EP0176695A2 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Feingut - Google Patents
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- EP0176695A2 EP0176695A2 EP85109717A EP85109717A EP0176695A2 EP 0176695 A2 EP0176695 A2 EP 0176695A2 EP 85109717 A EP85109717 A EP 85109717A EP 85109717 A EP85109717 A EP 85109717A EP 0176695 A2 EP0176695 A2 EP 0176695A2
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- F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
- F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
- F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge
- F27B7/2025—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones
- F27B7/2033—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones with means for precalcining the raw material
Definitions
- the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
- a device of this type is known from EP-A-2 054.
- the downward sloping part of the tertiary air line is designed as a simple cylindrical tube.
- the invention is therefore based on the object of designing a device of the type required in the preamble of claim 1 such that good fuel burnout and high deacidification of the raw material ini C alcinator are achieved even with a sluggish reaction behavior of fuel and / or raw material.
- the tertiary air line is divided into two sub-lines, to each of which a good line is connected and which open into the calciner at circumferential locations opposite one another, then the junctions of the two tertiary air sub-lines are thus mutually ver sets that the two tertiary air partial flows in
- Calcinator form a twist with a vertical axis.
- Calcinator and the tertiary air line is high enough to overcome a cross-sectional narrowing of the order of magnitude mentioned.
- the clear cross section of the tertiary air line at the confluence with the calciner is 25 to 75% of the unrestricted line cross section.
- the device for heat treatment of fine material, in particular cement raw material, shown schematically in FIG. 1, contains a multi-stage cyclone preheater, of which only the two cyclones 1 and 2 of the lowest stage are shown.
- the device further contains a rotary kiln 3, the exhaust pipe leading to the lowest stage of the cyclone preheater forming a calciner 4 for precalcining the preheated fine material.
- the rotary kiln 3 is followed by a cooler (not shown) from which a tertiary air line leads to the calciner 4, which is divided into two tertiary air sub-lines 5, 6.
- the part of the tertiary air sub-lines 5, 6 opening into the calciner 4 is inclined downward in the flow direction with respect to the horizontal.
- the cross-sectional constriction is formed by a wedge 11, 12 that increasingly reduces the line cross-section in the flow direction of the tertiary air, the narrowest line cross-section at the confluence of the tertiary air sub-lines 5, 6 in the calculator 4 is available.
- the wedges 11, 12 are attached to the top of the line cross section, so that the confluence of the tertiary air sub-lines in the calciner is narrowed by covering the upper cross-sectional area.
- the wedges 11, 12 can be made of refractory material. It is of course also possible to design the pipeline itself in a wedge shape.
- the inlet cross sections of the two tertiary air sub-lines 5, 6 in the calculator 4 can in principle be given any geometric shape.
- the fine material preheated in the cyclone preheater reaches the tertiary air sub-lines 5, 6 (arrows 13, 14) via the good lines 7, 8 of the second lowest stage and is detected here by the partial tertiary air flows (arrows 15, 16).
- the good-air mixture is then accelerated increasingly by the narrowing formed by the wedges 11 and 12, mixes in the area of the burners 9, 10 with the fuel added here (arrows 17, 18) and then joins into the calculator 4 at high speed.
- the good-fuel-tertiary air mixture (arrows 19, 20) is detected by the rising furnace exhaust gases (arrow 21) and deflected.
- the calciner 4 then burns out the fuel and deacidifies (precalcination) the fine material.
- the highly deacidified fine material separated in the cyclones 1 and 2 of the lowest stage of the cyclone preheater then reaches the rotary kiln 3 via the product lines 22, 23.
- FIG. 2 illustrates the narrowing of a round inlet cross section
- FIG. 3 the narrowing of a rectangular inlet cross section.
- other cross-sectional shapes are also possible.
- FIGS. 1 to 3 While in the embodiments according to FIGS. 1 to 3, the inlet of the tertiary air lines is narrowed in the calciner by covering the upper cross-sectional region, ig.4 show the F to 7 embodiments bei.denen the mouth of the tertiary air branch pipes in the calciner is narrowed by covering a lateral cross-sectional area.
- Fig. 4 illustrates the side narrowing of a round entrance cross-section
- Fig. 5 the lateral narrowing of a rectangular entrance cross-section.
- the cross-sectional constriction of the T is ertiär Kunststoff branch pipes 5 and 6 by a slide 24, 25 is formed, which at the mouth of the tertiary air branch pipes 5, is provided in the calciner 4 and 6 is suitably adjusted.
- the narrowed cross-sectional areas of the junctions of the two tertiary air sub-lines are expediently offset from one another in such a way that the two tertiary air partial flows enter the calciner 4 laterally offset with respect to the vertical axis of the calculator.
- Fig. 7 illustrates this using the example of a lateral narrowing by wedges 26, 27: These two wedges are each located on the right side (viewed in the direction of flow) of the relevant tertiary air sub-line 5, 6, so that the tertiary air sub-streams 28, 29 are on the side offset in relation to the vertical axis 30 of the calculator 4, enter it and form a swirl in the calculator with a vertical axis.
- the good lines 7, 8 open into the tertiary air sub-lines 5, 6 in such a way that the imaginary extension of the good lines is at a distance from the side walls of the tertiary air sub-lines, preferably centrally between these side walls. This ensures that the preheated fine material when entering the tertiary air sub-lines 5, 6 does not run directly along a side wall of the (possibly already narrowed here) tertiary air sub-line, but preferably enters the center of the free cross-section of the tertiary air sub-lines. As a result, the fine material is properly captured by the tertiary air, and deposits and caking in the tertiary air sub-lines are avoided.
- the constrictions of the tertiary air sub-lines at the confluence with the calciner are not formed by slides but by wedges to avoid pressure losses and deposits, these wedges can be made of refractory material.
- the tertiary air line is each divided into two sub-lines 5, 6.
- the invention can advantageously also be used when using a non-subdivided tertiary air line. Even if the tertiary air enters the calciner on one side is ensured by a suitable arrangement of the narrowed mouth that a turbulent flow arises in the calciner. This can be achieved, for example, by displacing the mouth laterally in the manner of FIG. 7 (in this case, however, using a single tertiary air line).
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die EP-A- 2 054 bekannt. Der nach unten geneigte Teil der Tertiärluftleitung ist hierbei als einfaches zylindrisches Rohr ausgebildet.
- Um das aus der zweituntersten Stufe des Zyklonvorwärmers in die Tertiärluftleitung eingetragene Feingut auf der kurzen zur Verfügung stehenden Wegstrecke (zwischen der Einmündung der Gutleitung und der Brennzone) einwandfrei aufzulösen und zuverlässig in die Brennzone einzuführen, ist es bekannt (EP-A- 75 118), den nach unten geneigten Teil der Tertiärluftleitung mit einer die Strömungsgeschwindigkeit der Luft an der Einmündung der Gutleitung erhöhenden Verengung zu versehen und die Luftleitung zwischen der Verengung und dem die Brennzone bildenden Calcinator als Diffusor auszubilden.
- Im praktischen Betrieb derartiger Vorrichtungen zeigt sich nun, daß in bestimmten Fällen (insbesondere bei einem trägen Reaktionsverhalten des Brennstoffes und/oder des Rohmateriales) der Brennstoffausbrand sowie die Entsäuerung des Rohmateriales im Calcinator nur bis zu einem gewissen Grad erfolgen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß auch bei einem trägen Reaktionsverhalten von Brennstoff und/oder Rohmaterial ein guter Brennstoffausbrand und eine hohe Entsäuerung des Rohmateriales ini Calcinator erreicht werden.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.
- Durch die Verengung der Tertiärluftleitung an der Einmündung in den Calcinator wird die Geschwindigkeit der Tertiärluft und damit ihr Impuls beim Eintritt in den Calcinator
- wesentlich erhöht. Dadurch ergibt sich eine bessere Durchdringung der Tertiärluft und des Drehrohrofenabgases sowie eine bessere Vermischung des vorgewärmten Feingutes und des Brennstoffes im Gasstrom. Durch die Erhöhung der Turbulenz an der Einmündung der Tertiärluftleitung in den Calcinator wird die Verbrennung des Brennstoffes besonders in der Anfangsphase entscheidend intensiviert.
- Wird die Tertiärluftleitung in zwei Teilleitungen unterteilt, an die je eine Gutleitung angeschlossen ist und die an einander gegenüberliegenden Umfangsstellen in den Calcinator einmünden, so sind erfindungsgemäß die Einmündungen der beiden Tertiärluft-Teilleitungen derart gegeneinander versetzt, daß die beiden Tertiärluft-Teilströme im
- Calcinator einen Drall mit vertikaler Achse bilden.
- Hierdurch wird erreicht, daß auch in den weiter stromabwärts liegenden Bereichen des Calcinators eine Drallkomponente vorhanden ist, die eine gute Nachvermischung von Brennstoff, Feingut und Luft gewährleistet und die damit auch bei Verwendung von sehr reaktionsträgem Brennstoff für einen vollständigen Restausbrand sorgt.
- Da andererseits die im Bereich der Einmündung der beiden Tertiärluft-Teilleitungen erzeugte starke Drallströmung sich im weiteren Strömungsverlauf innerhalb des Calcinators auflöst, können die in Drallströmungen auftretenden Materialsträhnen, die auch noch unreagierte Brennstoffpartikel einschließen, beim Zerfall der Drallströmung mit der umgebenden Gasatmosphäre reagieren. Versuche haben gezeigt, daß die Nah- und Fernwirkung der erfindungsgemäßen Tertiärluft-Einführung sowohl eine beträchtliche Steigerung der nischwirkung im stromabliegenden Teil des Calcinators, als auch eine erhebliche Intensivierung des Brennstoffausbrandes zur Folge haben.
- Versuche zeigten, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Tertiärluft an der Einmündung in den Calcinator ohne weiteres bis auf das Doppelte der Tertiärluftgeschwindigkeit im nicht verengten Leitungsteil gesteigert werden kann, ohne daß dadurch der Druckverlust der Gesamtanlage steigt. Das ohnehin vorhandene Druckpotential zwischen dem
- Calcinator und der Tertärluftleitung ist ausreichend hoch, um eine Querschnittsverengung der genannten Größenordnung zu überwinden. Im allgemeinen beträgt der lichte Querschnitt der Tertiärluftleitung an der Einmündung in den Calcinator 25 bis 75% des nicht verengten Leitungsquerschnitts.
- Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Erläuterung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigen
- Fig.1 eine Schemadarstellung der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- Fig.2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig.1,
- Fig.3 einen Schnitt (entsprechend Fig.2) durch eine Abwandlung,
- Fig.4 und 5 Schnittdarstellungen von zwei weiteren Ausführungsbeispielen,
- Fig.6 -eine Seitenansicht zu den Ausführungsbeispielen der Fig.4 und 5,
- Fig.7 einen Horizontalschnitt durch eine weitere Variante.
- Die in Fig.1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Feingut, insbesondere von Zementrohmaterial, enthält einen mehrstufigen Zyklonvorwärmer, von dem lediglich die beiden Zyklone 1 und 2 der untersten Stufe dargestellt sind. Die Vorrichtung enthält weiterhin einen Drehrohrofen 3, dessen zur untersten Stufe des Zyklonvorwärmers führende Abgasleitung einenzur Vorcalcination des vorgewärmten Feingutes dienenden Calcinator 4 bildet.
- Dem Drehrohrofen 3 ist ein (nicht dargestellter) Kühler nachgeschaltet, von dem eine Tertiärluftleitung zum Calcinator 4 führt, die in zwei Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 unterteilt ist. Der in den.Calcinator 4 einmündende Teil der Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 ist in Strömungsrichtung gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt.
- In diese beiden Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 münden Gutleitungen 7, 8 ein, die von der (nicht dargestellten) zweituntersten Stufe des Zyklonvorwärmers kommen.
- In den Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 sind ferner dicht an der Einmündung in den Calcinator 4 Brenner 9, 10 angeordnet.
- Erfindungsgemäß sind die beiden Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 an ihrer Einmündung in den Calcinator 4 verengt. Bei dem in den Fig.1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Querschnittsverengung durch einen in Strömungsrichtung der Tertiärluft den Leitungsquerschnitt zunehmend verkleinernden Keil 11, 12 gebildet, wobei der engste Leitungsquerschnitt an der Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 in den Calcinator 4 vorhanden ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.1, 2 und 3 sind die Keile 11, 12 an der Oberseite des Leitungsquerschnittes angebracht, so daß die Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen in den Calcinator durch Abdeckung des oberen Querschnittsbereiches verengt ist. Die Keile 11, 12 können in Feuerfestmasse ausgebildet werden. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Rohrleitung selbst bereits keilförmig auszubilden. Die Eintritts-Querschnitte der beiden Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 in den Calcinator 4 können grundsätzlich jede beliebige geometrische Form erhalten.
- Im Betrieb der Vorrichtung gelangt das im Zyklonvorwärmer vorgewärmte Feingut über die Gutleitungen 7, 8 der zweituntersten Stufe in die Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 (Pfeile 13, 14) und wird hier von den Tertiärluft-Teilströmen (Pfeile 15, 16) erfaßt. Das Gut-Luft-Gemisch wird dann durch die von den Keilen 11 und 12 gebildete Verengung zunehmend beschleunigt, vermischt sich im Bereich der Brenner 9, 10 mit dem hier zugesetzten Brennstoff (Pfeile 17, 18) und tritt dann mit hoher Geschwindigkeit in den Calcinator 4 ein. Das Gut-Brennstoff-Tertiärluft-Gemisch (Pfeile 19, 20) wird von den.aufsteigenden Ofenabgasen (Pfeil 21) erfaßt und umgelenkt. Im Calcinator 4 erfolgt sodann der Ausbrand des Brennstoffes sowie die Entsäuerung (Vorcalcination) des Feingutes. Das in den Zyklonen 1 und 2 der untersten Stufe des Zyklonvorwärmers abgeschiedene, hochentsäuerte Feingut gelangt sodann über die Gutleitungen 22, 23 in den Drehrohrofen 3.
- Der Einmündungs-Querschnitt der Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 in den Calcinator 4 kann unterschiedlich gestaltet werden, Fig.2 veranschaulicht die Verengung eines runden Eintritts-Querschnitts und Fig.3 die Verengung eines rechteckigen Eintritts-Querschnitts. Wie bereits erwähnt, sind auch andere Querschnittsformen möglich.
- Während bei den Ausführungen entsprechend den Fig. 1 bis 3 die Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen in den Calcinator durch Abdeckung des oberen Querschnittsbereiches verengt ist, zeigen die Fig.4 bis 7 Ausführungsbeispiele, bei.denen die Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen in den Calcinator durch Abdeckung eines seitlichen Querschnittsbereiches verengt ist. Dabei veranschaulicht Fig.4 die seitliche Verengung eines runden Eintritts-Querschnitts und Fig.5 die seitliche Verengung eines rechteckigen EintrittsQuerschnittes.
- Gemäß Fig.6 wird die Querschnittsverengung der Tertiärluft-Teilleitungen 5 und 6 durch einen Schieber 24, 25 gebildet, der an der Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 in den Calcinator 4 vorgesehen ist und der zweckmäßig verstellbar ist.
- Bei einer seitlichen Verengung des Querschnittsbereiches werden die verengten Querschnittsbereiche der Einmündungen der beiden Tertiärluft-Teilleitungen zweckmäßig derart gegeneinander versetzt, daß die beiden Tertiärluft-Teilströme gegenüber der vertikalen Achse des Calcinators seitlich versetzt in den Calcinator 4 eintreten.'
- Fig.7 veranschaulicht dies am Beispiel einer seitlichen Verengung durch Keile 26, 27: Diese beiden Keile befinden sich jeweils auf der rechten Seite (betrachtet in Strömungsrichtung) der betreffenden Tertiärluft-Teilleitung 5, 6, so daß die Tertiärluft-Teilströme 28, 29 seitlich versetzt gegenüber der vertikalen Achse 30 des Calcinators 4 in diesen eintreten und im Calcinator einen Drall mit vertikaler Achse bilden.
- Die Gutleitungen 7, 8 münden derart in die Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 ein, daß die gedachte Verlängerung der Gutleitungen einen Abstand von den seitlichen Wandungen der Tertiärluft-Teilleitungen besitzt, vorzugsweise mittig zwischen diesen seitlichen Wandungen liegt. Dadurch wird erreicht, daß das vorgewärmte Feingut beim Eintritt in die Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 nicht unmittelbar an einer seitlichen Wandung der (gegebenenfalls hier bereits etwas verengten) Tertiärluft-Teilleitung entlangläuft, sondern vorzugsweise mittig in den freien Querschnitt der Tertiärluft-Teilleitungen eintritt. Dadurch wird das Feingut einwandfrei von der Tertiärluft erfaßt, und es werden Ablagerungen und Anbackungen in den Tertiärluft-Teilleitungen vermieden.
- Werden die Verengungen der Tertiärluft-Teilleitungen an der Einmündung in den Calcinator nicht durch Schieber, sondern zur Vermeidung von Druck-Verlusten und Ablagerungen durch Keile gebildet, so können diese Keile in Feuerfestmasse ausgebildet werden. Hierbei ist es zugleich möglich, beliebige Übergänge des Leitungsquerschnitts zu gestalten, beispielsweise von einem runden Querschnitt im unverengten Teil auf einen eckigen Querschnitt an der Einmündung in den Calcinator überzugehen.
- Bei den anhand der Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Tertiärluftleitung jeweils in zwei Teilleitungen 5, 6 unterteilt. Die Erfindung kann jedoch vorteilhaft auch bei Verwendung einer nicht unterteilten Tertiärluftleitung eingesetzt werden. Auch bei einem solchen einseitigen Eintritt der Tertiärluft in den Calcinator wird durch eine geeignete Anordnung der verengten Einmündung dafür gesorgt, daß im Calcinator eine turbulente Strömung entsteht. Dies kann beispielsweise durch eine seitliche Versetzung der Einmündung nach Art von Fig. 7 (in diesem Falle jedoch unter Verwendung einer einzigen Tertiärluftleitung) erreicht werden.
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