EP0133535A2

EP0133535A2 - Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut

Info

Publication number: EP0133535A2
Application number: EP84109057A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Irmin Ernst Butschko
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1983-08-12
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1985-02-27
Also published as: EP0133535A3; DE3329234A1; NO843206L

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, wobei zur Einstellung der Guttemperatur in einer der Kühlzone (3) nachgeschalteten Heißbehandlungszone (4) dem in der Kühlzone gekühlten Gut ein Teilstrom ungekühlten Gutes zugemischt wird. Dadurch läßt sich auch bei Änderungen der Gut-Durchsatzmenge und Konstanthaltung der Külluftmenge die Guttemperatur in der Heißbehandlungszone konstant halten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1, ferner eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei der thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, wie Magnesit, Dolomit und dergleichen, wird das vorgewärmte und calcinierte Gut vor der Heißbrikettierung zunächst auf die hierfür geeignete Temperatur abgekühlt. Dies erfolgt üblicherweise mittels eines Kühlluftstromes, der anschließend als Verbrennungsluft der Calcinierzone zuströmt, wobei die heißen Abgase der Calcinierzone zwecks Vorwärmung des Gutes durch die Vorwärmzone geführt werden.
Nach diesem Verfahren arbeitende Anlagen müssen vielfach aus betrieblichen Gründen mit unterschiedlicher Leistung (d.h. mit unterschiedlichem Gutdurchsatz) gefahren werden. Trotz unterschiedlicher Gut-Durchsatzmenge soll dabei jedoch die Kühlluftmenge annähernd konstant gehalten werden, um optimale Strömungsverhältnisse zu gewährleisten und ein Durchschießen von _Gut bei nicht ausreichender Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft zu vermeiden. Änderungen der Gut-Durchsatzmenge bei gleichbleibender Kühlluftmenge führen nun jedoch zu entsprechenden Schwankungen der Temperatur, auf die das Gut in der Kühlzone gekühlt wird, und damit zu unerwünschten Abweichungen der Guttemperatur in der Heißbrikettierzone vom optimalen Wert.
Ähnliche Verhältnisse liegen auch bei anderen Verfahren vor, bei denen sich an die Kühlzone eine weitere Heißbehandlungszone (etwa eine Heißlaugungszone) anschließt, in der auch bei unterschiedlicher Gut-Durchsatzmenge eine gleichbleibende Guttemperatur eingehalten werden soll.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß sich trotz konstant gehaltener Kühlluftmenge bei unterschiedlicher Gut-Durchsatzmenge eine gleichbleibende Guttemperatur in der der Kühlzone nachgeschalteten Heißbehandlungszone ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.
Indem erfindungsgemäß dem in der Kühlzone mittels eines Luftstromes gekühlten Gut ein Teilstrom ungekühlten Gutes zugemischt wird, läßt sich auch bei schwankender Gut-Durchsatzmenge und konstant gehaltener Kühlluftmenge die Guttemperatur in der der Kühlzone nachgeschalteten Heißbehandlungszone auf dem optimalen Wert halten. Zu diesem Zweck wird bei Verringerung der Gut-Durchsatzmenge und entsprechend stärkerer Kühlung des durch die Kühlzone geführten Teilstromes des Gutes ein zunehmend größerer Teilstrom des calcinierten Gutes im By-pass an der Kühlzone vorbeigeführt.
Zweckmäßig wird hierbei die Mischtemperatur des Gutes (bestehend aus den beiden Teilströmen des gekühlten und nicht gekühlten Gutes) laufend gemessen und die Aufteilung des calcinierten Gutes auf die beiden Teilströme im Sinne einer Konstanthaltung der Mischtemperatur geregelt.
Wenn vorstehend ein Teilstrom ungekühlten Gutes erwähnt wurde, so sind im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch Verfahrensvarianten denkbar, bei denen dem in der Kühlzone mittels des Kühlluftstromes gekühlten Gut ein Teilstrom von nur vorgekühltem Gut zugemischt wird. Diese Vorkühlung kann beispielsweise in einer an die Calcinierzone anschließende Verweilzone erfolgen, in der das Gut beispielsweise im indirekten Wärmeaustausch mit der Umgebung steht.
Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig.1 ein Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig.2 ein Detail aus der Anlage gemäß Fig.1;
Fig.3 bis 6 Diagramme zur Erläuterung der Erfindung.

Die dargestellte Anlage zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, wie Magnesit oder Dolomit, enthält eine Vorwärmzone 1, eine Calcinierzone 2, eine Kühlzone 3, eine _Heißbrikettierzone 4 und eine Sinterzone 5.
Die Vorwärmzone 1 enthält drei Zyklone 6, 7, 8, die Calcinierzone 2 eine Brennkammer 9, eine die eigentliche Reaktionszone bildende Steigleitung 10 und einen Abscheidezyklon 11. Die Kühlzone 3 ist mit einem die Kühlluft zuführenden Ventilator 12, einer Kühlluftleitung 13 und einem Abscheidezyklon 14 ausgerüstet. Die Heißbrikettierzone 4 ist schematisch durch zwei Brikettierwalzen 15 veranschaulicht. Die Einzelheiten der Sinterzone 5, die beispielsweise durch einen Drehrohrofen gebildet wird, sind nicht dargestellt.
Die Anlagenteile der in Fig.1 dargestellten Anlage sind in der veranschaulichten Form durch ihre Gut-und Gasleitungen miteinander verbunden. Kühlluft wird vom Ventilator 12 der Kühlzone 3 zugeführt und strömt dann als Verbrennungsluft der Calcinierzone 2 zu. Deren Abgase durchsetzen die Zyklone der Vorwärmzone 1. Das bei 16 aufgegebene Gut durchsetzt die Zyklone 6, 7 und 8 der Vorwärmzone 1, tritt dann bei 17 in die Steigleitung 10 der Calcinierzone 2 ein, der außerdem Heißgase von der Brennkammer 9 und/oder Brennstoff (bei 18) zugeführt werden. Das im Zyklon 11 abgeschiedene calcinierte Gut gelangt über ein Verteilerorgan 19 (vgl. Fig.2) entweder (Leitung 20) in die Kühlluftleitung 13 oder (Leitung 21) in einen Auswirbelbehälter 22, der sich an den unteren Teil des Abscheidezyklons 14 anschließt.
Auf diese Weise wird ein Teilstrom (Pfeil 23) des in der Calcinierzone 2 calcinierten Gutes im By-pass an der Kühlzone vorbeigeführt und mit dem im Zyklon 14 abgeschiedenen Teilstrom (Pfeil 24) des gekühlten Gutes vermischt. Diese Mischung erfolgt im Auswirbelbehälter 22, den das Gut (Pfeil 25) am unteren Ende verläßt.
Auf diese Weise läßt sich auch bei Schwankungen der gesamten Gut-Durchsatzmenge und annähernd konstant gehaltener Kühlluftmenge die Mischtemperatur des der Heißbrikettierzone 4 zugeführten Gutes (Pfeil 25) auf einem optimalen Wert halten.
Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem unteren Ende des Abscheidezyklons 14 und dem Auswirbelbehälter 22 eine ringförmige Stufe vorhanden. In dieser Decke des Auswirbelbehälters 22 sind die öffnungen 26 zur Einführung des Teilstromes ungekühlten Gutes vorgesehen.
Im übergangsbereich zwischen dem Abscheidezyklon 14 und dem Auswirbelbehälter 22 ist weiterhin ein zentraler, pilzförmiger Einbaukörper 27 angebracht, dessen Durchmesser höchstens gleich dem Durchmesser des Tauchrohres 28 des Abscheidezyklons 14 ist. Die lichte Querschnittsfläche des den Einbaukörper 27 umgebenden Ringspaltes ist mindestens so groß wie die lichte Querschnittsfläche der unteren Austragsöffnung 29 des Auswirbelbehälters 22.
Statt der in Fig.2 dargestellten konstruktiven Ausführung ist es im Rahmen der Erfindung beispielsweise auch möglich, auf die Verwendung eines gesonderten Auswirbelbehälters 22 zu verzichten und den Teilstrom umgekühlten Gutes unmittelbar durch öffnungen im unteren Teil des Abscheidezyklons 14 in diesen einzuführen. Wesentlich ist jedoch eine innige Vermischung der beiden Teilströme des Gutes und damit ein weitgehender Temperaturausgleich innerhalb des Gutes vor Erreichen der Heißbrikettierzone 4.
Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt sei anhand der Diagramme der Fig.3 bis 6 beispielsweise näher erläutert.
Bei bekannten Anlagen wird das clacinierte Gut vor der Zuführung zur Heißbrikettierzone mittels Kühlluft gekühlt und in einem Zyklon abgeschieden. Das aus der Calcinierzone austretende Gut besitzt beispielsweise eine Temperatur von 1000°C und wird durch die Kühlluft auf etwa 500°C gekühlt.
Nun ist jedoch in dem zum Abscheidezyklon führenden Steigrohr der Kühlzone eine Mindestgeschwindigkeit des Gases erforderlich, damit alles Gut vom Gas erfaßt und in den Abscheidezyklon eingetragen wird. Diese Mindestgeschwindigkeit des Gases beträgt bei einer Körnung des zu behandelnden Gutes von 0 bis 1,0 mm etwa 10 m/s. Da es bei dieser Mindestgeschwindigkeit bereits zur Bildung von verdichteten Staubwolken und zu einem teilweisen Durchsacken bzw. Ausregnen von gröberen Partikeln kommt, wird die Gasgeschwindigkeit für den normalen Betrieb möglichst konstant auf 16 bis 18 m/s eingestellt. Die Kühlluftmenge als Strömungsmedium im Steigrohr des Kühlzyklones kann daher nur um einen verhältnismäßig geringen Betrag von etwa 10 bis 15% verringert werden, wenn die Gut-Durchsatzmenge verkleinert werden soll. Dies bedeutet, daß bei Verringerung der Gut-Durchsatzleistung auf unter 85% der Normalleistung und nahezu konstanter Kühlluftmenge je Zeiteinheit die Temperatur des gekühlten Gutes unter die benötigte Temperatur absinkt.
Beträgt bei 100% Gut-Durchsatzleistung die Guttemperatur nach der Kühlzone 500°C, so stellt sich bei 50% Gut-Durchsatzleistung eine Temperatur von 328°C ein. Reduziert man die Luftmenge ebenfalls auf 50% der Normalmenge, so ergibt sich zwar bei 50% Gut-Durchsatzleistung eine Guttemperatur von 490°C, jedoch in der Steigleitung eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 8,5 m/s, d.h. ein Wert, bei dem ein ordnungsgemäßer Betrieb der Anlage nicht möglich ist.
Besonders deutlich wird dieser Nachteil der bekannten Verfahrensweise, wenn die Temperatur des gekühlten Gutes bis auf 700°C angehoben oder auf 300°C abgesenkt werden soll. Hierbei ergeben sich für die Strömungsgeschwindigkeit folgende Werte:
Fig. 3 zeigt die Strömungsgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Durchsatzleistungen (50, 70 und 100%) in Abhängigkeit von der Kühlguttemperatur. Man erkennt die enge Bandbreite der Regelmöglichkeit. So läßt sich zwar unter Berücksichtigung einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit von 26 m/s und einer minimalen Strömungsgeschwindigkeit von 13 m/s eine Kühlguttemperatur von 450°C durch Verringerung der Kühlluftmenge und damit der Strömungsgeschwindigkeit einhalten; die Einstellung anderer Temperaturen ist jedoch nur in engen Grenzen möglich. Diese Grenzen sind:
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich demgegenüber die in den Fig.4 und 5 dargestellten erweiterten Regelmöglichkeiten in Abhängigkeit der By-pass-Menge zwischen den beiden Grenzwerten der Strömungsgeschwindigkeit von 13 m/s und 26 m/s wie folgt:
Die Einhaltung einer gewünschten Temperatur von 500°C ist bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit von 18 m/s nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (vgl. Fig.6) durch Zumischung einer By-pass-Menge von 0 bis 35% der Durchsatzmenge erreichbar (Linie a-b).
Eine konstante Gutaustragstemperatur von 600°C wird unter gleichen Bedingungen durch eine By-pass-Menge von 28 bis 49% der Gesamtdurchsatzmenge von 100% bis 50% gehalten (Linie c-d).

Claims

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, das eine Vorwärmzone, eine Calcinierzone, eine Kühlzone sowie wenigstens eine weitere Heißbehandlungszone durchsetzt, wobei das Gut in der Kühlzone mittels eines Luftstromes gekühlt wird, der anschließend als Verbrennungsluft der Calcinierzone zuströmt, deren Abgase durch die Vorwärmzone geführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Einstellung der Guttemperatur in der der Kühlzone nachgeschalteten Heißbehandlungszone dem in der Kühlzone gekühlten Gut ein Teilstrom ungekühlten Gutes zugemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Teilstrom des calcinierten Gutes der Kühlzone zugeführt und ein weiterer Teilstrom des calcinierten Gutes im By-pass an der Kühlzone vorbeigeführt und mit dem Teilstrom des gekühlten Gutes vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischtemperatur des Gutes laufend gemessen und die Aufteilung des calcinierten Gutes auf die beiden Teilströme im Sinne einer Konstanthaltung der Mischtemperatur geregelt wird.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend eine Kühlzone(3)mit einem Abscheidezyklon (14), wobei der Teilstrom des zu kühlenden cälcinierten Gutes in die zum Abscheidezyklon (14) führende Kühlluftleitung (13) eingetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheidezyklon (14) im unteren Teil mit Öffnungen zur Einführung des Teilstromes ungekühlten Gutes versehen ist.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend eine Kühlzone(3)mit einem Abscheidezyklon (14), wobei der Teilstrom des zu kühlenden calcinierten Gutes in die zum Abscheidezyklon (14) führende Kühlluftleitung (13) eingetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den unteren Teil des Abscheidezyklons (14) ein Auswirbelbehälter (22) anschließt, dessen Decke mit öffnungen (26) zur Einführung des Teilstromes ungekühlten Gutes versehen ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich zwischen dem Abscheidezyklon (14) und dem Auswirbelbehälter (22) ein zentraler, pilz- oder kegelförmiger Einbaukörper (27) vorgesehen ist, dessen Durchmesser höchstens gleich dem Durchmesser des Tauchrohres (28) des Abscheidezyklones (14) ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Querschnittsfläche des den Einbaukörper (27) umgebenden Ringspaltes mindestens so groß wie die lichte Querschnittsfläche der unteren Austragsöffnung (29) des Auswirbelbehälters (22) ist.