WO2007134713A2 - Anlage und verfahren zur herstellung von zementklinker - Google Patents

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WO2007134713A2
WO2007134713A2 PCT/EP2007/004066 EP2007004066W WO2007134713A2 WO 2007134713 A2 WO2007134713 A2 WO 2007134713A2 EP 2007004066 W EP2007004066 W EP 2007004066W WO 2007134713 A2 WO2007134713 A2 WO 2007134713A2
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rotary kiln
cement clinker
plant
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Dirk Schefer
Frank Ruoss
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Polysius Ag
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/47—Cooling ; Waste heat management
    • 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
    • F27B7/383—Cooling devices for the charge
    • F27B7/386—Rotary-drum cooler
    • 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
    • F27D15/00—Handling or treating discharged material; Supports or receiving chambers therefor
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    • F27D15/0206—Cooling with means to convey the charge
    • F27D15/028—Cooling with means to convey the charge comprising a rotary drum
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y02P40/121—Energy efficiency measures, e.g. improving or optimising the production methods

Definitions

  • the invention relates to a plant and a method for producing cement clinker with a rotary kiln for firing preheated and possibly precalcined material to cement clinker and a cooler for cooling the fired cement clinker.
  • the invention is based on the object to further increase the efficiency of a plant or a process for the production of cement clinker.
  • the plant for the production of cement clinker according to the invention consists in particular of a rotary kiln for burning preheated and optionally precalcined material to cement clinker and a cooler for cooling the fired cement clinker, the one furnace and a cooler for a total production of at least 14,000 t / d ( Tons per day) are designed.
  • Rotary kiln for firing preheated and possibly precalcined material to cement clinker and a cooler for cooling the fired cement clinker of a kiln and a cooler are operated such that a total production of at least 14,000 t / d results. From practice, production of 12,000 t / d to 13,000 t / d cement is currently known. However, a further increase in production was previously not possible with today's technology. Thus, a correspondingly larger design, especially in the cooler, leads to a significant loss of quality, since the increased amount of clinker can no longer be sufficiently distributed over the width of the radiator.
  • the cooler is therefore intended to completely redesign the cooler and to design as a rotating drum with an inlet and an outlet and means for supplying a treatment medium.
  • the drum has in the region of its inner wall to and fro movable conveying elements, which transport the material in the direction of the outlet.
  • Width distribution not and it can be achieved throughput rates of> 14,000 t / d. However, a higher throughput also means a reduction in the energy to be applied.
  • a conventional radiator is improved such that in its initial area pneumatic and / or mechanical means are provided to distribute the coming of the rotary kiln clinker across the width of the radiator.
  • a static grate with at least two mutually inclined partial surfaces is provided in the initial region of the radiator, over which the material to be cooled slips on the actual cooling grate and is distributed over the width.
  • Material reciprocating conveying elements which have at least in the initial region of the radiator driving elements, the material in Promote the transport direction of the cooler and at the same time distribute it across the width of the cooler.
  • the one 5 rotary kiln and the one cooler for a total production of at least
  • the rotary kiln In order to adapt the rotary kiln to the increased load, it is envisaged to burden it with more than 7 t / m 3 (tons per day and m 3 ). Furthermore, the rotary kiln can be operated at a speed of at least 8 rpm.
  • the rotary kiln a heat source, and it is further provided that the increased to increase the heat source exposed surface of material to be fired, the rotational speed of the 15 rotary kiln to at least 8 rpm and the rotary kiln at the same time with more than 7 tpd / m 3 is charged.
  • 1 is a schematic overall view of a cement plant
  • 25 is a schematic longitudinal sectional view of a rotary kiln according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line A-A of FIG. 2,
  • FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a rotary kiln according to a second embodiment
  • P / 11008 / aa 5 is a sectional view taken along the line BB of Fig. 4,
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a static grate in the starting region of the cooler according to a first exemplary embodiment
  • Fig. 7 is a schematic representation of a static grate in
  • Fig. 8 is a schematic plan view of a cooler for illustrating the
  • Fig. 9 is a schematic longitudinal sectional view of a cooler according to another embodiment.
  • the plant shown in Fig. 1 for the production of cement clinker consists essentially of a device 1 for pre-crushing the raw materials,
  • Vorcalcinator 5 a rotary kiln 6, a cooler 7, a bearing 8 for the
  • the rotary kiln 1 shown in Fig. 2 is rotatably supported by two bearings 11, 12. About a suitable, not shown drive the rotary kiln is rotated in the direction of arrow 13 about the furnace axis 14.
  • the material to be fired 15 is abandoned at the entrance 16 of the rotary kiln 1 and moves through the rotary kiln to its output 17.
  • the movement of the material through the rotary kiln takes place on the one hand by the rotational movement and on the other by the inclination of the rotary kiln.
  • the furnace axis 14 is preferably aligned in a range of 1 ° to 3.5 ° to the horizontal, so that the output 17 is lower than the input 16.
  • the inner diameter D is at least 4.5 m, but preferably at least 5 m.
  • a heat source 18 in the form of a
  • Rotary kiln burner provided.
  • the material 15 to be fired is taken upwards on the inner wall 19 due to the radial acceleration, until the material falls downwards due to gravity.
  • the radial acceleration acting on the material depends in particular on the speed. The higher the rotational speed, the longer the material 15 adheres to the inner wall before it falls down due to gravity. The higher the material is taken, the greater the heat source 18 exposed surface of the material to be fired 15.
  • the drawn in Fig. 2 angle a denotes the
  • Angular range in which the material adheres to the inner wall It thus represents a measure of the heat source exposed surface of the material to be fired.
  • the average residence time of the material can be adjusted specifically.
  • the adhesive properties of the material to be fired are reduced by suitable material adaptation.
  • the inner wall 19 of the rotary kiln, at least over part of the kiln length, could be coated such that excessive caking of the material on the inner wall is avoided.
  • Rotary kiln tapers from the entrance to the exit.
  • the increase of the speed to more than 8 rpm and the increase of the load to more than 7 t / m 3 enable an energetically favorable operation of the rotary kiln, without compromising on the quality of the final product must be accepted.
  • the total production can be increased to at least 14, preferably even at least 15,000, t / d.
  • the rotary kiln 1 in turn consists of a rotatable drum 20, which in turn has an inlet 16 and an outlet 17. In the area of her
  • Inner wall 20 a are provided in the drum reciprocally movable conveying elements 21, which transport the material 15 in the direction of the outlet 17.
  • the conveying elements 15 extend in the longitudinal direction of the drum 20 and, seen in their length, of single or multiple interchangeable
  • the conveying elements 15 are via suitable drives 22, For example, hydraulic actuators, actuated, wherein optionally each conveyor element may have its own drive or a plurality of conveying elements a common drive.
  • the drives 22 ensure a reciprocating movement of the
  • the stroke length, the speed in the transport direction of the material (Vorhub) and the speed at the return stroke or their frequencies can be set either equal or different sizes for all elements or for certain groups of elements ,
  • Material in contact surface of the conveying elements may preferably have a wear / temperature protection 24, which consists of a suitable refractory material.
  • the profile of the surface is in particular designed so that it favors a transport of the material in the transport direction and on the other hand takes along as little material during the return stroke.
  • the conveying elements have depressions. These depressions can also hold a portion of the material to be treated and thereby serve as a natural wear / temperature protection.
  • a heat source 18 in the form of a rotary kiln burner is provided in the region of the outlet 17. Also for the Combustion-required combustion air is supplied from the outlet 17 and here in particular in the region of the heat source 18.
  • the reciprocating conveying elements 21 are provided which can regulate the transport and thus also the residence time of the material in a targeted manner.
  • the throughput rate can be increased with the above-described rotary kiln, without incurring disadvantages in the heat treatment of the material and thus the quality of the final product.
  • the material to be cooled is conveyed on a fixed or moving cooling grate from an entrance to an exit and thereby cooled by a cooling gas.
  • a cooling gas In the case of coolers with a large width, the difficulty arises of distributing the hot material falling out of the rotary kiln as evenly as possible over the width, thereby ensuring as even a uniform as possible
  • a static grate (inlet grate) 25 having at least two mutually inclined partial surfaces 25a, 25b, 25c is provided in the initial region of the cooler, which distribute the material to be cooled over 5 the width.
  • the static entrance grate 25 is formed substantially pyramid-like. By the lateral partial surfaces 25 a, 25 c, the material is increasingly brought into the edge regions of the radiator.
  • a static grate 25 ' is provided which has 10 likewise mutually inclined partial surfaces 25' a, 25 'b, 25' c.
  • this one is this one
  • Rust is formed as a truncated pyramid and thus still has an upper surface 25 'd, which impinges on the material coming from the rotary kiln.
  • the cooler shown in Fig. 8 has several in the transport direction 26 and
  • Transport direction 26 extending conveyor planks are formed.
  • the movement of the conveying elements can take place according to the so-called "walking-floor” principle.
  • radiator driving elements 28 which are the material to be cooled in the transport direction 26 of the radiator
  • Driving elements 26 are formed by inclined baffles whose angle, length and number can be different. It is also conceivable to make the angle of the driver elements 26 adjustable, thereby the
  • the driver elements are arranged in the form of an inverted V or U.
  • Mitschettistrial can over the complete width or only over a part of the
  • Width be provided.
  • the cooler has a rotatable drum 29, which in turn a
  • Inlet 30 and an outlet 31 has.
  • movable conveying elements 32 are provided in the drum, which convey the material 33 to be cooled in the direction of the outlet 31.
  • the conveying elements 32 extend in the longitudinal direction of the drum 39 and can, seen in their length, consist of one or more exchangeable modules.
  • the conveying elements are actuated by suitable drives 24, for example hydraulic drives, optionally with each conveying element having its own drive or several conveying elements having a common drive
  • the drives 34 ensure a reciprocating movement of the conveying elements 32 according to the double arrows 35 in Fig. 9.
  • the stroke length, the speed in the transport direction and the speed at the return stroke or the frequency can be the same for all elements or for certain groups of elements - or set different sizes.
  • the inwardly facing and material contacting surface of the conveying elements may preferably have wear / temperature protection 36 made of a suitable refractory material.
  • the surface of the conveying elements may be formed smooth or preferably profiled.
  • the profile of the surface is in particular designed so that it favors a transport of the material in the transport direction and on the other hand takes along as little material during the return stroke.
  • the conveying elements have recesses which hold a part of the material to be treated and thus form a natural wear or temperature protection.
  • the conveying elements 32 outlet openings 37, which are shown schematically in Fig. 9.
  • the outlet openings are expediently distributed over the entire cooler in a suitable manner.
  • the material to be treated can be traversed substantially transversely to its transport direction by a cooling medium, for example cooling air.
  • the cooling medium also serves to cool the conveying elements 32.
  • the individual conveying elements and possibly provided wall elements are expediently sealed in such a way that a material breakdown can be avoided.
  • the cooler according to FIGS. 9 and 10 can be operated at such a high speed that the material 33 to be cooled is centrifuged in the drum. Also in this mode of operation, a relatively uniform layer thickness sets, whereby a uniform treatment of the material is ensured.
  • the use of the entire inner circumference of the drum also allows a treatment of a correspondingly larger amount of material, so that the throughput can be significantly increased.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit einem Drehrohrofen zum Brennen von vorgewärmtem und ggf. vorcalciniertem Material zu Zementklinker und einem Kühler zum Kühlen des gebrannten Zementklinkers, wobei der eine Ofen und der eine Kühler derart betrieben werden, dass sich eine Gesamtproduktion von wenigstens 14.000t/d ergibt.

Description

Anlage und Verfahren zur Herstellung von Zementklinker
Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit einem Drehrohrofen zum Brennen von vorgewärmtem und ggf. vorcalciniertem Material zu Zementklinker und einem Kühler zum Kühlen des gebrannten Zementklinkers.
Da für die Zementherstellung ein enormer Energiebedarf erforderlich ist, bemüht man sich durch geeignete Maßnahmen Energie einzusparen. So erfolgt die Zerkleinerung mit energetisch günstigen Gutbettwalzenmühlen und Vorcalcinatoren werden mit einem großen Anteil an Sekundärbrennstoffen betrieben.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Effizienz einer Anlage bzw. eines Verfahrens zur Herstellung von Zementklinker weiter zu steigern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Zementklinker besteht insbesondere aus einem Drehrohrofen zum Brennen von vorgewärmtem und ggf. vorcalciniertem Material zu Zementklinker und einem Kühler zum Kühlen des gebrannten Zementklinkers, wobei der eine Ofen und der eine Kühler für eine Gesamtproduktion von wenigstens 14.000 t/d (Tonnen pro Tag) ausgelegt sind.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit einem
Drehrohrofen zum Brennen von vorgewärmtem und ggf. vorcalciniertem Material zu Zementklinker und einem Kühler zum Kühlen des gebrannten Zementklinkers werden der eine Ofen und der eine Kühler derart betrieben, dass sich eine Gesamtproduktion von wenigstens 14.000 t/d ergibt. Aus der Praxis sind derzeit Produktionen von 12.000 t/d bis 13.000 t/d Zement bekannt. Eine weitere Produktionssteigerung war jedoch bisher mit der heutigen Technik nicht zu realisieren. So führt eine entsprechend größere Bauform,- insbesondere beim Kühler, zu einer deutlichen Qualitätseinbuße, da die erhöhte Klinkermenge nicht mehr in ausreichendem Maße über die Breite des Kühlers verteilt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgesehen, den Kühler völlig neu zu konzipieren und als rotierende Trommel mit einem Einlass und einem Auslass sowie Mitteln zum Zuführen eines Behandlungsmediums auszugestalten. Die Trommel weist im Bereich ihrer Innenwand hin und her bewegliche Förderelemente auf, die das Material in Richtung des Auslasses transportieren.
Bei einem derart ausgestalteten Kühler stellt sich die Problematik der
Breitenverteilung nicht und es können Durchsatzleistungen von > 14.000 t/d erreicht werden. Eine höhere Durchsatzleistung bedeutet aber auch eine Verringerung der aufzubringenden Energie.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird ein herkömmlicher Kühler derart verbessert, dass in seinem Anfangsbereich pneumatische und/oder mechanische Mittel vorgesehen sind, um den vom Drehrohrofen kommenden Klinker über die Breite des Kühlers zu verteilen. In einer diesbezüglichen Ausgestaltung ist im Anfangsbereich des Kühlers ein statischer Rost mit mindestens 2 zueinander geneigten Teilflächen vorgesehen, über die das zu kühlende Gut auf den eigentlichen Kühlrost abrutscht und dabei über die Breite verteilt wird.
In einer anderen Ausgestaltung weist der Kühler zum Transport des zu kühlenden
Materials hin- und herbewegliche Förderelemente auf, die zumindest im Anfangsbereich des Kühlers Mitnehmerelemente aufweisen, die das Material in Transportrichtung des Kühlers fördern und gleichzeitig über die Breite des Kühlers verteilen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den einen 5 Drehrohrofen und den einen Kühler für eine Gesamtproduktion von wenigstens
15.000 t/d auszulegen.
Um den Drehrohrofen an die erhöhte Belastung anzupassen, ist vorgesehen, diesen mit mehr als 7 tato/m3 (Tonnen pro Tag und m3) zu belasten. Weiterhin kann der 10 Drehrohrofen mit einer Drehzahl von wenigstens 8 Upm betrieben werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Drehrohrofen eine Wärmequelle auf und es ist weiterhin vorgesehen, dass zur Erhöhung der der Wärmequelle ausgesetzten Oberfläche des zu brennenden Materials die Drehzahl des 15 Drehrohrofens auf wenigstens 8 Upm gesteigert und der Drehrohrofen gleichzeitig mit mehr als 7 tato/m3 belastet wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltung der Erfindung werden anhand einiger Ausführungsbeispiele und der Zeichnung näher erläutert. 20
In der Zeichnung
Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer Zementanlage,
25 Fig. 2 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Drehrohrofens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung längs der Linie A-A der Fig. 2,
30 Fig. 4 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Drehrohrofens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
P/11008/a a Fig. 5 eine Schnittdarstellung längs der Linie B-B der Fig. 4,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines statischen Rostes im Anfangsbereich des Kühlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines statischen Rostes im
Anfangsbereich des Kühlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 eine schematische Draufsicht eines Kühlers zur Veranschaulichung der
Mitnehmerelemente im Anfangsbereich,
Fig. 9 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Kühlers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
Fig. 10 eine Schnittdarstellung längs der Linie C-C der Fig. 9.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zur Herstellung von Zementklinker besteht im Wesentlichen aus einer Einrichtung 1 zur Vorzerkleinerung der Rohstoffe,
Lagerstätten 2 zur Lagerung der Rohstoffe, Einrichtungen 3 zur Mahlung der
Rohstoffe, Lager und/oder Homogenisiersilos 4, einem Vorwärmer und ggf.
Vorcalcinator 5, einem Drehrohrofen 6, einem Kühler 7, einem Lager 8 für den
Zementklinker, eine Einrichtung 9 zur Mahlung des Zementklinkers sowie einer Siloanlage 10 zur Lagerung des fertigen Zements.
Um die Gesamtproduktion einer derartigen Anlage auf mindestens 14.000 t/d, vorzugsweise wenigstens 15.000 t/d, zu steigern, können insbesondere die einzelnen
Anlagenteile in ihrer Bauform entsprechend größer ausgelegt werden. Hierbei stößt man jedoch, insbesondere im Bereich des Drehrohrofens und des Kühlers, auf Grenzen, so dass man bei einer weiteren Vergrößerung der Bauform dieser Bereiche Einbußen in der Klinkerqualität hinnehmen muss.
Es ist daher vorgesehen, die Steigerung der Gesamtproduktion auf mindestens 14.000 t/d, vorzugsweise wenigstens 15.000 t/d, nicht durch eine entsprechend größere Bauform des Drehrohrofens, sondern durch eine neue Betriebsweise des an sich bekannten Drehrohrofens (Fig. 2 und 3) oder durch ein neues Drehrohrofenkonzept (Fig. 4 und 5) zu verwirklichen.
hi entsprechender Weise werden im Eingangsbereich des Kühlers neue Maßnahmen ergriffen (Fig. 6 bis 8), die eine bessere Breitenverteilung des zu kühlenden Klinkers bewirken. Durch die verbesserte Breitenverteilung ist es möglich, den Kühler entsprechend breiter auszulegen, um dadurch den erhöhten Durchsatz zu gewährleisten.
Außerdem wird anhand der Fig. 9 und 10 ein völlig neues Kühlerkonzept vorgestellt, welches für große Durchsatzleistungen bei hoher Produktqualität ausgelegt ist.
Im Folgenden wird zunächst anhand der Fig. 2 und 3 die Möglichkeit einer neuen Betriebsweise eines an sich bekannten Drehrohrofens näher erläutert.
Der in Fig. 2 dargestellte Drehrohrofen 1 wird über zwei Lager 11, 12 drehbar abgestützt. Über einen geeigneten, nicht näher dargestellten Antrieb wird der Drehrohrofen in Richtung des Pfeils 13 um die Ofenachse 14 gedreht. Das zu brennende Material 15 wird am Eingang 16 des Drehrohrofens 1 aufgegeben und bewegt sich durch den Drehrohrofen bis zu seinem Ausgang 17. Die Bewegung des Materials durch den Drehrohrofen erfolgt zum einen durch die Drehbewegung und zum anderen durch die Neigung des Drehrohrofens. Die Ofenachse 14 wird vorzugsweise in einem Bereich von 1° bis 3,5° zur Horizontalen ausgerichtet, sodass der Ausgang 17 tiefer liegt als der Eingang 16. Der Innendurchmesser D beträgt mindestens 4,5 m, vorzugsweise jedoch wenigstens 5 m.
Im Bereich des Ausgangs 17 ist eine Wärmequelle 18 in Form eines
Drehrohrofenbrenners vorgesehen.
Durch die Drehbewegung des Drehrohrofens 1 wird das zu brennende Material 15 aufgrund der Radialbeschleunigung an der Innenwand 19 mit nach oben genommen, bis das Material aufgrund der Schwerkraft nach unten fällt. Die auf das Material wirkende Radialbeschleunigung hängt insbesondere von der Drehzahl ab. Je größer die Drehzahl ist, umso länger haftet das Material 15 an der Innenwand, bevor es aufgrund der Schwerkraft nach unten fällt. Je höher das Material mitgenommen wird, umso größer ist auch die der Wärmequelle 18 ausgesetzte Oberfläche des zu brennenden Materials 15. Der in Fig. 2 eingezeichnete Winkel a kennzeichnet den
Winkelbereich, in dem das Material an der Innenwand haftet. Es stellt somit ein Maß für die der Wärmequelle ausgesetzten Oberfläche des zu brennenden Materials dar.
Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen hat sich gezeigt, dass eine höhere Umdrehungszahl keineswegs zu einer geringeren Verweilzeit des Materials im Drehrohrofen führen muss. Diese Erkenntnis beruht im Wesentlichen auf zwei
Effekten, die einen Rücktransport eines Teils des Materials bewirken. Der eine
Effekt ergibt sich dadurch, dass die Streuwirkung des von weiter oben nach unten fallenden Materials größer ist und somit ein größerer Anteil des Materials zurück transportiert wird und außerdem mehr Material vom Gasstrom, der den Drehrohrofen vom Ausgang zum Eingang durchsetzt, in Richtung des Eingangs mitgerissen wird.
Abhängig von der Drehzahl, den Hafteigenschaften des zu brennenden Materials und den Hafteigenschaften der Innenwand des Drehrohrofens kann die mittlere Verweilzeit des Materials gezielt eingestellt werden. Die Erhöhung der der Wärmequelle ausgesetzten Oberfläche des zu brennenden Materials und die sich ergebenden Rücktransporteffekte, ermöglichen die Durchsatzleistung des Drehrohrofens auf mehr als 7, vorzugsweise mehr als 7,5, tato/m3 zu erhöhen.
Neben der erhöhten Drehzahl von mehr als 8 Upm kann es von Vorteil sein, wenn die Hafteigenschaften des zu brennenden Materials durch geeignete Materialanpassung verringert werden. Außerdem könnte die Innenwand 19 des Drehrohrofens, zumindest über einen Teil der Ofenlänge, derart beschichtet werden, dass ein übermäßiges Anbacken des Materials an der Innenwand vermieden wird.
Beide Maßnahmen ermöglichen eine Erhöhung der Drehzahlen, ohne dass es im Bereich des Ausgangs zum Zentrifugieren des Materials kommt. Gerade in diesem hinteren Bereich des Drehrohrofens kommt es aufgrund der höheren Temperaturen leicht zu größeren Anbackungen, welche die Mitnahme des Materials begünstigen. Die Ansatzbildung hat auch zur Folge, dass sich der Innendurchmesser des
Drehrohrofens vom Eingang zum Ausgang verjüngt. Die Erhöhung der Drehzahl auf mehr als 8 Upm und die Steigerung der Belastung auf mehr als 7 tato/m3 ermöglichen einen energetisch günstigen Betrieb des Drehrohrofens, ohne dass Einbußen bei der Qualität des Endproduktes hingenommen werden müssen. Gleichzeitig kann die Gesamtproduktion auf mindestens 14, vorzugsweise sogar wenigstens 15.000, t/d gesteigert werden.
Anhand der Figuren 4 und 5 wird ein neues Konzept für einen Drehrohrofen 1 beschrieben. Der Drehrohrofen 1 besteht wiederum aus einer rotierbaren Trommel 20, die wiederum einen Einlass 16 und einen Auslass 17 aufweist. Im Bereich ihrer
Innenwand 20a sind in der Trommel hin und her bewegliche Förderelemente 21 vorgesehen, die das Material 15 in Richtung des Auslasses 17 transportieren.
Die Förderelemente 15 erstrecken sich in Längsrichtung der Trommel 20 und können, in ihrer Länge gesehen, aus einzelnen oder mehreren austauschbaren
Modulen bestehen. Die Förderelemente 15 werden über geeignete Antriebe 22, beispielsweise hydraulische Antriebe, betätigt, wobei wahlweise jedes Förderelement einen eigenen Antrieb oder auch mehrere Förderelemente einen gemeinsamen Antrieb aufweisen können.
Die Antriebe 22 gewährleisten eine hin und her gehende Bewegung der
Förderelemente 15 gemäß den Doppelpfeilen 23 in Fig. 4. Die Hublänge, die Geschwindigkeit in Transportrichtung des Materials (Vorhub) sowie die Geschwindigkeit beim Rückhub bzw. deren Frequenzen können entweder für alle Elemente oder für bestimmte Gruppen von Elementen gleich- oder unterschiedlich groß eingestellt werden.
So ist es beispielsweise denkbar, dass alle Förderelemente einen gemeinsamen Hub in Transportrichtung ausführen, während der Rückhub einzeln oder in Gruppen erfolgt. Auch ist es denkbar, die Geschwindigkeit des Vorhubs kleiner als die Geschwindigkeit des Rückhubs zu wählen. Die nach innen weisende und mit dem
Material in Kontakt kommende Oberfläche der Förderelemente kann vorzugsweise einen Verschleiß-/Temperaturschutz 24 aufweisen, der aus einem geeigneten hitzebeständigen Material besteht.
Die Oberfläche der Förderelemente, hier im Bereich des Verschleiß-
/Temperaturschutzes 24, kann glatt oder vorzugsweise profiliert ausgebildet sein. Das Profil der Oberfläche ist dabei insbesondere so ausgestaltet, dass es einen Transport des Materials in Transportrichtung begünstigt und andererseits aber beim Rückhub möglichst wenig Material mitnimmt. Weiterhin ist es denkbar, dass die Förderelemente Vertiefungen aufweisen. Diese Vertiefungen können auch einen Teil des zu behandelnden Materials festhalten und dadurch als natürlicher Verschleiß- /Temperaturschutz dienen.
In an sich bekannter Art und Weise ist im Bereich des Ausganges 17 eine Wärmequelle 18 in Form eines Drehrohrofenbrenners vorgesehen. Auch die für die Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft wird vom Ausgang 17 und hier insbesondere im Bereich der Wärmequelle 18 zugeführt.
Weiterhin ist es aber auch denkbar, dass ein Teil der Verbrennungsluft über die Förderelemente eingeführt wird, indem diese an ihrer Oberfläche entsprechende
Austrittsöffhungen aufweisen. Diese Art der zusätzlichen Luftzufuhr ist gerade im Bereich der Wärmequelle 18 von besonderem Vorteil, da hier zum einen die Verbrennungsluft benötigt wird und zum anderen diese Luft gleichzeitig zur Kühlung der Förderelemente in diesem Bereich dient.
Der anhand der Figuren 4 und 5 beschriebene Drehrohrofen bietet auch die Möglichkeit, die Drehzahl so weit zu erhöhen, dass das Material zentrifügiert wird. Bei herkömmlichen Drehrohröfen wird das Überschreiten der so genannten kritischen Drehzahl vermieden, weil ansonsten der Materialtransport nicht mehr gewährleistet werden kann. Bei dem hier dargestellten Drehrohrofen sind jedoch im
Bereich der Innenwand der Trommel die hin und her beweglichen Förderelemente 21 vorgesehen, die den Transport und damit auch die Verweilzeit des Materials gezielt regulieren können.
Mit zunehmender Drehzahl erhöht sich auch entsprechend die dem heißen
Behandlungsmedium ausgesetzte Oberfläche des Materialbettes. Dementsprechend kann mit dem oben beschriebenen Drehrohrofen die Durchsatzleistung erhöht werden, ohne dabei Nachteile bei der Wärmebehandlung des Materials und damit der Qualität des Endproduktes zu verzeichnen.
Bei herkömmlichen Kühlern wird das zu kühlende Material auf einem feststehenden oder bewegten Kühlrost von einem Eingang zu einem Ausgang gefördert und dabei von einem Kühlgas gekühlt. Bei Kühlern mit großer Breite ergibt sich dabei die Schwierigkeit, das aus dem Drehrohrofen fallende heiße Material möglichst gleichmäßig über die Breite zu verteilen und dadurch eine möglichst gleichmäßige
Kühlung zu erreichen. In den Ausfuhrungsbeispielen gemäß den Figuren 6 und 7 ist im Anfangsbereich des Kühlers ein statischer Rost (Einlaufrost) 25 mit wenigstens zwei zueinander geneigten Teilflächen 25a, 25b, 25c vorgesehen, die das zu kühlende Material über 5 die Breite verteilen. In Fig. 6 ist der statische Eingangsrost 25 im Wesentlichen pyramidenähnlich ausgebildet. Durch die seitlichen Teilflächen 25 a, 25 c wird das Material vermehrt auch in die Randbereiche des Kühlers gebracht.
Im Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist ein statischer Rost 25' vorgesehen, der 10 ebenfalls zueinander geneigte Teilflächen 25 'a, 25 'b, 25 'c aufweist. Hier ist dieser
Rost als Pyramidenstumpf ausgebildet und weist somit noch eine obere Fläche 25 'd auf, auf die das vom Drehrohrofen kommende Material auftrifft.
Der in Fig. 8 dargestellte Kühler weist mehrere in Transportrichtung 26 hin und
15 herbewegliche Förderelemente 27 auf, die beispielsweise durch sich in
Transportrichtung 26 erstreckende Förderplanken gebildet werden. Die Bewegung der Förderelemente kann nach dem so genannten „Walking-Floor"-Prinzip erfolgen.
Insbesondere im Anfangsbereich des Kühlers sind Mitnehmerelemente 28 vorgesehen, die das zu kühlende Material in Transportrichtung 26 des Kühlers
20 fördern und gleichzeitig über die Breite des Kühlers verteilen. Die
Mitnehmerelemente 26 werden durch schräg gestellte Ablenkelemente gebildet, deren Winkel, Länge und Anzahl unterschiedlich sein können. Es ist auch denkbar, den Winkel der Mitnehmerelemente 26 einstellbar zu gestalten, um dadurch die
Wirkung gezielt anpassen zu können. Von oben und in Transportrichtung betrachtet,
25 sind die Mitnehmerelemente in Form eines umgekehrten V oder U angeordnet. Die
Mitnehmerelemente können über die komplette Breite oder nur über einen Teil der
Breite vorgesehen werden.
Anhand der Figuren 9 und 10 wird im Folgenden ein neuartiges Kühlerkonzept näher 30 beschrieben. Der Kühler weist eine rotierbare Trommel 29 auf, die wiederum einen
Einlass 30 und einen Auslass 31 aufweist.
P/l lÖ08/a a Im Bereich ihrer Innenwand 29a sind in der Trommel hin und her bewegliche Förderelemente 32 vorgesehen, die das zu kühlende Material 33 in Richtung des Auslasses 31 transportieren.
Die Förderelemente 32 erstrecken sich in Längsrichtung der Trommel 39 und können, in ihrer Länge gesehen, aus einzelnen oder mehreren austauschbaren Modulen bestehen. Die Förderelemente werden über geeignete Antriebe 24, beispielsweise hydraulische Antriebe, betätigt, wobei wahlweise jedes Förderelement einen eigenen Antrieb oder auch mehrere Förderelemente einen gemeinsamen
Antrieb aufweisen können.
Die Antriebe 34 gewährleisten eine hin- und hergehende Bewegung der Förderelemente 32 gemäß den Doppelpfeilen 35 in Fig. 9. Die Hublänge, die Geschwindigkeit in Transportrichtung sowie die Geschwindigkeit beim Rückhub bzw. die Frequenz kann entweder für alle Elemente oder für bestimmte Gruppen von Elementen gleich- oder unterschiedlich groß eingestellt werden.
So ist es beispielsweise denkbar, dass alle Förderelemente 32 einen gemeinsamen Hub in Transportrichtung ausführen, während der Rückhub einzeln oder in Gruppen erfolgt. Auch ist es denkbar, die Geschwindigkeit des Vorhubes kleiner als die Geschwindigkeit des Rückhubes zu wählen.
Die nach innen weisende und mit dem Material in Kontakt kommende Oberfläche der Förderelemente kann vorzugsweise einen Verschleiß-/Temperaturschutz 36 aufweisen, der aus geeignetem hitzebeständigen Material besteht.
Die Oberfläche der Förderelemente kann glatt oder vorzugsweise profiliert ausgebildet sein. Das Profil der Oberfläche ist dabei insbesondere so ausgestaltet, dass es einen Transport des Materials in Transportrichtung begünstigt und andererseits aber beim Rückhub möglichst wenig Material mitnimmt. Weiterhin ist es denkbar, dass die Förderelemente Vertiefungen aufweisen, die einen Teil des zu behandelnden Materials festhalten und so einen natürlichen Verschleiß- bzw. Temperaturschutz bilden.
Weiterhin sind Mittel zur Zufuhrung eines Kühlmediums vorgesehen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Förderelemente 32 Austrittsöffhungen 37 auf, die in Fig. 9 schematisch dargestellt sind. Die Austrittsöffhungen sind zweckmäßigerweise über den gesamten Kühler in geeigneter Weise verteilt angeordnet. Auf diese Weise kann das zu behandelnde Material im Wesentlichen quer zur seiner Transportrichtung von einem Kühlmedium, beispielsweise Kühlluft, durchströmt werden. Gleichzeitig dient das Kühlmedium auch zur Kühlung der Förderelemente 32.
Sowohl bei dem in den Figuren 9 und 10 beschriebenen Kühler als auch bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Drehrohrofen können neben den hin und herbeweglichen Förderelementen 32 auch statische Wandelemente vorgesehen werden, die als Guttragfläche dienen. Es ist somit im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die komplette Innenwand vollständig mit Förderelementen 32 oder mit einer Kombination aus Förderelementen und statischen Wandelementen bedeckt ist.
Weiterhin werden die einzelnen Förderelemente und ggf. vorgesehenen Wandelemente zweckmäßigerweise derart abgedichtet, dass ein Materialdurchfall vermieden werden kann.
Der Kühler gemäß den Figuren 9 und 10 kann mit einer so hohen Drehzahl betrieben werden, dass das zu kühlende Material 33 in der Trommel zentrifugiert. Auch bei diesem Betriebsmodus stellt sich eine relativ gleichmäßige Schichtdicke ein, wodurch eine gleichmäßige Behandlung des Materials gewährleistet ist. Das Ausnutzen des ganzen Innenumfangs der Trommel ermöglicht zudem eine Behandlung einer entsprechend größeren Materialmenge, so dass der Durchsatz deutlich gesteigert werden kann. Die oben beschriebene neue Betriebsweise eines Drehrohrofens oder das an anhand der Fig. 3 und 4 beschriebene neue Drehrohrofenkonzept sowie die anhand der Fig. 5 bis 10 beschriebenen Neuerungen an einem Kühler ermöglichen die Steigerung der Gesamtproduktion einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker auf wenigstens 14.000 Tonnen pro Tag, vorzugsweise 15.000 Tonnen pro Tag (t/d).

Claims

Patentansprüche:
1. Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit
5 a. einem Drehrohrofen (6) zum Brennen von vorgewärmtem und ggf. vorcalciniertem Material zu Zementklinker und b. einem Kühler (7) zum Kühlen des gebrannten Zementklinkers, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Ofen (6) und der eine Kühler (7) für eine Gesamtproduktion von wenigstens 14.000t/d ausgelegt sind. 10
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Drehrohrofen (6) und der eine Kühler (7) für eine Gesamtproduktion von wenigstens 15.000t/d ausgelegt sind.
15 3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigerung der
Gesamtproduktion auf wenigstens 14.000t/d nicht durch eine entsprechend größere Bauform des Drehrohrofens erfolgt.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (7) als 20 rotierende Trommel (29) mit einem Einlass (30) und einem Auslass (31) sowie
Mitteln zum Zuführen eines Behandlungsmedium ausgestaltet ist.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (7) als rotierende Trommel (29) mit einem Einlass (30) und einem Auslass (31) sowie
25 Mitteln zum Zuführen eines Behandlungsgases ausgestaltet ist, wobei die
Trommel im Bereich ihrer Innenwand (29a) hin und her bewegliche Förderelemente (32) aufweist, die Material in Richtung des Auslasses transportieren.
30 6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (7) in seinem
Anfangsbereich pneumatische und/oder mechanische Mittel aufweist, um den
P/U008/a a vom Drehrohrofen (6) kommenden Klinker über die Breite des Kühlers zu verteilen.
7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (7) in seinem 5 Anfangsbereich einen statischen Rost (25) mit wenigstens zwei zueinander geneigten Teilflächen (25a, 25b, 25c) aufweist, die das zu kühlende Material über die Breite verteilen.
8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (7) zum 10 Transport des zu kühlenden Materials hin und her bewegliche Förderelemente
(27) aufweist, die zumindest im Anfangsbereich Mitnehmerelemente (28) aufweisen, die das zu kühlende Material in Transportrichtung des Kühlers fördern und das Material gleichzeitig über die Breite des Kühlers verteilen.
15 9. Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit einem Drehrohrofen (6) zum
Brennen von vorgewärmtem und ggf. vorcalciniertem Material zu Zementklinker und einem Kühler (7) zum Kühlen des gebrannten Zementklinkers, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Ofen und der eine Kühler derart betrieben werden, dass sich eine Gesamtproduktion von wenigstens 14.000t/d ergibt.
20
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Drehrohrofen (6) und der eine Kühler (7) derart betrieben werden, dass sich eine Gesamtproduktion von wenigstens 15.000t/d ergibt.
25 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrohrofen (6) mit mehr als 7 tato/m3 belastet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrohrofen (6) mit einer Drehzahl von wenigstens 8 Upm betrieben wird. 30
P/1 10Ö8/a a
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrohrofen (6) eine Wärmequelle aufweist und zur Erhöhung der der Wärmequelle (18) ausgesetzten Oberfläche des zu brennenden Materials die Drehzahl des Drehrohrofens auf wenigstens 8 Upm gesteigert und der Drehrohrofen gleichzeitig mit mehr als 7 tato/m3 belastet wird.
P/1 1008/a a
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