DE19524649A1 - Anlage zur thermischen Behandlung von körnigen bis mehlförmigen Rohmaterialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur thermischen Behandlung von körni­ gen bis mehlförmigen Rohmaterialien, insbesondere bei der Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl, das in wenigstens einem vom Abgasstrom eines Drehrohrofens/Calcinators durchströmten mehrstufigen Zyklonschwe­ begas-Wärmetauscherstrang vorerhitzt und in der Sinterzone des Drehrohr­ ofens zu Zementklinker gebrannt wird.

-Bei der Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl wird das Ze­ mentrohmehl bis heute außerhalb der eigentlichen Zementklinkerproduk­ tionslinie hergestellt, die beim sogenannten Trockenverfahren in der Regel wenigstens einen mehrstufigen Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang, einen Calcinator und einen Drehrohrofen umfaßt. Die Mahlanlage zur Her­ stellung des Zementrohmehls ist meistens eine Umlaufmahlanlage (Kreis­ laufmahlanlage) mit Mühle, Sichter und zur Mühle rückgeführten Sichter­ grobgutrezirkulierung. Ist das im wesentlichen aus Kalk- und Tonkompo­ nenten bestehende Zementrohmaterial feucht, so ist es bekannt, das feuchte Ausgangsmaterial in der externen Umlaufmahlanlage zu mahlen und zu trocknen, indem die Umlaufmahlanlage mit einem vom Abgasstrom nach dem Wärmetauscherstrang abgezweigten Abgasteilstrom unter Nutzung von dessen Abwärme durchströmt wird, d. h. indem die Umlaufmahlanlage als Mahltrocknungsanlage betrieben wird (Broschüre "Drehrohrofenanlagen" Nr. 8-100 d der KHD Humboldt Wedag AG, 03-1991, Seiten 10 und 11). Das trockene Zementrohmehl wird dann in einem Zementrohmehl-Silo ab­ gelagert und aus dem Silo dem Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang do­ siert oben aufgegeben. Zementrohmehl-Silos und deren Transporteinrichtun­ gen zum Befüllung und Entleeren verursachen aber entsprechende Investi­ tions- und Betriebskosten. Die externe Umlaufmahlanlage für das Zement­ rohmehl bedarf eines eigenen Saugzuggebläses. Außerdem hat sich das in den Silos abgelagerte Zementrohmehl vor seiner Verwendung auf ca. 30 bis 50°C abgekühlt, und es muß im Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang aufwendig von praktisch Umgebungstemperatur bis auf Calcinationstempe­ ratur vorerhitzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung von Ze­ mentklinker aus Zementrohmehl den spezifischen Gesamtenergiebedarf, der für die Mahlanlage zur Herstellung des Zementrohmehls einerseits und für die Zementklinkerbrennanlage andererseits erforderlich ist, noch weiter zu senken und dabei abgesehen von der Erzielung einer hohen Wärmewirt­ schaftlichkeit auch Investitionskosten einzusparen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Maßnahmen des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl sind der Mahlprozeß und der Brennprozeß direkt ineinander ver­ koppelt, und zwar dadurch, daß der Sichter der zur Ermahlung des Zement­ rohmehls dienenden Umlaufmahlanlage (Kreislaufmahlanlage), welche eine Mühle, einen Sichter und eine zur Mühle rückgeführte Sichtergrobgutrezir­ kulierung umfaßt, unmittelbar in den Zyklonschwebegas-Wärmetauscher­ strang integriert ist, wobei der Sichter, dessen Feingutaustrag die Aufgabe des fertig feinen Zementrohmehls für den Zyklonschwebegas-Wärmetau­ scherstrang bildet, vom Abgasstrom des Brennprozesses als Sichtluft bzw. als Sichtgas betrieben wird. Der für die Zementrohmehl-Umlaufmahlanlage erforderliche Sichter benötigt zu seinem Betrieb also keine eigene separate Sichtluftströmung und auch kein eigenes Saugzuggebläse zum Abzug der Sichtluftströmung aus dem Sichter. Zementrohmehl-Silos und deren Trans­ porteinrichtungen zum Befüllen und Entleeren entfallen. Sind die der Um­ laufmahlanlage zur Ermahlung des Zementrohmehls zugeführten Zement­ rohmaterialien feucht, so findet die Trocknung und Sichtung des Mahlguts unmittelbar im Heißgas zwischen den Stufen des Wärmetauscherstrangs der Brennanlage statt.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung kann der Sichter der Um­ laufmahlanlage im mehrstufigen Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang in Heißgasstromrichtung gesehen mit Vorteil zwischen die vorletzte und letzte Zyklonstufe, also zwischen die beiden obersten Stufen eingeschaltet sein. Das aus der Umlaufmahlanlage als fertig feines Zementrohmehl ausgesichte­ te Gut wird dann unmittelbar und direkt als Fertiggut in den oberen Bereich des Wärmetauscherstrangs abgeschieden und dann weiter in die einzelnen nachfolgenden Wärmetauscherstufen geleitet. Je nach Feuchtigkeitsgehalt der Rohmaterialien hat dieses aus dem Sichter abgezogene frische Fertiggut (frische Zementrohmehl) dann beim Eintritt in den Wärmetauscherstrang eine Temperatur von wenigstens ca. 100°C. Demgegenüber hätte ein aus einem Silo entnommenes abgelagertes Zementrohmehl eine Temperatur von nur ca. 30 bis 50°C. Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Zementklinker ist daher aufgrund des integralen Mahl-/Brennprozesses durch eine hohe Wärmewirtschaftlichkeit gekennzeichnet, d. h. der für den Mahlprozeß einerseits und für den Brennprozeß andererseits erforderliche spezifische Energiebedarf ist reduziert.

Als in den Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang integrierter Sichter der Umlaufmahlanlage kann ein dynamischer Sichter mit rotierendem Stabkorb oder auch ein statischer Sichter ohne rotierendes Bauteil oder auch eine Kombination aus beiden Sichtertypen eingesetzt werden. Als für die Um­ laufmahlanlage dienendes Mahlsystem kann im Prinzip jedes Mahlaggregat zur Anwendung kommen, insbesondere ein solches, bei dem eine bauliche und betriebliche Trennung von Mahlung und Sichtung gewährleistet ist.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert.

Es zeigt:

Fig. 1: eine Zementklinkerherstellungsanlage in einer ersten Aus­ führungsform der Erfindung, und

Fig. 2: eine Zementklinkerherstellungsanlage in einer zweiten Aus­ führungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus körnigem Rohmaterial, das bei (10) in noch nicht fertig feinem Zustand in die Vor­ wärmstufe (11) eines mehrstufigen Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstran­ ges aufgegeben wird, wo dann trockenes und fertig feines Zementrohmehl (26a) nacheinander die Zyklonschwebegas-Wärmetauscher (13 bis 15) im kombinierten Gleich-/Gegenstrom zum heißen Abgas (17a) einer Calcinier­ stufe (16) mit Brennstoffversorgung (16a) durchwandert, um im Zyklon (17) vom heißen Abgasstrom (17a) abgetrennt und als hochgradig calciniertes Zementrohmehl (18) in die Einlaufkaminer des Drehrohrofens (19) einge­ führt zu werden, in dessen Sinterzone es zu Zementklinker gebrannt wird, der anschließend in einem dem Drehrohrofen nachgeschalteten und in der Zeichnung nicht dargestellten Klinkerkühler abgekühlt wird.

Das am Zementrohmehl abgekühlte Abgas verläßt die oberste Wärmetau­ scher-Zyklonstufe (12) der Vorwärmstufe (11) der Anlage bei (20). Dieses Abgas (20) wird über ein Saugzuggebläse (21) durch einen Staubabscheider (22), z. B. elektrostatischen Staubabscheider gefördert und dort von Staub (23) befreit und anschließend als gereinigtes Abgas (24) über einen Haupt­ kamin abgezogen.

Der am Staubabscheider (22) abgezogene Staub (23) kann direkt zur Roh­ mehlaufgabe (26a) und/oder zur Sichteraufgabe (10) und/oder zur Mühle (25) gegeben werden.

Das Zementrohmehl (26a) wird in einer Umlaufmahlanlage hergestellt, die als Aggregate eine Mühle (25), einen Sichter (26) mit Feingutabscheider (12) sowie eine Sichtergrobgutrezirkulierung (27) zur Mühle (25) aufweist, deren Gutaustrag über eine Fördereinrichtung (28) mit dem Sichter (26) ver­ bunden ist. Der Mahlprozeß und der Brennprozeß sind derart direkt ineinan­ der verkoppelt, indem der Sichter (26) im mehrstufigen Zyklonschwebegas- Wärmetauscherstrang in Heißgasstromrichtung gesehen direkt zwischen die vorletzte (13) und letzte Zyklonstufe (12) eingeschaltet ist. Der Sichter (26), dessen aus der nachgeschalteten Zyklonstufe (12) abgezogener Feingutaus­ trag (26a) die Aufgabe des fertig feinen Zementrohmehls für den Zyklon­ schwebegas-Wärmetauscherstrang bildet, wird vom Heißgasstrom (20) des Brennprozesses als Sichtgas betrieben.

Sind die der Umlaufmahlanlage zugeführten Zementrohmaterialien (29, 30, 31) feucht, so werden diese spätestens im Sichter (26) getrocknet. Zur wei­ teren Mahltrocknung feuchter Zementrohmaterialien besteht auch die Mög­ lichkeit, die Mühle (25) über ein Leitungssystem (32 und 33) von einem Teilstrom des Abgasstroms (20) der Brennanlage durchströmen zu lassen.

Beim erfindungsgemäßen integralen Mahl-/Brennprozeß zur Herstellung von Zementklinker ist ein Silo zur Ablagerung bzw. Zwischenspeicherung von Zementrohmehl nicht mehr erforderlich. Zur Vorsorge bei eventuellen Be­ triebsunterbrechungen sowie auch zum Anfahren der Zementklinkerproduk­ tionslinie kann aber ein Zementrohmehl-Silo (34) vorgesehen sein, welches über die gestrichelte Leitung (35) mit frischem Zementrohmehl befüllt wird und aus welchem über die gestrichelte Leitung (36) das bevorratete Zement­ rohmehl wieder entnehmbar und in die Brennanlage einschleusbar ist. Im Normalfall erfolgt die Beschickung des Zyklonschwebegas-Wärmetauscher­ stranges mit fertigem Zementrohmehl über die Mahlanlagendosierung über den Sichter (26, 26a) in den Brennprozeß. Beim Anfahren bzw. bei Be­ triebsunterbrechungen erfolgt die Rohmehlzuführung über das Rohmehl-Silo (34), wobei eine mehrstündige Lagerbevorratung für das fertige Zement­ rohmehl zum Anfahren der Ofenlinie und für eventuelle Betriebsunterbre­ chungen ausreichend ist.

Zur Gewährleistung der Rohmehlqualität ohne kontinuierlichen Einsatz eines Rohmehlsilos ist der Einsatz eines On-Line-Analysesystems (37) rat­ sam.

Als Mühle (25) für die Umlaufmahlanlage kann eine Kugelmühle, eine Gut­ bettzerkleinerungs-Hochdruck-Walzenpresse, oder im Prinzip auch jedes an­ dere Mahlaggregat zur Anwendung kommen, insbesondere ein solches, bei dem eine bauliche und betriebliche Trennung von Mahlung und Sichtung des Mahlgutes gewährleistet ist.

Bei niedrigen Rohmaterialfeuchten kann ggf. eine Begrenzung der Tempera­ tur der im Mahlkreislauf über Leitung (27) rezirkulierten Sichtergrieße erforderlich sein, und zwar abhängig von der Temperaturakzeptanz des je­ weiligen Mahlsystems. Falls diese über Leitung (27) rezirkulierten Sichter­ grieße nicht durch andere geeignete Maßnahmen gekühlt werden können, so kann die Rohmaterialfeuchte künstlich erhöht werden, soweit keine weitere Abgasausnutzung nach der Vorwärmstufe (11) gewünscht wird.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus körnigem Rohmaterial. Im Vergleich zur Fig. 1 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist eine weitere Möglichkeit zur Begrenzung der Temperatur der über Leitung (27) rezirkulierten Sichtergrieße aufgezeigt, und zwar durch Anwendung eines sogenannten Wärmetauscher-Gasstufenbypasses. Dazu wird ein Teil­ strom (40) des von der Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstufe (13) abge­ zogenen Heißgases am Sichter (26) vorbei abgezogen, in einem Zyklon (41) entstaubt und über Abgasleitung (42) vom Saugzuggebläse (21) abgezogen, welches auch den Abgasstrom (20) abzieht. Der über den Gasstufenbypaß abziehbare Heißgasstrom (42) ist mengenmäßig über ein Drosselorgan (43) einstellbar. In den Heißgasteilstrom (40) kann fertig feines Zementrohmehl aufgegeben werden, z. B. entnommen aus dem Zementrohmehl-Silo (34). Das im Abscheider (41) vom Heißgasstrom (42) abgetrennte Rohmehl wird über Leitung (44) in den linken Ast der Vorwärmstufe (11) eingeführt, und zwar zweckmäßiger Weise zusammen mit dem Zementrohmehl, welches über Leitung (26a) aus der obersten Wärmetauscher-Zyklonstufe (12) kommt. Der Gasstufenbypaß (42) der Fig. 2 läßt sich über die gestrichelt ge­ zeichnete Leitung (45) je nach beabsichtigter weiterer Abgasbehandlung auch mit einem separaten Saugzuggebläse (46) betreiben. Das vergleichs­ weise hohe Temperaturniveau des Heißgasstroms (42) läßt sich z. B. zur Mahltrocknung von feuchtem Zementrohmaterial, feuchter Kohle etc. nut­ zen. Besonders sinnvoll ist die Nutzung des Gasstufenbypasses (42) zum Anfahren der Zementklinkerproduktionslinie, bevor das Mahlsystem (25) in den Prozeß integriert wird. Bei vorhandener mehrtätiger Rohmehl-Bevorra­ tung im Zementrohmehl-Silo (34). läßt sich der Gasstufenbypaß (42) auch in Teil- oder Vollproduktion betreiben, besonders auch dann, wenn der in den Wärmetauscherstrang (11) integrierte Sichter (26) z. B. aus Wartungsgrün­ den außer Betrieb sein sollte.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile liegen auf der Hand:

Einsparung an Investitionskosten für eine mehrtätige Zementrohmehlbevor­ ratung in eigenen Silos, Einsparung einer separaten Zementrohmehldosie­ rung, weil diese über die Mahlanlagendosierung erfolgt, Einsparung an son­ stigen Ausrüstungen wie Mühlensystemventilator, Abscheider und diverse Transportsysteme. Die höheren Eintrittstemperaturen des Zementrohmehls in den Wärmetauscherstrang bewirken eine Verringerung des spezifischen Wärmeverbrauches der Anlage. Bei Einsatz von feuchten Zementrohmate­ rialien entfällt ein separater Heißgaserzeuger, denn der zusätzliche notwen­ dige Wärmebedarf für die Rohmaterialtrocknung wird durch einen erhöhten Feuerungsanteil im Calcinator erzeugt, was insgesamt energiewirtschaftlich günstiger ist als der Einsatz eines eigenen separaten Heißgaserzeugers. Die Wärmeverluste sind reduziert, weil das Abgas vom Zyklonschwebegas-Wär­ metauscherstrang nicht über längere Rohrleitungsstrecken zum Mahltrock­ nungsprozeß transportiert werden muß. Der am Systemventilator (21) fest­ stellbare statische Druckverlust ist infolge des integrierten Sichters (26) nur unwesentlich erhöht.

Je nach Feinheit und Kornverteilung der Zementrohmaterialien (29, 30, 31) besteht die Möglichkeit, diese Materialien über Leitung (38) direkt der Müh­ le (25) aufzugeben, oder insbesondere bei großer Feinheit der Zementroh­ materialien diese unter Umgehung der Mühle (25) direkt über die gestrichelt gezeichnete alternative Leitung (39) dem Sichter (26) zuzuführen.

Claims (6)

1. Anlage zur thermischen Behandlung von körnigen bis mehlförmigen Rohmaterialien, insbesondere bei der Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl, das in wenigstens einem vom Abgasstrom eines Dreh­ rohrofens (19) / Calcinators (16) durchströmten mehrstufigen Zyklon­ schwebegas-Wärmetauscherstrang (11) vorerhitzt und in der Sinterzone des Drehrohrofens (19) zu Zementklinker gebrannt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang (11) der Sichter (26) einer Umlaufmahlanlage (Kreislaufmahlanlage) mit Mühle (25), Sichter (26) und zur Mühle rückgeführten Sichtergrobgut­ rezirkulierung (27) unmittelbar integriert ist, wobei der Sichter (26), dessen Feingutaustrag (26a) die Aufgabe des fertig feinen Zementroh­ mehls für den Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang (11) bildet, vom Heißgasstrom (20) des Brennprozesses als Sichtgas betrieben wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sichter (26) im mehrstufigen Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang (11) in Heiß­ gasstromrichtung gesehen zwischen die vorletzte (13) und letzte (12) Zyklonstufe eingeschaltet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß vom Feingut­ austrag (26a) des Sichters (26) eine Abzweigleitung (35) zu einem Ze­ mentrohmehl-Silo (34) geführt ist, dessen Gutaustrag (36) mit dem Guteintrag des Sichters (26) in Verbindung steht.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sichter (26) ein statischer Kaskadensichter mit oberer Guteintragsöffnung, unterer Gutaustragsöffnung für das Sichtergrobgut (27) und mit einer von der Guteintragsöffnung zur Gutaustragsöffnung schräg nach unten geneig­ ten und quer vom Abgasstrom (20) durchströmten Sichtzone mit jalou­ sieartigen Strömungsleitblechen ist.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sichter (26) aus einer Kombination eines statischen Sichters und eines dynamischen Sichters besteht, letzterer mit rotierendem horizontal angeordneten Stabkorb mit doppelflutiger Ausströmung und Direktanschluß an die oberste Wärmetauscher-Zyklonstufe (12).

6. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß von dem dem Sichter (26) zugeführten Heißgasstrom ein Teilstrom (40) abgezweigt ist, der nach Staubabscheidung als Wär­ metauscher-Gasstufenbypaß (42) aus der Zementklinkerproduktionslinie abgezogen wird.