EP4430352A1 - Fördervorrichtung für eine anlage zur herstellung von zement - Google Patents

Fördervorrichtung für eine anlage zur herstellung von zement

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EP4430352A1
EP4430352A1 EP22817630.1A EP22817630A EP4430352A1 EP 4430352 A1 EP4430352 A1 EP 4430352A1 EP 22817630 A EP22817630 A EP 22817630A EP 4430352 A1 EP4430352 A1 EP 4430352A1
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EP
European Patent Office
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bulk material
cement clinker
plant
production
conveyor device
Prior art date
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Pending
Application number
EP22817630.1A
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Inventor
Matthias Mersmann
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KHD Humboldt Wedag AG
Original Assignee
KHD Humboldt Wedag AG
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Publication date
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    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G17/00—Conveyors having an endless traction element, e.g. a chain, transmitting movement to a continuous or substantially-continuous load-carrying surface or to a series of individual load-carriers; Endless-chain conveyors in which the chains form the load-carrying surface
    • B65G17/12—Conveyors having an endless traction element, e.g. a chain, transmitting movement to a continuous or substantially-continuous load-carrying surface or to a series of individual load-carriers; Endless-chain conveyors in which the chains form the load-carrying surface comprising a series of individual load-carriers fixed, or normally fixed, relative to traction element
    • B65G17/126—Bucket elevators

Definitions

  • the invention relates to a conveying device for conveying bulk material for a cement clinker production plant, wherein the cement clinker production plant works in the recirculation process and/or in the oxy-fuel process, and the conveying device is connected to the cement clinker production plant has, in which to be transported bulk material goes into the plant for the production of cement clinker.
  • calcareous rock is first ground together with silicate-containing rock to form raw meal and subjected to heat treatment in a cement clinker production plant in an entrained flow reactor in an atmosphere of nitrogen-rich combustion air.
  • carbon dioxide (CO2) is formally expelled from the carbonate (COs 2- ) contained in the limestone of the calcareous rock.
  • This heat treatment produces carbon dioxide (CO2) from two sources, namely the combustion of fuels, whether renewable or fossil, and the expulsion of the carbon dioxide (CO2) from the lime (CaCOs).
  • the first plants In order to reduce carbon dioxide emissions into the free atmosphere, the first plants have started to operate with no or at least little nitrogen and to use carbon dioxide (CO2) as the carrier gas.
  • the aim of the nitrogen-free or low-nitrogen but high-carbon dioxide production of cement clinker is to inject the carbon dioxide into underground caverns.
  • the low nitrogen content of the high-carbon exhaust gas to be compressed saves considerable compression work.
  • This can be operated in a so-called oxyfuel process.
  • the carbon dioxide-enriched exhaust gas from this plant is largely recirculated and enriched with the oxygen required for the combustion processes.
  • the objective here is to generate a gas mixture of CO2 and water vapor as exclusively as possible, and in particular to minimize the nitrogen, which is to be assessed as contamination.
  • the invention is therefore based on the object of preventing the ingress of false air through the raw meal feed.
  • the connection between the conveying device and the plant for the production of cement clinker has a gas supply for charging the connection with recirculation gas.
  • This supply of gas displaces any atmospheric air during the transition of the bulk material to be conveyed into the plant for the production of cement clinker.
  • the conveying device is a bucket elevator, which has a feeding device at the outlet, wherein the feeding device has a cross-section that is tapered compared to the central cross-sectional area at the transition to the plant for the production of cement clinker, on which during the conveying of the Bulk material forms a bulk material cone, which empties into the transition.
  • the bulk material cone on the tapered cross section leads to a gas separation between the atmospheric ambient air and the recirculation gas in the plant for the production of cement clinker. If the plant for the production of cement clinker is operated under negative pressure, the atmospheric pressure pushes the bulk material through the tapered cross section of the feed device, so that the bulk material passes through the narrower cross section as if by suction.
  • the gas supply is arranged in such a way that the recirculation gas flows into the bulk material cone and drives the trapped atmospheric air out of the bulk material there.
  • the conveying device has a control device which regulates the speed of the bucket elevator as a function of the bulk material cone height, with the speed of the bucket elevator decreasing as the height of the bulk material cone increases and vice versa as the height of the bulk material cone decreases increases the speed of the bucket elevator.
  • the cross-sectional area of the tapered cross section can be adjusted from the outside by means of at least one sliding plate.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the conveyor device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a sketch of a first embodiment of the conveying device 100 according to the invention.
  • This first embodiment of the conveying device 100 is a bucket elevator, which is sketched vertically interrupted in this illustration.
  • a bulk material task 105 for the task of bulk material, here raw meal, which is fed onto the bucket elevator as a conveyor device 100 under an atmospheric air environment.
  • the bucket elevator as the conveying device 100 can be enclosed or convey openly.
  • Two deflection rollers 14 and 14' drive a chain hoist 13 on which individual conveyor cups 12 are arranged and transport the raw meal upwards as bulk material 10 in portions.
  • one bucket 12 of the bucket elevator as conveyor device 100 pours out the raw meal as bulk material 10 in the outlet of the bucket elevator as conveyor device 100, where the outlet 130 has a connection 110 to a plant 20 for the production of cement clinker.
  • the connection 110 consists of a feed device 140.
  • the buckets 12 of the bucket elevator as a conveyor device 100 empty into this feed device 140.
  • the bulk material 10 poured into it forms a bulk material cone 11 in the feed device 140. This bulk cone 11 of bulk material 10 is emptied through the transition 150 into the plant 20 for the production of cement clinker.
  • recirculation gas from the system 20 is fed in in the area of the connection 110 in order to discharge the gas entrained with the bulk material 10 there to displace atmospheric air.
  • the gas supply 120 displaces the atmospheric air in the area of the connection 110, or it can be provided that the gas supply 120 is offset somewhat further down, so that the gas supply 120 opens into the bulk material cone 11 and atmospheric air there expels from the pores of the bulk material 10.
  • the cross section of the feed device 140 tapers, so that there is a smaller tapered cross section VQ at the foot of the feed device 140 than the middle cross section MQ of the feed device.
  • the bulk material 10 is emptied into the system 20 through the smaller, tapered cross section VQ.
  • a sliding plate 170 can be present, with which the cross section can be adjusted.
  • a control device 160 can be provided which controls the speed and thus the transport performance of the bucket elevator as conveyor device 100, the control device reducing the speed of the bucket elevator as the height of the bulk material cone 11 increases and increases it as the height of the bulk material cone 11 decreases.
  • the aim of this regulation is to maintain the bulk material cone 11 upright and stable, which serves as a gas seal between the atmospheric air of the bucket elevator and the recirculation gas of the plant 20.
  • the gas supply 120 can also introduce the recirculation gas from the system 20 into the bulk material cone 11 .
  • a gas supply 120′ feeds the freeboard space of the individual cups 12 with recirculation gas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung (100) zur Förderung von Schüttgut (10) für eine Anlage (20) zur Herstellung von Zementklinker, wobei die Anlage (20) zur Herstellung für Zementklinker im Rezirkulationsverfahren und/oder im Oxy-Fuel-Verfahren arbeitet, und wobei die Fördervorrichtung (100) eine Verbindung (110) mit der Anlage (20) zur Herstellung von Zementklinker aufweist, in welcher zu transportierendes Schüttgut (10) in die Anlage (20) zur Herstellung von Zementklinker übergeht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verbindung (110) zwischen der Fördervorrichtung (100) mit der Anlage (20) zur Herstellung von Zementklinker eine Gaszufuhr (120) zur Beaufschlagung der Verbindung (110) mit Rezirkulationsgas aufweist. Diese Bauart ermöglicht eine Trennung zwischen atmosphärischer Luft und Rezirkulationsgas in der Anlage zur Herstellung von Zementklinker.

Description

Fördervorrichtung für eine Anlage zur Herstellung von Zement
Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung zur Förderung von Schüttgut für eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker, wobei die Anlage zur Herstellung für Zementklinker im Rezirkulationsverfahren und/oder im Oxy-Fuel-Verfahren arbeitet, und wobei die Fördervorrichtung eine Verbindung mit der Anlage zur Herstellung von Zementklinker aufweist, in welcher zu transportierendes Schüttgut in die Anlage zur Herstellung von Zementklinker übergeht.
Zur Herstellung von Zementklinker wird kalkhaltiges Gestein zusammen mit Silikathaltigem Gestein zunächst zu Rohmehl vermahlen und in einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker einer Wärmebehandlung in einem Flugstromreaktor in einer Atmosphäre aus stickstoffreicher Verbrennungsluft unterzogen. Bei der Wärmebehandlung wird aus dem kalkhaltigen Gestein formell Kohlendioxid (CO2) aus dem im Kalk enthaltenen Carbonat (COs2-) getrieben. Durch diese Wärmebehandlung entsteht Kohlendioxid (CO2) aus zwei Quellen, nämlich aus der Verbrennung von Brennstoffen, gleich ob regenerativ oder fossil, und durch das Austreiben des Kohlendioxids (CO2) aus dem Kalk (CaCOs). Um die Kohlen- dioxid-Emission in die freie Atmosphäre zu verringern, ist man dazu übergegangen, erste Anlagen stickstofffrei oder zumindest stickstoffarm zu betreiben und als Trägergas Kohlendioxid (CO2) einzusetzen. Dabei verändert sich die Feststoffchemie und die Wärmebilanz dieser Anlage. Ziel der stickstofffreien bzw. stickstoffarmen, jedoch kohlendioxidreichen Herstellung von Zementklinker ist es, das Kohlendioxid in unterirdische Kavernen zu verpressen. Die Stickstoffarmut des zu verpressenden, kohlendioxidreichen Abgases erspart erhebliche Kompressionsarbeit. Zur Bereitstellung eines möglichst hoch an CO2 angereicherten Abgas aus einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker kann diese in einem sogenannten Oxyfuel-Verfahren betrieben werden. Dabei wird das kohlendioxidangereicherte Abgas dieser Anlage größtenteils rezirkuliert und mit einem für die Verbrennungsprozesse notwendigen Sauerstoff angereichert. Die Zielsetzung ist dabei, ein Gasgemisch aus möglichst ausschließlich CO2 und Wasserdampf zu erzeugen, und insbesondere den als Kontamination zu bewertendem Stickstoff zu minimieren. In diesem Sinne ist das Eindringen von atmosphärischer Luft aus der Umgebung in die im Unterdrück betriebene Anlage schädlich. Der übliche Falschluftanteil im Abgas einer Klinkerofenlinie hinter Wärmetauscher liegt zwischen 15% bei einer ordnungsgemäß installierten Neuanlage und bis zu 30% bei einer Altanlage. Ein nicht unerheblicher Anteil der atmosphärischen Luft gelangt in das Ofensystem über die Mehlaufgabe, da zum einen die dort verwendeten Transport- und Dosiervorrichtungen nur unvollständig gegen die atmosphärische Umgebungsluft abgedichtet werden können und zum anderen auch innerhalb feinen Schüttgutstroms ein hoher Porenvolumenanteil vorhanden ist, der mit atmosphärischer Luft gefüllt ist.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, das Eindringen von Falschluft durch die Rohmehlaufgabe zu verhindern.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Fördervorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 . Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.
Nach dem Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung zwischen der Fördervorrichtung mit der Anlage zur Herstellung von Zementklinker eine Gaszufuhr zur Beaufschlagung der Verbindung mit Rezirkulationsgas aufweist. Diese Gaszufuhr verdrängt etwaige atmosphärische Luft beim Übergang des zu fördernden Schüttguts beim Übergang in die Anlage zur Herstellung von Zementklinker. Es kann in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Fördervorrichtung ein Becherwerk ist, welches am Auslass eine Aufgabevorrichtung aufweist, wobei die Aufgabevorrichtung einen gegenüber der mittleren Querschnittsfläche verjüngten Querschnitt am Übergang zur Anlage zur Herstellung von Zementklinker aufweist, auf dem sich bei der Förderung des Schüttguts ein Schüttgutkegel ausbildet, der sich in den Übergang entleert. Der Schüttgutkegel auf dem verjüngten Querschnitt führt zu einer Gastrennung zwischen der atmosphärischen Umgebungsluft und dem Rezirkulationsgas in der Anlage zur Herstellung von Zementklinker. Wird die Anlage zur Herstellung von Zementklinker unter Unterdrück betrieben, so drückt der atmosphärische Druck das Schüttgut durch den verjüngten Querschnitt der Aufgabevorrichtung hindurch, so dass wie durch einen Sog das Schüttgut den engeren Querschnitt passiert.
Um in den Poren des Schüttguts eingeschlossene, atmosphärische Luft zu treiben, kann vorgesehen sein, dass die Gaszufuhr so angeordnet ist, dass das Rezirkulationsgas in den Schüttgutkegel strömt und dort die eingeschlossene atmosphärische Luft aus dem Schüttgut treibt.
Um den Schüttgutkegel als Dichtung aufrecht zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass die Fördervorrichtung eine Regelvorrichtung aufweist, die in Abhängigkeit der Schüttgutkegelhöhe die Geschwindigkeit des Becherwerks regelt, wobei sich die Geschwindigkeit des Becherwerks mit steigender Höhe des Schüttgutkegels verringert und umgekehrt mit fallender Höhe des Schüttgutkegels die Geschwindigkeit des Becherwerks erhöht.
Um die Rieselgeschwindigkeit des Schüttguts in den Übergang zur Anlage zur Herstellung von Zementklinker einzustellen, kann vorgesehen sein, dass die Querschnittsfläche des verjüngten Querschnitts durch mindestens ein Schiebeblech von außen einstellbar ist.
Um das Schüttgut schon während des Transportvorgangs von atmosphärischer Luft zu befreien, kann vorgesehen sein, dass eine Gaszufuhr den Freibordraum der einzelnen Becher mit Rezirkulationsgas beschickt. Das CO2-reiche Rezirkulationsgas legt sich dann während des Transports des Schüttguts im jeweiligen Becher aufgrund seiner höheren Dichte als atmosphärische Luft im Freibordraum auf das Schüttgut und verdrängt dort schon die vorhandene atmosphärische Luft aus den Poren des Schüttguts.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung.
In Figur 1 ist eine Skizze einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung 100 dargestellt. Es handelt sich bei dieser ersten Ausgestaltung der Fördervorrichtung 100 um ein Becherwerk, das in dieser Darstellung vertikal unterbrochen skizziert ist. Am unteren Teil des Becherwerks als Fördervorrichtung 100 befindet sich eine Schüttgutaufgabe 105 zur Aufgabe von Schüttgut, hier Rohmehl, welches auf das Becherwerks als Fördervorrichtung 100 unter atmosphärischer Luftumgebung aufgegeben wird. Das Becherwerks als Fördervorrichtung 100 kann hierbei eingehaust sein oder auch offen fördern. Zwei Umlenkrollen 14 und 14' treiben einen Kettenzug 13 an dem einzelne Förderbecher 12 angeordnet sind und portionsweise das Rohmehl als Schüttgut 10 nach oben transportieren. An der oberen Umlenkrolle 14' angekommen, schüttet jeweils ein Becher 12 des Becherwerks als Fördervorrichtung 100 im Auslass des Becherwerks als Fördervorrichtung 100 das Rohmehl als Schüttgut 10 aus, wo der Auslass 130 eine Verbindung 110 zu einer Anlage 20 zur Herstellung von Zementklinker aufweist. Seitens der Anlage 20 besteht die Verbindung 110 aus einer Aufgabevorrichtung 140. In diese Aufgabevorrichtung 140 entleeren sich die Becher 12 des Becherwerkes als Fördervorrichtung 100. Das dort hinein geschüttete Schüttgut 10 bildet in der Aufgabevorrichtung 140 einen Schüttgutkegel 11 aus. Dieser Schüttgutkegel 11 aus Schüttgut 10 entleert sich den Übergang 150 in die Anlage 20 zur Herstellung von Zementklinker. Nach dem Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass Rezirkulationsgas aus der Anlage 20 im Bereich der Verbindung 110 aufgegeben wird, um dort die mit dem Schüttgut 10 mitgerissene atmosphärische Luft zu verdrängen. Es kann vorgesehen sein, dass die Gaszufuhr 120 im Bereich der Verbindung 110 die atmosphärische Luft verdrängt oder aber es kann vorgesehen sein, dass die Gaszufuhr 120 etwas weiter nach unten versetzt ist, so dass die Gaszufuhr 120 in den Schüttgutkegel 11 einmündet und dort atmosphärische Luft aus den Poren des Schüttguts 10 austreibt. Damit sich ein Schüttgutkegel 11 bildet, ist vorgesehen, dass sich der Querschnitt der Aufgabevorrichtung 140 verjüngt, so dass am Fuß der Aufgabevorrichtung 140 ein geringerer verjüngter Querschnitt VQ befindet als der mittlere Querschnitt MQ der Aufgabevorrichtung. Das Schüttgut 10 entleert sich durch den geringeren, verjüngter Querschnitt VQ in die Anlage 20 hinein. Um die Größe des Querschnitts am Fuß der Aufgabevorrichtung 140 einzustellen, kann ein Schiebeblech 170 vorhanden sein, mit welchem der Querschnitt einstellbar ist. Es kann eine Regelvorrichtung 160 vorgesehen sein, welche die Geschwindigkeit und damit die Transportleistung des Becherwerks als Fördervorrichtung 100 kontrolliert, wobei die Regelvorrichtung die Geschwindigkeit des Becherwerkes mit zunehmender Höhe des Schüttgutkegels 11 verringert und mit geringerer Höhe des Schüttgutkegels 11 erhöht. Ziel dieser Regelung ist es, den Schüttgutkegel 11 aufrecht und stabil zu erhalten, der als Gasdichtung zwischen der atmosphärischen Luft des Becherwerkes und dem Rezirkulationsgas der Anlage 20 dient. Um den Eintrag von atmosphärischer Luft in den Poren des Schüttgutkegels 11 zu vermeiden, kann die Gaszufuhr 120 das Rezirkulationsgas aus der Anlage 20 auch in den Schüttgutkegel 11 einleiten. Um das Schüttgut 10 schon während des Transportvorgangs von atmosphärischer Luft zu befreien, kann vorgesehen sein, dass eine Gaszufuhr 120' den Freibordraum der einzelnen Becher 12 mit Rezirkulationsgas beschickt. B E Z U G S Z E I C H E N L I S TE
Schüttgut 120' Gaszufuhr
Schüttgutkegel 130 Auslass
Becher 140 Aufgabevorrichtung
Kettenzug 150 Übergang
Umlenkrolle 160 Regelvorrichtung ' Umlenkrolle 170 Schiebeblech
Anlage 0 Fördervorrichtung MQ mittlere Querschnittsfläche5 Schüttgutaufgabe VQ verjüngter Querschnitt0 Verbindung 0 Gaszufuhr

Claims

7
P A T E N T A N S P R Ü C H E Fördervorrichtung (100) zur Förderung von Schüttgut (10) für eine Anlage (20) zur Herstellung von Zementklinker, wobei die Anlage (20) zur Herstellung für Zementklinker im Rezirkulations- verfahren und/oder im Oxy-Fuel-Verfahren arbeitet, und wobei die Fördervorrichtung (100) eine Verbindung (110) mit der Anlage (20) zur Herstellung von Zementklinker aufweist, in welcher zu transportierendes Schüttgut (10) in die Anlage (20) zur Herstellung von Zementklinker übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (110) zwischen der Fördervorrichtung (100) mit der Anlage (20) zur Herstellung von Zementklinker eine Gaszufuhr (120) zur Beaufschlagung der Verbindung (110) mit Rezirkulationsgas aufweist. 8 Fördervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (100) ein Becherwerk ist, welches am Auslass (130) eine Aufgabevorrichtung (140) aufweist, wobei die Aufgabevorrichtung (140) einen gegenüber der mittleren Querschnittsfläche (MQ) verjüngten Querschnitt (VQ) am Übergang (150) zur Anlage (20) zur Herstellung von Zementklinker aufweist, auf dem sich bei der Förderung des Schüttguts (10) ein Schüttgutkegel (11 ) ausbildet, der sich in den Übergang (150) entleert. Fördervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhr (120) so angeordnet ist, dass das Rezirkulationsgas in den Schüttgutkegel (11 ) strömt und dort die eingeschlossene atmosphärische Luft aus dem Schüttgut (10) treibt. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (100) eine Regelvorrichtung (160) aufweist, die in Abhängigkeit der Schüttgutkegelhöhe die Geschwindigkeit des Becherwerks regelt, 9 wobei sich die Geschwindigkeit des Becherwerks mit steigender Höhe des Schüttgutkegels verringert und umgekehrt mit fallender Höhe des Schüttgutkegels die Geschwindigkeit des Becherwerks erhöht. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des verjüngten Querschnitts (VQ) durch mindestens ein Schiebeblech (170) von außen einstellbar ist. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gaszufuhr (120') den Freibordraum der einzelnen Becher (12) mit Re- zirkulationsgas beschickt.
EP22817630.1A 2021-11-11 2022-11-11 Fördervorrichtung für eine anlage zur herstellung von zement Pending EP4430352A1 (de)

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