DE69203332T2 - Lufttransporteinrichtung für die Zuteilung von Pulvern im ringförmigen Abschnitt und Ofen mit dieser Einrichtung. - Google Patents

Description

• Zahlreiche Rohstoffumwandlungsverfahren umfassen eine Wärmebehandlungsstufe mit einem Gas - gegebenenfalls mit einer chemischen Reaktion kombiniert. Der Wärmeaustausch und die chemische Reaktion haben die beste Wirksamkeit, wenn die Festkörper in fein zerkleinerter Form mit dem Gas in Berührung gebracht werden können.
• Dies ist insbesondere bei der Kalzinierung bzw. Vorkalzinierung von Rohstoffen zur Erzeugung von Zementklinker der Fall. Für diesen Vorgang werden allgemein rotationssymmetrische vertikale Öfen eingesetzt, die mit einem oder mehreren Brennern sowie Mitteln zur Einführung der Feststoffe in den Ofen und zu ihrer Verteilung in den von dem bzw. den Brennern erzeugten heißen Gase ausgerüstet sind. Eine korrekte Verteilung der Feststoffe in den Gasen ist schwierig, vor allem wenn der Ofen einen großen Durchmesser hat (über 2 m). Man könnte die Rohstoffeinführpunkte in den Ofen vermehren die gleichmässige Aufteilung eines warmen Festkörperstroms zwischen mehreren Eingängen bringt jedoch Schwierigkeiten mit sich, die man nicht in der Lage ist, zufriedenstellend zu lösen. Es wurde vorgeschlagen, die Festkörper in Schwebe in einem tangential in den Ofen eintretenden Gasstrom einzuführen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, das Zentrifugieren der Festkörper hervorzurufen, welches eine Korngrößenaussonderung und demzufolge einen größenbedingten Unterschied in der Behandlung der Teilchen mit sich bringt.
• Gemäß einem anderen Vorschlag (FR.A.2659134) werden die Festkörper in Schwebe in einem die Brennerflamme umgebenden ringförmigen Gasstrom in den Ofen eingeführt, dessen Hauptströmungsrichtung parallel zu der der die Flamme bildenden Gase verläuft, sodaß ein beweglicher Materialvorhang um die Flamme herum gebildet und ihre Strahlung bestmöglich für die Materialbehandlung ausgenutzt wird. Die beste Wirkung wird erzielt, wenn das Material dicht und gleichmäßig dünnschichtig um die Flamme herum verteilt wird, da jedwede Ungleichmäßigkeit in der Verteilung Unterbrechungen in dem Vorhang hervorruft und das Risiko örtlicher Überhitzungen mit sich bringt, wobei jedoch keinerlei Mittel vorgesehen ist, um eine derartige Verteilung zu sichern.
• Die FR.A.2522392 betrifft einen Kohlenstaubbrenner, in dem das die Kohlenteilchen enthaltende Gas in einer Leitung mit ringförmigem Querschnitt und im Vergleich zum Durchmesser großer Länge strömt. Die relativ hohen Druckverluste in dieser Leitung erlauben eine gleichmäßige Verteilung der Kohleteilchen über den ganzen Querschnitt des auslaufseitigen Endes der Leitung. Diese Lösung ist für die Einführung von Festkörpern in Öfen großen Durchmessers ungeeignet, da die Leitung eine große Länge oder einen kleinen Querschnitt haben müßte, wodurch die Vorrichtungen sehr platzraubend werden bzw. Verstopfungsrisiken aufweisen.
• Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine gleichmäßige Verteilung der Feststoffe in einem ringförmigen Querschnitt erlaubt. Diese Vorrichtung kann insbesondere zur Durchführung des Feststoffbeschickungsvorgangs eines Kalzinierofens eingesetzt werden.
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verteilung von pulverförmigen Feststoffen in einem ringförmigen Querschnitt großen Durchmessers, welche eine Zuführleitung für den die Feststoffe befördernden Gasstrom umfaßt, die seitlich an die Außenwand eines doppelwandigen rohrförmigen Körpers nahe eines seiner Enden angeschlossen ist, und eine am anderen Ende des besagten rohrförmigen Körpers vorgesehene ringförmige Austrittsöffnung oder eine Reihe von gleichmäßig über den Umfang des rohrförmigen Körpers an diesem anderen Ende verteilte Öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere dieses rohrförmigen Körpers eine ringförmige Kammer mit vertikaler oder nahezu vertikaler Achse bildet, daß die Leitung am oberen Teil der Kammer angeschlossen ist, welche geschlossen ist, sodaß der Gasstrom in ungefähr radialer Richtung in besagte Kammer eintritt, und daß der Flächeninhalt des Querschnitts besagter Kammer - mindestens an ihrem oberen Teil - bedeutend größer ist als der Flächeninhalt des Querschnitts besagter Leitung und der Flächeninhalt der ringförmigen Austrittsöffnung bzw. der Gesamtflächeninhalt der Öffnungen.
• Die oberen zylindrischen Abschnitte der Innen- und der Außenwand der Kammer können eine gemeinsame Achse oder parallele naheliegende Achsen aufweisen; im letzteren Falle wird der Abstand zwischen den Achsen nicht größer als 0,3 mal die Differenz zwischen den Innenradien der Innen- und der Außenwand der Kammer sein.
• Die beiden unteren konvergierenden Abschnitte der Kammerwände können so orientiert werden, daß sie einen ringförmigen zylindrischen oder konischen oder einen konisch erweiterten Strom bilden, und die ringförmige Austrittsöffnung kann mit Schaufeln versehen werden, die so orientiert werden, daß sie dem aus dieser Öffnung austretendem Gasstrom eine Drehbewegung um die Achse der Vorrichtung verleihen.
• Wenn die ringförmige Öffnung durch eine Reihe von Öffnungen ersetzt wird, werden letztere am Ende von kurzen Kanälen angeordnet, die so orientiert sind, daß sie einen Gasstrom der gewünschten Form erzeugen und ihm möglicherweise eine Drehbewegung verleihen.
• Die Zuführleitung des die Feststoffe enthaltenden Gasstroms kann durch zwei oder mehrere ungefähr radial an die Vorrichtung angeschlossene Leitungen flächengleichen Querschnitts ersetzt werden.
• Die Erfindung betrifft ebenfalls einen vertikalen Ofen, der mit einer auf der Ofendecke angeordneten Brennkammer und einer konzentrisch zur Brennkammer angeordneten Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art zur Einführung der zu behandelnden Feststoffe versehen ist.
• Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, die sich auf die beiliegenden Abbildungen bezieht, welche als nicht einschränkendes Beispiel zwei Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Schnitt in einer Durchmesserebene eines mit einem erfindungsgemäßen Verteiler ausgerüsteten Vorkalzinierofens mit vertikaler Achse;
• Fig. 2 eine Ansicht der Ofendecke von unten, welche die ringförmige Öffnung des Verteilers zeigt mit einer Schnittansicht der Außenwand des Verteilers; und
• Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, welche eine Ausführungsvariante darstellt.
• Der Ofen 10, von dem nur das Oberteil auf Fig. 1 abgebildet ist, soll zur Rohstoff- Vorkalzinierung in einer Zementklinkererzeugungsanlage nach dem Trockenverfahren dienen. Er erhält die vorgewärmten Rohstoffe in Form von Mehl und beschickt einen rohrförmigen Drehofen, in dem die Kalzinierung der Rohstoffe vervollständigt wird und in dem letztere in Klinker umgewandelt werden.
• Der Ofen ist rotationssymmetrisch und seine Achse ist vertikal. Er wird von einem Brenner 12 beheizt, der eine in der Mitte auf der Ofendecke angeordnete Brennkammer 14 ausrüstet. Dieser Brenner erzeugt eine Flamme 16, die sich nach unten in den Ofen ausbreitet.
• Die aus dem Vorwärmer kommenden Rohstoffe M werden mittels des Verteilers 18 in den Ofen eingeführt. Sie werden in einem in einer radial an den Verteiler angeschlossenen Leitung 40 strömenden Gasstrom in Schwebe gebracht und pneumatisch bis zum Verteiler befördert; bei dem Gas kann es sich um vom Klinkerkühler kommende Heißluft handeln oder um Drehofenabgas.
• Der Verteiler 18 ist ringförmig und er ist auf dem Ofen 10 um die Brennkammer 14 herum montiert, wobei seine Achse mit der Ofenachse zusammenfällt. Er besteht in seinem oberen und mittleren Teil aus zwei konzentrischen zylindrischen Wänden 20 und 22 und in seinem unteren Teil aus zwei Wänden 24 und 26, die konvergieren, um am unteren Ende des Verteilers eine ringförmige Austrittsöffnung 28 zu bilden, die in den Ofen einmündet; das obere Ende des Verteilers wird von einem Deckel 30 verschlossen.
• Die Wände 24 und 26 werden jeweils von zwei Rotationskegelstümpfen gebildet, deren Konizitäten je nach der Form des Gasstroms gewählt werden, die man im Ofen zu erzeugen wünscht; in dem dargestellten Beispiel wurden sie gewählt, um einen hohlen konischen Strom zu bilden.
• Das Innere des Verteilers bildet eine Kammer 32, deren Querschnitt - Schnitt durch eine Ebene quer zur Achse des Verteilers - einen Flächeninhalt hat, der im oberen und mittleren Abschnitt konstant ist und im unteren Abschnitt allmählich zur Austrittsöffnung 28 hin abnimmt. Das Verhältnis zwischen dem Flächeninhalt des Querschnitts des oberen Abschnitts der Kammer 32 und dem Flächeninhalt der Austrittsöffnung 28 ist größer als 3. Das Verhältnis der Flächeninhalte der Querschnitte des oberen Abschnitts der Kammer 32 und der Leitung 40 ist ebenfalls größer als 3.
• Die Wände 24 und 26 sind an ihrem unteren Ende durch Schaufeln 34 verstrebt, die die mechanische Standfestigkeit der Einheit verbessern. Diese Schaufeln können vertikal oder leicht geneigt angeordnet werden, um dem aus dem Verteiler austretenden Gasstrom eine Drehbewegung geringer Geschwindigkeit zu verleihen.
• Alternativ könnte die ringförmige Öffnung 28, so wie in Fig. 3 dargestellt, durch eine Reihe von einer Kreislinie entlang angeordnete Öffnungen 128 ersetzt werden. Diese Öffnungen bilden den Ausgang von kurzen Kanälen, die derart orientiert sind, daß sie einen hohlen Gasstrom der gewünschten Form bilden - konisch, zylindrisch oder konisch erweitert - und gegebenenfalls diesem Strom eine Drehbewegung geringer Geschwindigkeit verleihen. Der Gesamtflächeninhalt dieser Öffnungen muß ausreichend sein, damit die aus ihnen austretenden individuellen Ströme gemeinsam in einem geringen Abstand vom Verteiler einen ununterbrochenen ringförmigen Strom bilden können. Zu diesem Zweck können besagte Kanäle einen allmählich vom Inneren zum Äußeren des Verteilers hin zunehmenden Querschnitt haben.
• Die Verteilerbeschickungsleitung 40 könnte falls erforderlich durch zwei oder mehr Leitungen mit flächengleichem Gesamtquerschnift ersetzt werden, deren Achsen, wie die Achse der Leitung 40, in die Verteilerachse umfassenden Ebenen angeordnet wären, und die in im Abstand von einander angeordneten Umfangspunkten in den Verteiler einmünden würden. Es ist jedoch zu bemerken, daß es vorteilhaft ist, wenn das zu behandelnde Material aus einer einzigen Quelle kommt, die Gesamtrohstoffmenge pneumatisch mittels einer einzigen Leitung bis zum Verteiler befördern zu können.
• Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel Ofen und Verteiler eine vertikale Achse haben, kann der erfindungsgemäße Verteiler auch in anderen Stellungen benutzt werden mit schräg zur Vertikalen geneigter Achse; der Winkel, den seine Achse mit der Vertikalen bildet darf jedoch 30º nicht überschreiten.
• Statt konzentrisch zu sein, könnten die beiden zylindrischen Wände 20 und 22 versetzte parallele Achsen haben, wobei die Achse der ringförmigen Öffnung 28 mit einer der Achsen zusammenfiele oder im Verhältnis zu beiden Achsen versetzt wäre. Der untere Abschnitt der Kammer 32 würde dann durch Wände mit konischer Fläche begrenzt, deren Achsen mit den Achsen der Wände 20 und 22 Winkel bilden würden, deren Größe von der Verschiebung letzterer mit Verhältnis zur Achse der Öffnung 28 abhängig wäre. Die Verschiebung der Achsen der zylindrischen Abschnitte der Kammerwände zueinander darf nicht größer sein als 0,3 mal die Differenz zwischen den Innenradien der Innen- und der Außenwand der Kammer.
• Die Form und die Abmessungen des Verteilers erlauben niederige Geschwindgikeiten im oberen Abschnitt der Kammer 32. Bei einer Gasgeschwindigkeit von 12 - 25 m/s in der Leitung 40 wird die mittlere Geschwindigkeit im Querschnitt des oberen Abschnitts der Kammer 32 z. B. weniger als 5 m/s betragen. Diese niedrige Geschwindigkeit sowie der radiale Eintritt in den Verteiler vermeiden Aussonderungen aufgrund von allgemeiner oder örtlicher Zentrifugation.
• Als weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verteilers können genannt werden:
• - die Fähigkeit, korrekt mit hoher Gutcharge zu arbeiten (über 1 kg/kg Gas), und die geringe Empfindlichkeit Durchsatzschwankungen oder Zwischenfällen gegenüber (es ist zu bemerken, daß zwecks Vermeidung jeglicher Ablagerungen die Neigungen der Wände 24 und 26 größer sind als der Schüttwinkel der behandelten Materialien).
• - die Möglichkeit, nur eine einzige Beschickung in irgendeinem Umfangspunkt zu haben.
• - die Möglichkeit, dem Gasstrom am Austritt aus dem Verteiler eine Drehbewegung mit einer aufgrund der Anforderungen des beschickten Apparats gewählten Geschwindigkeit zu verleihen.
• - die aufgrund der einfachen Formen leichte Fertigung, falls die Produkte eine hohe Temperatur haben und die Wände des Verteilers mit einer feuerfesten Auskleidung geschützt werden müssen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Verteilung von pulverförmigen Feststoffen in einem ringförmigen Querschnitt großen Durchmessers, bestehend aus einer Beschickungsleitung (40) für den die Feststoffe befördernden Gasstrom, die seitlich an die Außenwand (20) eines rohrförmigen doppelwandigen Körpers (18) nahe eines seiner Enden angeschlossen ist und einer am anderen Ende besagten rohrförmigen Körpers vorgesehenen ringförmigen Austrittsöffnung (28) oder einer Reihe von gleichmäßig an diesem anderen Ende über den Umfang besagten rohrförmigen Körpers verteilten Öffnungen (128), dadurch gekennzeichnet, daß das Innere besagten rohrförmigen Körpers (18) eine ringförmige Kammer (32) mit vertikaler oder nahezu vertikaler Achse bildet, daß besagte Leitung (40) an den oberen Abschnitt angeschlossen ist, der geschlossen ist, sodaß besagter Strom in ungefähr radialer Richtung in besagte Kammer eintritt, daß der Flächeninhalt des Ouerschnitts besagter Kammer (32) mindestens im oberen Abschnitt deutlich größer ist als der Flächeninhalt des Querschnitts besagter Leitung (40) und der Flächeninhalt besagter ringförmiger Austrittsöffnung (28) bzw. der Gesamtflächeninhalt besagter Öffnungen (128).

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Flächeninhalt des Querschnitts des oberen zylindrischen Abschnitts der Kammer (32) und dem Flächeninhalt des Querschnitts der besagten ringförmigen Öffnung (28) bzw. dem Gesamtflächeninhalt der besagten Öffnungen (128) größer als 3 ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Flächeninhalt des Querschnitts des oberen zylindrischen Abschnitts der Kammer (32) und dem Flächeninhalt des Querschnitts der Beschickungsleitung (40) für den die Festkörper befördernden Gastrom größer als 3 ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt der Kammer (32) von zwei zylindrischen Innen- bzw. Außenwänden (20, 22) begrenzt wird, deren Achsen zusammenfallen.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt der Kammer (32) von zwei zylindrischen Innen- bzw. Außenwänden (20, 22) begrenzt wird, deren Achsen versetzt sind.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Abschnitte (24, 26) besagter Wände so orientiert sind, daß sie einen ringförmigen zylindrischen, konischen oder konisch erweiterten Gasstrom bilden.

7. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorheringen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß besagte ringförmige Öffnung (28) mit Schaufeln (34) versehen ist, die derartig orientiert sind, daß sie dem Gasstrom eine Drehbewegung um die Achse der Vorrichtung herum verleihen.

8. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich besagte Öffnungen (128) am Ende von kurzen Kanälen befinden, die so orientiert sind, daß sie dem Gasstrom eine Drehbewegung um die Achse der Vorrichtung herum verleihen.

9. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Leitung (40) von mehreren Leitungen mit flächengleichem Gesamtquerschnitt ersetzt wird, die an den oberen Teil der Kammer (32) angeschlossen werden, sodaß die von besagten Leitungen heranbeförderten Gasströme in ungefähr radialen Richtungen in diese Kammer eintreten.

10. Vertikaler Ofen zur Kalzinierung von pulverförmigen Feststoffen, bestehend aus einer auf der Ofendecke angeordneten Brennkammer und Mitteln zur Einführung der Feststoffe in den Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Mittel aus einer auf der Ofendecke konzentrisch zur Brennkammer (14) angeordneten Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche bestehen.