EP3775742B1

EP3775742B1 - System and burner lance for additionally producing white cement

Info

Publication number: EP3775742B1
Application number: EP19716842.0A
Authority: EP
Inventors: Ravi SAKSENA; André SYBON; Alexander Knoch
Original assignee: KHD Humboldt Wedag AG
Current assignee: KHD Humboldt Wedag AG
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2023-07-12
Anticipated expiration: 2039-04-01
Also published as: DK3775742T3; DE102018108802B3; WO2019197195A1; EP3775742A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker für die weitere 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 Drehrohrofens vorhanden ist zur Erzeugung der notwendigen Sintertemperatur im Drehrohrofen, und wobei die Brennerlanze in den Drehrohrofen hineinreicht, und mindestens eine Leitung zum Führen von Kühlwasser in den Drehrohrofen zum Abschrecken 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, having a rotary kiln for sintering calcareous and silicate-containing raw meal and optionally other oxides to form cement clinker, with a burner lance being present on the rotary kiln head of the rotary kiln to generate the necessary sintering temperature in the rotary kiln, and wherein the burner lance extends into the rotary kiln, and at least one conduit for conducting cooling water into the rotary kiln for quenching the sintered cement clinker while 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 besonders helle Farbe aus, wodurch der Weißzement ästhetisch besonders ansprechend 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 Weißzement besonders großvolumige Gusskörper erstellen lassen. Das Potenzial des Weißzements zum Einsatz als Hochleistungszement ist trotz seiner langen Bekanntheit noch nicht vollständig erforscht und es ist denkbar, dass Weißzement eine Vielzahl von heute noch nicht bekannten Vorzügen aufweist, die diesen Zement für spezielle Anwendungen auszeichnen.In addition to the well-known Portland cement, a similar cement is known which has been produced and used as so-called "white cement" since 1880. Dyckerhoff has been producing white cement on an industrial scale since 1931 and selling it under the brand name "Dyckerhoff-Weiß". White cement, which is now also offered by other manufacturers, is characterized by its particularly light color, which makes the white cement particularly aesthetically pleasing. Recent findings show that white cement also has a lower water requirement and a greater tendency to self-compaction than conventional, gray Portland cement. After all, the heat during setting is also lower than with conventional Portland cement, so that particularly large-volume castings can be created with white cement. The potential of white cement for use as a high-performance cement has not yet been fully researched, despite its long history, and it is conceivable that white cement has a large number of advantages that are not yet known, which distinguish this cement for special applications.

Die Herstellung von Weißzement erfordert nicht nur die Auswahl von ausgewählten Rohmaterialien, die frei sind von Zement farblich veränderndem Eisen, Mangan, Chrom oder Titan, sondern erfordert auch noch die Einhaltung von besonderen Herstellungsbedingungen des für die Herstellung von Weißzement erforderlichen 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 (CaSO₄) das in Rohmaterialien für die Herstellung von grauem Portlandzement ebenfalls vorhandene Eisenoxid (Fe₂O₃) wie ein Flussmittel wirkt und die 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 Drehrohrofen, 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 notwendigen 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 Verfahrensführung zur Herstellung von grauem Portlandzement sehr erheblich gesteigertem Energieeinsatz, weil die sehr intensive und sehr rasche Abschreckung des Zementklinkers 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 Verwendung von flüssigem Wasser ist die Aufrechterhaltung der reduktiven Atmosphäre nicht einfach möglich.The production of white cement not only requires the selection of selected raw materials that are free of cement color-changing iron, manganese, chromium or titanium, but also requires compliance with special production conditions for the cement clinker required for the production of white cement. Blanco-Varela et al. have in Adv. in Cement Research, 1997, 9, no. 35, July, 105-113 determined that in addition to fluorspar (CaF) and gypsum (CaSO 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 melting temperature of the known CAS phases in cement clinker is 1,450°C - 1,470°C reduced to approx. 1,338°C. This temperature difference thus requires a significantly higher temperature for sintering in the absence or shortage of iron oxide in the raw material, which increases the temperature in a rotary kiln used for sintering the cement clinker and also increases the necessary energy input. In addition to the increased use of energy compared to the production of gray Portland cement and the higher temperatures required, the sintered cement clinker must also be quenched much more intensively and quickly so that the desired and colorless clinker phases form. Without rapid cooling, other solid phases form in addition to the desired clinker phases in a very complex phase mixture, which leads to discoloration of the clinker. Compared to the process for the production of gray Portland cement, this different process leads to a very considerable increase in energy consumption, because the very intensive and very rapid quenching of the cement clinker means that heat from the rotary kiln cannot be recuperated in the same way as it was during production of gray Portland cement is common. In addition to the required elevated temperature and the required very rapid quenching, it is also necessary that the sintering atmosphere be highly reductive. Especially when quenching using liquid water, it is not easy to maintain the reductive atmosphere.

In der deutschen Auslegeschrift DE 25 44 343 B2 wird ein Verfahren zur Herstellung von weißem Zement offenbart. In dieser Druckschrift wird gelehrt, den Zementklinker 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, wobei sich das Heizöl erhitzt und entzündet. Dabei wird die reduktive Atmosphäre aufrechterhalten und unmittelbar nach Besprühen mit Heizöl wird der Zementklinker 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 Zementklinkers 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 Verfahrenskontrolle, die nicht einfach aufrecht zu erhalten ist.In the German Auslegeschrift DE 25 44 343 B2 a process for the production of white cement is disclosed. This document teaches throwing the cement clinker from the rotary kiln onto 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 from a first spray nozzle, causing the fuel oil to heat up and ignite. 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 which is on fire from the heating oil. This procedure is not unproblematic because soot can form during the combustion of the fuel oil, which settles on the clinker when it is cooled with water and discolours the cement clinker when it is later finely ground. Furthermore, the use of liquid water that is sprayed directly onto the clinker is problematic. By using liquid water for quenching, the hydraulic reaction, i.e. the setting of the cement clinker, is set in motion on the surface of the uncrushed cement clinker granules. With this type of process, the high quality requirements for white cement require extremely good process control, 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 kontrolliert 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 Abbinden 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, with the impeller being kept significantly smaller below the rotary kiln discharge. The reducing atmosphere is controlled in the rotary kiln, and water quenching is performed only on fine-grained cement clinker by using a classifier and a crusher. As a result, the use of water can be greatly reduced. However, the increased surface area during comminution undesirably increases the proportion of the hydraulic reaction that initiates the setting of the cement clinker on the surface of the cement clinker granules.

Nach dem Offenbarungsgehalt der US-Patentschrift US 4, 461,645 wird der frisch gesinterte Zementklinker sogar in ein Wasserbad abgeworfen. Der abgeschreckte Zementklinker ist also nass. Neben der unerwünscht einsetzenden hydraulischen Reaktion erfordert diese Intensivkühlung auch noch das Trocknen des abgeschreckten Zementklinkers bevor dieser feingemahlen wird.According to the disclosure of the US patent U.S. 4,461,645 the freshly sintered cement clinker is even thrown into a water bath. The quenched cement clinker is therefore wet. In addition to the undesirable onset of hydraulic 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 vorgeschlagen, ein Reduktionsmittel unmittelbar vor Abwurf des Zementklinkers in einen Satellitenkühler auf den noch heißen Zementklinker aufzusprühen. Der Zementklinker soll sodann mit Luft im Satellitenkühler abgekühlt werden. Die Technik der Satellitenkühler ist überholt und mechanisch sehr aufwändig.For the production of white cement is in the U.S. Patent 3,506,250 proposed spraying a reducing agent onto the still hot cement clinker immediately before dropping the cement clinker into a satellite cooler. The cement clinker should then be cooled with air in the satellite cooler. The technology of the satellite cooler 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 Drehrohrofenkopfgehäuse 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.In the German Offenlegungsschrift DE 2 041 834 discloses a device for the production of white cement, in which cement clinker is first sintered under strongly reductive conditions in a rotary kiln divided into two sections by a permeable partition and then quenched after exiting the lower chamber. For this purpose it is provided that cooling water exits from nozzles which are arranged in the rotary kiln head housing in order to cool the thrown-on cement clinker by the cooling water being sprayed directly onto the clinker. Dividing the rotary kiln into two is problematic because the passage openings can easily become clogged during operation due to cement clinker accumulations that have caked together. In such a case, the rotary kiln may break down.

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 Zementklinkerschüttung aufzusprühen. Dabei sei es wichtig, dass sich die Sprühkegel des Reduktionsmittels und des Wassers nicht überschneiden. In dieser Anordnung liegen die Zuleitungsrohre frei im Drehrohrofen und sind dort der chemisch/physikalisch aggressiven Umgebung des Drehrohrofens unmittelbar ausgesetzt.In the German patent DE 1 178 769 teaches a method of firing white cement. According to this patent, 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 an area 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 there directly 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 Weißzement 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 which is robust and is reliable. The cement clinker for the production of white cement should be able to be produced with high quality.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Brennerlanze mindestens eine Leitung zum Führen von Kühlwasser aufweist, wobei die Leitung zum Führen von Kühlwasser im Bereich zwischen der Brennermündung 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 weiterhin erwähnt.The object on which the invention is based is achieved in that the burner lance has at least one line for conducting cooling water, the line for conducting cooling water opening out in the area between the burner mouth and the end of the rotary kiln head and spraying cooling water onto the sintered cement clinker. Further advantageous configurations are specified in the subclaims to claim 1. A corresponding burner lance for such a system is also mentioned.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass mindestens eine Kühlwasserleitung Teil der Brennerlanze selbst ist. Brennerlanze und Kühlwasserleitung sind integriert. Die Brennerlanze stellt also die Flamme zum Heizen des Drehrohrofens zur Verfügung und gleichzeitig stellt sie ein Kühlmedium zur Verfügung. Die Verbindung der Brennerlanze mit dem Kühlwasser birgt gleich mehrere Vorteile. Die Herstellung von weißem Zement erfordert einen deutlich höheren Energieeinsatz als bei der Herstellung von grauem Zement, weil die notwendige Temperatur 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 bedeutet 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 vorgesehen, 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.According to the invention it is therefore provided that at least one cooling water line is part of the burner lance itself. Burner lance and cooling water line are integrated. The burner lance thus provides the flame for heating the rotary kiln and at the same time provides a cooling medium. The connection of the burner lance with the cooling water has several advantages. The production of white cement requires significantly more energy than the production of gray cement, because the temperature required to sinter the cement clinker is not available due to the lack of iron oxide, which supports the sintering process in the production of gray cement by acting as a flux . The higher use of energy also means a higher thermal load on the burner itself, which is usually protected from the heat in the rotary kiln by a jacket made of a refractory material, known in technical terms 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 conducting cooling water cools 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 atmosphärischer Luft in unmittelbare Berührung kommt, ist es notwendig, ein Reduktionsmittel, in der Regel Öl, Heizöl oder ein anderes brennbares Medium, auch Gas, als schützendes Reduktionsmittel einzusetzen. Es entsteht also der widersinnige Effekt, dass das Reduktionsmittel in der Regel durch Erzeugen von noch mehr Wärme eingesetzt wird in unmittelbarer Nähe zum Kühlmittel. Die Integration der Kühlleitung mit der Brennerlanze führt dazu, dass die Brennerlanze über ihre Länge, mit der sie in den Drehrohrofen hineinreicht, in einer durch Wasserdampf 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 Brennerlanze selbst weniger chemischer Aggressivität aus. Schließlich bildet die Wasserdampf-Barriere am Ende des Drehrohrofens eine Trennung zwischen der oxidativ wirkenden atmosphärischen Luft und der reduktiven Umgebung innerhalb des so eingestellten Drehrohrofens.Quenching the cement clinker with water while still in the rotary kiln has the well-known advantage that the reductive environment in the rotary kiln itself can be better controlled than when the cement clinker is cooled by atmospheric air outside the rotary kiln. In plants for the production of white cement, in which the clinker comes into direct contact with atmospheric air after ejection, it is necessary to use a reducing agent, usually oil, fuel oil or another combustible medium, including gas, as a protective reducing agent. This creates the absurd 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 means that the length of the burner lance that extends into the rotary kiln is immersed in an atmosphere dominated by water vapor. In front of the burner lance, however, there is a reductive environment due to the control of the burner flame. Controlling redox conditions over the burner lance area 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 oxidizing atmospheric air and the reductive environment within the rotary kiln set up in this way.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Brennerlanze mehr als eine Mündung der Leitung zum Führen von Kühlwasser vorhanden ist, wobei die Mündungen zwischen der Brennermündung und dem Ende des Drehrohrofenkopfes 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 eingebunden ist.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that in the burner lance there is more than one outlet of the line for conducting cooling water, the outlets being distributed between the burner outlet and the end of the rotary kiln head. With this arrangement, it is possible to wrap the burner lance in a veritable envelope of cooling water orifices, so that the burner lance is fully encased in a stationary water vapor envelope by blowing water into the end portion of the rotary kiln.

Es ist möglich, die Leitungen zum Führen von Kühlwasser innerhalb der feuerfesten Ummantelung unterzubringen. Dazu wird eine Wasserleitung an der Brennerlanze ohne feuerfeste Ummantelung angelegt. Danach wird die feuerfeste Ummantelung, 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 bereits zum Einsatz der 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 Verbindung der Brennerlanze mit der mindestens einen Leitung zum Führen von Kühlwasser 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 ducts for carrying cooling water inside the refractory jacket. To do this, a water line is attached to the burner lance without a refractory sheath. Then the refractory casing, which usually consists of a castable refractory material (refractory), is wrapped around the burner lance with a corresponding formwork cast. This very simple and inexpensive production method is already suitable for use with the burner lance. It has proven to be more advantageous if the at least one line for conducting 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 essential function of the refractory material is very poor heat conduction. The cooling effect of the cooling water would therefore have little cooling effect on the burner lance in the case of casting in castable refractory material (refractory). The burner lance itself would be cooled by a thermally conductive connection of the burner lance to the at least one line for conducting cooling water, which is of particularly great advantage if the burner lance has adjustable air and/or fuel nozzles. Cooling the burner lance extends the service life of the adjustment linkage.

In einer sehr besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Zementklinker für die weitere Herstellung von Weißzement kann vorgesehen sein, dass die Brennerlanze verfahrbar außerhalb eines Drehrohrofenkopfgehäuses gelagert ist, wodurch die Tiefe, mit der die Brennerlanze in den Drehrohrofen hineinreicht, variierbar ist. Durch diese Verstellbarkeit kann die Anlage in verschiedenen Konfigurationen Zementklinker für grauen Portlandzement oder aber Zementklinker für weißen Zement herstellen. Ist die Brennerlanze tief in den Drehrohrofen eingeführt, so kann die Brennerlanze in dem Teil des Drehrohrofens 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 Brennerlanze abgeschaltet werden. Der Zementklinker wird in dieser Konfiguration nicht schon im Drehrohrofen abgeschreckt, sondern in einen den Drehrohrofen materialflussseitig folgenden Kühler abgeworfen, wo der Zementklinker mit atmosphärischer Luft gekühlt wird. Diese Kühlluft kann sodann zur Rekuperation der Kühlerabwärme als Sekundärluft in den Drehrohrofen geleitet werden oder aber als Tertiärluft am Drehrohrofen vorbei in eine dem Drehrohrofen materialflussseitig vorgeschaltete 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 special embodiment of the plant according to the invention for the production of cement clinker for the further production of white cement, it can be provided that the burner lance is movably mounted outside a rotary kiln head housing, whereby the depth at which the burner lance extends into the rotary kiln can be varied. This adjustability allows the plant to produce clinker for gray Portland cement or clinker for white cement in different configurations. If the burner lance is inserted deep into the rotary kiln, the burner lance can cool the cement clinker in the part of the rotary kiln behind the burner mouth and at the same time create a barrier for the reductive atmosphere. However, if the burner lance is completely removed from the rotary kiln, the cooling of the burner lance can be switched off. In this configuration, the cement clinker is not already quenched in the rotary kiln, but thrown 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 routed as secondary air into the rotary kiln to recuperate the waste heat from the cooler or as tertiary air past the rotary kiln into a material flow upstream upstream of the rotary kiln Preheating and calcination are conducted. The retraction of the burner lance thus extends the available rotary kiln length, so that the cement clinker for the production of gray cement can be sintered at a lower temperature but with a slightly 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 Abwurföffnung 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 optional operation, it can also be provided that the rotary kiln opens into a clinker cooler, with a flap being present below a discharge opening of the rotary kiln, which releases or covers a clinker breaker, the flap in the open state revealing the cement clinker discharged from the rotary kiln directs the clinker crusher and, when closed, directs the cement clinker discharged from the rotary kiln into the clinker cooler.

In einer Konfiguration mit geöffneter Klappe wird der Zementklinker nicht durch den Klinkerkühler geführt. Der Zementklinker zur Herstellung von weißem Zementklinker 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 atmosphärischer 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 Zementklinker für die weitere Herstellung von Weißzement also nicht unbedingt notwendig.In an open door configuration, the cement clinker is not fed through the clinker cooler. The cement clinker for the production of white cement clinker has already cooled down so much when it is discharged from the rotary kiln, the temperature is around 250°C, that no further cooling is necessary before crushing. Cement clinker with a temperature of 250°C can be pre-crushed with a crusher without any problems. The final cooling can be done with atmospheric air, with the internal transport via conveyor belts cooling the cement clinker to acceptable temperatures for storage in a clinker silo. 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 geschlossene 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 damper is closed, the still hot cement clinker for the production of gray cement is directed via the closed damper 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 Kühlereinlaufgehäuse 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 in which the plant produces cement clinker for the production of white cement, very little heat is recovered. To generate the secondary air required for the rotary kiln, it is necessary for a hot gas generator to heat the atmospheric air to such an extent that the rotary kiln of the burner lance maintains the necessary temperature to maintain the sintering reaction. For this purpose, it can be provided that a hot gas generator heats cooling air from the cooler end or from the free atmosphere and directs it into the cooler inlet housing, where the heated cooling air flows into the rotary kiln as secondary air and reaches other parts of the system as tertiary air. When the flap is open, the cement clinker falls directly onto the crusher. However, any exhaust air on the rotary kiln can flow through the cooler housing, with atmospheric air being drawn into the hot gas generator through the cooler.

In der Konfiguration der Anlage, in der weißer Zement hergestellt wird, ist die Menge des in den Drehrohrofen eingeleiteten Wassers sehr kritisch. Wird zu wenig 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 Zement eine nur geringe Qualität hat. Wird hingegen zu viel Wasser auf den Zementklinker gesprüht, so kann der Zementklinker an der Oberfläche eine hydraulische Reaktion als Beginn des Abbindens durchlaufen, was die Qualität des Klinkers 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 steuert, die pro Zeiteinheit durch die Leitung strömt, die zum Kühlen des Zementklinkers vorgesehen ist. Die Regelstrecke besteht in diesem Fall aus der Messung der Klinkertemperatur, die vom Drehrohrofen abgeworfen wird über die Wassermenge, die pro Zeiteinheit in den Drehrohrofen strömt. Als Regeltemperatur eignet sich Temperaturen im Bereich zwischen 200°C und 300°C mit einer Zieltemperatur von etwa 250°C. Die Menge Wasser, die notwendig ist, um den Klinker zu kühlen, lässt sich aus der spezifischen Verdampfungsenthalpie von Wasser berechnen. Eine Menge on 1 kg Zementklinker mit einer Wärmekapazität von etwa 1 kJ / kg / K (tatsächlich geringfügig weniger) erfordert zur Abkühlung von ca. 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 Verdampfungsenthalpie 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 erheblich, 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 Brennerlanze durch Rückreaktion Wärme rekuperiert.In the configuration of the plant producing white cement, the amount of water introduced into the rotary kiln is very critical. If too little water is introduced, the barrier between atmospheric air and the reductive environment in the rotary kiln collapses. The cement clinker is not cooled enough, so the cement clinker used to make white cement is of poor quality. On the other hand, if too much water is sprayed on the cement clinker, the cement clinker may undergo a hydraulic reaction on the surface to start setting, which degrades the quality of the clinker. In addition, excessive cooling unnecessarily reduces the temperature in the rotary kiln, which drives up energy costs 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 that flows through the line provided for cooling the cement clinker per unit of time. In this case, the controlled system consists of measuring the clinker temperature that is dropped from the rotary kiln via the amount of water that flows into the rotary kiln per unit of time. Temperatures in the range between 200°C and 300°C with a target temperature of around 250°C are suitable as control temperatures. The amount of water required to cool the clinker can be calculated from the specific enthalpy of vaporization of water. A quantity of 1 kg of cement clinker with a heat capacity of about 1 kJ / kg / K (actually slightly less) requires about 1 kg * 1,000 K * 1 kJ / kg / K to cool down from about 1,400°C to about 250°C approx. 1 MJ heat up (rough calculation). Water has a specific vaporization enthalpy of 2,400 kJ/kg (rough value), i.e. 2.4 MJ/kg. In order to extract 1 MJ of heat from the cement clinker for 1 kg of cement clinker, 400 ml of water are required, which have to be evaporated. If 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. Thermolysis is therefore even desirable because the thermolysis of the cooling water extracts heat from the cement clinker and recuperates heat in the area of the flame of the burner lance through a 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 Heißgaserzeuger 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 Ofenkopf abgezogen werden und belasten so nicht den Ofenprozess, trotzdem kann genug Verbrennungsluft über den Hauptbrenner zugeführt werden. Durch die vorgewärmte Luft kann am Hauptbrenner mit weniger oder ggf. sogar ganz ohne Stützbrennstoffe wie Erdgas oder Erdöl gearbeitet werden. Zwar wird auch im Heißgaserzeuger 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 Weißzement (sog. Weißzement-Betrieb) ist das Brennerkühlrohr thermisch weniger belastet, so dass durchaus mit relativ heißer Luft gearbeitet werden kann. Im Betriebs der Anlage zur Herstellung von Grauzement (Grauzement-Betrieb) kann das Kühlrohr über eine geringe Menge Umgebungsluft, die durch geeignet dimensionierte Öffnungen in die Leitung eingesaugt wird, effizient gekühlt werden.In a further embodiment of the invention, air can be taken from a clinker cooler following the rotary kiln, in particular from the rear part, in which the cooler exhaust air is around 100°C to 150°C. This cooler exhaust air, which only carries small amounts of heat, is heated to approx. 300°C to 350°C with a hot gas generator and fed to the housing of the burner lance as additional primary air. This arrangement allows the vapors that are produced during the water cooling to be extracted from the rotary kiln without the rotary kiln missing the necessary supply air volume that is needed as carrier air for the operation of the heat exchanger and the calciner following the rotary kiln. The vapors produced by cooling the clinker with water (water quenching) can be drawn off at the kiln head and thus do not burden the kiln process, but enough combustion air can still be supplied via the main burner. The preheated air means that the main burner can be used with less or even no auxiliary fuels such as natural gas or oil. Although additional fuel is also burned in the hot gas generator, the optimization of the combustion chambers and the spatial separation mean that the overall efficiency is improved. With a suitable process control, an ash-rich but ignitable fuel such as lignite dust could also be burned in the hot gas generator. The ash would then be separated using a cyclone before the hot gases are fed into the process. During the operation of the plant for the production of white cement (so-called white cement operation), the burner cooling tube is thermally less stressed, so that it is possible to work with relatively hot air. During operation of the plant for the production of gray cement (grey cement operation), the cooling pipe can be efficiently cooled using a small amount of ambient air that is sucked into the line through suitably dimensioned openings.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the following figures.

Es zeigt:

Fig. 1: eine Abbildung eines Drehrohrofenkopfgehäuses mit links anschließendem Drehrohrofen, Teil eines Kühlers und erfindungsgemäßer Brennerlanze in einer ersten Konfiguration zur Herstellung von Zementklinker für die weitere Herstellung von Weißzement,
Fig. 2: eine Abbildung eines Drehrohrofenkopfgehäuses mit links anschließendem Drehrohrofen, Teil eines Kühlers und erfindungsgemäßer Brennerlanze in einer zweiten Konfiguration zur Herstellung von Zementklinker zur Herstellung von grauem Zement,
Fig. 3: eine Ausgestaltung des Drehrohrofenkopfgehäuses mit Heißgaserzeuger, der dem Brennergehäuse als Primärluft zugeführt wird.

It shows:

1: an image of a rotary kiln head housing with the 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,
2: an illustration of a rotary kiln head housing with the 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,
3: an embodiment of the rotary kiln head housing with a hot gas generator, which is fed to the burner housing as primary air.

In Figur 1 ist eine Abbildung eines Drehrohrofenkopfgehäuses 10 mit links anschließendem Drehrohrofen 15, Teil eines Klinkerkühlers 20 und erfindungsgemäßer Brennerlanze 25 in einer ersten Konfiguration zur Herstellung von Zementklinker 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 Drehrohrofen 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 Drehrohrofenkopf 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 Drehrohrofen 15 abgeworfene, noch heiße Zementklinker rutscht durch die als Einlaufschurre 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 Kühlerabluft 70 strömt entgegen der durch Pfeil 75 angezeigten Materialflussrichtung in Richtung des Drehrohrofenkopfes 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 Konfiguration 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.In figure 1 is an illustration of a rotary kiln head housing 10 with a rotary kiln 15 adjoining it on the left, part of a clinker cooler 20 and a burner lance 25 according to the invention in a first configuration for the production of cement clinker for the further production of white cement. In this first configuration shown here, the movably mounted burner lance 25 has been pulled out of the rotary kiln 15 as far as possible. The burner lance 25 is guided 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 approx. 1,450° 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 to form cement clinker. In this configuration, the cement clinker 45 sintered, calcined raw meal 35 falls on a flap 50, the covering a crusher 55 arranged below. This breaker 55 has no function in this first configuration shown here. The still hot cement clinker thrown off by the rotary kiln 15 slides 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 cooler exhaust air 70 flows counter to the material flow direction indicated by arrow 75 in the direction of the rotary kiln head 40, where the hot cooler exhaust air 70 flows into the rotary kiln 15 as secondary air 80 or as tertiary air 85 into a calciner, not shown here, through the tertiary air line 90. A supply air line 95 present in the rotary kiln head housing 10 has no function in the configuration shown here. The following flows into the burner lance 25 from the outside: fuel 100 and atmospheric primary air 105 for generating the hot flame 30. Other lines 110 for carrying cooling water are also without function in this configuration. In the configuration shown here, the plant for the production of cement works like a generic plant for the production of cement clinker, with only the parts of the plant relating to the invention being shown here from the overall plant.

In Figur 2 ist die identische Anlage zur Herstellung von Zementklinker in einer hier dargestellten, zweiten Konfiguration gezeigt. Anders gegenüber der Konfiguration 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 55, der den hier bereits auf ca. 250°C abgeschreckten und erkalteten Zementklinker 45 zerkleinert. Unterhalb des Brechers 55, ist ein für die Erfindung nicht wesentliches Förderband angeordnet, das den gebrochenen Zementklinker 45 abtransportiert. Gegenüber der Konfiguration in Figur 1 ist in dieser Darstellung 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 Versprühen des Kühlwassers auf das noch ca. 1.400°C bis 1.450°C heiße, calcinierte 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 Kristallisation erfordert eine sehr rasche Abkühlung, damit in dem sehr komplexen Phasendiagramm des erhitzen Rohmehls 35 keine anderen Phasen bei höherer Temperatur entstehen, die anderenfalls, bei langsamerer Abkühlung, durch thermodynamische 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 erwünschten 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 hochwirksamen Rohmehl- 35 und/oder Zementklinker 45-Granalien kann es auch passieren, dass das Kühlwasser eine Thermolyse unter Spaltung des Wassers zu molekularem Wasserstoff und Sauerstoff durchläuft, was neben der reinen Wasserverdampfung mit einer sehr hohen Wärmekapazität, dem Rohmehl 35 / dem Zementklinker 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 Thermolyse durch die Absenkung der Aktivierungsenergie zur Thermolyse aber auch schon bei 900°C stattfinden. Durch die Thermolyse entsteht Knallgas, also ein Wasserstoff (H₂) - Sauerstoff (O₂)-Gemisch. Dieses Knallgas wird durch die vorerhitzte Heißluft 120, die in das Drehrohrofenkopfgehäuse 10 durch eine Leitung 125 geleitet wird, stark verdünnt und in den Bereich der Flamme 30 der Brennerlanze 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 Wärme dem Prozess durch Rekuperation nicht wieder zugeführt. Der im Bereich des Drehrohrofens 15 zwischen dem Drehrohrofenkopf 40 und der Flamme 30 befindliche Wasserdampf verdrängt die von außen aus dem Kühler anstehende atmosphärische und kalte Luft. Somit bildet der Wasserdampf hier eine Barriere zwischen den durch die Verbrennungsführung in der Flamme 30 eingestellten reduktiven Flammenabgasen, die sich tiefer im Drehrohrofen befinden, und der atmosphärischen 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.In figure 2 the identical plant for the production of cement clinker is shown in a second configuration shown here. Unlike the configuration in figure 1 here is first the open flap 50, which is positioned in such a way that cement clinker 45 falling out of the rotary kiln 15 directly onto a crusher 55, which crushes the cement clinker 45, which has already been quenched and cooled to about 250° C. here. Below the crusher 55, a conveyor belt which is not essential to the invention and transports the broken cement clinker 45 away is arranged. Compared to the configuration in figure 1 In this representation, the burner lance 25 is guided as far as possible into the rotary kiln 15 via its movable bearing. The lines 110 for conducting cooling water are compared to the system configuration in figure 1 charged with water. This water fulfills several functions. A first function is cooling the burner lance, which is far in the rotary kiln 15 here, and is therefore exposed to a high thermal load. A second function is the spraying of the cooling water onto the calcined raw meal 35 , which is still around 1,400° C. to 1,450° C. hot and which is in the sintering process to form 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 poverty mentioned above, the melting point of the raw meal is significantly higher, namely by about 100 K. When the sintering raw meal is quenched, the raw meal crystallizes into the C, A and S phases known in the field of cement science. This crystallization requires very rapid cooling so that no other phases are formed at higher temperatures in the very complex phase diagram of the heated raw meal 35, which would otherwise, with slower cooling, not lead to the desired C, A and S phases through thermodynamic control . The rapid cooling of the raw meal 35 prevents crystallization of the phases that form thermodynamically at other temperatures in the desired cement clinker 45, which on the one hand do not show the hydraulic properties of the cement clinker 45 and could also discolor the cement clinker 45. When the cooling water comes into contact 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 thermolysis with the splitting of the water into molecular hydrogen and oxygen, which, in addition to the pure water evaporation, results in a very high heat capacity, the raw meal 35 / the cement clinker 45 withdraws further significant heat. It is known that water only undergoes noticeable thermolysis at temperatures above 2,000°C. In the presence of catalytically active materials, however, the thermolysis can also take place at 900° C. due to the lowering of the activation energy for thermolysis. The thermolysis produces oxyhydrogen, i.e. a hydrogen (H ₂ ) - oxygen (O ₂ ) mixture. This oxyhydrogen is caused by the preheated hot air 120, which enters the rotary kiln head housing 10 through a line 125 is conducted, greatly diluted and blown into the area of the flame 30 of the burner lance 25. In the area of the flame 30, the oxyhydrogen can also react again to form water, as in an oxyhydrogen flame, or it can go through a complex sequence of redox reactions with the fuel 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 located in the area of the rotary kiln 15 between the rotary kiln head 40 and the flame 30 displaces the atmospheric and cold air coming from the outside of the cooler. Thus, the water vapor here forms a barrier between the reductive flame exhaust gases set by the combustion control in the flame 30, which are located deeper in the rotary kiln, and the atmospheric outside air in the clinker cooler 20. The hot air 120 supplied through the line 125 is already preheated with a corresponding flame low in oxygen and flows through the thermals in the rotary kiln 15, especially at the upper edge of the rotary kiln 15 into the rotary kiln 15. Part of the heated hot air 120 flows as tertiary air 85 into the tertiary air line 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 head 40 is cooled to about 250° C. by the water cooling, cooling with atmospheric air is not necessary and the fresh cement clinker can immediately fall through the open flap 50 onto the crusher for crushing.

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 verlängerte Kühlzone aufbauen. Dadurch ist es wiederum möglich, auf die Zufuhr von Reduktionsmittel in den Bereich der Kühlung zu verzichten, weil der Wasserdampf in dem verlängerten Drehrohrofenabschnitt zwischen Drehrohrofenkopf 40 und der Flamme 30 der Brennerlanze 25 eine Oxidation durch stöchiometrisch überschüssigen Sauerstoff, wie er in atmosphärischer Luft vorhanden ist, verhindert. Der möglicherweise durch Thermolyse entstandene Sauerstoff (O₂) wird durch den stöchiometrisch aus dem Kühlwasser vorhandenen Wasserstoff (H₂) maskiert.After the integration of the water supply into the rotary kiln with the burner lance presented here, it is possible that the area between the rotary kiln head 40 and the flame 30 of the burner lance 25 becomes quite long, namely in the range of up to 15 m, with the high thermal load on the burner lance 25 is reduced by the cooling water in line 110. On the other hand, the stability of the water supply benefits from the integration into the burner lance 25 DE 1 178 769 create an extended cooling zone. This in turn makes it possible to rely on the supply of To waive reducing agents in the area of cooling, because the water vapor in the extended rotary kiln section between the rotary kiln head 40 and the flame 30 of the burner lance 25 prevents oxidation by stoichiometric excess oxygen, as is present in atmospheric air. The oxygen (O ₂ ) possibly produced 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 111 vorgesehen 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 Heißgaserzeuger 112 auf eine Temperatur von ca. 300°C bis 350°C gebracht und als erhitzte Kühlerabluft 113 der Primärluft 105 zugeführt. Dabei kann die Zuführung der erhitzte Kühlerabluft 113 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 113 in die Primärluft des Brenners 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.In figure 3 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 figure 2 features shown a line for cooler exhaust air 111 is provided, which comes from the rear part of a clinker cooler. This air has a temperature of between approx. 100° C. and 150° C. and is brought to a temperature of approx. The heated cooler exhaust air 113 can be supplied directly to the primary air or it can flow into the burner lance housing, where it mixes with the flame at the end of the housing. The additional feeding of the heated cooler exhaust air 113 into the primary air of the burner has the technical advantage that the vapors can be removed from the rotary kiln without the amount of air removed reducing the necessary carrier air for a calciner following the rotary kiln.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE LIST

1010 Drehrohrofenkopfgehäuserotary kiln head housing 8080 Sekundärluftsecondary air 1515 Drehrohrofenrotary kiln 8585 Tertiärlufttertiary air 2020 Klinkerkühlerclinker cooler 9090 Tertiärluftleitungtertiary air line 2525 Brennerlanzeburner lance 9595 Zuluftleitungsupply air line 3030 Flammeflame 100100 Brennstofffuel 3535 Rohmehlraw flour 105105 Primärluftprimary air 4040 Drehrohrofenkopfrotary kiln head 110110 Leitung (Kühlwasser)line (cooling water) 4545 Zementklinkercement clinker 111111 Kühlerabluftcooler exhaust air 5050 Klappeflap 112112 Heißgaserzeugerhot gas generator 5555 Brechercrusher 113113 erhitzte Kühlerabluftheated radiator exhaust air 6060 Kühlrostcooling grate 120120 Heißlufthot air 6565 atmosphärische Luftatmospheric air 125125 Leitung (Luft)line (air) 7070 Kühlerabluftcooler exhaust air 7575 Pfeil, Richtungarrow, direction

Claims

Plant for producing cement clinker for the further production of white cement, comprising
a rotary tube furnace (15) for sintering lime-containing and silicate-containing raw meal (35) and possibly further oxides to give cement clinker (45), wherein

a burner lance (25) for generating the required sintering temperature in the rotary tube furnace (15) is present at the rotary tube furnace head (40) of the rotary tube furnace (15), and wherein the burner lance (25) reaches into the rotary tube furnace (15),
and

at least one line (110) for guiding cooling water into the rotary tube furnace (15) in order to quench the sintered cement clinker (45) in the rotary tube furnace (15),

characterized in that

the burner lance (25) comprises the at least one line (110) for guiding cooling water,

wherein the at least one line (110) for guiding cooling water is guided within the burner lance (25), and the line (110) for guiding cooling water is connected to the burner lance (25) in a thermally conducting manner, and

wherein the line (110) for guiding cooling water opens in the region between the burner outlet and the end of the rotary tube furnace head (40) and sprays cooling water onto the sintered cement clinker (45).
Plant according to Claim 1,
characterized in that
there is more than one outlet of the line (110) for guiding cooling water, wherein the outlets are distributed between the burner outlet and the end of the rotary tube furnace head (40).
Plant according to either of Claims 1 and 2,
characterized in that
the burner lance (25) is mounted so as to be displaceable outside of the rotary tube furnace housing (10), as a result of which the depth with which the burner lance (25) reaches into the rotary tube furnace (15) can be varied.
Plant according to one of Claims 1 to 3,
characterized in that
the rotary tube furnace (15) opens into a clinker cooler (20), wherein a flap (50), which releases or covers a crusher (55), is present below a discharge opening of the rotary tube furnace (15), wherein the flap (50),

in the open state, directs the cement clinker (45), discharged from the rotary tube furnace (15), to the crusher (55), and,

in the closed state, directs the cement clinker (45), discharged from the rotary tube furnace (15), into the clinker cooler (20).
Plant according to Claim 4,
characterized in that
a hot gas generator heats cooling air from the cooler end to give hot air (120), and directs the latter into the rotary tube furnace head housing (10) where the hot air (120) flows as secondary air (80) into the rotary tube furnace (15) and makes its way as tertiary air (85) into further plant parts through a tertiary air line (90).
Plant according to one of Claims 1 to 5,
characterized in that
a control apparatus controls the quantity of water per unit time sprayed onto the sintered cement clinker in dependence on the temperature of the cement clinker discharged from the rotary tube furnace, wherein the control temperature is 200°C to 300°C, preferably approximately 250°C.
Plant according to one of Claims 1 to 6,
characterized in that
cooler exhaust air (111) from a clinker cooler (20), which is connected downstream of the rotary tube furnace (15) in terms of material flow, is heated to about 300°C to 350°C by way of a hot gas generator (112) and flows to the burner lance (25) as primary air (105).