DE2140508A1

DE2140508A1 - Luftfuhrungsverfahren

Info

Publication number: DE2140508A1
Application number: DE19712140508
Authority: DE
Inventors: Roger Le Vesinet Avelme (Frank
Original assignee: Ciments Francais SAS
Current assignee: Ciments Francais SAS
Priority date: 1970-08-12
Filing date: 1971-08-12
Publication date: 1972-02-17
Also published as: DE2140508C2; BE771254A; FR2102623A5

Description

ί 8553-71/Dr.ν.B/Ro,
jFR-PA 70.29.648
| 12.8.1970

SOCIETE DES CIMENTS FRÄNCAIS GUERVILLE (Yvelines), Frankrech

Luftführungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftführungsver= fahren für einen Kühlrost, der einer Brennanlage zugeordnet ist, welche einen Teil der Kühlluft verbraucht» Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung sur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Kühlung von kernförmigen Materialien„ S₀B₀ Zementklinker^ in Verbindung mit einem Brennofen«

Bei solchen Anlagen ist es bekannt _v die erwärmt© Kühlluft ganz oder teilweise als Sekundärluft für den Brenner des Ofens su verwenden=

Die ganse Kühlluft wird S₀B₀ b@i öfen verbandst _B di© na©h dem sogenannten Naßverfahren arbeiten_ff bei dem eine Zementpasfce gebrannt wird, die ©in© solch® Wsxiiameage benötigt„ daß di© erforderliche Verbrennungsluft lsi w®s©»tiieh<sa gleich d@r isa dia Kühlanlage eingeblasen©^ Luft ist»

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abscheiden. Für die Abscheidung durch die üblichen Schlauchoder Beutelfilter ist die Temperatur der Abluft zu hoch. Man muß daher verhältnismäßig teuere Filter, z.B. aus Glasfasergewebe und dgl. verwenden, die verhältnismäßig brüchig und daher empfindlich sind und trotzdem hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit noch zu wünschen übrig lassen.

Es sind allerdings auch Anlagen bekannt, die für hohe Temperaturen geeignete Entstaubungsvorrichtungen enthalten, die nach Art von Zyklonen arbeiten. Der Wirkungsgrad und das Entstaubungsvermögen solcher Einrichtungen lassen jedoch zu wünschen übrig.

Weiterhin ist es bekannt, Kiesfilter zu verwenden, bei denen die zu entstaubende Luft durch ein Kiesbett strömt. Diese Filter sind teuer und platzraubend, außerdem ist ihre Kapazität.

begrenzt. Anlagen, die beim Nenndurehsatz Abluft mit einer vorgegebenen Staubkonzentration liefern, sind nämlich praktisch nieht in der Lage, plötzliche Überlastungen, z.B_t bei anormalen Betriebszuständen des Ofens, ζ.B₀ einem plötzlichen Nachrutschen des Klinkers oder bei Bedienungsfehlern, zu verarbeiten, bei denen die Staubmenge g₀B. plötzlich um den Faktor 5 oder 10 ansteigt.

Schließlich sind auch Anlagen bekannt, die einen Gas™ rekuperationskreis enthalten, durch den das Abgas oder die Abluft zur nutzbarmachung der in ihr enthaltenen Wärme einer Feuerung oder direkt eiaer Trocknungsvorrichtung zugeführt wird. Bei solchen Anlagen ergeben sicli die bekannten Probleme hinsishtlich der Koordinierung des Betriebes der Rekuperatlonsaalaeje mit dem d©s Ofens, insbesondere beim Anfahren, wena die

periodisch abgestellt werden muß.

Pie Schwierigkeiten hinsiehtli^-L fisr Entsta-uhnzig dcs-sr &b-

Is2f'c sind b©i den neuen BssfciramiKigsii aEßerordeii'fcl.isL groß_f wenn aialTci sogar praktisch issslösbar, bsi dsnss gefordert wird_ff daß die Siaubnaesag© im Kublfcietes? sinter MGSiH!albsäiaga?igSii, iÄ/teiespaS-» reaaseck, 0 °C) 150. mg miokit. übersteigsa darf_e Da Äie Äbl^ffe mit einer Temgaratur -won ets?a 230 ⁰C in. die Äteiosphai?® abge=

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blasen wird, bedeutet dies, daß sie praktisch das doppelte Volumen wie Luft unter Normalbedingungen hat.

Beispielsweise benötigt ein nach dem Trockenverfahren arbeitender Brennofen mit einem Durchsatz von 1500 Tonnen pro Tag pro Kilogramm Klinker ungefähr 2,5 Nm (Kubikmeter unter Normalbedingungen) Kühlluft, das sind ungefähr 150 000 Nm /h. Für den Brenner der Feuerung werden als Sekundärluft dagegen nur ungefähr 0,9 Nm pro Kilogramm Klinker benötigt, was etwa 50 000 Nm /h entspricht. Hieraus ergibt sich ein Luftüberschuß von 100 000 Nm³/h oder effektiv 200 000 m³/h die pro Kubikmeter nicht mehr als 75 mg Staub enthalten dürfen.

Im allgemeinen enthält die Kühlluft _s nachdem sie den Kühlrost durchströmt hat, etwa 3 bis 6 g Staub pro Kubikmeter°,

! Elektrofilter sind praktisch unbrauchbar _β Zyklone vermögen den

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Staubgehalt nur auf etwa 300 bis 400 mg/m herabzusetzen und Kiesfilter, die an sich eine ausreichende Entstaubung gewähr-

5 3 leisten, sind bei einem Durchsatz von 2 χ 10 m /h groß, schwer und aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, diese Probleme zu vermeiden und ein Luftführung gärverfahren sowie eine zu dessen Durchführung geeignete Einrichtung anzugeben, die sich durch einen gerlagen Aufwand auszeichnen und die Lösung des Problems der Entstaubung oder Reinigung der Abluft wesentlich erleichtern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Luftfüh=

rungsverfahren der eingangs genannten Art gelöst„ das gekennzeichnet ist, daß man die Masse der Luft, die das kühlende Gut durchsetzt hat und nicht für die zugehörige rungs- oder Brennanlage benötigt wird? in einem als Kühlen wirkenden Wärmetauscher auf ein® geeignete Temperatur abkühlt und dann sur Gänse wieder zurückleitet.

Vorzugsweise wird bei dem vorliegenden Verfahren derjenige Teil der Kühlluft, der den weniger heißen Teil der Kühlvorrichtung, also insbesondere des Kühlrostes, durchsetzt hat", saugt .und zusammen mit Frischluft in den heißeren Teil <ä@r

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Kühlvorrichtung eingeblasen, anschließend wird die Luft dieser beiden Luftströme dem Brenner des Ofens zugeführt; der Teil der Kühlluft, der den mittleren Teil der Kühlvorrichtung, also insbesondere des Kühlrostes, durchsetzthat, wird dagegen in einem geschlossenen Kreislauf zurückgeführt und in diesem durch einen Wärmetauscher gekühlt.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung und .

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teiles der Einrichtung gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage enthält einen Drehofen 1, der einen Brenner 2 enthält und in eine Kühlvorrichtung 3 mündet.

Die Kühlvorrichtung 3 enthält einen Rost 5, der in mehrere Abschnitte 7, 8, 9 und 10 unterteilt ist, deren Anzahl von der Leistung und den Abmessungen der Kühlvorrichtung abhängt. In jedem der kastenartig ausgebildeten Abschnitte münden Kühlluftkanäle, deren Mündungen mit 11 (Abschnitt 7), 12 (Abschnitt 8), 13 und 14 (Abschnitt 9) und 15 (Abschnitt 10) bezeichnet sind. Alle Mündungen befinden sich unterhalb des Rostes 5*

Durch die Öffnung 11 wird mittels eines Gebläses 16 Frischluft von der Atmosphäre eingeblasen. Diese Luft hat in der Praxis eine Temperatur von etwa 20 ⁰C und durchsetzt den Rost 5 in der heißesten Zone der Kühlvorrichtung, wo sie auf etwa 950 ° erhitzt wird, und sie tritt aus demjenigen Teil der Kühlvorrichtung aus, der mit dem Auslaß des Ofens 1 über eine Öffnung 17 in Verbindung steht.

Durch die Öffnung 15, die sich im Abschnitt 10 beim Auslaß der Kühlvorrichtung und damit in dessen kältester Zone befindet, wird mittels eines Gebläses 18 Frischluft eingeblasen.

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Diese Luft wird auf eine Temperatur in der Größenordnung von 120 bis 150 ⁰C erwärmt und durch eine Öffnung 19 abgesaugt, die sich im oberen Teil dieser Zone der Kühlvorrichtung befindet. Die Öffnung 19 steht mit einem Kanal 20 in Verbindung, der zu einem Ventilator 21 führt, welcher die aus dem Abschnitt 10 der Kühlvorrichtung abgesaugte Luft durch einen Kanal 22 und die Öffnung 12 in den Abschnitt 8 der Kühlvorrichtung fördert. Diese mit etwa 120 bis 150 ⁰C verhältnismäßig kühle Luft durchströmt den Rost 5, wird bei der Kühlung des Klinkers erhitzt und strömt durch die Öffnung 17 in den Ofen 1, wobei sie sich mit der Luft aus dem Abschnitt 7 mischt.

Der sich oberhalb des Kastens des Abschnitts* 9 befindliche Teil der Kühlvorrichtung hat oben eine Sammelöffnung 23, an die ein Kanal 24 angeschlossen ist, der zu einem oder mehreren Gebläsen 25 führt, deren Auslaß 26 über Leitungen 26a und 26b zu den Öffnungen 13 und 14 führt.

Im Kanal 24 ist in Strömungsrichtung vor dem Gebläse 25 ein als Kühler arbeitender Wärmetauscher 4 angeordnet. Die Luft, die nach Durchsetzen des Kühlgutes aus dem Abschnitt 9 der Kühlvorrichtung mit einer Temperatur von z.B. etwa 350 ⁰C austritt, wird auf diese-Weise durch den Kanal 24, das Gebläse 25 und die Leitungen 26_r 26a, 26b kontinuierlich rückgespeist und dabei durch den Wärmetauscher 4 auf eine Temperatur in der Größenordnung von 120 °C rückgekühlt, d.h. auf eine so niedrige Temperatur, daß ein einwandfreier und kontinuierlicher Betrieb der Kühlvorrichtung, insbesondere des Antriebes des Rostes 5 gewährleistet ist.

Um die Gebläse 21 und 25 gegen einen übermäßigen Verschleiß durch den in der Ansaugluft mitgeführten Staub zu schützen, werden in die Kanäle 20 und 24 vorzugsweise Entstaubungsvorrichtungen 28 bis 29 eingefügt, vorzugsweise Prallplattenabscheider oder Zyklone, die diejenigen Staubteilchen, die für die Gebläse am gefährlichsten sind, entfernen ohne eine vollständige Entstaubung zu bewirken.

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Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel läßt sich selbstverständlich in der verschiedensten Weise abwandeln ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. So kann man z.B. zusätzliche Kühlabschnitte und zusätzliche Gebläse vorsehen. Eine vorteilhafte Abwandlung besteht darin, den Rückführungskreislauf doppelt vorzusehen, indem man an die öffnung 23 mehrere Kanäle 24 anschließt, von denen jeder einen als Kühler geschalteten Wärmetauscher 4, Gebläse 25 und Leitungen 26 enthält, die in öffnungen entsprechend den öffnungen 13 und 14 münden.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers 4 dargestellt. Bei diesem Wärmetauscher sind der heiße Teil und der kalte Teil völlig getrennt. Der heiße Teil enthält bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Rohrbündel 27, selbstverständlich kann man auch andere Wärmetauscher mit getrennten Kanälen verwenden und mit irgendeinem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel, wie Luft arbeiten. Man kann ein einziges Kühlmittel oder mehrere verschiedene Kühlmittel verwenden, die in verschiedenen parallelen Kreisläufen zirkulieren.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird Kühlluft aus der Umgebung mit einer Temperatur in der Größenordnung von 20 ⁰C durch einen Kanal 30 in eine Kammer 31 geleitet, die vom Rohrbündel 27 durchsetzt wird und die dabei auf eine Temperatur bis etwa 200 ⁰C erwärmte Luft wird durch ein Gebläse 32 abgesaugt und in eine Leitung 33 gefördert.

Die beschriebene Anordnung hat viele Vorzüge: Vor allem gelangt keine Abluft zur Atmosphäre und man braucht daher keine teueren und aufwendigen Entstaubungsanlagen um den Umweltschutzbedingungen zu genügen. Da die Luft, die durch die öffnung 17 in den Ofen 1 eintritt, und dort als sekundäre Verbrennungsluft dient, eine Mischung aus der vom Abschnitt 7 kommenden, etwa 950 ⁰C heißen Luft und der aus dem Abschnitt 8 kommenden, etwa j 850 ⁰C heißen Luft ist, kann man die Temperatur der sekundären _: Verbrennungsluft und damit die Ofentemperatur über die Durchsätze der Gebläse 16 und 21 regeln.

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: Zu diesem Zweck sind im Ofen 1 und in der öffnung 17 einer oder mehrere Temperaturfühler 35 angeordnet, die mit einer Vergleich- und Regelanordnung 36 verbunden sind, welche die Ge-I blase 16 und 21 über Leitungen 37 bzw. 38 steuert.

Man kann ferner auch an die Leitung 33 (Fig. 2) eine Abzweigung 34 anschließen, durch die der Brenner 2 mit Primärluft gespeist wird, welche einerseits völlig staubfrei und ■ j andererseits im Xfärmetauscher 4 auf etwa 200 ⁰C erwärmt ist, j ι was den thermischen Wirkungsgrad des Brenners 2 verbessert. !

Auch eine andere Nutzbarmachung oder Rückführung der Wärme- !

menge, die von der Luft im Kreislauf 24 mitgeführt wird, ist ■ sehr einfach, da die durch diese Luft erwärmte Luft in der Lei- ; f ι tung 33 vollständig rein ist. Man kann diese Luft also z.B. ! I als Verbrennungsluft in Trocknungsofen oder für Trockenmühlen verwenden.

Aus Sicherheitsgründen ist mit der öffnung 19 ein Kanal verbunden, der es erforderlichenfalls ermöglicht, einen Teil der Luft aus dem Inneren der Kühlvorrichtung 3 zur Atmosphäre abzuleiten. Aus dem gleichen Grunde kann man den Kanal 22 über eine Leitung 40 mit dem Entlüftungskanal 39 verbinden um erforderlichenfalls einen Teil der vom Gebläse 21 geförderten Luft abzuleiten.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für Zementöfen, sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann f auf die verschiedensten Anlagen angewendet werden, die einen Ofen für eine Kühlvorrichtung enthalten, z.B. Erζröstanlagen, Kalköfen, Pelletierungsöfen, sowie kontinuierlich arbeitende Sinter- und Brennanlagen.

Selbstverständlich kann die Erfindung auch auf Anlagen angewendet werden, die an Stelle des in Fig. 1 dargestellten Schwingrostes einen Wanderrost oder einen Drehrost enthalten.

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Claims

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Patentansprüche

1.) Luftführungsverfahren für einen Kühlrost, der einer Brennanlage zugeordnet ist _f welche einen Teil der Kühlluft verbraucht dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Luft, die das zu kühlende Gut durchsetzt hat und von der Brennanlage (1, 2) nicht gebraucht wird, in einem Wärmetauscher (4) gekühlt und dann wieder zum Kühlrost (5) zurückgeleitet wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zementklinker gekühlt und ein Teil der Kühlluft einem Zement-Drehofen (1) zugeführt wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem heißesten Teil (7) der Kühlvorrichtung (3) Frischluft zugeführt und daß die bei der Kühlung des Klinkers erwärmte Frischluft zusammen mit einem Teil der rückgeführten Luft dem Brennofen als sekundäre Verbrennungsluft zugeführt wird.

4.) Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft, die einen weniger warmen Teil (10) der Kühlvorrichtung (3) durchsetzt hat, abgesaugt und zusammen mit Frischluft in einen heißeren Teil (7, 8) der Kühlvorrichtung eingeblasen wird und daß diese beiden* Luftströme dann dem Brenner der Brennanlage zugeführt werden, und daß die Kühlluft, die einen mittleren Teil (9) der Kühlvorrichtung durchsetzt hat, in einem geschlossenen Kreislauf (23, 24, 25, 26V umgewälzt und beim Umwälzen-gekühlt wird,

5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Ofens über die Durchsätze der dem Brenner (2) des Ofens zugeführten Luftströme geregelt wird.

6.) Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Herstellung von Zementklinker, zum Rösten von Mineralien, zum Brennen von Kalk, zur Pelletisierung, zum Sintern oder Brennen dient.

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; 7.) Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 j mit einem Drehofen und einem geschlossenen Kühler, der einen ; Kühlrost enthält und mit' seinem heißen Ende mit dem Ofen in Ver-I bindung steht, gekennzeichnet durch„ mindestens ein Gebläse (16), das Frischluft aus der Umgebung unter den heißesten Teil des Kühlrostes (5) bläst; eine Vorrichtung (19, 20) zum Absaugen von Kühlluft, die den am wenigsten warmen Teil (10) des Rostes (5) durchsetzt hat und zum erneuten Einspeisen dieser Luft unter den Rost (5) in dem Teil (8) der Kühlvorrichtung , der sich neben dem heißesten Teil (7) befindet; eine Vorrichtung (23, 24, 25, 26) zum Absaugen von Luft, die den Rost in einem mittleren Teil (9) der Kühlvorrichtung durchsetzt hat und zum Wiederelnblasen dieser Luft in den*gleichen Teil (9) der Kühlvorrichtung unterhalb des Rostes (5); und ■ .. einen Wärmetauscher (4) zum Kühlen der zurückgeführten Luft,

8.) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch * g' e k e ή η ζ e ic h η e t , daß imOfen (I) ein Temperaturfühler (35)" angeordnet ist, der über einen Regler (36) die Durchsätze der Gebläse (16, 25) beeinflußt, welche die Frischluft in die ^r " heißeste Zone"= (7) und¹ die Kühlluft in die jweniger/'heiße Zone fördern. - ^: '· · ^: " .· "". ,· -..- .. . ■■; >- r; -.- ; c ·. -. .-■-■■-

9.) Einrichtung nach Anspruch Ί , d ä d u r c h g e k eh η ζ e i c h n' e t , daß der Luftkanal zwischen der am wenigsten warmen Zone (10)'der Kühlvorrichtung und der heißen Zone'eine' Entstaubungsvorrichtung (29) enthält.

10.) Einrichtung nach Anspruch 7, .da d.u.r .c h ,g e k e η η ζ e.i'c h η e t , daß der^ Kühlluftkreislauf .(23, 24, 25, 26> ., indem die Kühlluft für die mittlere Zone (9) umläuft, eine Entstaubungsvorrichtung (28) enthält.

11.) Einrichtung nach Anspruch 7> 4 a du r σ h- g,,.e k .e η n,- !zeichnet _t ^aO der Wärmetauscher (4 j , der die ,Sühlltvft., für den mittleren Teil (9) der Kühlvorrichtung rüekkühlt, mit ümgebun^sluft als Kühlmittel arbeitet. '

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12») Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher (4) mit mehreren Kühlmitteln, die in verschiedenen Kreisläufen geführt sind, arbeitet.

13.) Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Anordnung (32, 33, 34) durch die die Kühlluft mindestens zum Teil dem Brenner (2) des Ofens (1) als Primärluft zugeführt wird.

14.) Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Anordnung (33) zum Speisen einer Vortrocknungsanlage mit der aus dem Wärmetauscher (4) austretenden Kühlluft.

15.) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (3) einen zur Atmosphäre führenden Sicherheitsauslaß (39) aufweist.

16.) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftkreislauf (23, 24, 25, 26) einen zur Atmosphäre führenden Sicherheitsauslaß <4O) aufweist.

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