DE3413525C2

DE3413525C2 - Drehrohrofen zum Brennen von Zementrohmehl und Verfahren für seinen Antrieb

Info

Publication number: DE3413525C2
Application number: DE3413525A
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: 1986-10-16
Also published as: JPS6086374A; JPH0330798B2; US4578029A; DE3413525A1; FR2553501A1; FR2553501B1

Abstract

Ein Drehrohrofen zum Brennen von Zementrohmehl, der an der Rohmehl-Einlaßseite des Drehrohrofens einen Suspensions-Vorerhitzer mit einem Calcinierofen aufweist, enthält einen mit feuerfesten Materialien ausgekleideten Ofenkörper, eine Tragvorrichtung für den Ofenkörper, die gegen die Horizontale in geringem Maße 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 einem Bereich von 1,5% bis 3,5% liegt und die maximale Drehzahl des Ofenkörpers in einem Bereich liegt, der durch die folgende Gleichung: N = (0,2 bis 0,4) · 42,3/D1/2 wiedergegeben wird, wobei N (in U/min) die maximale Drehzahl des Ofenkörpers und D (in m) der Innendurchmesser der feuerfesten Materialien in der Granulierzone des Drehrohrofens ist, wodurch die Granulierung des Zementrohmehls in dem Drehrohrofen verbessert wird.

Description

spielsweise mittels einer Fördervorrichtung 16 ausgetragen. Die überschüssige Luft in der Kühlvorrichtung 4 wird mit einem Saugzuggebläse 9 durch einen Staubabscheider 17 hindurchgesaugt, 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 Horirontale getragen und mit einer (nicht gezeigten) Drehvorrichtung 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 kaskadenförrnigen Bewegung in dem Drehrohrofen wirkt sich die thermische Hysterose ungleichmäßig aus. Es besteht die Neigung, daß die großen Klinkerbrocken an ihrer Außenfläche übermäßig gebrannt werden, während die großen Kiinkerbrokken 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 F i g. 2 gezeigt wird, wegen der kaskadenförrnigen Bewegung innerhalb des Drehrohrofens 3, der sich in Pfeilrichtung χ 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 streifenförmigen 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 196 gebildet, die aus granuliertem Klinker, 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 Kühlvorrich-' tung 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. (F i g. 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 Gegensatz hierzu ist das Innere der großen Klinkerbrocken selbst

' dann, wenn sie am Auslaß der Kühlvorrichtung ankommen, noch rotglühend, so daß, wenn diese großen Brokken 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.

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 Mahileistung und e^;ner Erhöhung des Mahlenergieverbrauchs bei dem nachfolgenden Zementmahlverfahren. Es ist folglich 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehrohrofen zum Brennen von Zementrohmehl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren für den Antrieb eines solchen Drehrohrofens derart zu verbessern, daß die Schwankung der Korngröße des granulierten Klinkers vermindert und eine gleichmäßigere und möglichst enge Korngrößenverteilung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Drehrohrofen mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen bzw. durch ein Verfahren für den Antrieb dieses Drehrohrofens mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 4 angegebenen Maßnahmen gelöst
Die Neigung der Achse des Ofenkörpers liegt vorzugsweise in dein Bereich von 2% bis 3%. Die maximale Drehzahl N (in U/min) des Ofenkörpers bzw. Drehzahl N (in U/min) mit der der Ofenkörper angetrieben wird, liegt vorzugsweise in einem Bereich, der durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

N = (0,2 bis 0,3) χ 42,3/,/D

worin D (in m) der Innendurchmesser der feuerfesten Materialien in der Granulierzone des Drehrohrofens ist. Als Granulierzone kann der Bereich vom mittleren Teil zum Auslaß des Drehrohrofens 3 angesehen werden.

Die Erfindung ermöglicht infolgedessen die Bereitstellung

(a) eines Drehrohrofens zum Brennen von Zementrohmehl, der in dem Ofen das Wachstum von granuliertem Klinker unter Bildung von Kiinkerkornern mit einer relativ gleichmäßigen Größe hervorruft,

(b) eines Drehrohrofens, der einen Klinker mit homogener Qualität bildet,

(c) eines Drehrohrofens, mit dem eine verbesserte Kühlwirkung erhalten wird, weil Kühlluft gleichmäßig durch die Klinkerschicht hindurchströmt,

(d) eines Drehrohrofens, 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 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, weil 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 näher erläutert.

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

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

(0,10 bis 0,15) χ 42.3//D.

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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 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. In 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 Granulieizone zu Körnern wachsen, während das Rohmehl zu der Brennzone befördert wird. In dem Drehrohrofen mil einer so hohen Beförderungsgeschwindigkeit des Rohmehls besteht die Neigung, 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(6) gezeigten, die Granulierzone enthaltenden Ofenkörpers 24, der an der Einlaßseite des Drehrohrofens 22 einen ausgeweiteten Körper 23 aufweist, bzw. durch den Innendurchmesser des in F i g. 3(c) gezeigten, die Granulierzone enthaltenden Ofenkörpers 26, der an der Auslaßseite einen ausgeweiteten Körper 27, der zur Verminderung der thermischen Belastung in der Brennzone des Drehrohrofens 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, erfindungsgcrnäß mit einer hohen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl gedreht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehrohrofen zum Brennen von Zementrohmehl, der an der Rohmehl-Einlaßseite des Drehrohrofens einen Suspensions-Vorerhitzer mit einem CaI-cinierofen aufweist, und der einen mit einem feuerfesten Materialien ausgekleideten Ofenkörper, eine Tragvorrichtung für den Ofenkörper, die in geringem Maße gegen die Horizontale geneigt ist, und eine Drehvorrichtung aufweist, die dazu dient, den Ofenkörper auf der Tragvorrichtung mit einer veränderlichen Drehzahl um seine Achse herumzudrehen, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Neigung der Achse des Ofenkörpers in einem Bereich von 1,5% bis 3,5% fixiert ist, und

— daß 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/j/D

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

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/j/D

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

N =(0,2 bis 0,4) χ 42,3/i/D

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.

zeichnet, 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/i/D.

Die Erfindung betrifft einen Drehrohrofen zum Brennen von Zementrohmehl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren für den Antrieb dieses Drehrohrofens.

!n der »Siemens-Zeitschrift«, Bd. 40,1966, Sonderausgabe »Motoren für industr. Antriebe«, die sich mit Motoren für den Antrieb von Zement-Drehrohröfen befaßt wird erwähnt daß das Zementrohmehl in bekannten Drehrohröfen durch Verbrennen von Öl oder pulverisierter Kohle auf etwa 1500°C erhitzt und zu Zementklinker gesintert wird und daß die Drehrohröfen, die feuerfest ausgekleidet sind, eine beträchtliche Größe (Durchmesser:4 bis 5 m; Länge: über 150 m) haben können, durch eine Tragvorrichtung mit mehreren Walzenpaaren, die in einem Winkel von etwa 4° gegen die Horizontale geneigt ist, getragen werden und beim Betrieb langsam (mit etwa 1,5 U/min) gedreht werden.

F i g. 1 zeigt eine Brennvorrichtung zum Brennen von Zementrohmehl mit einem Drehrohrofen, an dessen Rohmehl-Einlaßseite ein Suspensions-Vorerhitzer mit einem Calcinierofen angebracht ist;

Fig.2 ist eine Schnittansicht entlang der Ebene H-II von Fig. 1:
F i g. 3 (a), (b) und (c) sind jeweils Seitenansichten eines Drehrohrofens.

Die in F i g. 1 gezeigte, bekannte Brennvorrichtung zum Brennen von Zementrohmehl weist einen Suspensions-Vorev hitzer 1 mit einem stehenden Calcinierofen 2, der mit Stufenzyklonen C\ bis Cn verbunden ist, einen Drehrohrofen 3 zum Brennen von Zementrohmehl unter Bildung von Klinker und eine Kühlvorrichtung 4 zum Abkühlen des Klinkers auf. 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 C3 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 Rohmehl wird dann in den Calcinierofen 2 eingeführt, in dem durch eine Leitung 13 heißes Gas aus der Kühlvorrichtung 4 eingeleitet wird, und dem Calcinierofen 2 wird aus einem Brenner 6a Brennstoff zugeführt, wodurch das Rohmehl calciniert wird. Das calcinierte Rohmehl tritt in den Zyklon Ct, 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 der Rohmehl-Einlaßseite des Drehrohrofens 3 zu dem Auslaß befördert wird, wird es in dem Drehrohrofen 3 bei einer erhöhten Temperatur zu Klinker gebrannt. Der enthaltene 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