EP3775742A1 - System and burner lance for additionally producing white cement - Google Patents

System and burner lance for additionally producing white cement

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EP3775742A1
EP3775742A1 EP19716842.0A EP19716842A EP3775742A1 EP 3775742 A1 EP3775742 A1 EP 3775742A1 EP 19716842 A EP19716842 A EP 19716842A EP 3775742 A1 EP3775742 A1 EP 3775742A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotary kiln
burner lance
cooling water
cement clinker
cement
Prior art date
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Granted
Application number
EP19716842.0A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP3775742B1 (en
Inventor
Ravi SAKSENA
André SYBON
Alexander Knoch
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KHD Humboldt Wedag AG
Original Assignee
KHD Humboldt Wedag AG
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Publication date
Application filed by KHD Humboldt Wedag AG filed Critical KHD Humboldt Wedag AG
Publication of EP3775742A1 publication Critical patent/EP3775742A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3775742B1 publication Critical patent/EP3775742B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • F27B7/34—Arrangements of heating devices
    • 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
    • F27B7/38—Arrangements of cooling devices
    • 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
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • 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
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/001—Cooling of furnaces the cooling medium being a fluid other than a gas
    • F27D2009/0013—Cooling of furnaces the cooling medium being a fluid other than a gas the fluid being water
    • F27D2009/0016—Water-spray

Definitions

  • the invention relates to a plant for the production of cement clinker for the further production of white cement, comprising a rotary kiln for sintering lime-containing and silicate-containing raw meal and optionally other oxides to cement clinker, wherein a burner lance is present at Drehrohrofenkopf the Drehrohro- fens to produce the necessary Sintering temperature in the rotary kiln, and wherein the burner lance extends into the rotary kiln, and at least one line for guiding cooling water in the rotary kiln for quenching the sintered cement clinker still in the rotary kiln.
  • white cement for use as a high-performance cement has not been fully explored, despite its long-standing reputation, and it is conceivable that white cement has a number of advantages that are unknown today, which distinguish this cement for special applications.
  • the production of white cement requires not only the selection of selected raw materials, which are free of cement color-changing iron, manganese, chromium or titanium, but also requires compliance with the particular manufacturing conditions required for the production of white cement - cement clinker. Blanco-Varela et al. have in Adv. in Cement Research, 1997, 9, no.
  • German patent application DE 25 44 343 B2 discloses a process for the production of white cement.
  • it is taught to throw off the cement clinker from the rotary kiln to a paddle wheel.
  • the paddle wheel transports the hot cement clinker past two spray nozzles.
  • fuel oil is sprayed onto the still hot cement clinker, during which the fuel oil heats up and ignites.
  • the reductive atmosphere is maintained and immediately after spraying with fuel oil, the cement clinker is sprayed with water. The water cools the cement clinker that is burning in the fuel oil.
  • German Offenlegungsschrift DE 2 041 834 discloses a device for producing white cement, in which cement clinker is sintered in an upper chamber initially under highly reductive conditions in a rotary kiln subdivided by a permeable bulkhead into two sections, and subsequently discharged from the lower chamber is deterred.
  • cooling water emerges from nozzles which are arranged in the rotary kiln housing to cool the fired cement clinker by spraying the cooling water directly onto the clinker.
  • the division of the rotary kiln is problematic because the passages can easily clog in operation by sixteengebackene Zementklinkeranphaseufonne. In such a case, the rotary kiln can be damaged.
  • German Patent DE 1 178 769 teaches a method of burning white cement. According to this patent specification, the idea is to spray the reducing agent and the water in close proximity to one another onto the cement clinker bed rolling in the rotary kiln in a region present at the end of the rotary kiln via a combined pipe for injecting reducing agent and water. It is important that the spray cones of the reducing agent and the water do not overlap. In this arrangement, the supply pipes are exposed in the rotary kiln and are immediately exposed to the chemically / physically aggressive environment of the rotary kiln.
  • the object of the invention is to provide a plant for the production of cement clinker for the further production of white cement available, the robust and is reliable.
  • the cement clinker is to be manufactured for the production of white ce- ment with high quality.
  • the burner lance has at least one line for guiding cooling water, wherein the line for guiding cooling water in the area between the burner mouth and the end of the rotary kiln furnace opens and cooling water to the sintered cement clinker sprayed.
  • At least one cooling water line is part of the burner lance itself.
  • Burner lance and cooling water pipe are integrated.
  • the burner lance thus provides the flame for heating the rotary kiln and at the same time it provides a cooling medium.
  • the connection of the burner lance with the cooling water has several advantages.
  • the production of white cement requires much higher energy input than the production of gray cement, because the necessary temperature for sintering the cement clinker due to the lack of iron oxide, which supports the sintering process in the production of gray cement by its action as a flux , does not exist.
  • the higher energy input also means a higher thermal load on the burner itself, which is usually protected from the heat in the rotary kiln by a shroud with a refractory material, referred to in English as "Refractory”.
  • the burner lance is cooled by the primary air and the fuel, both of which flow through the burner lance itself. If, as provided according to the invention, a cooling water line is provided as part of the burner lance itself, this at least one line for guiding cooling water causes cooling of the burner lance so that the burner lance has a longer service life during operation.
  • Quenching the cement clinker still in the rotary kiln by water has the well-known advantage that the reductive environment in the rotary kiln itself can be better controlled than when cooling the cement clinker by atmospheric air outside the rotary kiln is the case.
  • a reducing agent usually oil, heating oil or another combustible medium, including gas, as protective Use reducing agent. The result is thus the contradictory effect that the reducing agent is usually used by generating even more heat in the immediate vicinity of the coolant.
  • the mouths between the burner mouth and the end of the rotary kiln are distributed raw.
  • the lines for carrying cooling water are housed within the refractory shroud.
  • a water pipe is created at the burner lance without refractory sheathing.
  • the refractory sheathing which is usually made of a refractory refractory material, around the burner lance with a corresponding formwork cast.
  • This very simple and inexpensive method of production is already suitable for use with the burner lance according to the invention.
  • the at least one line for guiding cooling water is either part of the flow-guiding parts of the burner lance itself or is connected to it in a thermally conductive manner.
  • the refractory material has as its essential function a very poor heat conduction.
  • the cooling effect of the cooling water would therefore have little cooling effect on the burner lance when encapsulated in the castable refractory material (Refractory).
  • Refractory castable refractory material
  • the burner lance is movably mounted outside a Drehrohro- fenkopfgeperuses, whereby the depth at which the burner lance extends into the rotary kiln, variable is. Due to this adjustability, the plant can produce cement clinker for gray Portland cement or cement clinker for white cement in various configurations. If the burner lance is inserted deep into the rotary kiln, the burner lance in the part of the rotary kiln behind the burner mouth can cool the cement clinker and at the same time create a barrier to the reductive atmosphere.
  • the cooling of the burner lance can be switched off.
  • the cement clinker is not quenched in the rotary kiln, but dumped into a cooler following the rotary kiln on the material flow side, where the cement clinker is cooled with atmospheric air.
  • This cooling air can then be passed as secondary air into the rotary kiln for recuperation of the radiator waste heat or, as tertiary air, past the rotary kiln into a material flow side of the rotary kiln. switched preheating and calcining be passed.
  • the retraction of the burner lance thus lengthens the available rotary kiln length so that the cement clinker can be sintered to produce gray cement having a lower temperature but a somewhat longer residence time in the rotary kiln.
  • the rotary kiln opens into a clinker cooler, below a Abschöff- opening of the rotary kiln, a flap is present, which releases or covers a clinker breaker, wherein the flap in the open state, the discarded from the rotary kiln Guides cement clinker on the clinker breaker, and in the closed state, the cement clinker discarded from the rotary kiln passes into the clinker cooler.
  • the cement clinker will not pass through the clinker cooler.
  • the cement clinker for the production of white cement clinker is ready for cooling when it is dropped from the rotary kiln, the temperature is about 250 ° C, that no further cooling before crushing is necessary.
  • Cement clinker with a temperature of 250 ° C can easily be broken with a crusher.
  • the final cooling can be done with atmospheric air, whereby the internal transport via conveyor belts cools the cement clinker to acceptable temperatures for storage in a clinker silo. A transport through a clinker cooler is therefore not absolutely necessary in the production of cement clinker for the further production of white cement.
  • the still hot cement clinker for the production of gray cement is passed over the closed flap into the clinker cooler, where the clinker is cooled with atmospheric air.
  • the cooler exhaust air can be used for recuperation.
  • a hot gas generator heats cooling air from the radiator end or from the free atmosphere and conducts it into the radiator inlet housing, where the heated cooling air flows as secondary air into the rotary kiln and passes as tertiary air into other parts of the system. With the flap open, the cement clinker falls directly onto the crusher. However, any exhaust air on the rotary kiln may flow through the radiator housing, atmospheric air being drawn into the hot gas generator by the radiator.
  • the amount of water introduced into the rotary kiln is very critical. If too little water is introduced, the barrier between the atmospheric air and the reductive environment in the rotary kiln collapses. The cement clinker is not cooled enough so that the cement clinker for the production of white cement has only a low quality. If, however, too much water is sprayed onto the cement clinker, the cement clinker on the surface can undergo a hydraulic reaction as the beginning of setting, which reduces the quality of the clinker. In addition, the temperature in the rotary kiln is unnecessarily reduced by excessive cooling, which drives the energy costs in the air and reduces the clinker yield.
  • a control device controls the amount of cooling water, which flows through the line per unit time, which is provided for cooling the Zementklin- kers.
  • the controlled system consists in this case of the measurement of the clinker temperature, which is thrown off the rotary kiln on the amount of water flowing per unit time in the rotary kiln. Temperatures in the range between 200 ° C and 300 ° C with a target temperature of about 250 ° C are suitable as the control temperature.
  • the amount of water needed to cool the clinker can be calculated from the specific enthalpy of evaporation of water. An amount of 1 kg cement clinker with a heat capacity of about 1 kJ / kg / K (actually slightly less) requires approx.
  • thermolysis of the cooling water occurs, the water requirement for cooling the cement clinker is reduced considerably because the thermolysis of the water is strongly endothermic. A thermolysis is therefore even desirable because the thermolysis of the cooling water on the one hand extracts heat from the cement clinker and recuperates heat in the area of the flame of the burner lance by reverse reaction.
  • a further embodiment of the invention can be provided to remove air from a rotary kiln following clinker cooler, in particular from the rear part, in which the cooler exhaust air is around 100 ° C to 150 ° C.
  • These cooler exhaust air which only carries small amounts of heat, is heated to approximately 300 ° C. to 350 ° C. by means of a hot gas generator and fed to the housing of the burner lance as additional primary air.
  • This arrangement allows the vapors produced in the water cooling, can be withdrawn from the rotary kiln, without this the rotary kiln lacks the necessary supply air, which is needed for the operation of the heat exchanger and the rotary kiln following calciner as carrier air.
  • the vapors produced by cooling the clinker with water can be removed from the kiln head and thus do not burden the kiln process. Nevertheless, enough combustion air can be supplied via the main burner.
  • the preheated air can be used on the main burner with less or even without any supporting fuel such as natural gas or crude oil.
  • additional fuel is also burned in the hot gas generator, through the optimization of the combustion chambers and the spatial separation but with an improved overall efficiency. With suitable process control, an ash-rich, but ignitable fuel such as lignite dust could be burned in the hot gas generator, the ash would then be separated via a cyclone before the hot gases are fed into the process.
  • the burner cooling tube thermally less burdened, so that it is quite possible to work with relatively hot air.
  • the cooling pipe can be efficiently cooled by means of a small amount of ambient air, which is sucked into the pipe through suitably dimensioned openings.
  • FIG. 1 shows an illustration of a rotary kiln furnace head housing with a rotary kiln connected to the left, part of a cooler and burner lance according to the invention in a first configuration for the production of cement clinker for the further production of white cement,
  • FIG. 2 shows an illustration of a rotary kiln furnace head housing with a rotary kiln connected to the left, part of a cooler and burner lance according to the invention in a second configuration for the production of cement clinker for the production of gray cement
  • Fig. 3 shows an embodiment of the Drehrohrofenkopfgefits with H possessgaserzeu- ger, which is supplied to the burner housing as the primary air.
  • FIG. 1 shows an illustration of a rotary tubular furnace head housing 10 with a rotary kiln 15 on the left, part of a clinker cooler 20 and burner lance 25 according to the invention in a first configuration for producing cement clinker for the further production of white cement.
  • the movably mounted burner lance 25 is pulled out of the rotary kiln 15 as much as possible.
  • the burner lance 25 is passed through the rotary kiln housing 10 and protrudes into the rotary kiln 15.
  • the flame 30 emerging from the burner lance generates a temperature of about 1450 ° C.
  • the still hot cement clinker dropped by the rotary straw 15 slips through the flap 50 acting as an inlet chute onto a cooling grate 60 on the right in the clinker cooler 20, where the cement clinker 45 is cooled by atmospheric air 65 flowing through the cooling grate 60 from below ,
  • the heated radiator exhaust air 70 flows against the material flow direction indicated by arrow 75 in the direction of the rotary kiln 40 where the hot radiator exhaust 70 flows on the one hand into the rotary kiln 15 as secondary air 80 or as tertiary air 85 into a calciner, not shown here, through the tertiary air duct 90 flows.
  • An existing here in Drehrohrofenkopfgepuruse 10 supply air line 95 is in this configuration shown here without function.
  • FIG. 2 shows the identical plant for producing cement clinker in a second configuration shown here.
  • the open flap 50 which is set in such a way that cement clinker 45 falling out of the rotary kiln 15, acts directly on a crusher 115 which blocks the cement clinker, which has already been quenched and cooled down to approximately 250 ° C. 45 minced.
  • Below the crusher 115 a not essential for the invention conveyor belt is arranged, which removes the broken cement clinker 45.
  • the burner lance 25 is guided into the rotary kiln 15 as far as possible via its movable mounting.
  • the lines 110 for guiding cooling water are supplied with water in relation to the system configuration in FIG.
  • This water fulfills several functions.
  • a first function is cooling the burner lance, which is here far in the rotary kiln 15, and is therefore exposed to a high thermal load.
  • a second function is the spraying of the cooling water onto the calcined crude meal 35, which is still about 1,400 ° C. to 1,450 ° C., and which is in the sintering process to cement clinker 45.
  • cement clinker for the further production of white cement, it is important to use raw materials that are particularly low in iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr) and titanium (Ti). Due to the aforementioned poverty, the melting point of the raw meal is significantly higher, namely by about 100 K, higher.
  • the raw meal crystallizes to the C, A and S phases known in the field of cement science.
  • This crystallization requires very rapid cooling so that in the very complex phase diagram of the raw raw meal 35 there are no other phases at higher temperature, which otherwise, at slower cooling, will not yield the desired C, A by thermodynamic control - and S-phases lead.
  • the rapid cooling of the raw meal 35 prevents crystallization of the thermodynamically forming phases at other temperatures in the desired cement clinker 45, which on the one hand does not show the hydraulic properties of the cement clinker 45 and could also discolor the cement clinker 45.
  • thermolysis Due to the presence of the catalytically highly effective raw meal 35 and / or cement clinker 45 granules, it can also happen that the cooling water undergoes a thermolysis with splitting of the water into molecular hydrogen and oxygen, which in addition to the pure water evaporation with a very high heat capacity, the raw meal 35 / the cement clinker 45 further draws considerable heat. Although it is known that water undergoes a noticeable thermolysis only from temperatures above 2,000 ° C. In the presence of catalytically active materials, however, the thermolysis can also take place at 900 ° C. by lowering the activation energy for the purpose of thermolysis. The thermolysis produces oxyhydrogen, ie a hydrogen (H 2 ) - oxygen (0 2 ) mixture.
  • This blast gas is passed through the preheated hot air 120 which enters the rotary kiln housing 10 through a conduit 125 is strongly diluted and blown into the area of the flame 30 of the burner lance 25.
  • the oxyhydrogen gas can also react again to water, as in a oxyhydrogen flame, or it can use the fuel to undergo a complex series of redox reactions as a combustion reaction. Since the gas in the rotary kiln 25 is very hot due to the flame 30 of the burner lance 25, the heat absorbed by the evaporation of the cooling water is not returned to the process by recuperation.
  • the water vapor present in the area of the rotary kiln 15 between the rotary kiln furnace head 40 and the flame 30 displaces the atmospheric and cold air present from the outside of the cooler.
  • the water vapor here forms a barrier between the reductive flame exhaust gases set by the combustion guide in the flame 30, which are deeper in the rotary kiln, and the atmospheric air in the clinker cooler 20.
  • the hot air 120 supplied through the line 125 is already by the preheating with a corresponding flame oxygen poor and flows through the thermals in the rotary kiln 15, especially at the top of the rotary kiln 15 in the rotary kiln 15 inside. A portion of the heated hot air 120 flows as tertiary air 85 into the tertiary air duct 90.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the plant for the production of cement clinker for the further production of white cement is shown, in which in addition to the features shown in Figure 2 a line for radiator exhaust air 1 1 1 is provided seen, which comes from the rear of a clinker cooler ,
  • This air has a temperature between about 100 ° C and 150 ° C and is brought by a hot gas generator 1 12 to a temperature of about 300 ° C to 350 ° C and fed as heated radiator exhaust air 1 13 of the primary air 105 ,
  • the supply of the heated radiator exhaust air 1 13 of the primary air can be supplied directly or else be flowed into the burner lance housing, where it mixes with the flame at the end of the housing.
  • the additional feed of the heated radiator exhaust air 1 13 in the primary air of Brennrs has the technical advantage that the vapors can be withdrawn from the rotary kiln, without the withdrawn air volume reduces the necessary carrier air for a calciner following the rotary kiln.
  • Rotary kiln furnace head 110 pipe (cooling water) Cement clinker 111 Cooler exhaust air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Abstract

The invention relates to a system for producing a cement clinker for the additional production of white cement, having a rotary kiln (15) for sintering lime-containing and silicate-containing raw meal (35) and optionally additional oxide in order to form the cement clinker (45), wherein a burner lance (25) is provided on the rotary kiln head (40) of the rotary kiln (15) in order to generate the necessary sintering temperature in the rotary kiln (15), and the burner lance (25) reaches into the rotary kiln (15). The system also has at least one line (110) for conducting cooling water (110) into the rotary kiln (15) in order to quench the sintered cement clinker (45) still in the rotary kiln (15). According to the invention, the burner lance (25) has at least one line (110) for conducting cooling water, and the line (110) for conducting cooling water opens in the region between the burner opening and the end of the rotary kiln head (40) and sprays cooling water onto the sintered cement clinker (45). By integrating the burner lance with the cooling water line, the burner lance is cooled and simultaneously the reductive conditions in the rotary kiln can be controlled more easily upon quenching.

Description

Anlage und Brennerlanze für die weitere Herstellung von Weißzement  Plant and burner lance for the further production of white cement
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker für die weite- re Herstellung von Weißzement, aufweisend einen Drehrohrofen zum Sintern von kalkhaltigem und silikathaltigem Rohmehl und gegebenenfalls weiteren Oxiden zu Zementklinker, wobei eine Brennerlanze am Drehrohrofenkopf des Drehrohro- fens vorhanden ist zur Erzeugung der notwendigen Sintertemperatur im Drehroh- rofen, und wobei die Brennerlanze in den Drehrohrofen hineinreicht, und mindes- tens eine Leitung zum Führen von Kühlwasser in den Drehrohrofen zum Ab- schrecken des gesinterten Zementklinkers noch im Drehrohrofen. The invention relates to a plant for the production of cement clinker for the further production of white cement, comprising a rotary kiln for sintering lime-containing and silicate-containing raw meal and optionally other oxides to cement clinker, wherein a burner lance is present at Drehrohrofenkopf the Drehrohro- fens to produce the necessary Sintering temperature in the rotary kiln, and wherein the burner lance extends into the rotary kiln, and at least one line for guiding cooling water in the rotary kiln for quenching the sintered cement clinker still in the rotary kiln.
Neben dem bekannten Portlandzement ist ein ähnlicher Zement bekannt, der als sogenannter "Weißzement" seit 1880 hergestellt und verwendet wird. Seit 1931 wird Weißzement von Dyckerhoff in industriellem Maßstab produziert und unter dem Markennamen "Dyckerhoff-Weiß" vertrieben. Weißzement, der inzwischen auch von anderen Herstellern angeboten wird, zeichnet sich durch seine beson- ders helle Farbe aus, wodurch der Weißzement ästhetisch besonders anspre- chend ist. Neuere Erkenntnisse zeigen, dass Weißzement auch einen geringeren Wasseranspruch und eine größere Neigung zur Eigenverdichtung aufweist als herkömmlicher, grauer Portlandzement. Schließlich sei auch die Wärme beim Abbinden geringer als bei üblichen Portlandzementen, so dass sich mit Weißze- ment besonders großvolumige Gusskörper erstellen lassen. Das Potenzial des Weißzements zum Einsatz als Hochleistungszement ist trotz seiner langen Be- kanntheit noch nicht vollständig erforscht und es ist denkbar, dass Weißzement eine Vielzahl von heute noch nicht bekannten Vorzügen aufweist, die diesen Ze- ment für spezielle Anwendungen auszeichnen. Die Herstellung von Weißzement erfordert nicht nur die Auswahl von ausgewähl- ten Rohmaterialien, die frei sind von Zement farblich veränderndem Eisen, Man- gan, Chrom oder Titan, sondern erfordert auch noch die Einhaltung von besonde- ren Herstellungsbedingungen des für die Herstellung von Weißzement erforderli- chen Zementklinkers. Blanco-Varela et al. haben in Adv. in Cement Research, 1997, 9, No. 35, July, 105-113 festgestellt, dass neben Flußspat (CaF) und Gips (CaS04) das in Rohmaterialien für die Herstellung von grauem Portlandzement ebenfalls vorhandene Eisenoxid (Fe2Ü3) wie ein Flussmittel wirkt und die In addition to the known Portland cement, a similar cement is known, which is produced and used as so-called "white cement" since 1880. Since 1931 white cement is produced by Dyckerhoff on an industrial scale and marketed under the brand name "Dyckerhoff white". White cement, which is meanwhile also offered by other manufacturers, is characterized by its particularly bright color, which makes the white cement aesthetically appealing. Recent findings show that white cement also has a lower water content and a greater tendency to self-compression than conventional, gray Portland cement. Finally, the heat during setting is lower than with conventional Portland cements, so that it is possible to produce particularly large-volume castings with white cement. The potential of white cement for use as a high-performance cement has not been fully explored, despite its long-standing reputation, and it is conceivable that white cement has a number of advantages that are unknown today, which distinguish this cement for special applications. The production of white cement requires not only the selection of selected raw materials, which are free of cement color-changing iron, manganese, chromium or titanium, but also requires compliance with the particular manufacturing conditions required for the production of white cement - cement clinker. Blanco-Varela et al. have in Adv. in Cement Research, 1997, 9, no. 35, July, 105-113 found that in addition to fluorspar (CaF) and gypsum (CaS0 4 ), the iron oxide (Fe 2 O 3) also present in raw materials for the production of gray Portland cement acts as a flux and the
Schmelztemperatur der bekannten C-A-S-Phasen im Zementklinker von 1.450°C - 1 470°C auf ca. 1.338°C herabsetzt. Dieser Temperaturunterschied erfordert also bei Abwesenheit oder bei Armut an Eisenoxid im Rohmaterial eine erheblich höhere Temperatur zum Sintern, wodurch sich die Temperatur in einem Drehroh- rofen, der zum Sintern des Zementklinkers verwendet wird, erhöht und wodurch sich der notwendige Energieeinsatz ebenfalls erhöht. Neben dem gegenüber der Herstellung von grauem Portlandzement erhöhten Energieeinsatz und den not- wendigen höheren Temperaturen ist auch noch ein wesentlich intensiveres und rascheres Abschrecken des gesinterten Zementklinkers notwendig, damit sich die erwünschten und farblosen Klinkerphasen bilden. Ohne die rasche Abkühlung bilden sich neben den erwünschten Klinkerphasen andere Feststoffphasen in einem sehr komplexen Phasengemisch, die zu Verfärbungen des Klinkers führen. Diese andere Verfahrensführung führt zu einem gegenüber der Verfahrensfüh- rung zur Herstellung von grauem Portlandzement sehr erheblich gesteigertem Energieeinsatz, weil die sehr intensive und sehr rasche Abschreckung des Ze- mentklinkers dazu führt, dass Wärme aus dem Drehrohrofen nicht in der Weise rekuperiert werden kann, wie es bei der Herstellung von grauem Portlandzement üblich ist. Neben der erforderlichen erhöhten Temperatur und der erforderlichen sehr raschen Abschreckung ist es auch noch notwendig, dass die Atmosphäre beim Sintern hochgradig reduktiv ist. Gerade beim Abschrecken durch Verwen- dung von flüssigem Wasser ist die Aufrechterhaltung der reduktiven Atmosphäre nicht einfach möglich. In der deutschen Auslegeschrift DE 25 44 343 B2 wird ein Verfahren zur Herstel- lung von weißem Zement offenbart. In dieser Druckschrift wird gelehrt, den Ze- mentklinker vom Drehrohrofen auf ein Schaufelrad abzuwerfen. Das Schaufelrad transportiert den heißen Zementklinker an zwei Sprühdüsen vorbei. Aus einer ersten Sprühdüse wird Heizöl auf den noch heißen Zementklinker gesprüht, wo- bei sich das Heizöl erhitzt und entzündet. Dabei wird die reduktive Atmosphäre aufrechterhalten und unmittelbar nach Besprühen mit Heizöl wird der Zementklin- ker mit Wasser besprüht. Das Wasser kühlt den durch das Heizöl in Flammen stehenden Zementklinker. Diese Verfahrensführung ist nicht unproblematisch, weil sich Ruß bei der Verbrennung des Heizöls bilden kann, der sich beim Kühlen mit Wasser auf dem Klinker absetzt und beim späteren Feinmahlen des Zement- klinkers diesen unerwünscht verfärbt. Des Weiteren ist der Einsatz von flüssigem Wasser, das unmittelbar auf den Klinker gesprüht wird, problematisch. Durch Nutzung von flüssigem Wasser zum Abschrecken wird die hydraulische Reaktion, also das Abbinden des Zementklinkers, auf der Oberfläche der nicht zerkleinerten Zementklinkergranalien in Gang gesetzt. Die hohen Qualitätsansprüche an wei- ßen Zement erfordern bei dieser Verfahrensführung eine extrem gute Verfah- renskontrolle, die nicht einfach aufrecht zu erhalten ist. Melting temperature of the known CAS phases in the cement clinker of 1,450 ° C - 1 470 ° C to about 1,338 ° C decreases. This temperature difference thus requires a considerably higher temperature for sintering in the absence or in the case of iron oxide in the raw material, which increases the temperature in a rotary kiln used for sintering the cement clinker and thus also increases the necessary energy input. In addition to the increased use of energy compared to the production of gray Portland cement and the necessary higher temperatures, a much more intensive and rapid quenching of the sintered cement clinker is necessary in order to form the desired and colorless clinker phases. Without the rapid cooling, in addition to the desired clinker phases, other solid phases form in a very complex phase mixture, which leads to discoloration of the clinker. This alternative process procedure leads to a considerably increased energy input compared to the process for the production of gray Portland cement, because the very intensive and very rapid quenching of the cement clinker leads to heat from the rotary kiln not being able to be recuperated in the same way it is common in the production of gray Portland cement. Besides the required elevated temperature and the required very rapid quenching, it is also necessary for the atmosphere to be highly reductive during sintering. Especially when quenching by using liquid water, the maintenance of the reductive atmosphere is not easy. German patent application DE 25 44 343 B2 discloses a process for the production of white cement. In this document it is taught to throw off the cement clinker from the rotary kiln to a paddle wheel. The paddle wheel transports the hot cement clinker past two spray nozzles. From a first spray nozzle, fuel oil is sprayed onto the still hot cement clinker, during which the fuel oil heats up and ignites. The reductive atmosphere is maintained and immediately after spraying with fuel oil, the cement clinker is sprayed with water. The water cools the cement clinker that is burning in the fuel oil. This procedure is not without problems, because soot can form during combustion of the fuel oil, which settles on the clinker when cooling with water and discolored during subsequent fine grinding of cement clinker this undesirable. Furthermore, the use of liquid water, which is sprayed directly onto the clinker, problematic. By using liquid water for quenching, the hydraulic reaction, ie the setting of the cement clinker, is started on the surface of the non-shredded cement clinker granules. The high quality standards for white cement require extremely good process control in this procedure, which is not easy to maintain.
In der Deutschen Patentschrift DE 35 21 587 C2 wird ein ähnliches Verfahren offenbart, wobei das Schaufelrad unterhalb des Drehrohrofenabwurfs deutlich kleiner gehalten ist. Die reduzierende Atmosphäre wird im Drehrohrofen kontrol- liert und die Abschreckung mit Wasser wird durch Einsatz eines Klassierers und eines Brechers nur an feinkörnigem Zementklinker durchgeführt. Dadurch kann der Wassereinsatz stark verringert werden. Durch die vergrößerte Oberfläche beim Zerkleinern wird jedoch der Anteil der hydraulischen Reaktion, die das Ab- binden des Zementklinkers auf der Oberfläche der Zementklinkergranalien in Gang setzt, in unerwünschtem Maße erhöht.  In the German patent DE 35 21 587 C2 a similar method is disclosed, wherein the impeller is kept significantly smaller below the Drehrohrofenabwurfs. The reducing atmosphere is controlled in the rotary kiln and the quenching with water is carried out by using a classifier and a crusher only on fine-grained cement clinker. As a result, the use of water can be greatly reduced. However, the increased crushing surface undesirably increases the portion of the hydraulic reaction that initiates the cement clinker clogging on the surface of the cement clinker granules.
Nach dem Offenbarungsgehalt der US-Patentschrift US 4,461 ,465 wird der frisch gesinterte Zementklinker sogar in ein Wasserbad abgeworfen. Der abgeschreck- te Zementklinker ist also nass. Neben der unerwünscht einsetzenden hydrauli- sehen Reaktion erfordert diese Intensivkühlung auch noch das Trocknen des ab- geschreckten Zementklinkers bevor dieser feingemahlen wird. According to the disclosure of US Pat. No. 4,461,465, the freshly sintered cement clinker is even dropped into a water bath. The quenched cement clinker is so wet. In addition to the undesirable hydraulic reaction, this intensive cooling also requires the drying of the quenched cement clinker before it is finely ground.
Zur Herstellung von weißem Zement wird in dem US-Patent 3,506,250 vorge- schlagen, ein Reduktionsmittel unmittelbar vor Abwurf des Zementklinkers in ei- nen Satellitenkühler auf den noch heißen Zementklinker aufzusprühen. Der Ze- mentklinker soll sodann mit Luft im Satellitenkühler abgekühlt werden. Die Tech- nik der Satellitenkühler ist überholt und mechanisch sehr aufwändig.  For the production of white cement, it is proposed in US Pat. No. 3,506,250 to spray a reducing agent onto the still hot cement clinker immediately before the cement clinker is dropped off in a satellite cooler. The cement clinker should then be cooled with air in the satellite cooler. The technology of the satellite radiators is outdated and mechanically very complex.
In der Deutschen Offenlegungsschrift DE 2 041 834 wird eine Vorrichtung zur Herstellung von weißem Zement offenbart, in welchem Zementklinker in einem durch ein durchlässiges Schott in zwei Sektionen unterteilten Drehrohrofen in einer oberen Kammer zunächst unter stark reduktiven Bedingungen gesintert und anschließend nach Austritt aus der unteren Kammer abgeschreckt wird. Dazu ist vorgesehen, dass aus Düsen Kühlwasser austritt, die in dem Dreh roh rofenkopf- gehäuse angeordnet sind, um den angeworfenen Zementklinker kühlen, indem das Kühlwasser unmittelbar auf den Klinker gesprüht wird. Die Zweiteilung des Drehrohrofens ist problematisch, weil sich die Durchtrittsöffnungen im Betrieb durch zusammengebackene Zementklinkeranhäufungen leicht zusetzen können. In einem solchen Fall kann der Drehrohrofen havarieren.  German Offenlegungsschrift DE 2 041 834 discloses a device for producing white cement, in which cement clinker is sintered in an upper chamber initially under highly reductive conditions in a rotary kiln subdivided by a permeable bulkhead into two sections, and subsequently discharged from the lower chamber is deterred. For this purpose, it is provided that cooling water emerges from nozzles which are arranged in the rotary kiln housing to cool the fired cement clinker by spraying the cooling water directly onto the clinker. The division of the rotary kiln is problematic because the passages can easily clog in operation by zusammengebackene Zementklinkeranhäufungen. In such a case, the rotary kiln can be damaged.
In der Deutschen Patentschrift DE 1 178 769 wird ein Verfahren zum Brennen von weißem Zement gelehrt. Nach dieser Patentschrift ist es die Idee, in einem am Ende des Drehrohrofens vorliegenden Bereich über ein kombiniertes Rohr zum Eindüsen von Reduktionsmittel und Wasser das Reduktionsmittel und das Wasser in unmittelbarer Nähe zueinander auf die im Drehrohrofen rollende Ze- mentklinkerschüttung aufzusprühen. Dabei sei es wichtig, dass sich die Sprühke- gel des Reduktionsmittels und des Wassers nicht überschneiden. In dieser An- ordnung liegen die Zuleitungsrohre frei im Drehrohrofen und sind dort der che- misch/physikalisch aggressiven Umgebung des Drehrohrofens unmittelbar aus- gesetzt.  German Patent DE 1 178 769 teaches a method of burning white cement. According to this patent specification, the idea is to spray the reducing agent and the water in close proximity to one another onto the cement clinker bed rolling in the rotary kiln in a region present at the end of the rotary kiln via a combined pipe for injecting reducing agent and water. It is important that the spray cones of the reducing agent and the water do not overlap. In this arrangement, the supply pipes are exposed in the rotary kiln and are immediately exposed to the chemically / physically aggressive environment of the rotary kiln.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker für die weitere Herstellung von Weißzement zur Verfügung zu stellen, die robust und betriebssicher ist. Dabei soll der Zementklinker für die Herstellung von Weißze- ment mit hoher Güte hergestellt werden können. The object of the invention is to provide a plant for the production of cement clinker for the further production of white cement available, the robust and is reliable. The cement clinker is to be manufactured for the production of white ce- ment with high quality.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Brennerlanze die mindestens eine Leitung zum Führen von Kühlwasser aufweist, wobei die Leitung zum Führen von Kühlwasser im Bereich zwischen der Bren- nermündung und dem Ende des Drehrohrofenkopfes mündet und Kühlwasser auf den gesinterten Zementklinker aufsprüht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben. Eine korrespondierende Brennerlanze für eine solche Anlage ist in Anspruch 8 angegeben.  The object underlying the invention is achieved in that the burner lance has at least one line for guiding cooling water, wherein the line for guiding cooling water in the area between the burner mouth and the end of the rotary kiln furnace opens and cooling water to the sintered cement clinker sprayed. Further advantageous embodiments are specified in the subclaims to claim 1. A corresponding burner lance for such a system is specified in claim 8.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass mindestens eine Kühlwasserleitung Teil der Brennerlanze selbst ist. Brennerlanze und Kühlwasserleitung sind inte- griert. Die Brennerlanze stellt also die Flamme zum Heizen des Drehrohrofens zur Verfügung und gleichzeitig stellt sie ein Kühlmedium zur Verfügung. Die Ver- bindung der Brennerlanze mit dem Kühlwasser birgt gleich mehrere Vorteile. According to the invention, it is thus provided that at least one cooling water line is part of the burner lance itself. Burner lance and cooling water pipe are integrated. The burner lance thus provides the flame for heating the rotary kiln and at the same time it provides a cooling medium. The connection of the burner lance with the cooling water has several advantages.
Die Herstellung von weißem Zement erfordert einen deutlich höheren Energie- einsatz als bei der Herstellung von grauem Zement, weil die notwendige Tempe- ratur zum Sintern des Zementklinkers aufgrund des fehlenden Eisenoxids, das bei der Herstellung des grauen Zements durch seine Wirkung als Flussmittel den Sinterprozess unterstützt, nicht vorhanden ist. Der höhere Energieeinsatz bedeu- tet auch eine höhere thermische Last auf den Brenner selbst, der in der Regel durch eine Ummantelung mit einem feuerfestem Material, in der Fachsprache englisch mit "Refractory" bezeichnet, vor der Hitze im Drehrohrofen geschützt ist. Die Kühlung der Brennerlanze erfolgt durch die Primärluft und den Brennstoff, die beide die Brennerlanze selbst durchströmen. Ist nun, wie nach der Erfindung vor- gesehen, eine Kühlwasserleitung als Teil der Brennerlanze selbst vorgesehen, so bewirkt diese mindestens eine Leitung zum Führen von Kühlwasser eine Kühlung der Brennerlanze, so dass die Brennerlanze im Betrieb eine höhere Lebensdauer aufweist. The production of white cement requires much higher energy input than the production of gray cement, because the necessary temperature for sintering the cement clinker due to the lack of iron oxide, which supports the sintering process in the production of gray cement by its action as a flux , does not exist. The higher energy input also means a higher thermal load on the burner itself, which is usually protected from the heat in the rotary kiln by a shroud with a refractory material, referred to in English as "Refractory". The burner lance is cooled by the primary air and the fuel, both of which flow through the burner lance itself. If, as provided according to the invention, a cooling water line is provided as part of the burner lance itself, this at least one line for guiding cooling water causes cooling of the burner lance so that the burner lance has a longer service life during operation.
Das Abschrecken des Zementklinkers noch im Drehrohrofen durch Wasser hat den bekannten Vorteil, dass die reduktive Umgebung im Drehrohrofen selbst besser kontrolliert werden kann als es bei einer Kühlung des Zementklinkers durch atmosphärische Luft außerhalb des Drehrohrofens der Fall ist. Bei Anlagen zur Herstellung von weißem Zement, in denen der Klinker nach Abwurf mit atmo- sphärischer Luft in unmittelbare Berührung kommt, ist es notwendig, ein Redukti- onsmittel, in der Regel Öl, Heizöl oder ein anderes brennbares Medium, auch Gas, als schützendes Reduktionsmittel einzusetzen. Es entsteht also der wider- sinnige Effekt, dass das Reduktionsmittel in der Regel durch Erzeugen von noch mehr Wärme eingesetzt wird in unmittelbarer Nähe zum Kühlmittel. Die Integrati on der Kühlleitung mit der Brennerlanze führt dazu, dass die Brennerlanze über ihre Länge, mit der sie in den Drehrohrofen hineinreicht, in einer durch Wasser- dampf dominierten Atmosphäre steckt. Vor der Brennerlanze herrscht jedoch durch die Kontrolle der Brennerflamme eine reduktive Umgebung. Die Kontrolle der Redox-Bedingungen über den Bereich der Brennerlanze setzt die Brenner- lanze selbst weniger chemischer Aggressivität aus. Schließlich bildet die Was- serdampf-Barriere am Ende des Drehrohrofens eine Trennung zwischen der oxi- dativ wirkenden atmosphärischen Luft und der reduktiven Umgebung innerhalb des so eingestellten Drehrohrofens. Quenching the cement clinker still in the rotary kiln by water has the well-known advantage that the reductive environment in the rotary kiln itself can be better controlled than when cooling the cement clinker by atmospheric air outside the rotary kiln is the case. In plants for the production of white cement in which the clinker comes into direct contact with atmospheric air after it has been discarded, it is necessary to use a reducing agent, usually oil, heating oil or another combustible medium, including gas, as protective Use reducing agent. The result is thus the contradictory effect that the reducing agent is usually used by generating even more heat in the immediate vicinity of the coolant. The integration of the cooling line with the burner lance results in the burner lance being inserted in an atmosphere dominated by water vapor over its length, with which it reaches into the rotary kiln. However, before the burner lance, there is a reductive environment due to the control of the burner flame. The control of the redox conditions over the area of the burner lance exposes the burner lance itself to less chemical aggressiveness. Finally, the water vapor barrier at the end of the rotary kiln forms a separation between the oxidatively acting atmospheric air and the reductive environment within the rotary kiln thus set.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Brenner- lanze mehr als eine Mündung der Leitung zum Führen von Kühlwasser vorhan- den ist, wobei die Mündungen zwischen der Brennermündung und dem Ende des Dreh roh rofenkopfes verteilt sind. Durch diese Anordnung ist es möglich, die Brennerlanze in einer regelrechten Hülle von Kühlwassermündungsöffnungen einzupacken, so dass die Brennerlanze vollständig durch Ausblasen von Wasser in den Endteil des Drehrohrofens in einer stationären Wasserdampfhülle einge- bunden ist.  In an advantageous embodiment of the invention it is provided that in the burner lance more than one mouth of the line for guiding cooling water is present, the mouths between the burner mouth and the end of the rotary kiln are distributed raw. By this arrangement, it is possible to pack the burner lance in a veritable envelope of cooling water orifices, so that the burner lance is completely integrated by blowing water into the end part of the rotary kiln in a stationary water vapor hull.
Es ist möglich, die Leitungen zum Führen von Kühlwasser innerhalb der feuerfes- ten Ummantelung unterzubringen. Dazu wird eine Wasserleitung an der Brenner- lanze ohne feuerfeste Ummantelung angelegt. Danach wird die feuerfeste Um- mantelung, die in der Regel aus einem vergussfähigem Feuerfestmaterial (Refractory) besteht, um die Brennerlanze mit einer entsprechenden Schalung gegossen. Diese sehr einfache und günstige Herstellungsweise eignet sich be- reits zum Einsatz der erfindungsgemäßen Brennerlanze. Als vorteilhafter hat es sich erwiesen, wenn die mindestens eine Leitung zum Führen von Kühlwasser entweder Teil der strömungsführenden Teile der Brennerlanze selbst ist oder mit dieser thermisch leitend verbunden ist. Das Feuerfestmaterial hat als wesentliche Funktion eine sehr schlechte Wärmeleitung. Die Kühlwirkung des Kühlwassers würde also bei Verguss im vergussfähigem Feuerfestmaterial (Refractory) wenig Kühlwirkung auf die Brennerlanze haben. Durch eine thermisch leitende Verbin- dung der Brennerlanze mit der mindestens einen Leitung zum Führen von Kühl wasser würde also die Brennerlanze selbst gekühlt, was dann von besonders großem Vorteil ist, wenn die Brennerlanze verstellbare Luft- und oder Brennstoff- Düsen aufweist. Die Kühlung der Brennerlanze führt zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Verstellgestänges. It is possible to house the lines for carrying cooling water within the refractory shroud. For this purpose, a water pipe is created at the burner lance without refractory sheathing. Thereafter, the refractory sheathing, which is usually made of a refractory refractory material, around the burner lance with a corresponding formwork cast. This very simple and inexpensive method of production is already suitable for use with the burner lance according to the invention. It has proved to be more advantageous if the at least one line for guiding cooling water is either part of the flow-guiding parts of the burner lance itself or is connected to it in a thermally conductive manner. The refractory material has as its essential function a very poor heat conduction. The cooling effect of the cooling water would therefore have little cooling effect on the burner lance when encapsulated in the castable refractory material (Refractory). By a thermally conductive connection of the burner lance with the at least one line for guiding cooling water so the burner lance itself would be cooled, which is then particularly advantageous if the burner lance has adjustable air and or fuel nozzles. The cooling of the burner lance leads to an extension of the life of the Verstellgestänges.
In einer sehr besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage zur Her- stellung von Zementklinker für die weitere Herstellung von Weißzement kann vorgesehen sein, dass die Brennerlanze verfahrbar außerhalb eines Drehrohro- fenkopfgehäuses gelagert ist, wodurch die Tiefe, mit der die Brennerlanze in den Drehrohrofen hineinreicht, variierbar ist. Durch diese Verstellbarkeit kann die An- lage in verschiedenen Konfigurationen Zementklinker für grauen Portlandzement oder aber Zementklinker für weißen Zement hersteilen. Ist die Brennerlanze tief in den Drehrohrofen eingeführt, so kann die Brennerlanze in dem Teil des Dreh- rohrofens hinter der Brennermündung den Zementklinker kühlen und gleichzeitig eine Barriere für die reduktive Atmosphäre schaffen. Ist die Brennerlanze jedoch ganz aus dem Drehrohrofen herausgefahren, so kann die Kühlung der Brenner- lanze abgeschaltet werden. Der Zementklinker wird in dieser Konfiguration nicht schon im Drehrohrofen abgeschreckt, sondern in einen den Drehrohrofen materi- alflussseitig folgenden Kühler abgeworfen, wo der Zementklinker mit atmosphäri- scher Luft gekühlt wird. Diese Kühlluft kann sodann zur Rekuperation der Kühler- abwärme als Sekundärluft in den Drehrohrofen geleitet werden oder aber als Ter- tiärluft am Drehrohrofen vorbei in eine dem Drehrohrofen materialflussseitig vor- geschaltete Vorwärm- und Calcinierstufe geleitet werden. Das Zurückziehen der Brennerlanze verlängert damit die verfügbare Drehrohrofenlänge, so dass der Zementklinker zur Herstellung für grauen Zement mit geringerer Temperatur aber etwas längerer Verweilzeit im Drehrohrofen gesintert werden kann. In a very particular embodiment of the plant according to the invention for the production of cement clinker for the further production of white cement can be provided that the burner lance is movably mounted outside a Drehrohro- fenkopfgehäuses, whereby the depth at which the burner lance extends into the rotary kiln, variable is. Due to this adjustability, the plant can produce cement clinker for gray Portland cement or cement clinker for white cement in various configurations. If the burner lance is inserted deep into the rotary kiln, the burner lance in the part of the rotary kiln behind the burner mouth can cool the cement clinker and at the same time create a barrier to the reductive atmosphere. However, if the burner lance has moved completely out of the rotary kiln, the cooling of the burner lance can be switched off. In this configuration, the cement clinker is not quenched in the rotary kiln, but dumped into a cooler following the rotary kiln on the material flow side, where the cement clinker is cooled with atmospheric air. This cooling air can then be passed as secondary air into the rotary kiln for recuperation of the radiator waste heat or, as tertiary air, past the rotary kiln into a material flow side of the rotary kiln. switched preheating and calcining be passed. The retraction of the burner lance thus lengthens the available rotary kiln length so that the cement clinker can be sintered to produce gray cement having a lower temperature but a somewhat longer residence time in the rotary kiln.
Für den wahlweisen Betrieb kann es des Weiteren vorgesehen sein, dass der Drehrohrofen in einen Klinkerkühler mündet, wobei unterhalb einer Abwurföff- nung des Drehrohrofens eine Klappe vorhanden ist, die einen Klinkerbrecher freigibt oder abdeckt, wobei die Klappe im geöffneten Zustand den aus dem Drehrohrofen abgeworfenen Zementklinker auf den Klinkerbrecher leitet, und im geschlossenen Zustand den aus dem Drehrohrofen abgeworfenen Zementklinker in den Klinkerkühler leitet.  For the optional operation, it may further be provided that the rotary kiln opens into a clinker cooler, below a Abwurföff- opening of the rotary kiln, a flap is present, which releases or covers a clinker breaker, wherein the flap in the open state, the discarded from the rotary kiln Guides cement clinker on the clinker breaker, and in the closed state, the cement clinker discarded from the rotary kiln passes into the clinker cooler.
In einer Konfiguration mit geöffneter Klappe wird der Zementklinker nicht durch den Klinkerkühler geführt. Der Zementklinker zur Herstellung von weißem Ze- mentklinker ist beim Abwurf aus dem Drehrohrofen bereit so stark abgekühlt, die Temperatur beträgt etwa 250°C, dass keine weitere Kühlung vor Zerkleinerung notwendig ist. Zementklinker mit einer Temperatur von 250°C kann problemlos mit einem Brecher vorgebrochen werden. Die Endkühlung kann mit atmosphäri- scher Luft geschehen, wobei der innerbetriebliche Transport über Förderbänder den Zementklinker auf akzeptable Temperaturen zum Einlagern in ein Klinkersilo abkühlt. Ein Transport durch einen Klinkerkühler ist bei der Herstellung von Ze- mentklinker für die weitere Herstellung von Weißzement also nicht unbedingt notwendig.  In a configuration with the flap open, the cement clinker will not pass through the clinker cooler. The cement clinker for the production of white cement clinker is ready for cooling when it is dropped from the rotary kiln, the temperature is about 250 ° C, that no further cooling before crushing is necessary. Cement clinker with a temperature of 250 ° C can easily be broken with a crusher. The final cooling can be done with atmospheric air, whereby the internal transport via conveyor belts cools the cement clinker to acceptable temperatures for storage in a clinker silo. A transport through a clinker cooler is therefore not absolutely necessary in the production of cement clinker for the further production of white cement.
In der anderen Konfiguration, wenn die Klappe geschlossen ist, wird der noch heiße Zementklinker für die Herstellung von grauem Zement über die geschlos- sene Klappe in den Klinkerkühler geleitet, wo der Klinker mit atmosphärischer Luft gekühlt wird. Die Kühlerabluft kann zur Rekuperation verwendet werden. In the other configuration, when the flap is closed, the still hot cement clinker for the production of gray cement is passed over the closed flap into the clinker cooler, where the clinker is cooled with atmospheric air. The cooler exhaust air can be used for recuperation.
In der Konfiguration, in der die Anlage Zementklinker für die Herstellung von wei- ßem Zement herstellt, wird nur sehr wenig Wärme rekuperiert. Für die Erzeugung der für den Drehrohrofen notwendigen Sekundärluft ist es notwendig, dass ein Heißgaserzeuger atmosphärische Luft so weit erhitzt, dass der Drehrohrofen mit der Brennerlanze die notwendige Temperatur zum Unterhalt der Sinterreaktion aufrechterhält. Hierzu kann vorgesehen sein, dass ein Heißgaserzeuger Kühlluft vom Kühlerende oder aus der freie Atmosphäre erhitzt und in das Kühlereinlauf- gehäuse leitet, wo die erhitzte Kühlluft als Sekundärluft in den Drehrohrofen strömt und als Tertiärluft in weitere Anlageteile gelangt. Bei geöffneter Klappe fällt zwar der Zementklinker unmittelbar auf den Brecher. Etwaige Abluft auf dem Drehrohrofen kann aber durch das Kühlergehäuse strömen, wobei durch den Kühler atmosphärische Luft in den Heißgaserzeuger gezogen wird. In the configuration where the plant produces cement clinker for the production of white cement, only very little heat is recuperated. For generating the secondary air necessary for the rotary kiln, it is necessary for a hot gas generator to heat atmospheric air so far that the rotary kiln is heated the burner lance maintains the necessary temperature to sustain the sintering reaction. For this purpose, it may be provided that a hot gas generator heats cooling air from the radiator end or from the free atmosphere and conducts it into the radiator inlet housing, where the heated cooling air flows as secondary air into the rotary kiln and passes as tertiary air into other parts of the system. With the flap open, the cement clinker falls directly onto the crusher. However, any exhaust air on the rotary kiln may flow through the radiator housing, atmospheric air being drawn into the hot gas generator by the radiator.
In der Konfiguration der Anlage, in der weißer Zement hergestellt wird, ist die Menge des in den Drehrohrofen eingeleiteten Wassers sehr kritisch. Wird zu we- nig Wasser eingeleitet, so bricht die Barriere zwischen atmosphärischer Luft und reduktiver Umgebung in dem Drehrohrofen zusammen. Der Zementklinker wird nicht genug gekühlt, so dass der Zementklinker zur Herstellung von weißem Ze- ment eine nur geringe Qualität hat. Wird hingegen zu viel Wasser auf den Ze- mentklinker gesprüht, so kann der Zementklinker an der Oberfläche eine hydrau- lische Reaktion als Beginn des Abbindens durchlaufen, was die Qualität des Klin- kers herabsetzt. Außerdem wird durch eine zu starke Kühlung die Temperatur im Drehrohrofen unnötig herabgesetzt, was die Energiekosten in die Höhe treibt und die Klinkerausbeute verringert. Es ist deshalb in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine Regelvorrichtung die Menge Kühlwasser steu- ert, die pro Zeiteinheit durch die Leitung strömt, die zum Kühlen des Zementklin- kers vorgesehen ist. Die Regelstrecke besteht in diesem Fall aus der Messung der Klinkertemperatur, die vom Drehrohrofen abgeworfen wird über die Wasser- menge, die pro Zeiteinheit in den Drehrohrofen strömt. Als Regeltemperatur eig- net sich Temperaturen im Bereich zwischen 200°C und 300°C mit einer Zieltem- peratur von etwa 250°C. Die Menge Wasser, die notwendig ist, um den Klinker zu kühlen, lässt sich aus der spezifischen Verdampfungsenthalpie von Wasser be- rechnen. Eine Menge on 1 kg Zementklinker mit einer Wärmekapazität von etwa 1 kJ / kg / K (tatsächlich geringfügig weniger) erfordert zur Abkühlung von ca. In the configuration of the plant where white cement is produced, the amount of water introduced into the rotary kiln is very critical. If too little water is introduced, the barrier between the atmospheric air and the reductive environment in the rotary kiln collapses. The cement clinker is not cooled enough so that the cement clinker for the production of white cement has only a low quality. If, however, too much water is sprayed onto the cement clinker, the cement clinker on the surface can undergo a hydraulic reaction as the beginning of setting, which reduces the quality of the clinker. In addition, the temperature in the rotary kiln is unnecessarily reduced by excessive cooling, which drives the energy costs in the air and reduces the clinker yield. It is therefore provided in an advantageous embodiment of the invention that a control device controls the amount of cooling water, which flows through the line per unit time, which is provided for cooling the Zementklin- kers. The controlled system consists in this case of the measurement of the clinker temperature, which is thrown off the rotary kiln on the amount of water flowing per unit time in the rotary kiln. Temperatures in the range between 200 ° C and 300 ° C with a target temperature of about 250 ° C are suitable as the control temperature. The amount of water needed to cool the clinker can be calculated from the specific enthalpy of evaporation of water. An amount of 1 kg cement clinker with a heat capacity of about 1 kJ / kg / K (actually slightly less) requires approx.
1 400°C auf ca. 250°C etwa 1 kg * 1.000 K * 1 kJ / kg / K ca. 1 MJ Wärme auf (grobe Überschlagsrechnung). Wasser hat eine spezifische Verdampfungsent- halpie von 2.400 kJ / kg (grober Wert), also 2,4 MJ / kg. Um dem Zementklinker 1 MJ Wärme für 1 kg Zementklinker zu entziehen, bedarf es also 400 ml Wasser, die Verdampft werden müssen. Sofern eine Thermolyse des Kühlwassers auftritt verringert sich der Wasseranspruch zur Kühlung des Zementklinkers sehr erheb- lich, weil die Thermolyse des Wassers stark endotherm ist. Eine Thermolyse ist von daher sogar erwünscht, weil die Thermolyse des Kühlwassers zum Einen dem Zementklinker Wärme entzieht und im Bereich der Flamme der Brennerlan- ze durch Rückreaktion Wärme rekuperiert. 1 400 ° C to approx. 250 ° C approx. 1 kg * 1,000 K * 1 kJ / kg / K approx. 1 MJ heat up (rough estimate). Water has a specific evaporation enthalpy of 2,400 kJ / kg (coarse value), ie 2.4 MJ / kg. In order to remove 1 MJ heat from the cement clinker for 1 kg of cement clinker, 400 ml of water are required, which must be evaporated. If a thermolysis of the cooling water occurs, the water requirement for cooling the cement clinker is reduced considerably because the thermolysis of the water is strongly endothermic. A thermolysis is therefore even desirable because the thermolysis of the cooling water on the one hand extracts heat from the cement clinker and recuperates heat in the area of the flame of the burner lance by reverse reaction.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, Luft aus einem dem Drehrohrofen folgenden Klinkerkühler zu entnehmen, insbesondere aus dem hinteren Teil, in dem die Kühlerabluft um die 100°C bis 150°C beträgt. Diese nur noch geringe Wärmemengen tragende Kühlerabluft wird mit einem Heißgaser- zeuger auf ca. 300°C bis 350°C erwärmt und dem Gehäuse der Brennerlanze als zusätzliche Primärluft zugeführt. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Brüden, die bei der Wasserkühlung entstehen, aus dem Drehrohrofen abgezogen werden können, ohne dass dadurch dem Drehrohrofen die notwendige Zuluftmenge fehlt, die für den Betrieb des Wärmetauschers und des dem Drehrohrofen folgenden Calcinators als Trägerluft gebraucht wird. Die durch das Kühlen des Klinkers mit Wasser (Wasserquenchen) entstehenden Brüden können am Ofen köpf abgezo- gen werden und belasten so nicht den Ofenprozess, trotzdem kann genug Ver- brennungsluft über den Hauptbrenner zugeführt werden. Durch die vorgewärmte Luft kann am Hauptbrenner mit weniger oder ggf. sogar ganz ohne Stützbrenn- stoffe wie Erdgas oder Erdöl gearbeitet werden. Zwar wird auch im Heißgaser- zeuger zusätzlicher Brennstoff verfeuert, durch die Optimierung der Brennräume und die räumliche Trennung aber mit einer verbesserten Gesamteffizienz. Bei geeigneter Prozessführung könnte im Heißgaserzeuger auch ein aschereicher, aber zündwilliger Brennstoff wie Braunkohlenstaub verbrannt werden, die Asche würde dann über einen Zyklon abgeschieden, bevor die Heißgase dem Prozess zugeführt werden. Während des Betriebs der Anlage zur Herstellung von Weiß- zement (sog. Weißzement-Betrieb) ist das Brennerkühlrohr thermisch weniger belastet, so dass durchaus mit relativ heißer Luft gearbeitet werden kann. Im Be- triebs der Anlage zur Herstellung von Grauzement (Grauzement-Betrieb) kann das Kühlrohr über eine geringe Menge Umgebungsluft, die durch geeignet di- mensionierte Öffnungen in die Leitung eingesaugt wird, effizient gekühlt werden.In a further embodiment of the invention can be provided to remove air from a rotary kiln following clinker cooler, in particular from the rear part, in which the cooler exhaust air is around 100 ° C to 150 ° C. These cooler exhaust air, which only carries small amounts of heat, is heated to approximately 300 ° C. to 350 ° C. by means of a hot gas generator and fed to the housing of the burner lance as additional primary air. This arrangement allows the vapors produced in the water cooling, can be withdrawn from the rotary kiln, without this the rotary kiln lacks the necessary supply air, which is needed for the operation of the heat exchanger and the rotary kiln following calciner as carrier air. The vapors produced by cooling the clinker with water (water quenching) can be removed from the kiln head and thus do not burden the kiln process. Nevertheless, enough combustion air can be supplied via the main burner. The preheated air can be used on the main burner with less or even without any supporting fuel such as natural gas or crude oil. Although additional fuel is also burned in the hot gas generator, through the optimization of the combustion chambers and the spatial separation but with an improved overall efficiency. With suitable process control, an ash-rich, but ignitable fuel such as lignite dust could be burned in the hot gas generator, the ash would then be separated via a cyclone before the hot gases are fed into the process. During operation of the plant for the production of white Cement (so-called white cement operation) is the burner cooling tube thermally less burdened, so that it is quite possible to work with relatively hot air. During operation of the plant for the production of gray cement (gray cement operation), the cooling pipe can be efficiently cooled by means of a small amount of ambient air, which is sucked into the pipe through suitably dimensioned openings.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigt:  It shows:
Fig. 1 eine Abbildung eines Drehrohrofenkopfgehäuses mit links anschließen- dem Drehrohrofen, Teil eines Kühlers und erfindungsgemäßer Brenner- lanze in einer ersten Konfiguration zur Herstellung von Zementklinker für die weitere Herstellung von Weißzement,  1 shows an illustration of a rotary kiln furnace head housing with a rotary kiln connected to the left, part of a cooler and burner lance according to the invention in a first configuration for the production of cement clinker for the further production of white cement,
Fig. 2 eine Abbildung eines Drehrohrofenkopfgehäuses mit links anschließen- dem Drehrohrofen, Teil eines Kühlers und erfindungsgemäßer Brenner- lanze in einer zweiten Konfiguration zur Herstellung von Zementklinker zur Herstellung von grauem Zement,  2 shows an illustration of a rotary kiln furnace head housing with a rotary kiln connected to the left, part of a cooler and burner lance according to the invention in a second configuration for the production of cement clinker for the production of gray cement,
Fig. 3 eine Ausgestaltung des Drehrohrofenkopfgehäuses mit Heißgaserzeu- ger, der dem Brennergehäuse als Primärluft zugeführt wird.  Fig. 3 shows an embodiment of the Drehrohrofenkopfgehäuses with Heißgaserzeu- ger, which is supplied to the burner housing as the primary air.
In Figur 1 ist eine Abbildung eines Drehrohrofenkopfgehäuses 10 mit links an- schließendem Drehrohrofen 15, Teil eines Klinkerkühlers 20 und erfindungsge- mäßer Brennerlanze 25 in einer ersten Konfiguration zur Herstellung von Ze- mentklinker für die weitere Herstellung von Weißzement dargestellt. In dieser hier dargestellten, ersten Konfiguration ist die verfahrbar gelagerte Brennerlanze 25 maximal aus dem Drehrohrofen 15 herausgezogen. Dabei ist die Brennerlanze 25 durch das Drehrohrofengehäuse 10 hindurchgeführt und ragt in den Drehroh- rofen 15 hinein. Die aus der Brennerlanze heraustretende Flamme 30 erzeugt im Drehrohrofen 15 eine Temperatur von ca. 1.450°C bei der das im Drehrohrofen rollende, calcinierte Rohmehl 35 auf dem Weg von links nach rechts zum Dreh- rohrofenkopf 40 zu Zementklinker gesintert wird. In dieser Konfiguration fällt das zu Zementklinker 45 gesinterte, calcinierte Rohmehl 35 auf eine Klappe 50, die einen darunter angeordneten Brecher 55 abdeckt. Dieser Brecher 55 ist in dieser hier dargestellten, ersten Konfiguration ohne Funktion. Der durch den Drehrohro- fen 15 abgeworfene, noch heiße Zementklinker rutscht durch die als Einlauf- schurre wirkende Klappe 50 auf ein rechts im Klinkerkühler 20 anschließendes Kühlrost 60, wo der Zementklinker 45 durch von unten durch den Kühlrost 60 hindurchströmende, atmosphärische Luft 65 gekühlt wird. Die erhitzte Kühler- abluft 70 strömt entgegen der durch Pfeil 75 angezeigten Materialflussrichtung in Richtung des Dreh roh rofenkopfes 40, wo die heiße Kühlerabluft 70 einerseits in den Drehrohrofen 15 als Sekundärluft 80 einströmt oder als Tertiärluft 85 in einen hier nicht dargestellten Calcinator durch die Tertiärluftleitung 90 strömt. Eine hier im Drehrohrofenkopfgehäuse 10 vorhandene Zuluftleitung 95 ist in dieser hier dargestellten Konfiguration ohne Funktion. In die Brennerlanze 25 strömt von au- ßen ein: Brennstoff 100 und atmosphärische Primärluft 105 zur Erzeugung der heißen Flamme 30. Weitere Leitungen 110 zum Führen von Kühlwasser sind in dieser Konfiguration ebenfalls ohne Funktion. In dieser hier dargestellten Konfigu- ration arbeitet die Anlage zur Herstellung von Zement wie eine gattungsgemäße Anlage zur Herstellung von Zementklinker, wobei von der Gesamtanlage hier nur die die Erfindung betreffenden Anlagenteile gezeigt sind. FIG. 1 shows an illustration of a rotary tubular furnace head housing 10 with a rotary kiln 15 on the left, part of a clinker cooler 20 and burner lance 25 according to the invention in a first configuration for producing cement clinker for the further production of white cement. In this first configuration shown here, the movably mounted burner lance 25 is pulled out of the rotary kiln 15 as much as possible. In this case, the burner lance 25 is passed through the rotary kiln housing 10 and protrudes into the rotary kiln 15. The flame 30 emerging from the burner lance generates a temperature of about 1450 ° C. in the rotary kiln 15 at which the calcined raw meal 35 rolling in the rotary kiln is sintered on the way from left to right to the rotary kiln head 40 into cement clinker. In this configuration, the calcined raw meal 35 sintered into cement clinker 45 falls on a flap 50 which covers a crusher 55 arranged underneath. This breaker 55 is without function in this first configuration shown here. The still hot cement clinker dropped by the rotary straw 15 slips through the flap 50 acting as an inlet chute onto a cooling grate 60 on the right in the clinker cooler 20, where the cement clinker 45 is cooled by atmospheric air 65 flowing through the cooling grate 60 from below , The heated radiator exhaust air 70 flows against the material flow direction indicated by arrow 75 in the direction of the rotary kiln 40 where the hot radiator exhaust 70 flows on the one hand into the rotary kiln 15 as secondary air 80 or as tertiary air 85 into a calciner, not shown here, through the tertiary air duct 90 flows. An existing here in Drehrohrofenkopfgehäuse 10 supply air line 95 is in this configuration shown here without function. Into the burner lance 25 flows from the outside: fuel 100 and atmospheric primary air 105 to generate the hot flame 30. Other lines 110 for conducting cooling water are also in this configuration without function. In this configuration shown here, the plant for the production of cement works like a generic plant for the production of cement clinker, of the entire plant here only the system parts of the invention are shown.
In Figur 2 ist die identische Anlage zur Herstellung von Zementklinker in einer hier dargestellten, zweiten Konfiguration gezeigt. Anders gegenüber der Konfigu- ration in Figur 1 ist hier zunächst die offene Klappe 50, die so gestellt ist, dass aus dem Drehrohrofen 15 herausfallender Zementklinker 45 unmittelbar auf einen Brecher 115, der den hier bereits auf ca. 250°C abgeschreckten und erkalteten Zementklinker 45 zerkleinert. Unterhalb des Brechers 115 ist ein für die Erfindung nicht wesentliches Förderband angeordnet, das den gebrochenen Zementklinker 45 abtransportiert. Gegenüber der Konfiguration in Figur 1 ist in dieser Darstel- lung die Brennerlanze 25 weitest möglich über ihre verfahrbare Lagerung in den Drehrohrofen 15 hineingeführt. Die Leitungen 110 zum Führen von Kühlwasser sind gegenüber der Anlagenkonfiguration in Figur 1 mit Wasser beaufschlagt. Dieses Wasser erfüllt mehrere Funktionen. Eine erste Funktion ist die Kühlung der Brennerlanze, die hier weit in dem Drehrohrofen 15 steckt, und von daher einer hohen thermischen Last ausgesetzt ist. Eine zweite Funktion ist das Ver- sprühen des Kühlwassers auf das noch ca. 1.400°C bis 1.450°C heiße, calcinier- te Rohmehl 35, das sich im Sinterprozess zu Zementklinker 45 befindet. Für die Herstellung von Zementklinker für die weitere Herstellung von Weißzement ist es wichtig, auf Rohmaterialien zurückzugreifen, die besonders arm an Eisen (Fe), Mangan (Mn), Chrom (Cr) und Titan (Ti) sind. Durch die zuvor genannte Armut liegt der Schmelzpunkt des Rohmehls deutlich, nämlich um ca. 100 K, höher. Beim Abschrecken des sinternden Rohmehls kristallisiert das Rohmehl zu den im Bereich der Zementwissenschaft bekannten C, A und S-Phasen. Diese Kristalli- sation erfordert eine sehr rasche Abkühlung, damit in dem sehr komplexen Pha- sendiagramm des erhitzen Rohmehls 35 keine anderen Phasen bei höherer Temperatur entstehen, die anderenfalls, bei langsamerer Abkühlung, durch ther- modynamische Kontrolle nicht zu den erwünschten C-, A- und S-Phasen führen. Die rasche Abkühlung des Rohmehls 35 unterbindet ein Kristallisieren der sich thermodynamisch bei anderen Temperaturen ausbildenden Phasen im erwünsch- ten Zementklinker 45, die einerseits nicht die hydraulischen Eigenschaften des Zementklinkers 45 zeigen und auch den Zementklinker 45 verfärben könnten. Beim Kontakt des Kühlwassers mit dem sehr heißen Rohmehl 35 / Zementklinker 45 verdampft das Wasser sofort. Durch die Präsenz der katalytisch hochwirksa- men Rohmehl- 35 und/oder Zementklinker 45-Granalien kann es auch passieren, dass das Kühlwasser eine Thermolyse unter Spaltung des Wassers zu molekula- rem Wasserstoff und Sauerstoff durchläuft, was neben der reinen Wasserver- dampfung mit einer sehr hohen Wärmekapazität, dem Rohmehl 35 / dem Ze- mentklinker 45 weitere erhebliche Wärme entzieht. Es ist zwar bekannt, dass Wasser erst ab Temperaturen oberhalb von 2.000°C eine merkliche Thermolyse durchläuft. In Gegenwart von katalytisch wirksamen Materialien kann die Thermo- lyse durch die Absenkung der Aktivierungsenergie zur Thermolyse aber auch schon bei 900°C stattfinden. Durch die Thermolyse entsteht Knallgas, also ein Wasserstoff (H2) - Sauerstoff (02)-Gemisch. Dieses Knallgas wird durch die vor- erhitzte Heißluft 120, die in das Drehrohrofenkopfgehäuse 10 durch eine Leitung 125 geleitet wird, stark verdünnt und in den Bereich der Flamme 30 der Brenner- lanze 25 geweht. Im Bereich der Flamme 30 kann das Knallgas wie in einer Knallgasflamme auch wieder zu Wasser reagieren oder mit dem Brennstoff eine komplexe Folge von Redoxreaktionen als Verbrennungsreaktion durchlaufen. Da das Gas im Drehrohrofen 25 durch die Flamme 30 der Brennerlanze 25 sehr heiß ist, wird aber die durch die Verdampfung des Kühlwassers aufgenommene Wär- me dem Prozess durch Rekuperation nicht wieder zugeführt. Der im Bereich des Drehrohrofens 15 zwischen dem Drehrohrofenkopf 40 und der Flamme 30 befind- liche Wasserdampf verdrängt die von außen aus dem Kühler anstehende atmo- sphärische und kalte Luft. Somit bildet der Wasserdampf hier eine Barriere zwi- schen den durch die Verbrennungsführung in der Flamme 30 eingestellten reduk- tiven Flammenabgasen, die sich tiefer im Drehrohrofen befinden, und der atmo- sphärischen Außenluft im Klinkerkühler 20. Die durch die Leitung 125 zugeführte Heißluft 120 ist bereits durch die Vorerhitzung mit einer entsprechenden Flamme sauerstoffarm und strömt durch die Thermik im Drehrohrofen 15 vor allem am oberen Rand des Drehrohrofens 15 in den Drehrohrofen 15 hinein. Ein Teil der erhitzen Heißluft 120 strömt als Tertiärluft 85 in die Tertiärluftleitung 90. FIG. 2 shows the identical plant for producing cement clinker in a second configuration shown here. In contrast to the configuration in FIG. 1, the open flap 50, which is set in such a way that cement clinker 45 falling out of the rotary kiln 15, acts directly on a crusher 115 which blocks the cement clinker, which has already been quenched and cooled down to approximately 250 ° C. 45 minced. Below the crusher 115 a not essential for the invention conveyor belt is arranged, which removes the broken cement clinker 45. In contrast to the configuration in FIG. 1, in this depiction, the burner lance 25 is guided into the rotary kiln 15 as far as possible via its movable mounting. The lines 110 for guiding cooling water are supplied with water in relation to the system configuration in FIG. This water fulfills several functions. A first function is cooling the burner lance, which is here far in the rotary kiln 15, and is therefore exposed to a high thermal load. A second function is the spraying of the cooling water onto the calcined crude meal 35, which is still about 1,400 ° C. to 1,450 ° C., and which is in the sintering process to cement clinker 45. For the production of cement clinker for the further production of white cement, it is important to use raw materials that are particularly low in iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr) and titanium (Ti). Due to the aforementioned poverty, the melting point of the raw meal is significantly higher, namely by about 100 K, higher. During quenching of the sintering raw meal, the raw meal crystallizes to the C, A and S phases known in the field of cement science. This crystallization requires very rapid cooling so that in the very complex phase diagram of the raw raw meal 35 there are no other phases at higher temperature, which otherwise, at slower cooling, will not yield the desired C, A by thermodynamic control - and S-phases lead. The rapid cooling of the raw meal 35 prevents crystallization of the thermodynamically forming phases at other temperatures in the desired cement clinker 45, which on the one hand does not show the hydraulic properties of the cement clinker 45 and could also discolor the cement clinker 45. Upon contact of the cooling water with the very hot raw meal 35 / cement clinker 45, the water evaporates immediately. Due to the presence of the catalytically highly effective raw meal 35 and / or cement clinker 45 granules, it can also happen that the cooling water undergoes a thermolysis with splitting of the water into molecular hydrogen and oxygen, which in addition to the pure water evaporation with a very high heat capacity, the raw meal 35 / the cement clinker 45 further draws considerable heat. Although it is known that water undergoes a noticeable thermolysis only from temperatures above 2,000 ° C. In the presence of catalytically active materials, however, the thermolysis can also take place at 900 ° C. by lowering the activation energy for the purpose of thermolysis. The thermolysis produces oxyhydrogen, ie a hydrogen (H 2 ) - oxygen (0 2 ) mixture. This blast gas is passed through the preheated hot air 120 which enters the rotary kiln housing 10 through a conduit 125 is strongly diluted and blown into the area of the flame 30 of the burner lance 25. In the area of the flame 30, the oxyhydrogen gas can also react again to water, as in a oxyhydrogen flame, or it can use the fuel to undergo a complex series of redox reactions as a combustion reaction. Since the gas in the rotary kiln 25 is very hot due to the flame 30 of the burner lance 25, the heat absorbed by the evaporation of the cooling water is not returned to the process by recuperation. The water vapor present in the area of the rotary kiln 15 between the rotary kiln furnace head 40 and the flame 30 displaces the atmospheric and cold air present from the outside of the cooler. Thus, the water vapor here forms a barrier between the reductive flame exhaust gases set by the combustion guide in the flame 30, which are deeper in the rotary kiln, and the atmospheric air in the clinker cooler 20. The hot air 120 supplied through the line 125 is already by the preheating with a corresponding flame oxygen poor and flows through the thermals in the rotary kiln 15, especially at the top of the rotary kiln 15 in the rotary kiln 15 inside. A portion of the heated hot air 120 flows as tertiary air 85 into the tertiary air duct 90.
Da der aus dem Drehrohrofenkopf 40 herausfallende Zementklinker 45 durch die Wasserkühlung auf ca. 250°C abgekühlt ist, ist eine Kühlung mit atmosphärischer Luft nicht notwendig und der frische Zementklinker kann sofort durch die offene Klappe 50 auf den Brecher zur Zerkleinerung fallen.  Since the cement clinker 45 falling out of the rotary kiln furnace head 40 has been cooled by the water cooling to approximately 250 ° C., cooling with atmospheric air is not necessary and the fresh cement clinker can immediately fall through the open flap 50 onto the crusher for comminution.
Nach der hier vorgestellten Integration der Wasserzuführung in den Drehrohrofen mit der Brennerlanze ist es möglich, dass der Bereich zwischen Drehrohrofenkopf 40 und Flamme 30 der Brennerlanze 25 recht lang wird, nämlich im Bereich bis zu 15 m, wobei die hohe thermische Last auf die Brennerlanze 25 durch das Kühlwasser in der Leitung 110 verringert wird. Andererseits profitiert die Stabilität der Zuleitung von Wasser durch die Integration in die Brennerlanze 25. Auf diese Weise lässt sich gegenüber dem Stand der Technik, insbesondere gegenüber der Verfahrensführung in der Deutschen Patentschrift DE 1 178 769 eine verlän- gerte Kühlzone aufbauen. Dadurch ist es wiederum möglich, auf die Zufuhr von Reduktionsmittel in den Bereich der Kühlung zu verzichten, weil der Wasser- dampf in dem verlängerten Drehrohrofenabschnitt zwischen Dreh roh rofen köpf 40 und der Flamme 30 der Brennerlanze 25 eine Oxidation durch stöchiometrisch überschüssigen Sauerstoff, wie er in atmosphärischer Luft vorhanden ist, verhin- dert. Der möglicherweise durch Thermolyse entstandene Sauerstoff (02) wird durch den stöchiometrisch aus dem Kühlwasser vorhandenen Wasserstoff (H2) maskiert. After the presented here integration of the water supply in the rotary kiln with the burner lance, it is possible that the area between Drehrohrofenkopf 40 and flame 30 of the burner lance 25 is quite long, namely in the range up to 15 m, the high thermal load on the burner lance 25th is reduced by the cooling water in the conduit 110. On the other hand, the stability of the supply of water benefits from the integration into the burner lance 25. In this way, an extended cooling zone can be built up compared with the prior art, in particular with regard to the process control in German Patent DE 1 178 769. This in turn makes it possible to feed on Reduction agent in the range of cooling to be dispensed with, because the water vapor in the extended rotary kiln section between rotary kiln head 40 and the flame 30 of the burner lance 25 oxidation by stoichiometrically excess oxygen, such as is present in atmospheric air, prevented. The oxygen (0 2 ) possibly formed by thermolysis is masked by the hydrogen (H 2 ) present stoichiometrically from the cooling water.
In Figur 3 ist eine Ausgestaltung der Anlage zur Herstellung von Zementklinker für die weitere Herstellung von Weißzement dargestellt, in welcher zusätzlich zu den in Figur 2 dargestellten Merkmalen eine Leitung für Kühlerabluft 1 1 1 vorge- sehen ist, die aus dem hinteren Teil eines Klinkerkühlers stammt. Diese Luft hat eine Temperatur zwischen ca. 100°C und 150°C und wird durch einen Heißgas- erzeuger 1 12 auf eine Temperatur von ca. 300°C bis 350°C gebracht und als er- hitzte Kühlerabluft 1 13 der Primärluft 105 zugeführt. Dabei kann die Zuführung der erhitzte Kühlerabluft 1 13 der Primärluft unmittelbar zugeführt werden oder aber in das Brennerlanzengehäuse eingeströmt werden, wo es sich am Ende des Gehäuses mit der Flamme vermischt. Die zusätzliche Einspeisung der erhitzte Kühlerabluft 1 13 in die Primärluft des Brennrs hat als technischen Vorteil, dass die Brüden aus dem Drehrohrofen abgezogen werden können, ohne dass die abgezogene Luftmenge die notwendige Trägerluft für einen dem Drehrohrofen folgenden Calcinator verringert. 3 shows an embodiment of the plant for the production of cement clinker for the further production of white cement is shown, in which in addition to the features shown in Figure 2 a line for radiator exhaust air 1 1 1 is provided seen, which comes from the rear of a clinker cooler , This air has a temperature between about 100 ° C and 150 ° C and is brought by a hot gas generator 1 12 to a temperature of about 300 ° C to 350 ° C and fed as heated radiator exhaust air 1 13 of the primary air 105 , In this case, the supply of the heated radiator exhaust air 1 13 of the primary air can be supplied directly or else be flowed into the burner lance housing, where it mixes with the flame at the end of the housing. The additional feed of the heated radiator exhaust air 1 13 in the primary air of Brennrs has the technical advantage that the vapors can be withdrawn from the rotary kiln, without the withdrawn air volume reduces the necessary carrier air for a calciner following the rotary kiln.
B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E Drehrohrofenkopfgehäuse 80 Sekundärluft E N G L I S T E S T E Rotary kiln head housing 80 Secondary air
Drehrohrofen 85 Tertiärluft Rotary kiln 85 tertiary air
Klinkerkühler 90 Tertiärluftleitung Brennerlanze 95 Zuluftleitung Clinker cooler 90 Tertiary air line Burner lance 95 Supply air line
Flamme 100 Brennstoff Flame 100 fuel
Rohmehl 105 Primärluft Raw meal 105 primary air
Drehrohrofenkopf 110 Leitung (Kühlwasser) Zementklinker 111 Kühlerabluft Rotary kiln furnace head 110 pipe (cooling water) Cement clinker 111 Cooler exhaust air
Klappe 112 Heißgaserzeuger Brecher 113 erhitzte Kühlerabluft Kühlrost 115 Brecher Flap 112 Hot gas generator Crusher 113 Heated cooler exhaust Cooling plate 115 Crusher
atmosphärische Luft 120 Heißluft atmospheric air 120 hot air
Kühlerabluft 125 Leitung (Luft) Pfeil, Richtung Radiator exhaust 125 Line (air) Arrow, direction

Claims

Anlage und Brennerlanze für die weitere Herstellung von Weißzement P A T E N T A N S P R U C H E Plant and burner lance for the further production of white cement PATENT CLAIMS
1. Anlage zur Herstellung von Zementklinker für die weitere Herstellung von Weißzement, aufweisend 1. Plant for the production of cement clinker for the further production of white cement, comprising
einen Drehrohrofen (15) zum Sintern von kalkhaltigem und silikathaltigem Rohmehl (35) und gegebenenfalls weiteren Oxiden zu Zementklinker (45), wobei  a rotary kiln (15) for sintering calcareous and silicate-containing raw meal (35) and optionally other oxides to cement clinker (45), wherein
eine Brennerlanze (25) am Drehrohrofenkopf (40) des Drehrohrofens (15) vorhanden ist zur Erzeugung der notwendigen Sintertemperatur im Drehroh- rofen (15), und wobei die Brennerlanze (25) in den Drehrohrofen (15) hin- einreicht,  a burner lance (25) is provided on the rotary kiln furnace head (40) of the rotary kiln (15) for generating the necessary sintering temperature in the rotary kiln (15), and wherein the burner lance (25) inserts into the rotary kiln (15),
und  and
mindestens eine Leitung (110) zum Führen von Kühlwasser (110) in den Drehrohrofen (15) zum Abschrecken des gesinterten Zementklinkers (45) noch im Drehrohrofen (15),  at least one conduit (110) for guiding cooling water (110) into the rotary kiln (15) for quenching the sintered cement clinker (45) still in the rotary kiln (15),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Brennerlanze (25) die mindestens eine Leitung (110) zum Führen von Kühlwasser aufweist, wobei die Leitung (110) zum Führen von Kühlwasser im Bereich zwischen der Brennermündung und dem Ende des Drehrohro- fenkopfes (40) mündet und Kühlwasser auf den gesinterten Zementklinker (45) aufsprüht. the burner lance (25) having at least one conduit (110) for carrying cooling water, the conduit (110) for guiding cooling water in the region between the burner mouth and the end of the rotary kiln fenkopfes (40) opens and sprayed cooling water on the sintered cement clinker (45).
2. Anlage nach Anspruch 1 , 2. Plant according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
mehr als eine Mündung der Leitung (110) zum Führen von Kühlwasser vor- handen ist, wobei die Mündungen zwischen der Brennermündung und dem Ende des Drehrohrofenkopfes (40) verteilt sind.  More than one opening of the conduit (110) is present for guiding cooling water, wherein the orifices between the burner mouth and the end of the rotary kiln furnace head (40) are distributed.
3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. Installation according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
mindestens eine Leitung (110) zum Führen von Kühlwasser innerhalb der Brennerlanze (25) geführt ist, wobei die Leitung (110) zum Führen von Kühlwasser thermisch leitend mit der Brennerlanze (25) verbunden ist.  at least one line (110) for guiding cooling water within the burner lance (25) is guided, wherein the conduit (110) for guiding cooling water is thermally conductively connected to the burner lance (25).
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Plant according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
dass die Brennerlanze (25) verfahrbar außerhalb des Drehrohrofengehäu- ses (10) gelagert ist wodurch die Tiefe, mit der die Brennerlanze (25) in den Drehrohrofen (15) hineinreicht, variierbar ist. the burner lance (25) is movably mounted outside the rotary kiln housing (10), whereby the depth with which the burner lance (25) extends into the rotary kiln (15) can be varied.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Plant according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Drehrohrofen (15) in einen Klinkerkühler (20) mündet, wobei unterhalb einer Abwurföffnung des Drehrohrofens (15) eine Klappe (50 vorhanden ist, die einen Brecher (55) freigibt oder abdeckt, wobei die Klappe (50) im geöffneten Zustand den aus dem Drehrohrofen (15) abgeworfenen Ze- mentklinker (45) auf den Brecher (55) leitet, und  the rotary kiln (15) opens into a clinker cooler (20), below a discharge opening of the rotary kiln (15) a flap (50 is present, which releases a crusher (55) or covers, the flap (50) in the open state of the cement kiln (45) cast off from the rotary kiln (15) passes to the crusher (55), and
im geschlossenen Zustand den aus dem Drehrohrofen (15) abgeworfenen Zementklinker (45) in den Klinkerkühler (20) leitet.  in the closed state, the cement clinker (45) cast off from the rotary kiln (15) passes into the clinker cooler (20).
6. Anlage nach Anspruch 5, 6. Plant according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein Heißgaserzeuger Kühlluft vom Kühlerende zu Heißluft (120) erhitzt und in das Drehrohrofenkopfgehäuse (10) leitet, wo die Heißluft (120) als Se- kundärluft (80) in den Drehrohrofen (15) strömt und als Tertiärluft (85) in durch eine Tertiärluftleitung (90) weitere Anlageteile gelangt.  a hot gas generator heats cooling air from the radiator end to hot air (120) and directs it into the rotary kiln overhead housing (10) where the hot air (120) flows as secondary air (80) into the rotary kiln (15) and as tertiary air (85) through a tertiary air duct (90) other parts of the system.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Installation according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Regelvorrichtung die Menge des pro Zeiteinheit auf den gesinterten Zementklinker aufsprühen Wassers nach der Temperatur des aus dem Drehrohrofen abgeworfenen Zementklinkers regelt, wobei die Regeltempe- ratur 200°C bis 300°C, bevorzugt etwa 250°C beträgt. a control device regulates the amount of sprayed per unit time on the sintered cement clinker water according to the temperature of the discharged from the rotary kiln cement clinker, the control temperature is 200 ° C to 300 ° C, preferably about 250 ° C.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Installation according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
Kühlerabluft (111 ) aus einem Klinkerkühler (20), der dem Drehrohrofen (15) materialflussseitig nachgeschaltet ist, über einen Heißgaserzeuger (112) auf ca. 300°C bis 350°C erhitzt, der Primärluft (105) der Brennerlanze (25) zu- strömt.  Radiator exhaust air (111) from a clinker cooler (20), which is downstream of the rotary kiln (15) material flow side heated via a hot gas generator (112) to about 300 ° C to 350 ° C, the primary air (105) of the burner lance (25) - flows.
9. Brennerlanze (25) zum Einsatz in einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend 9. burner lance (25) for use in a system according to one of claims 1 to 8, comprising
mindestens eine Leitung (110) zum Führen von Kühlwasser, die im Bereich zwischen der Brennermündung und der vorbestimmten Eintauchtiefe in ei- nen Drehrohrofen (15) Mündungen für das Kühlwasser aufweist, durch wel- che das Kühlwasser in etwa seitlicher Richtung aus der Brennerlanze (25) austritt.  at least one duct (110) for guiding cooling water, which has openings for the cooling water in the region between the burner mouth and the predetermined immersion depth in a rotary kiln (15), through which the cooling water in an approximately lateral direction out of the burner lance (25 ) exit.
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