DD205881A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von feinkoernigem material - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN UND DIE DAZUGEHOERIGE VORRICHTUNG ZUR WAERMEBEHANDLUNG VON FEINKOERNIGEM MATERIAL, VORZUGSWEISE ZEMENTROHRMEHL, UNTER VERWENDUNG EINES MIT KUEHLERSEKUNDAERLUFT BETRIEBENEN KALZINIERREAKTORS UND VERMISCHUNG DER OFENABGASE MIT DEM KALZINIERREAKTORABGAS NACH DEM KALZINIERPROZESS. ZIEL UND AUFGABE DER ERFINDUNG IST ES, DEN DRUCKVERLUST DES KALZINIERREAKTORS BEI BESSERER AUSNUTZUNG DES WAERMEANGEBOTES ZU VERRINGERN SOWIE DIE VERWEILZEIT IM REAKTOR ZU ERHOEHEN. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DAS DADURCH ERREICHT, DASS BEI EINEM MIT KUEHLERSEKUNDAERLUFT BETRIENENEN KALZINIERREAKTOR UND VERMISCHUNG DER OFENABGASE MIT DEN KALZINIERREAKTORABGASEN NACH DEM KALZINIERREAKTOR DIE VERMISCHUNG DER OFENABGASE MIT DEN KALZINIERREAKTORABGASEN UNMITTELBAR VOR ODER NACH DER ABSCHEIDUNG DES IM KALZINIERPROZESS BEHANDELTEN MATERIALS ERFOLGT.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material, vorzugsweise Zementrohmehl, unter Verwendung eines mit Kühlersekundärluft betriebenen Kalzinierreaktors und Vermischung der Ofenabgase mit dem Kalzinierreaktorabgas nach dem Kalzinierprozeß.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß zur besseren Vorbereitung des Rohstoffes auf den Klinkerbrennprozeß in einem Drehrohrofen mit vorgeschaltetem Wärmetauscher die Kalzinierung de3 Rohstoffes in einem separaten Kalzinierreaktor durchgeführt wird· Die Kalzinierreaktoren sind mit einer oder mehreren Brennstoffeintragsvorrichtungen ausgerüstet. Durch Zufuhr von Brennstoff bzw. Wärmeenergie in den KaI-zinierreaktor ist es möglich, eine Dekarbonisation des aufgegebenen Rohstoffes bis zu 90 $ zu erreichen. Danach erfolgt die weitere Wärmebehandlung des vorkalzinierten Materials in einem Sinterreaktor, beispielsweise einem

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Drehrohrofen, während die Abgase des Drehrohrofens und des Kalzinierreaktors zur Vorwärmung des Rohmaterials verwendet werden.

Aus der DE-OS 24 36 079 ist bekannt, bei einem zweiflutigen Vorwärmer eine Flut mit den Abgasen des Drehrohrofens und die andere Flut mit den Abgasen des Kalzinierreaktors zu betreiben. Dabei wird dem Kalzinierreaktor als Verbrennungsluft nur die Teilsekundärluftmenge zugeführt, wodurch da3 Ausbrandverhalten des Brennstoffes in dieser Zone verbessert wird.

Nachteil dieser Vorrichtung ist ein kompliziertes Anfahrverhalten der Kalzinierflut, da mit ungenügend vorgewärmter Teilsekundärluft gearbeitet werden muß.

Aus der DE-AS 23 44 583 ist ein aus mehreren -Kammern bestehender kalzinierreaktor bekannt. In dem al3 senkrecht stehenden Schacht mit konischen Querschnittoverengungen bzw. -erweiterungen und zylindrischen Teilen ausgebildeten Kalzinierreaktor mündet im unteren Teil eine Teilsekundärluftleitung und eine Brennstoff zufahrung ein. In der H.ihe dos oberen Endes der obersten Kammer mündet tangential die Ofenabgaslöitung in den llalzlnierreaktor ein. Dieae tangentiale Gaszuführung hat die Aufgabe, das kalzinierte Material aus dem Kalzinierreaktor auszutragen. Das kalzinierte Material wird von dem Gasstrom .getrennt and der Sinterung zugeführt, während der Gasstrom zur Materialvorwärmung dient.

Bei Verwendung von minderwertigen Brennstoffen in den Kalzinierreaktoren wird die Bauhöhe des Reaktors verhältnismäßig groß, da der Brennstoff eine lange Ausbrandstrecke benötigt.

Aus der GB-PS 960 863 ist bekannt, die Kalzinierung des Materials in einem als Wirbelschichtreaktor ausgebildeten

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Kalzinierreaktor durchzufuhren. Dabei wird als Verbrennungsluft im Kalzinierreaktor ein Teil der Sekundärluft aus dem Kühler verwendet. Die aus dem Sinteraggregat austretenden heißen Abgase werden mit den Abgasen aus dein Kalzinierreaktor vor Eintritt in den Zyklonvorwärmer gemischt.

Nachteil dieser Erfindung ist, daß mit dem tfirbelschichtreaktor als Kalzinierreaktor nur geringe Kalzinierungsgrade des Materials erreicht werden, da bei höheren KaI-zinierungsgraden das Material zu Anbackungen neigt, was zu Störungen im Reaktor fühx^t.

Gemäß den DD-WP 79 961 und 81 433 ist bekannt, den als Zyklon ausgebildeten Kalzinierreaktor unter einem Schachtvorwärmer anzuordnen, der eine direkte Verbindung über den Ofeneinlaufkanal mit dem Drehrohrofen hat. Das Material wird dem Reaktor von oben mittels einer Sperre oder dergleichen entgegen den Ofenabgasen aufgegeben und verläßt ihn unten ebenfalls durch eine entsprechende Sperre. Im zylindrischen Teil des Kalzinierreaktor3 sind Zuleitungen für hocherwärmte Sekundärluft sowie tangential und versetzt angeordnete Brenner zur Befeuerung vorgesehen. Durch Anordnung zusätzlicher Stufen als Kalzinierreaktor wird die Bauhöhe des Vorwärmers vergrößert. Dadurch entstehen zusätzliche Baukosten sowie zusätzlicher Aufwand durch die Fördereinrichtungen für das Material.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Kalzinierprozeß bei gleichzeitiger Verringerung des Druckverlustes und des Bauaufwandes zu verbessern·

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur besseren Ausnutzung des vorhandenen Wärmeangebotes bei Erhöhung der Verweilzeit dea Materials zu schaffen.

Erfind ungsgernaß wird das dadurch erreicht, dai2 bei einem mit Kühler sekundärluft betriebenen Kalzinierreaktor und Vermischung der Ofenabgase mit den Kalzinierreaktorabgasen naoh dein Kalzinierreaktor die Vermischung der Ofenabgase mit den Kalzinierreaktorabgasen unmittelbar vor oder nach der Abscheidung des im Kalzinierprozeß behandelten Materials erfolgt. Dabei wird entweder das aus dam lialzinierreaktor austretende Material-Gas-Gemisch mit dem über einen Steigkanal geführten 0fenabga3 vor Eintritt in den Abscheidezyklon des Kalzinierreaktors gemischt und da3 Gasgemisch zum weiteren Wärmetausch dem Vorwärmer zugeführt oder das aus dem Kalzinierreaktor austretende Katerial-Gas-Gemisch wird nach Abscheidung des Materials in den Abscheidezyklon des Kalzinierreaktors mit den Ofenabgasen in dem Steigrohr des Abscheidezyklons gemischt, wobei vor der Mischung der Gasströme im Ofenabgasstrom ein Wärmeaustausch mit dem zu behandelnden Material stattgefunden hat, das nach Trennung vom Ofenabgasstroui dem Kalzinierrealctor zugeführt wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend an Hand' von AusfUhrung3beispielen näher erläutert.

In der dazugehörigen Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 3chematisch dargestellt.

Hierbei zeigenj

Fig. 1: die Darstellung einer erfindun^sgemäßen

Vorrichtung

Fig. 21 eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

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Dem an sich "bekannten Kalzinierreaktor 2, der als senkrecht stehend er Schacht mit konischen Querschnittsverengungen bzw. -erweiterungen und zylindrischen Teilen ausgebildet und über eine Sperre in Form einer Querschnittsverengung mit dem Ofeneinlaufkanal verbunden ist, wird tangential die benötigte Verbrennungsluft über die ICühlersekundärluftleitung 17 zugeführt. Durch Zuführung von Brennstoff erfolgt die Kalzination des in einem Zyklonvorwärmer vorgewärmten Materials in dem Kalzinierreaktor 2, die in dem nach unten geführten Reaktorkanal 3 weitergeführt wird.

Bei der Vermischung der Ofenabgase mit den Kalzinierreaktorabgasen nach der Abscheidung des im Kalzinier^rozeß behandelten Materials wird nach Figur 1 das Kalzinierreaktorabgas mit dem kalzinierten Material aus dem nach unten geführten Reaktorkanal 3 über eine radial aus diesem Kanal 3 abzweigende Leitung zu dem Zyklonabscheider 4 geführt, in dem eine Trennung des Materials vom Gasstrom erfolgt. Das kalzinierte Material wird zur weiteren Behandlung aber eine Materialleitung 7 dem Ofeneinlaufkanal 0 und über diesen dem Drehrohrofen 1 zugeführt.

Um Ansatzbildungen und Verstopfungen im Bereich der Abzweigung der zum Zyklonabscheider 4 führenden Leitung zu verhindern, ist der Reaktorkanal 3 nach der Abzweigung als Materialtrichter 5 ausgebildet. Dadurch werden I.'Iaterialteilchen, die nicht mit dem Gasstrom mitgerissen werden, über die Materialleitung 6 dem Ofeneinlaufkanal 8 zugeführt,

Die Mischung dor Kalzinierreaktorabgase mit den Ofenabgasen erfolgt unmittelbar nach der Abscheidung des kalzinierten Materials in dem Steigrohr 13 des Zyklonabsciieiders 4» in den über eine Verbindungsleitung 12 die Ofenabgase zugeführt werden. Die Ofenabgase aus dem Drehrohrofen 1 werden über den Ofeneinlaufkanal 8 dem Steigkanal 9 zugeführt. In dem Steigkanal 9 erfolgt ein Wiirmetausch mit dem aus dem Zyklon 14 über die Haterialleitung 15 kommenden Material. Die Treanung der Ofenabgase vom Material erfolgt im

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Zyklon 10, wobei die Ofenabgase über die Verbindungsleitung 12 zum Steigrohr 13 and das Material dem Kalzinierreaktor 2 augeführt wird. In das Steigrohr 13, das in den Zyklon 14 mündet, wird dem Gasgemisch über die I.laterialleitung 16 Material der darüberliegenden Vorw.^: irine rat ufe zugeführt.

Bei der Vermischung der Ofenabgase mit den Ivalzinierreuktorabgasen vor der Abscheidung des. im Kalzinierprozeß behandelten Materials wird nach Figur 2 das Kulzinierreaktorabgas mit dem kalzinierten Material durch Verbindung des nach unten geführten Reaktorkanals 3 mit dem Steigkanal 9 vom Ofeneinlaufkanal 8 gemischt. In dem Bereich, in dem der Reaktorkanal 3 mit dem Steigkanal 9 verbunden ist, erfolgt eine Verwirbelung des mit den Kalzinierreaktorabgasen mitgeführten, bereits kalzinierten Materials mit den Ofenabgasen, wobei eine weitere Wärmeübertragung und Kalzination zwischen Ofenabgas und Material erfolgt. Über eine gemeinsame Leitung wird das Gasgemisch mit dem kalzinierten Material tangential dem Zyklonabscheider 4 zugefunrt. Dort erfolgt die Trennung des Gasgemischstromes vom Material. Das Material wird über die Materialleitung 7 dem Ofeneinlaufkanal 8 und damit dem Drehrohrofen 1 zugeführt, während das Gasgemisch über das Steigrohr 13 nach Zuführung von Material über die Materialleitung 16 dem Zyklon 14 zugeführt wird. Nach erneuter Trennung des Gasstromes vom Material im Zyklon 14 wird das Material über die Materialleitung 15 dem Kalzinierreaktor 2 aufgegeben.-

Bei beiden Ausfuhrungsformen iat es vorteilhaft, bei hohen Schadstoffeinnahmen durch das Rohmaterial und den Brennstoff im mäterialfreien Bereich des Steigkanals 9 einen an sich bekannten Bypaß 18 anzuordnen.

Bei zweiflutiger Vorwärmung' werden vorteilhafterweise der Zyklonabscheider 4 und der Zyklon 10 als Doppelzyklone

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ausgebildet, wobei die Materialleitungen 11 des Zyklons 10 an unterschiedlichen Stellen in den Kalzinierreaktor 2 münden, um dadurch eine schnellere and bessere Vermischung des Materials im Reaktor mit den Reaktorgasen zu erreichen.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch die Vermischung der Ofenabgase mit den Kalzinierreaktorabgasen eine gute Ausnutzung des vorhandenen V/ärmeangebote3 erfolgt und dadurch der Kalzinierungsgrad und die thermische Effektivität verbessert wird. Durch die Anordnung des nach unten geführten Reaktorkanal·s wird die notwendige Verweilzeit und damit der gewünschte Kalzinierungagrad erzielt. Außerdem wird durch diese Anordnung die Bauhöhe des Kalzinierreaktors und durch die tiefe Anordnung des Zyklonabacheiders die Bauhöhe des sich anschließenden Zyklonvorwärmers verringert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Gestaltung der Mischstrecke der Ofenabgase mit den Kalzinierreaktorabgasen die Druckverluste gering gehalten werden.

Bin weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich durch ein unkompliziertes Anfahr- und Betriebsregime und den Einsatz für einen ein- bzw. zweiflutigen Vorwärmer, wobei beide Fluten gleichmäßig mit Material beaufschlagt werden können, da in beiden Fluten gleiche Druckverhältnisse vorliegen.

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch

   1'# Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Material, vorzugsweise Zementrohmehl, in einem mit Kühlersekundärluft betriebenen Kalzinierreaktor und Vermischung der Ofenabgase mit den Kalzinierreaktorabgasen nach dem Kalzinierreaktor bei ein- ode* eweiflutiger Vorwärmung, gekennzeichnet dadurch , daß die Vermischung der Ofenabgase mit den Kalzinierreaktorabgasen unmittelbar vor oder nach der Abscheidung des im Kalzinierprozeß behandelten Materials erfolgt.

   2· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 mit tangentialer Kühlersekundärluftzuführung im unteren Bereich eines als vorzugsweise senkrechtstehenden Schachtes mit konischen Querschnittsverengungen bzw· -erweiterungen und zylindrischen Teilen ausgebildeten Kalzinierreaktors, der über eine Sperre in Porm einer Querschnittsverengung mit dem Ofeneinlauf verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß bei Vermischung der Ofenabgase mit den Kalzinierreaktorabgasen vor der Abscheidung des im Kalzinierprozeß behandelten Materials der nach unten geführte Reaktorkanal (3) mit dem Steigkanal (9) vom

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   Ofeneinlaufkanal (8) verbunden ist und diese über eine gemeinsame Leitung tangential in einen Zyklonabscheider (4) münden, dessen Materialleitung (7) mit dem Ofeneinlaufkanal (8) verbunden ist«

   3» Vorrichtung nach Funkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Vermischung der Ofenabgase mit den Kalzinierreaktorabgasen nach der Abscheidung des im Kalzinierprozeß behandelten Materials der nach unten geführte Reaktorkqnal (3) über eine radial aus diesem Kanal (3) abzweigende Leitung mit dem Zyklonabscheider (4), dessen Materialleitung (7) in den Ofeneinlaufkanal (8) des Drehrohrofens (1) mündet, verbunden ist und das Steigrohr (13) des Zyklonabscheiders (4) über eine Verbindungsleitung (12) und Zyklon (10) mit dem Steigkanal (9) verbunden ist und daß der Reaktorkanal (3) nach Abzweigung der zum Zyklonabscheider (4) führenden Leitung als Materialtrichter (5) ausgebildet ist, der über eine Materialleitung (6) in den Ofeneinlaufkanal (8) mündet·

   4· Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß bei zweiflutiger Vorwärmung der Zyklonabscheider (4) und der Zyklon (10) als Doppelzyklone ausgebildet sind, wobei die Materialleitungen (11) des Zyklons (10) an unterschiedlichen Stellen in den Kalzinierreaktor (2) münden·

   - Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -

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