DEP0023601DA

DEP0023601DA - Method and device for burning, roasting and sintering sludge of all kinds, in particular raw cement sludge

Info

Publication number: DEP0023601DA
Authority: DE
Inventors: Otto George Dr.-Ing. Wauwatosa Lellep
Original assignee: Otto George Dr.-Ing. Wauwatosa Lellep
Publication date: 1951-03-29

Description

Die Erfindung geht von dem bekannten Brennverfahren auf gasdurchlässigen Fördervorrichtungen und anschließendem Drehrohrofen aus, das nur auf das Trockenverfahren des Zementbrenners bisher anwendbar ist und erweitert dieses Verfahren auch auf das Naßverfahren des Zementbrennens. Gegenüber dem Trockenverfahren hat das Naßverfahren zur Zementerzeugung einige Vorteile, z.B. die Leichtigkeit und Genauigkeit der Mischung der Rohmaterialien, geringerer Kraftverbrauch beim Vermahlen der Rohmaterialien u.a. Der große Nachteil des üblichen Naßverfahrens ist aber der hohe Wärmeverbrauch beim Brennen, der zwischen 1400 und 1800 kcal pro kg Klinker liegt. Zweck der Erfindung ist es, den Wärmeverbrauch auch beim Naßverfahren auf etwa 1000 kcal pro kg Klinker herabzudrücken, wie es beim genannten Trockenverfahren erreicht worden ist. Außerdem bezweckt die Erfindung, sauberere und staubfreiere Granalien oder Formlinge aus der Rohmischung zu erzeugen, als es bei dem erwähnten Trockenverfahren der Fall ist. Schließlich ist es Ziel der Erfindung, die übliche Granulationstrommel zu verkleinern oder bei einigen Rohmaterialien ganz zu vermeiden.The invention is based on the known combustion process on gas-permeable conveying devices and a subsequent rotary kiln, which has so far only been applicable to the dry process of the cement burner and extends this process to the wet process of cement burning. Compared to the dry process, the wet process for cement production has some advantages, e.g. the ease and accuracy of mixing the raw materials, lower power consumption when grinding the raw materials, etc. The big disadvantage of the usual wet process is the high heat consumption during firing, between 1400 and 1800 kcal per kg Clinker lies. The purpose of the invention is to reduce the heat consumption also in the wet process to about 1000 kcal per kg of clinker, as has been achieved in the aforementioned dry process. In addition, the invention aims to produce cleaner and dust-free granules or moldings from the raw mixture than is the case with the mentioned drying process. Finally, the aim of the invention is to reduce the size of the conventional granulation drum or, in the case of some raw materials, to avoid it altogether.

Die Abbildung 1 der Zeichnung stellt die allgemeine Anordnung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. 1 ist ein horizontaler, trommelartiger Vakuum-Filter, 2 der Behälter für den Rohschlamm, der durch das Rohr 3 einfließt. 4 ist der Rohschlamm. 5 der Zapfen des Trommelfilters, bei dem die Rohrverbindungen zur Vakuum-Pumpe und zur Abführung des Filters angeschlossen werden. Diese Verbindungen sind auf der Zeichnung weggelassen, 6 ist der Filterkuchen, der sich am Umfange des Trommelfilters ansetzt. Der Filterkuchen wird von der sich drehenden Filtertrommel durch den Kratzer 14 abgenommen.Figure 1 of the drawing shows the general arrangement of the method according to the invention. 4 is the raw sludge. 5 The spigot of the drum filter, where the pipe connections to the vacuum pump and to the drainage of the filter are connected. These connections are omitted in the drawing, 6 is the filter cake that attaches to the circumference of the drum filter. The filter cake is removed from the rotating filter drum through the scraper 14.

Trommelfilter zur Behandlung von Zementschlamm sind seit etwa 30 Jahren bekannt. Der Filterkuchen der Rohmischung enthielt jedoch bei den bekannten Filtern so viel Wasser, daß der Kuchen weich und teigig blieb. Wenn ein solcher weicher Kuchen zerschnitten und in eienr etwa 15 cm dicken Schicht auf den Rost gebracht wurde, so deformierten sich die Stücke des weichen klebrigen Kuchens unter dem Eigengewicht und bildeten eine Schicht, die für die Ofengase fast undurchgänglich war.Drum filters for treating cement slurry have been known for about 30 years. However, the filter cake of the raw mixture contained with the known filters so much water that the cake remained soft and doughy. When such a soft cake was cut up and placed on the grate in a layer about 15 cm thick, the pieces of the soft sticky cake deformed under their own weight and formed a layer that was almost impervious to the oven gases.

Die Erfindung zeigt, wie der Filterkuchen aus Zementschlamm so weitgehend entwässert werden kann, daß er seinen physikalischen Zustand von einer weichen teigartigen Masse in einen zerbröckelbaren, festen Zustand umändert. Die dazu gemäß der Erfindung dienenden Mittel entfernen auf dem Filter bis zu 75% des im Schlamm ursprünglich enthaltenen Wassers. Ein derartig weitgehend entwässerter Filterkuchen bildet in zerbröckeltem, zerkleinertem oder kleinstückigem Zustand eine gasdurchlässige Schicht, die unter dem Eigengewicht nicht in sich zusammensinkt. Die zerkleinerten Brocken, Stücke oder Formlinge eines solchen Kuchens können bei manchen Rohmaterialien granuliert, d.h. in abgerundete Granalien verwandelt werden, die nicht in sich zusammensinken. Ein solcher zerbröckelbarer und oft auch granulierbarer Filterkuchen aus Zementrohschlamm ist bisher nicht dargestellt worden. Die hochgradige Entwässerung des Filterkuchens gemäß der Erfindung wird durch Einwirkung gewisser Verdichtungsmittel auf den Filterkuchen erreicht, wie sie in der Abbildung 1 (7 und 11) angedeutet sind. Diese Verdichtungsmittel glätten, schlagen, rütteln oder pressen den Kuchen während der Filtration unter Vakuum. Dadurch vermindert sich der Raum zwischen den mikroskopisch kleinen Körnchen des Kuchens und eine ungewöhnlich große Menge des Wassers wird abgezogen, wodurch der Kuchen trockener, härter und zerbröckelbar wird. Das Verdichtungsmittel 7 ist ein Vibrator. Er besteht beispielsweise aus einem Rohr oder einer Stange, die parallel zur Achse der Filtertrommel liegt. Diese Stange wird z.B. in der Längsrichtung durch einen Elektromagneten oder durch eine schnell rotierende Welle, an der einseitig ein Gewicht angebracht ist, in Vibrationen versetzt. (Die Vibrierungsmittel für die Stange sind auf der Zeichnung nicht gezeigt). An der Stange oder dem Rohr 8 ist eine elastische Platte 10 befestigt, z.B. eine Gummiplatte, die zusammen mit dem Rohr vibriert. Die PlatteThe invention shows how the cement slurry filter cake can be dewatered to such an extent that it changes its physical state from a soft, dough-like mass to a crumbly, solid state. The agents used for this purpose according to the invention remove up to 75% of the water originally contained in the sludge on the filter. Such a largely dehydrated filter cake forms a gas-permeable layer in a crumbled, comminuted or small-piece state that does not collapse under its own weight. The crushed chunks, pieces or pieces of such a cake can be granulated with some raw materials, i.e. transformed into rounded granules that do not collapse. Such a crumble and often also granulated filter cake made from raw cement sludge has not been shown up to now. The high degree of drainage of the filter cake according to the invention is achieved by the action of certain compression means on the filter cake, as indicated in Figure 1 (7 and 11). These densifying agents smooth, beat, shake or press the cake under vacuum during filtration. This will reduce the space between the microscopic grains of the cake and draw off an unusually large amount of the water, making the cake drier, harder and more crumbly. The compression means 7 is a vibrator. It consists, for example, of a tube or a rod that is parallel to the axis of the filter drum. This rod is vibrated in the longitudinal direction, e.g. by an electromagnet or by a rapidly rotating shaft to which a weight is attached on one side. (The vibrating means for the rod are not shown in the drawing). Attached to the rod or tube 8 is an elastic plate 10, for example a rubber plate, which vibrates together with the tube. The plate

10 wird durch das Gewicht 9 an den Filterkuchen gedrückt. Das Gewicht kann auch durch eine Feder ersetzt werden. Die vibrierende Platte 10 glättet den Kuchen, erschüttert und verdichtet ihn, wodurch mehr Wasser abgesaugt wird. Zur weiteren Herabsetzung des Wassergehaltes kann erfindungsgemäß noch eine andere Verdichtungseinrichtung benutzt werden, z.B. eine Schlagvorrichtung 11. Die Vorrichtung 11 besteht aus einer rotierenden Welle oder Stange 12, an der Blätter odre Streifen 13 aus Gummi oder ähnlichem Material befestigt sind. Beim Drehen der Welle schlagen oder klopfen die Streifen oder Blätter auf den Filterkuchen, wodurch der Kuchen erschüttert und verdichtet wird. Dadurch wird der Porenraum im Kuchen weiter verkleinert, es wird mehr Wasser frei und vom Vakuum abgesaugt.10 is pressed against the filter cake by the weight 9. The weight can also be replaced by a spring. The vibrating plate 10 smooths, shakes and compacts the cake, which sucks out more water. According to the invention, another compacting device can be used to further reduce the water content, for example an impact device 11. The device 11 consists of a rotating shaft or rod 12 to which blades or strips 13 of rubber or similar material are attached. As the shaft rotates, the strips or leaves hit or knock on the filter cake, which shakes and compacts the cake. As a result, the pore space in the cake is further reduced, more water is released and sucked off by the vacuum.

Der Filterkuchen wird durch den Kratzer 14 vom Filter abgenommen.The filter cake is removed from the filter by the scraper 14.

Durch die Wirkung der Verdichtungsmittel 7 und 11 kann der Filterkuchen bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 14 bis 23% entwässert werden. Ohne diese Verdichtungsmittel hat der Kuchen einen Wassergehalt von 18 bis 29%. Der nach der Filtration verbleibende Wassergehalt und die Druckfestigkeit des Kuchens hängen davon ab, wie kolloidal oder plastisch das Material ist und außerdem auch von der Feinheit der Mahlung des Rohmaterials. Der Filterkuchen wird unterhalb des Kratzers 14 von einem Brecher 15 in Stücke gebrochen. Der Becher 15 besteht beispielsweise aus einer rotierenden Welle oder Trommel mit Zähnen 16. Die feuchten Brocken fallen in eine rotierende Granulationstrommel 17, wo sie in rundliche Körner oder Granalien verwandelt werden. Andere Einrichtungen zur Formung des kleinstückigen Gutes, wie: Zerschneider, Brikettpressen usw. können Verwendung finden. Die Formlinge, meistens in Größen von 5 - 15 mm, fallen in den Silo 18. Eine gasdurchlässige Fördervorrichtung, z.B. der geneigte Wanderrost 19, wid von diesem Silo mit einer etwa 16 cm dicken Schicht von Formlingen bedeckt. Der Wanderrost 19 wird durch die Rollen 20 unterstützt und bewegt. Über dem Rost befindet sich oben die Gaskammer 22 und unten unter dem Rost der Saugkasten 23. Durch die Gaskammer 22 und den Saugkasten 23 wird der Rost 19 sozusagen umschlossen. Die Kammer 22 wird vomDue to the action of the compression means 7 and 11, the filter cake can be dewatered to a moisture content of 14 to 23%. Without these densifying agents, the cake will have a water content of 18 to 29%. The water content remaining after filtration and the compressive strength of the cake depend on how colloidal or plastic the material is and also on the fineness of the grinding of the raw material. The filter cake is broken into pieces by a crusher 15 below the scraper 14. The cup 15 consists, for example, of a rotating shaft or drum with teeth 16. The moist lumps fall into a rotating granulation drum 17, where they are transformed into round grains or granules. Other devices for shaping the small-sized goods, such as cutters, briquette presses, etc., can be used. The briquettes, mostly in sizes of 5-15 mm, fall into the silo 18. A gas-permeable conveying device, e.g. the inclined traveling grate 19, is covered by this silo with an approximately 16 cm thick layer of briquettes. The traveling grate 19 is supported and moved by the rollers 20. The gas chamber 22 is located above the grate and the suction box 23 below the grate. The grate 19 is, so to speak, enclosed by the gas chamber 22 and the suction box 23. The chamber 22 is from

Drehrohrofen aus mit heißen Abgasen von etwa 1000° Celsius gefüllt. Die Abgase strömen durch die Schicht der Formlinge 21 hindurch, geben Wärme an diese ab und gelangen mit einer Temperatur von etwa 110° Celsius in den Saugkasten 23. Die Strömung der Gase wird bewirkt durch den Lüfter 24, durch den die Gase in den Schornstein 25 gelangen. Die Wärme für den Wanderrost 19 wird durch die Abgase des Drehrohrofens 26 geliefert, der durch den Kanal 27 mit der Kammer 22 verbunden ist. Die vorgebrannten Granalien fallen vom Wanderrost 19 durch den Kanal 27 in den Drehrohrofen 26, der mit dem üblichen Ofenkopf 28 und Brenner 29 versehen ist. Der weißglühende Klinker fällt beispielsweise auf den Treppenrost-Abschreckkühler 30. Dieser Kühler besteht aus unbeweglichen Stufen 31 und beweglichen Stufen 32, die beispielsweise durch einen hydraulischen Zylinder 33 hin und her bewegt werden. Dadurch wird der Klinker nach unten bewegt, während die Kühlluft vom Lüfter 34 durch die Klinkerschicht geblasen wird. Der heißeste Teil der Luft 35 strömt zurück durch den Drehrohrofen 26, während die überflüssige Kühlluft 36 ins Freie geht oder auch irgendwie anders ausgenutzt werden kann.Rotary kiln filled with hot exhaust gases of around 1000 ° Celsius. The exhaust gases flow through the layer of moldings 21, give off heat to them and reach the suction box 23 at a temperature of around 110 ° Celsius. The flow of the gases is caused by the fan 24, through which the gases enter the chimney 25 reach. The heat for the traveling grate 19 is supplied by the exhaust gases from the rotary kiln 26, which is connected to the chamber 22 through the channel 27. The pre-fired granules fall from the traveling grate 19 through the channel 27 into the rotary kiln 26, which is provided with the usual furnace head 28 and burner 29. The incandescent clinker falls, for example, onto the step grate quench cooler 30. This cooler consists of immovable steps 31 and movable steps 32, which are moved to and fro by a hydraulic cylinder 33, for example. As a result, the clinker is moved downwards while the cooling air is blown through the clinker layer by the fan 34. The hottest part of the air 35 flows back through the rotary kiln 26, while the superfluous cooling air 36 goes outside or can be used in some other way.

Die Erfindung ist nicht auf die erfindungsgemäßen Verdichtungsmittel 7 und 11 beschränkt. Andere Arten von Verdichtern, beispielsweise Vibratoren, die sich auf dem Filterkuchen auf und ab bewegen, z.B. Druckwalzen, endlose Druckbänder usw. können angewendet werden. Der Filterkuchen kann zuerst durch eine Verdichtungseinrichtung geschlagen und danach in Vibrationen versetzt werden oder umgekehrt. Die Art, Anzahl und Anordnung der Verdichtungsmittel kann geändert werden. Anstatt eines Trommelfilters kann ein Filter benutzt werden, das aus einer Anzahl Filterscheiben besteht, die mit Verdichtungseinrichtungen versehen sind. Für einige Rohmaterialien kann die Granulationstrommel 17 wegfallen, und die Krümel oder anders geformten Aggregate können von dem Brecher 15 oder einer Formmaschine direkt auf den Rost 19 fallen.The invention is not restricted to the compression means 7 and 11 according to the invention. Other types of compressors such as vibrators which move up and down the filter cake, such as pressure rollers, endless pressure belts, etc., can be used. The filter cake can first be beaten by a compression device and then made to vibrate or vice versa. The type, number and arrangement of the compression means can be changed. Instead of a drum filter, a filter can be used which consists of a number of filter disks which are provided with compression devices. For some raw materials, the granulation drum 17 can be omitted, and the crumbs or aggregates of other shape can fall directly onto the grate 19 from the crusher 15 or a molding machine.

Abbildung 1 zeigt keine Vortrocknungseinrichtung für die Formlinge des Brenngutes. Falls notwendig, können die Formlinge bei niedriger Temperatur in einer Trockenkammer auf dem Rost oder sogar, bevor sie in den Silo 18 fallen, vorgetrocknet werden. Diese Vorrichtungen werden an anderer Stelle genauer beschrieben und sind deshalb nicht auf der Zeichnung angegeben.Figure 1 does not show a pre-drying device for the briquettes of the items to be fired. If necessary, the briquettes can be pre-dried at a low temperature in a drying chamber on the grate or even before they fall into the silo 18. These devices are described in more detail elsewhere and are therefore not indicated on the drawing.

Das neue Verfahren ist nur auf relativ schnell filtrierbare Rohschlämme anwendbar, die keine oder wenig kolloidale Bestandteile enthalten.The new process can only be applied to raw sludge which can be filtered relatively quickly and which contains little or no colloidal components.

Diese Erweiterung des Brennverfahrens für schlammförmiges Gut bietet durch die beschriebene Kombination an und für sich bekannter Konstruktionen und Brennverfahren einen bedeutenden wirtschaftlichen Erfolg, nämlich: eine Erniedrigung des Brennstoffverbrauchs von 1400 bis 1800 kcal auf 1000 kcal pro 1 kg Klinker. Außerdem verursacht die Kombination einige Wirkungen, die in den Einzelbestandteilen per Kombination früher nicht vorhanden waren, wie z.B. praktisch staubfreie Formlinge des Brenngutes. Die Granulationstrommel, falls sie beim Verfahren überhaupt angewendet wird, kann etwa halb so lang sein, als die entsprechende Trommel des Trockenverfahrens, weil der zerbröckelte Filterkuchen ja vorgeformte Granalien darstellt. Das erniedrigt sowohl die Kosten für die Anlage als auch die Betriebskosten.This expansion of the combustion process for sludge-like material offers a significant economic success through the described combination of constructions and combustion processes known per se, namely: a reduction in fuel consumption from 1400 to 1800 kcal to 1000 kcal per 1 kg of clinker. In addition, the combination causes some effects that were not previously available in the individual components in combination, such as practically dust-free briquettes of the firing material. The granulation drum, if it is used at all in the process, can be about half as long as the corresponding drum of the drying process, because the crumbled filter cake is preformed granules. This lowers both the costs for the system and the operating costs.

Das Verfahren ist nicht auf das Brennen von Zement beschränkt. Es kann auch zum Brennen, Rösten oder Sintern von schlammigem Gut aller Art benutzt werden.The procedure is not limited to cement firing. It can also be used for burning, roasting or sintering all kinds of muddy goods.

Claims

1.) Process for firing, roasting and sintering sludge and on filters or the like. pre-dewatered material, in particular raw cement sludge, characterized in that the filter cake formed on a filter drum is dewatered with simultaneous action of the vacuum and mechanical compression means that the originally doughy material changes into a solid, crumble, often granulated state and thereby becomes prebaked on a gas-permeable conveying device known per se and suitable for final firing in a downstream rotary kiln.

2.) Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by one or more elastic compression means (7), such as plates, rollers, tubes or the like, which expediently extend over the entire width of the filter cake (6) and can be made to vibrate.

3.) Device according to claim 2, characterized in that the rod or the tube (8) or the like serving as the compression means (7). a plate (10) made of rubber or similar material vibrating with this is attached and is pressed onto the filter cake (6) by a weight (9) or a spring.

4.) Device for carrying out the method according to claims 2 and 3, characterized in that on rotatable shafts (12) which are arranged above the filter surface, strips (13) or sheets of an elastic material are attached as impact elements, which in the Rotation of the shaft beat and beat the filter cake (6).

5.) Device according to claims 2 to 4, characterized in that the filter cake (6) is compressed on the filter by pressure rollers or by a pressure-exerting, endless belt.