielzahl von axial angeordneten, drehbaren Abschnitten besteht, kann ein oder mehr als ein Abschnitt, der eine Granulierzone enthält, erfindungsgemäß mit einer hohen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl gedreht werden.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Drehrohrofen zum Brennen von Zementrohmehl, der an der Rohmehl-Einlaßseite des Drehrohrofens einen Suspensions-Vorerhitzer mit einem Calcinierofen aufweist, gekennzeichnet durch einen mit feuerfesten Materialien ausgekleideten Ofenkörper, eine Tragvorrichtung für den Ofenkörper, die in geringem Maße gegen die Horizontale geneigt ist, und eine Drehvorrichtung, die dazu dient, den Ofenkörper auf der Tragvorrichtung mit einer veränderlichen Drehzahl um seine Achse herumzudrehen, wobei die Neigung der Achse des Ofenkörpers in dem Bereich von 1,5 % bis 3,5 % liegt und die maximale Drehzahl des Ofenkörpers in einem Bereich liegt, der durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

N = .(0,2 bis 0,4) χ 42,3/ /~D

30

worin N (in U/min) die maximale Drehzahl des Ofenkörpers und D (in m) der Innendurchmesser der feuerfesten Materialien in der Granulierzone des Drehrohrofens ist.

35

B/13

Dresdner Bank (München) KIo. 393Θ 844

Bayer. Vereinsbank (Murchen) KIo 508941

Posischeck (München) KIo 670-13-80·'

- 2 - DE 3852

2. Drehrohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung in dem Bereich von 2 % bis 3 % liegt.

3. Drehrohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Drehzahl des Ofenkörpers in einem Bereich liegt, der durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

N= (0,2 bis 0,3) χ 42.3/VÖ".

4. Verfahren für den Antrieb eines Drehrohrofens nach Anspruch 1 zum Brennen von Zementrohmehl, der an der Rohmehl-Einlaßseite des Drehrohrofens einen Suspensions-Vorerhitzer mit einem Calcinierofen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des Ofenkörpers in einem Bereich von 1,5 % bis 3,5 % liegt und der Ofenkörper mit einer Drehzahl angetrieben wird, die in einem Bereich liegt, der durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

N = (0,2 'bis 0,4) χ 42,3/ VT)

worin N (in U/min) die Drehzahl des Ofenkörpers und D (in m) der Innendurchmesser der feuerfesten Materialien in der Granulierzone des Drehrohrofens ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung in dem Bereich von 2 % bis 3 % liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Ofenkörpers in einem Bereich liegt, der durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

N = (0,2 bis 0,3) χ 42,3/