BE1030236B1 - Vorrichtung zur thermischen Behandlung von mineralischem Material mit der Neigung zur Staubbildung - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 zur thermischen Behandlung von mineralischem Material, wobei die Vorrichtung 10 einen Hauptvorwärmer 20 und einen Hauptbehandlungsreaktor 30 aufweist, wobei der Hauptvorwärmer 20 und der Hauptbehandlungsreaktor 30 zur Überführung des im Hauptvorwärmers 20 erwärmten mineralischen Materials verbunden sind, wobei die Vorrichtung 10 weiter eine erste Entstaubung 40 aufweist, wobei der Hauptvorwärmer 20 mit der ersten Entstaubung 40 gasführend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 10 einen Nebenvorwärmer 50 und einen Nebenbehandlungsreaktor 60 aufweist, wobei der Nebenvorwärmer 50 und der Nebenbehandlungsreaktor 60 zur Überführung des im Nebenvorwärmers 50 erwärmten mineralischen Materials verbunden sind, wobei die erste Entstaubung 40 und der Nebenvorwärmer 50 zur Überführung des in der ersten Entstaubung 40 abgetrennten Materials verbunden sind.
Description
' BE2022/5066
Vorrichtung zur thermischen Behandlung von mineralischem Material mit der
Neigung zur Staubbildung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von mineralischem
Material, insbesondere für Material, welches zur Bildung von Stäuben neigt.
Feines, staubförmiges Material wird insbesondere aus dem Vorwärmer / der
Vorwärmzone ausgetragen. Üblicherweise gibt es dann insbesondere zwei Optionen.
Entweder werden die Stäube verworfen, was den Verlust des Materials bedeutet und
Entsorgungskosten erzeugt. Oder die Stäube werden dem Prozess wieder zugeführt, was das Risiko mit sich bringt, dass diese Stäube sich anreichern und im Kreis fahren wodurch die Produktionsleistung der Anlage sinkt, der Energieverbrauch steigt und gegebenenfalls die Produktqualität verschlechtert.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorrichtung zur Nutzung der Stäube zu optimieren.
Gelöst wird diese Aufgabe durch Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur thermischen Behandlung von mineralischem Material. Beispielsweise kann die thermische Behandlung eine
Calcination von Magnesit, Kalk oder Dolomit sein. Diese beispielhaften Materialien neigen bei der Calcination zur Staubbildung. Die Vorrichtung weist eine Hauptofenlinie und eine Nebenofenlinie auf. Die Hauptofenlinie ist beispielweise und bevorzugt ein
Mehretagenofen oder Drehrohrofen oder Schachtofen, denen zudem eine Vorwärmer- oder Trocknungseinheit im Gasverbund vorgeschaltet sein kann. Weiter weist die
Hauptofenlinie eine erste Entstaubung auf. Innerhalb der Hauptofenlinie wird das mineralischen Rohmaterial erwärmten, gegebenenfalls getrocknet sowie calciniert oder geröstet. Dieses entspricht einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik zur thermischen Behandlung von mineralischem Material. Hier kann jede aus dem Stand der
Technik bekannte Konfiguration gewählt werden.
? BE2022/5066
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Nebenofenlinie auf, bestehend aus einem
Nebenvorwärmer und einen Nebenbehandlungsreaktor. Der Nebenvorwärmer und der
Nebenbehandlungsreaktor sind in Gas- sowie Materialrichtung miteinander verbunden.
Weiter sind die erste Entstaubung und der Nebenvorwärmer zur Überführung des in der ersten Entstaubung abgetrennten Materials verbunden. Somit besteht die Vorrichtung aus einer Hauptofenlinie zur Behandlung des mineralischen Rohmaterials und einer
Nebenlinie, in der dann die Stäube thermisch behandelt werden. Während die Hauptlinie auf grobkörniges Rohmaterial ausgelegt ist, wird die Nebenlinie mit den abfallenden
Stäuben beschickt und kann daher optimal auf die Aufbereitung feinkörniger Materialen abgestimmt werden. Durch diese klare Trennung werden zum einen alle Stäube genutzt, ein Verlust an Produkt wird vermieden. Zum anderen werden keine Kreisläufe erzeugt, in denen sich das staubförmige Material mit der Zeit anreichert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der ersten Entstaubung und dem Nebenvorwärmer eine Speichervorrichtung, beispielsweise ein Silo, angeordnet. Hierdurch kann eine VergleichmäfBigung des Materialstroms erreicht werden. Insbesondere ist die Speichervorrichtung thermisch isoliert wodurch die thermische potenzielle Energie weitgehend genutzt werden kann. Besonders bevorzugt ist eine Speichervorrichtung, wenn, wie im Folgenden beschrieben, weitere Staubquellen vorhanden sind. In diesem Fall werden die Staubströme bevorzugt in der
Speichervorrichtung zusammengeführt. In einer Weiterbildung kann in diesem Falle die
Speichervorrichtung eine Klassier- und oder Mischvorrichtung aufweisen. Weiter kann zwischen der Speichervorrichtung und dem Nebenvorwärmer ein Dosiersystem zur gezielten Materialaufgabe auf den Nebenvorwärmer vorhanden sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine
Zerkleinerungsvorrichtung auf. Eine Zerkleinerungsvorrichtung kann beispielsweise ein
Brecher oder eine Mühle sein. Besonders bevorzugt ist die Zerkleinerungsvorrichtung eine Mühle oder eine Gruppe von gleichen und/oder verschiedenen Mühlen. Die
Zerkleinerungsvorrichtung ist mit dem Hauptvorwärmer zur Überführung von zerkleinertem mineralischem Material verbunden. Das in der Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinerte mineralische Material wird somit der Hauptlinie zur thermischen Behandlung zugeführt. Hierbei kann beispielsweise zwischen der Zerkleinerungsvorrichtung und dem
Hauptvorwärmer eine Speichervorrichtung, beispielsweise ein Silo, angeordnet sein. Die
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Zerkleinerungsvorrichtung ist mit einer zweiten Entstaubung verbunden. Derartige
Zerkleinerungsvorrichtungen sind für Vorrichtungen zur thermischen Behandlung von mineralischem Material üblich. Die zweite Entstaubung und die Nebenofenlinie sind ebenfalls zur Überführung des abgetrennten Staubes verbunden. Besonders bevorzugt wird, dass der aus der zweiten Entstaubung kommende Staub sowie die Feinfraktion aus der Klassiereinrichtung mit dem aus der ersten Entstaubung kommenden Material in einer Speichervorrichtung vereint und von dort dem Nebenvorwärmer zugeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Nebenbehandlungsreaktor ein
Flugstromcalcinator. Dieser ist besonders geeignet für feinkôrniges Material.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Nebenvorwärmer wenigstens einen Zyklonwärmetauscher auf, wobei der Abscheidezyklon des Zyklonwärmetauschers zur Abtrennung von Stäuben ausgebildet ist. Da in der Nebenlinie praktisch nur sehr feinkörniges Material vorhanden ist, können die Zyklone entsprechend auf sehr kleine
Partikelgrößen optimiert werden. Dieses gilt ganz besonders für den Abscheidezyklon, welcher unmittelbar am Gasauslass des Nebenvorwärmers angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Nebenvorwärmer mit einer dritten — Entstaubung verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden der Staub der dritten
Entstaubung direkt in den Nebenbehandlungsreaktor zurückgeführt.
Alternativ kann der Staub der dritten Entstaubung direkt in den Nebenvorwärmer zurückgeführt werden.
Alternativ kann der Staub der dritten Entstaubung mit den weiteren Aufgabematerial der
Nebenofenlinie in der Speichervorrichtung zusammengeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Nebenvorwärmer wenigstens eine Kaltluftzufuhr auf. Dieses kann vorteilhaft sein, da das mineralische Material bereits vorgewärmt in den Vorwärmer gelangt. Dadurch kann die aus der thermischen
Behandlung stammende Wärme größer als benötigt sein. Daher kann es vorteilhaft sein, im Vorwärmer eine Abkühlung durch die Zuführung von Kaltluft vorzunehmen.
Alternativ kann eine Kühlung des Aufgabematerials der Nebenofenlinie durch die Zufuhr von Kaltluft in die Speichervorrichtung erfolgen.
Alternativ kann zwischen dem Nebenvorwärmer und der dritten Entstaubung ein
Wärmetauscher angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Entstaubung zweistufig ausgebildet. Da hier die Staubfracht vergleichsweise hoch ist, kann es zielführend sein, zunächst eine Vorentstaubung und dann eine Hauptentstaubung durchzuführen.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Beispielhafte Ausführungsform
In Fig. 1 ist eine beispielhafte Vorrichtung 10 gezeigt. Das mineralische Rohmaterial wird zunächst einer Mühle 90 zugeführt und dort gemahlen. Das gemahlene mineralische
Material gelangt von der Mühle 90 in eine Mühlenspeichervorrichtung 100 und wird von dort in den Hauptvorwärmer 20 transportiert. Das vorgewärmte mineralische Material gelangt von dem Hauptvorwärmer 20 in den Hauptbehandlungsreaktor 30,. Von dort gelangt das behandelte Material in den Hauptmaterialkühler 130 und kann dort ausgegeben werden. Diese drei Prozessschritte, Vorwärmung, Reaktion und Kühlung, können auch in einem Ofen wie beispielsweise einem Mehretagenofen zusammengefasst werden.
Die Kühlluft des Hauptkühlers nimmt die thermische Energie des Hauptproduktes auf und wird in den Hauptbehandlungsreaktor 30 eingebracht, indem weitere Energie hinzugeführt werden kann. Am gasseitigen Austritt des Hauptbehandlungsreaktor 30 gelangt das austretende heiße Gas in den Hauptvorwärmer 20 und gibt dort den Großteil der thermischen Energie an das mineralische Material ab. Vom Hauptvorwärmer 20 wird das Gas in die erste Entstaubung 40 geführt. Dort wird in einem ein- oder zweistufigen
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Verfahren der ersten Entstaubung 40 der Staub abgeschieden und der thermisch isolierten Speichervorrichtung 70 zugeführt. Ebenso ist die Mühle 80 mit einer zweiten
Entstaubung 110 verbunden. Auch der in der zweiten Entstaubung 100 anfallende Staub wird der Speichervorrichtung 70 zugeführt.
Das staubförmige mineralische Material wird aus der Speichervorrichtung 70 mittels einer
Dosiervorrichtung 80 in den Nebenvorwärmer 50 gefördert. Der Nebenvorwärmer 50 ist bevorzugt als eine Kaskade von 2 bis 6 Zyklonwärmetauschern ausgeführt. Das im
Nebenvorwärmer 50 vorgewärmte Material wird dem Nebenbehandlungsreaktor 60 zugeführt, welcher bevorzugt als Flugstromcalcinator ausgebildet ist. Das behandelte
Material wird vom Nebenbehandlungsreaktor 60 in den Nebenmaterialkühler 150 überführt, dort abgekühlt und verlässt diesen als fertiges Produkt.
Die im Nebenkühler 150 aufgewärmte Kühlluft wird in dem Nebenbehandlungsreaktor 60 eingebracht, wobei weitere thermischen Energie zugeführt wird, um die Umsetzungen des Materials auszulösen. Das aus dem Nebenbehandlungsreaktor 60 austretende heiße
Gas wird in den Nebenvorwärmer 50 geführt und gibt dort den Großteil der thermischen
Energie an das mineralische Material ab. Vom Nebenvorwärmer 50 wird das Gas in die dritte Entstaubung 120 geführt. Dort wird in einem ein- oder zweistufigen Verfahren Staub abgeschieden und dieser Staub wird der thermisch isolierten Speichervorrichtung 70 zugeführt.
Bezugszeichen 10 Vorrichtung 20 Hauptvorwärmer
Hauptbehandlungsreaktor erste Entstaubung
Nebenvorwärmer 60 Nebenbehandlungsreaktor 30 70 Speichervorrichtung 80 Dosiervorrichtung 90 Mühle 100 Mühlenspeichervorrichtung 110 zweite Entstaubung
° BE2022/5066 120 dritte Entstaubung 130 Hauptmaterialkühler 150 Nebenmaterialkühler
Claims (10)
1. Vorrichtung (10) zur thermischen Behandlung von mineralischem Material, wobei de Vorrichtung (10) einen Hauptvorwärmer (20) und einen Hauptbehandlungsreaktor (30) aufweist, wobei der Hauptvorwärmer (20) und der Hauptbehandlungsreaktor (30) zur Überführung des im Hauptvorwärmers (20) erwärmten mineralischen Materials verbunden sind, wobei die Vorrichtung (10) weiter eine erste Entstaubung (40) aufweist, wobei der Hauptvorwärmer (20) mit der ersten Entstaubung (40) gasführend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Nebenvorwärmer (50) und einen Nebenbehandlungsreaktor (60) aufweist, wobei der Nebenvorwärmer (50) und der Nebenbehandlungsreaktor (60) zur Überführung des im Nebenvorwärmers (50) erwärmten mineralischen Materials verbunden sind, wobei die erste Entstaubung (40) und der Nebenvorwärmer (50) zur Überführung des in der ersten Entstaubung (40) abgetrennten Materials verbunden sind.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmung, Reaktion und Kühlung der Hauptlinie in einem einzelnen Ofentyp zusammengefasst ist.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Entstaubung (40) und dem Nebenvorwärmer (50) eine Speichervorrichtung (100) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (100) thermisch isoliert ist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Zerkleinerungsvorrichtung aufweist, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung mit dem Hauptvorwärmer zur Überführung von zerkleinertem mineralischem Material verbunden ist, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung mit einer zweiten Entstaubung (110) verbunden ist, wobei die zweite Entstaubung (110) und der Nebenvorwärmer (50) zur Überführung des in der zweiten Entstaubung (110) abgetrennten Materials verbunden sind.
° BE2022/5066
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenbehandlungsreaktor (60) ein Flugstromcalcinator ist.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenvorwärmer (50) wenigstens einen Zyklonwärmetauscher aufweist, wobei der Abscheidezyklon des Zyklonwärmetauschers zur Abtrennung von Stäuben ausgebildet ist.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenvorwärmer (50) mit einer dritten Entstaubung (120) verbunden ist.
9. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenvorwärmer (50) eine Kaltluftzufuhr aufweist.
10. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Entstaubung (40) zweistufig ausgebildet ist.
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