EP0937957B1 - Verfahren und Anlage zum Brennen von pulverförmigen Rohmaterial - Google Patents

Verfahren und Anlage zum Brennen von pulverförmigen Rohmaterial Download PDF

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EP0937957B1
EP0937957B1 EP99890051A EP99890051A EP0937957B1 EP 0937957 B1 EP0937957 B1 EP 0937957B1 EP 99890051 A EP99890051 A EP 99890051A EP 99890051 A EP99890051 A EP 99890051A EP 0937957 B1 EP0937957 B1 EP 0937957B1
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EP
European Patent Office
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calciner
furnace
branch
partial stream
fuel
Prior art date
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Revoked
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EP99890051A
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English (en)
French (fr)
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EP0937957A2 (de
EP0937957A3 (de
Inventor
Ahmet Dipl.-Ing. Balci
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omag-Montananlagenbau GmbH
Original Assignee
Omag-Montananlagenbau GmbH
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Publication date
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Application filed by Omag-Montananlagenbau GmbH filed Critical Omag-Montananlagenbau GmbH
Priority to DE29924941U priority Critical patent/DE29924941U1/de
Publication of EP0937957A2 publication Critical patent/EP0937957A2/de
Publication of EP0937957A3 publication Critical patent/EP0937957A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • 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
    • F27B7/2041—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of at least two strings of cyclones with two different admissions of raw material
    • F27B7/2058—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of at least two strings of cyclones with two different admissions of raw material with precalcining means on each string
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D13/00—Apparatus for preheating charges; Arrangements for preheating charges

Definitions

  • the invention relates to a method for burning powdered raw material in a plant with a parallel working, multi-stage cyclone preheater with one Kiln line and a calciner line having a calciner, an oven and a cooling unit for cooling the burned material by means of air, of which a partial flow as secondary air through the furnace and further into the furnace line flows and a partial flow other than tertiary air Calciner of the calciner strand is fed and on flows into the calciner train, whereby abandoned raw material preheated in the kiln and calciner line, then calcined and finally sintered in the furnace.
  • the invention also relates to an installation for carrying out the method.
  • AT 346 753 B is known from the prior art known a method and an installation of the aforementioned Kind of revealed.
  • the object of the invention disclosed herein consists primarily in the creation of an improved one Process for reducing impurity concentrations in the cyclones and risers and consequently in reducing the risk of constipation.
  • This known method is the raw material to be treated inserted at the top of the preheater strands, then calcined in the calciner and finally in the Furnace introduced for sintering, taking at least part of the material flow originating from the calciner train lower cyclone of the kiln line before being introduced into the Calciner is fed.
  • a process for burning powdered raw materials should also ensure low heat consumption and, with regard to the lowest possible environmental impact, low pollutant emissions and, in particular, low nitrogen oxide (NO x ) emissions.
  • these requirements are in no way satisfactorily met in the case of the method and system known from the prior art.
  • the object of the invention is now to create a method of the type mentioned, its implementation with a low heat consumption is possible and the low Pollutant emissions and especially low nitrogen oxide emissions occur.
  • the method according to the invention is used to achieve this object characterized in that the directly through the Partial flow conducted to the furnace into a furnace stream assigned to the at least from the material flow of the calciner strand fed calciner, in the lower, Fuel area facing the entry of the partial flow is fed and in the upper part above the Another fuel supply derived from the cooler unit Partial stream is introduced as tertiary air, and that in the loaded with the total material flow Calciner of the calciner train above the junction of the tertiary air partial flow of fuel in two at a distance superimposed levels is fed.
  • the advantage of this method is, on the one hand, a low heat consumption, which means a low use of fuel, so that low pollutant emissions occur as a result. Furthermore, the nitrogen oxides (NO x ) thermally generated during combustion in the furnace and the subsequent calciner in the furnace train are reduced by creating sections with a reducing atmosphere. Subsequent addition of preheated combustion air from the cooling unit ensures that complete combustion can still take place. By introducing fuel into the calciner of the calciner train in two levels one above the other, the temperature peaks occurring in the calciner are reduced by a staged combustion, which leads to the avoidance of pollutant formation.
  • NO x nitrogen oxides
  • the invention also relates to a plant for implementation of the aforementioned method with a working in parallel, multi-stage cyclone preheater with one kiln line and one Calciner strand, a furnace and a cooling unit with a line for dividing the exhaust air the cooler unit and for forwarding a partial flow in the furnace and another partial flow in the calciner train.
  • the system is characterized according to the invention in that that at the bottom of the kiln line Calciner is arranged, in the lower part of a supply line for the partial flow passed through the furnace flows into and in the mouth of the supply line facing area a burner in a above the confluence the supply line is provided, that a supply line for a further tertiary air partial flow from the cooler unit to the calciner of the kiln line is provided in the upper part of the calciner opens above the burner and that the calciner of the Calciner line above the confluence of the tertiary air partial flow line in two spaced one above the other Levels is equipped with at least one burner each.
  • FIG. 1 is a schematic view of a first Embodiment of an inventive designed and working Appendix
  • Fig. 2 is a schematic view of a second embodiment of a designed according to the invention and working system show.
  • a system which consists of a working in parallel multi-stage cyclone preheater, each from a calciner Ca1; Ca2 in each line, an oven K and a cooler unit C stands.
  • the kiln line is made up of process gases from the Furnace K and the calciner Ca2 come flowing through while the calciner train from the process gases coming out of the calciner Ca1 come, is flowed through.
  • the calciner Ca1 des The main deacidification takes place in the calciner line.
  • the powdered raw material is 40% to 100% in the top level K1 at Ik of the kiln line and at 0% to 60 % in the top level C1 at Ic of the calciner train given up.
  • this top stage K1 of the kiln line takes place the heat exchange of the cold powdered raw material with the hotter process gases from the one below Stage K2 of the kiln line takes place.
  • the temperature of the powdery raw material is increased, that of the process gas thereby diminished.
  • K is the powdery raw material burned ready.
  • the cooling air that heats up is called combustion air for the kiln burner on the kiln head KH, for the calciner burner in the calciner Ca1 of the calciner train and used in the calciner Ca2 of the kiln line.
  • the process gases are conducted in parallel lines.
  • the through kiln K, calciner Ca2 of the kiln line and cyclone preheater stages K4 to K1 of the kiln stream flowing Gases are generated by a fan Fk and by the calciner Ca1 of the calciner train and cyclone preheater stages C4 to C1 of the gases flowing from the calciner train Fan Fc deducted.
  • the division of fuel at the burners are made so that part of the total fuel (30% to 70%) in the calciner Ca1 of the calciner train and part of the total fuel (30% to 70 %) in kiln K and in calciner Ca2 of the kiln line becomes.
  • the fuel feed into the calciner Ca1 of the calciner train can be in this range between 30% and 70 % are freely chosen and is therefore relatively independent of the fuel feed in the kiln line. There is a dependency So only in that the total fuel supply always Makes 100%. That means that in the oven always that Residual combustion quantity must be burned to 100%. Also the fuel feed in the calciner Ca2 of the kiln line can be independent of the fuel in the rest Burners can be chosen relatively freely, but should be in the range up to approx. 15% of the total fuel supply.
  • the preheated combustion air for the burners from the furnace K from the calciner Ca2 of the kiln line and from the calciner Ca1 of the calciner line is removed from the cooler C. Part of the total combustion air is fed as secondary air into the furnace K and part of the total combustion air as tertiary air in lines TL k and TL c to the calcinators Ca1 and Ca2 in the ratio of the fuel feed.
  • the tertiary air is regulated by means of a slide S1 in the feed line TL k to the calciner Ca2 of the kiln line in such a way that the division takes place in accordance with the ratio of the fuel feed.
  • the combustion takes place in at least two combustion levels, at least one burner being arranged in one combustion level.
  • At the lowest combustion level B1a approx. 2/6 of the total fuel is given up.
  • At this level 100% of the powdered raw material is brought. This prevents high temperature peaks in the calciner Ca1. This in turn reduces the NO x formation in the combustion chamber.
  • the remaining fuel of approx. 1/6, based on the total amount of fuel, is now introduced in the higher, second combustion level.
  • the second combustion level B1b which is provided at a distance above the lower combustion level B1a, is arranged in the region of the calciner Ca1 in such a way that the fuel can still burn entirely in the calciner Ca1 and the residence time for the pulverulent raw material is sufficiently long. Otherwise the gas temperature after the calciner Ca1 would rise undesirably. This in turn would lead to a higher total heat consumption, which must be avoided.
  • Approx. 1/6 of the Total fuel burned fulfilled several tasks.
  • the furnace K is reduced by a Fuel feed of approx. 2/6, based on the total amount of fuel, exposed to less thermal stress.
  • the combustion air for the Ca2 calciner Oven strand is not led through the oven K, but instead removed from cooler C via its own supply line. Thereby result from lower gas velocities in the furnace K also lower dust cycles.
  • Another task of the calciner Ca2 of the kiln line is to reduce the NO x generated by combustion in kiln K. Since the combustion air of the calciner Ca2 of the kiln line is not passed through kiln K, the combustion in kiln K can take place with a lower excess of air. Lower air excess during combustion means lower thermal NO x formation in the combustion chamber.
  • the fuel is introduced into the calciner Ca2 of the kiln line in the lower part, so that a section with a reducing atmosphere is formed. In this reducing atmosphere, the NO x generated in the furnace is now reduced.
  • the preheated tertiary air is supplied as combustion air so that the unburned fuel can burn completely.
  • the combustion air for the combustion of the fuels in the calciners is taken from the cooler C as tertiary air via the furnace head KH or directly via the cooler wall and fed to the calciners Ca1 and Ca2 through the tertiary air lines TL k and TL c .
  • the powdery Raw material is related to both strands split the fuel task. After the heat exchange the powdered raw material in the respective cyclone separator these stages C1, K1 separated from the process gases and led to the levels C2, K2 below. There the process is repeated. The material flow changes not the strand. Only after the second to last cyclone stage C3 of the calciner train changes the material flow of the Calciner strand the strand and is together with the powdered raw material from the penultimate stage K3 of the Furnace strand placed in the calciner Ca2.
  • the calciner Ca2 pre-deacidifies the powder Raw material instead, which is then in the subsequent calciner Ca1 of the calciner strand is almost completely deacidified becomes.
  • the cyclone separator of the lowest level C4 of the The calciner strand then becomes the powdered raw material separated from the gas stream and placed in the furnace K.
  • the powdered raw material is burned.
  • the downstream cooler C becomes the hot one that arises Cement clinker cooled by the air, which heats up Cooling air is used as combustion air for the furnace burner on the kiln head KH, for the calciner burners in the calciner Ca1 of the calciner strand and in the calciner Ca2 des Oven strand used.
  • the management of the process gases, Fuel feed, combustion and combustion air supply takes place as described above with reference to FIG. 1.
  • the combustion air supply to the burners B1a, B1b of the calciner Ca1 of the calciner line is regulated via the blower Fc of the calciner line, depending on the gas analysis (CO, O 2 ) of the process gases of the calciner line.
  • the monitoring of O 2 , CO in the process gases takes place via gas samples and analysis by means of an analysis measuring device A3 after the cyclone stage C4 of the calciner train.
  • the combustion air supply to the furnace burner B3 and the burner B2 in the calciner Ca2 of the furnace branch is regulated via the fan Fk of the furnace branch, depending on the gas analysis (CO, O 2 ) of the process gases of the furnace branch.
  • the monitoring of O 2 , CO in the process gases takes place via gas samples and analysis by means of an analysis measuring device A2 after the cyclone stage K4 of the kiln line.
  • the distribution of the combustion air supply between the furnace burner B3 and the burner B2 in the calciner Ca2 in the kiln line takes place via the slide S1 in the tertiary air line TL k to the calciner Ca2 of the kiln line.
  • a gas analysis measurement by means of an analysis measuring device A1 arranged in front of the calciner Ca2 of the kiln line in the line of the flue gases coming from the kiln monitors the O 2 , CO values of the process gases from the kiln K. to reduce the formation of NO x from the outset.
  • complete combustion in furnace K is sought.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von pulverförmigem Rohmaterial in einer Anlage mit einem parallel arbeitenden, mehrstufigen Zyklonvorwärmer mit einem Ofenstrang und einem einen Kalzinator aufweisenden Kalzinatorstrang, einem Ofen und einer Kühleinheit zum Kühlen des gebrannten Materials mittels Luft, von der ein Teilstrom als Sekundärluft durch den Ofen und weiter in den Ofenstrang strömt und ein anderer Teilstrom als Tertiärluft den Kalzinator des Kalzinatorstrangs zugeführt wird und weiter in den Kalzinatorstrang strömt, wobei aufgegebenes Rohmaterial im Ofen- und Kalzinatorstrang vorerwärmt, danach kalziniert und schließlich im Ofen gesintert wird. Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Aus dem bekannten Stand der Technik ist die AT 346 753 B bekannt, die ein Verfahren und eine Anlage der vorerwähnten Art offenbart. Die Aufgabe der hierin geoffenbarten Erfindung besteht vornehmlich in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Reduzierung der Verunreinigungskonzentrationen in den Zyklonen und Steigleitungen und folglich in einer Reduzierung der Gefahr von Verstopfungen. Gemäß dieses bekannten Verfahrens wird das zu behandelnde Rohmaterial am oberen Ende der vorwärmerstränge eingeführt, anschließend im Kalzinator kalziniert und schließlich in den Ofen zur Sinterung eingeführt, wobei mindestens ein Teil des aus dem Kalzinatorstrang stammenden Materialstroms dem unteren Zyklon des Ofenstrangs vor der Einführung in den Kalzinator zugeführt wird.
Neben den oben dargelegten Betriebserfordernissen sollte ein Verfahren zum Brennen pulverförmiger Rohmaterialien auch einen geringen Wärmeverbrauch und im Hinblick auf eine möglichst niedrige Umweltbelastung eine geringe Schadstoffemission so wie insbesondere eine geringe Stickoxidemission (NOx) gewährleisten. Diese Forderungen sind aber gerade bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Anlage keineswegs befriedigend erfüllt.
Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, dessen Durchführung mit einem geringen Wärmeverbrauch möglich ist und bei dem geringe Schadstoffemissionen und insbesondere geringe Stickoxidemissionen auftreten.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der direkt durch den Ofen geleitete Teilstrom in einen den Ofenstrang zugeordneten, wenigstens vom Materialstrom des Kalzinatorstranges beschickten Kalzinator geleitet wird, in dessen unteren, dem Eintritt des Teilstroms zugekehrten Bereich Brennstoff zugeführt wird und in dessen oberen Teil oberhalb der Brennstoffzuführung ein weiterer von der Kühlereinheit abgeleiteter Teilstrom als Tertiärluft eingeführt wird, und dass in den mit dem Gesamtmaterialstrom beschickten Kalzinator des Kalzinatorstranges oberhalb der Einmündung des Tertiärluft-Teilstroms Brennstoff in zwei im Abstand übereinanderliegenden Ebenen zugeführt wird.
Der Vorteil dieses Verfahrens ist zum einen ein geringer Wärmeverbrauch, der einen geringen Brennstoffeinsatz bedeutet, so dass dadurch geringe Schadstoffemissionen auftreten. Desweiteren werden die bei der Verbrennung im Ofen thermisch entstehenden Stickoxide (NOx) im Ofen und nachfolgenden Kalzinator im Ofenstrang durch Schaffen von Strecken mit reduzierender Atmosphäre vermindert. Durch anschließende Zugabe von vorgewärmter Verbrennungsluft von der Kühleinheit wird gewährleistet, dass noch eine vollständige Verbrennung restlos stattfinden kann. Durch die Einführung von Brennstoff in den Kalzinator des Kalzinatorstrangs in zwei im Abstand übereinander liegenden Ebenen werden die im Kalzinator entstehenden Temperaturspitzen durch eine gestufte Verbrennung gesenkt, was zu einer Vermeidung der Schadstoffbildung führt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.
Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens mit einem parallel arbeitenden, mehrstufigen Zyklonvorwärmer mit einem Ofenstrang und einem Kalzinator aufweisenden Kalzinatorstrang, einem Ofen und einer Kühleinheit mit einer Leitung zur Aufteilung der Abluft der Kühlereinheit und zur Weiterleitung eines Teilstromes im Ofen und eines anderen Teilstromes in den Kalzinatorstrang. Die Anlage ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Ofenstranges ein Kalzinator angeordnet ist, in dessen unterem Teil eine Zufuhrleitung für den durch den Ofen geleiteten Teilstrom einmündet und in dessen der Einmündung der Zufuhrleitung zugekehrten Bereich ein Brenner in einer oberhalb der Einmündung der Zufuhrleitung liegenden Ebene vorgesehen ist, dass eine Zuleitung für einen weiteren Tertiärluft-Teilstrom von der Kühlereinheit zum Kalzinator des Ofenstrangs vorgesehen ist, die in den oberen Teil des Kalzinators oberhalb des Brenners einmündet und dass der Kalzinator des Kalzinatorstranges oberhalb der Einmündung der Tertiärluft-Teilstromleitung in zwei im Abstand übereinander liegenden Ebenen mit mindestens je einem Brenner ausgestattet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen 9 bis 11 gekennzeichnet.
In der Zeichnung wird der Gegenstand der Erfindung an Hand von zwei Ausführungsformen schematisch näher veranschaulicht, worin Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten und arbeitenden Anlage und Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten und arbeitenden Anlage zeigen.
Das Brennen von pulverförmigem Rohmaterial geschieht in einer Anlage (Fig. 1), die aus einem parallel arbeitenden mehrstufigen Zyklonvorwärmer, aus jeweils einem Kalzinator Ca1; Ca2 in jedem Strang, einem Ofen K und einer Kühlereinheit C steht. Der Ofenstrang wird von Prozessgasen, die vom Ofen K und dem Kalzinator Ca2 kommen, durchströmt, während der Kalzinatorstrang von den Prozessgasen, die aus dem Kalzinator Ca1 kommen, durchströmt wird. Im Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstranges findet die Hauptentsäuerung statt.
Das pulverförmige Rohmaterial wird zu 40 % bis 100 % in die oberste Stufe K1 bei Ik des Ofenstranges und zu 0 % bis 60 % in die oberste Stufe C1 bei Ic des Kalzinatorstranges aufgegeben. In dieser obersten Stufe K1 des Ofenstranges findet der Wärmeaustausch des kalten pulverförmigen Rohmaterials mit den heisseren Prozessgasen aus der darunterliegenden Stufe K2 des Ofenstranges statt. Die Temperatur des pulverförmigen Rohmaterials wird dabei erhöht, die des Prozessgases dabei vermindert. Nach dem Wärmeaustausch mit dem Prozessgas des Ofenstranges gelangt das pulverförmige Rohmaterial gemeinsam mit dem Prozessgas in den Zyklonabscheider der obersten Stufe K1, wo es vom Gasstrom getrennt wird und gemeinsam mit dem für die oberste Stufe C1 des Kalzinatorstranges frisch aufgegebenen pulverförmigem Rohmaterial in die gleiche Stufe C1 des Kalzinatorstranges gelangt.
In dieser Stufe findet ein Wärmeaustausch zwischen dem gesamten (= 100 %) pulverförmigen Rohmaterial und den Prozessgasen der darunter liegenden Stufe C2 des Kalzinatorstangs statt. Bis zum Eintritt in den Ofen K wechselt das pulverförmige Rohmaterial zwischen dem Ofen- und Kalzinatorstrang. Das pulverförmige Rohmaterial durchläuft dabei die Stufen von oben nach unten, bis es in den Kalzinator Ca2 des Ofenstranges gelangt. Im Kalzinator Ca2 des Ofenstranges findet eine Vorentsäuerung des pulverförmigen Rohmaterials statt, das dann über den Zyklonabscheider der untersten Stufe K4 im nachfolgenden Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstrangs fast vollständig entsäuert wird. Im Zyklonabscheider der untersten Stufe C4 des Kalzinatorstrangs wird dann das pulverförmige Rohmaterial vom Gasstrom getrennt und über den Ofeneinlauf KI in den Ofen K aufgegeben. Im Ofen K wird das pulverförmige Rohmaterial fertig gebrannt. Im nachgeschalteten Kühler C wird der dabei entstandene heisse Zementklinker durch Kühlluft abgekühlt, die sich dabei erwärmende Kühlluft wird als Verbrennungsluft für den Ofenbrenner am Ofenkopf KH, für die Kalzinatorbrenner im Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstranges und im Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs verwendet.
Die Prozessgase werden in parallelen Strängen geführt. Die durch den Ofen K, Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs und Zyklon-vorwärmerstufen K4 bis K1 des Ofenstrangs strömenden Gase wer-den von einem Gebläse Fk und die durch den Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstrangs und Zyklonvorwärmerstufen C4 bis C1 des Kalzinatorstrangs strömenden Gase von einem Gebläse Fc abgezogen. Die Aufteilung des Brennstoffs bei den Brennern er-folgt so, dass ein Teil des Gesamtbrennstoffs (30% bis 70 %) im Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstranges und ein Teil des Gesamtbrennstoffs (30 % bis 70 %) im Ofen K und im Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs aufgegeben wird.
Die Brennstoffaufgabe in den Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstrangs kann also in diesem Bereich zwischen 30 % und 70 % freigewählt werden und ist daher relativ unabhängig von der Brennstoffaufgabe im Ofenstrang. Eine Abhängigkeit besteht also nur darin, dass die Gesamtbrennstoffaufgabe immer 100 % ausmacht. Das bedeutet, dass im Ofen immer die Restverbrennungsmenge auf 100 % verbrannt werden muss. Auch die Brennstoffaufgabe im Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs kann unabhängig von der Brennstoffaufgabe in den übrigen Brennern relativ frei gewählt werden, sollte aber im Bereich bis ca. 15 % der Gesamtbrennstoffaufgabe liegen.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass in beiden Strängen die Prozessgasmengen in einem erwünschten Verhältnis stehen. Die vorgewärmte Verbrennungsluft für die Brenner vom Ofen K vom Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs und vom Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstrangs wird dem Kühler C entnommen. Dabei wird ein Teil der Gesamtverbrennungsluft als Sekundärluft in den Ofen K und ein Teil der Gesamtverbrennungsluft als Tertiärluft in Leitungen TLk und TLc den Kalzinatoren Ca1 und Ca2 im Verhältnis der Brennstoffaufgabe zugeführt. Die Tertiärluft wird mittels eines Schiebers S1 in der Zuleitung TLk zum Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs derart geregelt, dass die Aufteilung gemäß dem Verhältnis der Brennstoffaufgabe erfolgt.
Im Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstranges erfolgt die Verbrennung in mindestens zwei Verbrennungsebenen, wobei in einer Verbrennungsebene mindestens ein Brenner angeordnet ist. In der untersten Verbrennungsebene B1a wird ca. 2/6 des Gesamtbrennstoffs aufgegeben. In dieser Ebene wird auch 100 % des pulverförmigen Rohmaterials gebracht. Dadurch werden hohe Temperaturspitzen im Kalzinator Ca1 verhindert. Dies wiederum reduziert die NOx-Bildung im Verbrennungsraum. In der höher gelegenen, zweiten Verbrennungsebene wird nun der restliche Brennstoff von ca. 1/6, bezogen auf die Gesamtbrennstoffmenge, eingebracht. Die zweite, im Abstand über der unteren Verbrennungsebene B1a vorgesehene Verbrennungsebene B1b wird im Bereich des Kalzinators Ca1 so angeordnet, dass der Brennstoff zur Gänze noch im Kalzinator Ca1 verbrennen kann und die Verweilzeit für das pulverförmige Rohmaterial genügend groß ist. Andernfalls würde nämlich die Gastemperatur nach dem Kalzinator Ca1 unerwünschterweise ansteigen. Dies wiederum würde zu einem höheren Gesamtwärmeverbrauch führen, was es aber zu vermeiden gilt.
Im Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs wird ca. 1/6 des Gesamtbrennstoffs verbrannt. In dieser Anordnung werden mehrere Aufgaben erfüllt. Der Ofen K wird durch eine reduzierte Brennstoffaufgabe von ca. 2/6, bezogen auf die Gesamtbrennstoffmenge, geringerer thermischer Belastung ausgesetzt. Die Verbrennungsluft für den Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs wird nicht durch den Ofen K ge-führt, sondern über eine eigene Zuleitung dem Kühler C entnommen. Dadurch ergeben sich durch niedrigere Gasgeschwindigkeiten im Ofen K auch geringere Staubkreisläufe.
Eine weitere Aufgabe des Kalzinators Ca2 des Ofenstrangs ist die Reduzierung des durch die Verbrennung im Ofen K entstandenen NOx. Da die Verbrennungsluft des Kalzinators Ca2 des Ofenstrangs nicht durch den Ofen K geführt wird, kann die Verbrennung im Ofen K mit niedrigerem Luftüberschuss stattfinden. Niedrigerer Luftüberschuss bei der Verbrennung bedeutet geringere thermische NOx-Bildung im Verbrennungsraum. Im Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs wird der Brennstoff im unteren Teil eingebracht, so dass eine Strecke mit reduzierender Atmosphäre gebildet wird. In dieser reduzierenden Atmosphäre wird nun das im Ofen entstandene NOx reduziert. Im oberen Teil des Kalzinators Ca2 des Ofenstrangs wird die vorgewärmte Tertiärluft als Verbrennungsluft zugeführt, damit der unverbrannte Brennstoff restlos verbrennen kann. Die Verbrennungsluft für die Verbrennung der Brennstoffe in den Kalzinatoren wird als Tertiärluft den Kühler C über den Ofenkopf KH oder direkt über die Kühlerwand entnommen und durch die Tertiärluftleitungen TLk und TLc den Kalzinatoren Ca1 und Ca2 zugeführt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Anlage wird das pulverförmige Rohmaterial in den beiden obersten Stufen C1, K1 des Zyklonwärmetauschers bei Ic und Ik eingebracht. Das pulverförmige Rohmaterial wird auf beide Stränge im Verhältnis der Brennstoffaufgabe aufgeteilt. Nach dem Wärmetausch wird das pulverförmige Rohmaterial in dem jeweiligen Zyklonabscheider dieser Stufen C1, K1 von den Prozessgasen getrennt und in die darunter liegenden Stufen C2, K2 geführt. Dort wird der Vorgang wiederholt. Der Materialstrom wechselt dabei nicht den Strang. Erst nach der vorletzten Zyk-lonstufe C3 des Kalzinatorstrangs wechselt der Materialstrom des Kalzinatorstrangs den Strang und wird gemeinsam mit dem pulver-förmigen Rohmaterial von der vorletzten Stufe K3 des Ofenstrangs in den Kalzinator Ca2 aufgegeben.
Im Kalzinator Ca2 findet eine Vorentsäuerung des pulverförmigen Rohmaterials statt, das dann im darauffolgenden Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstranges fast vollständig entsäuert wird. Im Zyk-lonabscheider der untersten Stufe C4 des Kalzinatorstranges wird dann das pulverförmige Rohmaterial vom Gasstrom getrennt und in den Ofen K aufgegeben. Im Ofen K wird das pulverförmige Rohmaterial fertig gebrannt. Im nachgeschalteten Kühler C wird der dabei entstandene heisse Zementklinker durch die Luft abgekühlt, die sich dabei erwärmende Kühlluft wird als Verbrennungsluft für den Ofenbrenner am Ofenkopf KH, für die Kalzinatorbrenner im Kalzinator Ca1 des Kalzinatorstrangs und im Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs verwendet. Die Führung der Prozessgase, Brennstoffaufgabe, Verbrennung und Verbrennungsluftzuführung erfolgt wie vorstehend an Hand der Fig. 1 beschrieben.
Die Regelung der Verbrennungsluftzufuhr zu den Brennern B1a, B1b des Kalzinators Ca1 des Kalzinatorstrangs erfolgt über das Gebläse Fc des Kalzinatorstrangs, abhängig von der Gasanalyse (CO, O2) der Prozessgase des Kalzinatorstrangs. Die Überwachung von O2, CO in den Prozessgasen erfolgt über Gasproben und Analyse mittels eines Analysenmessgerätes A3 nach der Zyklonstufe C4 des Kalzinatorstranges.
Die Regelung der Verbrennungsluftzufuhr zum Ofenbrenner B3 und dem Brenner B2 im Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs erfolgt über das Gebläse Fk des Ofenstrangs, abhängig von der Gasanalyse (CO, O2) der Prozessgase des Ofenstrangs. Die Überwachung von O2, CO in den Prozessgasen erfolgt über Gasproben und Analyse mittels eines Analysenmessgerätes A2 nach der Zyklonstufe K4 des Ofenstrangs. Die Aufteilung der Verbrennungsluftzufuhr zwischen dem Ofenbrenner B3 und dem Brenner B2 im Kalzinator Ca2 im Ofenstrang erfolgt über den Schieber S1 in der Tertiärluftleitung TLk zum Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs. Eine Gasanalysenmessung mittels eines vor dem Kalzinator Ca2 des Ofenstrangs in der Leitung der vom Ofen kommenden Abgase angeordneten Analysenmessgerätes A1 überwacht die O2, CO-Werte der Prozessgase aus dem Ofen K. Im Ofen K soll eine Verbrennung mit möglichst wenig Luftüberschuss ablaufen, um schon von vornherein die Bildung NOx zu verringern. Anderseits wird eine vollständige Verbrennung im Ofen K angestrebt.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Brennen von pulverförmigem Rohmaterial in einer Anlage mit einem parallel arbeitenden, mehrstufigen Zyklonvorwärmer mit einem Ofenstrang und einem einen Kalzinator aufweisenden Kalzinatorstrang, einem Ofen (K) und einer Kühlereinheit (C) zum Kühlen des gebrannten Materials mittels Luft, von der ein Teilstrom als Sekundärluft durch den Ofen (K) und weiter in den Ofenstrang strömt und ein anderer Teilstrom als Tertiärluft dem Kalzinator (Ca1) des Kalzinatorstrangs zugeführt wird und weiter in den Kalzinatorstrang strömt, wobei aufgegebenes Rohmaterial im Ofen- und Kalzinatorstrangs vorerwärmt, danach kalziniert und schließlich im Ofen (K) gesintert wird dadurch gekennzeichnet, dass der direkt durch den Ofen (K) geleitete Teilstrom in einen dem Ofenstrang zugeordneten, wenigstens vom Materialstrom des Kalzinatorstranges beschickten Kalzinator (Ca2) geleitet wird, in dessen unterem, dem Eintritt des Teilstroms zugekehrten Bereich Brennstoff zugeführt wird und in dessen oberen Teil oberhalb der Brennstoffzuführung ein weiterer, von der Kühlereinheit abgeleiteter Teilstrom als Tertiärluft eingeführt wird, und dass in den mit dem Gesamtmaterialstrom beschickten Kalzinator (Ca1) des Kalzinatorstrangs oberhalb der Einmündung des Tertiärluft-Teilstromes Brennstoff in zwei im Abstand übereinander liegenden Ebenen zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pulverförmiges Rohmaterial zu 40 % bis 100% in die oberste Stufe des Ofenstrangs und zu 0 % bis 60 % in die oberste Stufe des Kalzinatorstrangs aufgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffaufteilung im Ofenstrang und Kalzinatorstrang im Bereich von 30 % bis 70 % erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffaufgabe im Kalzinator des Kalzinatorstrangs zwischen 30 % und 70 % bezogen auf 100 % Gesamtbrennstoffaufgabe und die Brennstoffaufgabe im Kalzinator des Ofenstrangs bis etwa 15 % der Gesamtbrennstoffaufgabe liegt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Ofen ca. 2/6 und im Kalzinator des Ofenstrangs ca. 1/6 und im Kalzinator des Kalzinatorstrangs auf der unteren Verbrennungsebene ca. 2/6 und auf der oberen Verbrennungsebene ca. 1/6 des Gesamtbrennstoffs verbrannt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluftzufuhr in den Ofen und in den Kalzinator des Ofenstranges sowie in den Kalzinator des Kalzinatorstranges mittels Regelung von jeweils dem Ofen- und Kalzinatorstrang zugeordnetem Gebläse in Abhängigkeit von einer Gasanalysenmessung der Prozessgase im Ofen- und Kalzinatorstrang gesteuert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufteilung der Verbrennungsluftzufuhr zwischen Ofen und Kalzinator des Ofenstranges mittels Regelung der Teriärluftzuführung zum Kalzinator des Ofenstranges in Abhängigkeit von einer Gasanalysenmessung der aus dem Ofen austretentenden Prozessgase gesteuert wird.
  8. Anlage zur Durführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem parallel arbeitenden, mehrstufigen Zyklonvorwärmer mit einem Ofenstrang und einem einen Kalzinator aufweisenden Kalzinatorstrang, einem Ofen (K) und einer Kühlereinheit (C) mit einer Leitung zur Aufteilung der Abluft der Kühlereinheit und zur Weiterleitung eines Teilstroms in den Ofen (K) und eines anderen Teilstroms in den Kalzinatorstrang, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Ofenstrangs ein Kalzinator (Ca2) angeordnet ist, in dessen unteren Teil eine Zufuhrleitung für den durch den Ofen (K) geleiteten Teilstrom einmündet und in dessen der Einmündung der Zufuhrleitung zugekehrten Bereich ein Brenner (B2) in einer oberhalb der Einmündung der Zufuhrleitung liegenden Ebene vorgesehen ist, dass eine Zuleitung TLk für einen weiteren Tertiärluft-Teilstrom von der Kühlereinheit (C) zum Kalzinator (Ca2) des Ofenstrangs vorgesehen ist, die in den oberen Teil des Kalzinators (Ca2) oberhalb des Brenners (B2) einmündet und dass der Kalzinator (Ca1) des Kalzinatorstranges oberhalb der Einmündung der Tertiärluft-Teilstromleitung (TLc) in zwei im Abstand übereinanderliegenden Ebenen mit mindestens je einem Brenner (B1a, B1b) ausgestattet ist.
  9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung (TLk) des Tertiärluft-Teilstroms von der Kühlereinheit (C) zum Kalzinator (Ca2) des Ofenstrangs ein Regelorgan (S1), vorzugsweise ein Schieber angeordnet ist.
  10. Anlage nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelorgan (S1) zu seiner Steuerung mit einem in der Verbindungsleitung zwischen Ofen (K) und Kalzinator (Ca2) des Ofenstrangs angeordneten Analysenmessgerät (A1) für die Prozessgase in Wirkverbindung steht.
  11. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Ofen- und Kalzinatorstrang jeweils vorzugsweise nach der untersten Zyklonstufe (K4; C4) ein Analysenmessgerät ((A2; A3) für die Prozessgase angeordnet ist, das zur Steuerung eines jeweils dem Ofen- und Kalzinatorstrang zugeordneten Gebläses (Fk; Fc) in Wirkverbindung steht.
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