DE2324565B2 - Vorrichtung zur waermebehandlung von feinkoernigem gut - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, wie Zemcntrohmehl, mit einem Drehrohrofen und einem von den Abgasen des Drehrohrofens durchströmten, aus mehreren Zyklonstufcn bestehenden Vorwärmer, wobei in die vom Drehrohrofen zur — in Bewegungsrichtung des Gutes gesehen — letzten Zyklonstufe führende Gasleitung eine Gutaustragsleilung der vorletzten Zvklonstufe sowie eine Brennstoffzuführung einmünden.

Bei der Herstellung von Zement, Tonerde, Kalk. Magnesit. Dolomit u.dgl. erfolgt die Wärmebehandlung des feinkörnigen Gutes häufig in der Weise, daß das Gut zunächst in einem von mehreren Zyklonen gebildeten Vorwärmer mit den heißen Abgasen eines Drehrohrofens vorgewärmt wird, ehe es dann im Drehrohrofen fertig gebrannt bzw. gesintert wird. Dabei muß der größere Teil der Wärmearbeit im Drehrohrofen "dostet werden, während im Vorwärmer nur ein kleinerer Teil der Gesamt-Wärmeenergie auf da·.. Gut übertragen wird. Diese Verteilung der Wärmearbeit auf Drehrohrofen und Vorwärmer ist wegen der höheren spezifischen Investitionskosten des Drehrohrofens nicht optimal.

Um den Drehrohrofen in Querschnitt und/oder Lange kleiner dimensionieren zu können, hat man bereits •zwischen Vorwärmer und Drehrohrofen eine Vorbrennzone angeordnet, in der das vorerwärmte Gut möglichst hoch erhitzt wird. Das besondere Problem bei der Gestaltung einer solchen Vorbrennzone liegt darin, eine außerordentlich gleichmäßige Zufuhr des Brennstoffes zum Gut zu gewährleisten, um ein Über brennen einzelner Guiteilchen (und alle damit verbundenen Nachteile, wie Anbackungen, Agglomeratbiidungen usw.) zu vermeiden.

Bl' einer bekannten Anlage wird diese Vorbrennzone durch eine von Brennern unmittelbar beheizte Wirbelschicht gebildet. Eine andere bekannte Anlage \erwendet eine Brennkammer mit tangemialem Lm- unu Austrat von Gut und Brennstoff. In beiden Lallen vereinigen sich die Abgase dieser Vorbrennzone mit den Abgasen des Drehrohrofens. Der Nachteil dieser Losungen liegt in den erheblichen Investitionskosten der Vorbrennzone. durch die ein beachtlicher Teil tier am Drehrohrofen erzielten Ersparnis wieder verlorengeht.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung mündet in die vom Drehrohrofen zum Zyklonvorwärmer fuhren de Gasleitung außer der Gutaustragsleiiung der \or letzten Zyklonstufe auch eine Brennstoffzuführung so wie eine Kühlerabluftleitung ein. Auf diese Weise und die ohnehin vorhandene Gasleitung zwischen Dreh rohrofen und Zyklonvorwärmer zur Unterbringung der erwähnten Vorbrennzone ausgenutzt. Es hat sich hier bei allerdings herausgestellt, daß eine verhältnismäßig große Länge dieser Gasleitung erforderlich ist. um we nigstcns den Hauptteil der Wärmeenergie des in dien Gasleitung zusätzlich eingeführten Brennstoffes auf ihr. feinkörnige Gut zu übertragen, ehe dieses Gut in der untersten Zyklonstufe des Vorwärmers abgeschieden wird. Mit der Länge der Gasleitung zwischen Dreh rohrofen und Zyklonvorwärmer vergrößern sich allerdings die Anlagekosten sowie der Raumbedarf beachtlich.

Gegenstand einer älteren Anmeldung ist schließlich eine Vorrichtung, bei der zur Vorwärmung des Gutes ein sich nach oben erweilernder, von den Abgasen des Drehrohrofens durchströmter Schacht mit zwei nach geschalteten Zyklonen vorgesehen ist. In den unteren Teil dieses Schachtes wird außerdem durch einen Brenner beheizte Kühlerabluft eingeführt. Das im ersten nachgeschalteien Zyklon abgeschiedene Gut wird in den oberen Bereich des Schachtes eingetragen, wobei unterhalb dieser Guteinführstellc ein weiterer Brenner angeordnet ist. Nachteilig ist beim Gegenstand dieser älteren Anmeldung, daß keine gleichmäßige Vermischung von Brennstoff und Gut im Vorwärmschacht gewährleistet ist, sondern die Gefahr besteht, daß einzelne Gutteilchen zu hoch und andere zu wenig erhitzt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mangel der bekannten Ausführungen eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so

auszubilden, daß mit einem geringen anlagentechnischen Aufwand eine sehr gleichmäßige Wärmebehandlung des Gutes in der Vorbrenn/one en jicht w ird.

Diese Aufgabe wird crfindiingsjernüB dadurch ^e-Ii)St. daß unterhalb der Einmündung der Gutaustragsieilung ein den Gutstram auflösendes Verteilerorgan angeordnet ist und unterhalb dieses Verieilerorg.uis die Brennstoffzuführung derart in die Gasleitung einmündet, daß «.ine sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt dieser Gasleitung erstreckende, von zumindest einem wesentlichen Teil des Gutes mehr als einmal durchsetzte Brennzone gebildet wird.

Die Anordnung eines solchen Verteilerorgan unmittelbar unterhalb der Guteinführung und oberhalb der Brennstoffzuführung gewährleistet, daß sich der Brennstoff gleich bei seinem Eintritt in die Gasleitung weitgehend gleichmäßig mit den Gutteilchen mischt, so daß eine optimale Verbrennung des Brennstoffes an b/iv. 1/1 unmittelbarer Nahe der einzelnen Gutieilchen erfolgt.

Wird Darüber hinaus die Brennstoffzuführung derart gewählt, daß sich eine im wesentlichen über den ganzen Querschnitt der Gasleitung erstreckende Brenn/one ausbildet und sorgt man durch eine geeignete Höhenlage dieser Urennzone dafür, daß zumindest ein wesentlicher Teil des Gutes die Brennzone mehr als einmal durchsetzt (die Gutteilchen bewegen sich nach der Einführung in die Gasleitung zunächst abwärts und werden dann von den entgegenströmenden Gasen wieJer mit nach oben gerissen), so sind damit optimale Bedingungen für eine intensive Wärmeübertragung vom Brennstofl auf das Gut geschaffen.

Die Sauerstoff-Konzentration der tier Brenn/one /ugeführten Gase liegt zweckmäßig /wischen 5 und 14"/». ■.'.)ivugs\\ eise zwischen 8 und 12"n. Dabei wird die Sauerstoff-Konzentration in den Abgasen des Drehmhrofens zweckmäßig auf mindestens 2/Vl'o (also über den üblichen O:-Gehalt) eingestellt, so daß nur die darüber hinaus benotigte Restnienge an Sauerstoff der Brennzone von einer anderen Quelle (beispielsweise Kühlerabluft) zugeführt werden muß. Man kann auch die gesamte benötigte Sauerstollmenge über die Abgase lies Drehrohrofens zuführen.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Auslührungsbeispiel der Erfindung ist in tier Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

I i g. 1 einen Vertikalsehnitt durch die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäl.ie'- Verfahrens.

E 1 g. 2 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der I ig. I.

I i g. 3 einen Schnitt längs der Linie lll-lll tier rig. I.

Die nur teilweise veranschaulichte Anlage enthält einen aus einer Anzahl von etagenweise übereinander angeordneten Zyklonen und Wirbelkammern gebildeten Vorwärmer I, von dem in I·" i g. 1 lediglich die beiden Zyklone 2, 3 der untersten Etage dargestellt sind. Zur Anlage gehört weiterhin ein Drehrohrofen 4. ties sen Abgase durch eine Gasleitung S den beiden Zyklonen 2 Mini ί zuströmen. ^6ο

In die '.iasleiiung 5 wird durch eine Gutleitung b, die von einer zentralen Wirbelkammer der nächsthöheren Etage kommt. Gut eingetragen. Unterhalb der Eintragsöffiiung 7 befindet sich in der Gasleitung 5 ein brückenförniigcs Verteilerorgan 8.

Zur Erzeugung einer etwa horizontalen Brennzone sind unterhalb dieses Verteilerorgans 8 eine Anzahl \on Brennstoffdüsen 9 angeordnet, die flüssigen oder gasförmigen Brennstoff in feiner Verteilung in die Gasleitung 5 einführen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel — vgi. insbesondere E i g. i — sind die Brenn sioffdüsen 9 derart angeordnet und ausgerichtet, daß der Brennstoff in Form einer horizontalen Drallstro- :ni;ng (gemäß F i g. 3 im Uhrzeigersinn) in die Gasleitung 5 eingeführt wird.

Als Sicherung bei StörungsfäUen sind gegebenenfalls oberhalb der Einmündung der Gutleitung β noch Zusdtzbrenner 10 vorgesehen.

Die Funkilon der Anlage is; folgerndermaßen:

Das in den einzelnen Stufen des Zyklonvorwärmers bereits hoch vorgewärmte Gut gelangt durch die Gutleitung 6 und die Öffnung 7 in die Gasleitung 5. Der Gutstrom wird beim Ai.!treffen auf das Verteilerorgan 8 aufgelöst. Ein großer "I eil des Gutes fällt jedoch unter der Wirkung seiner kinetischen Energie in tier Gasleitung 5 zunächst noch etwas weiter nach unten und durchsetzt dabei in fallender Bewegung die Biennzone. die sich im Bereich der Brennstoffdüsen 9 über dem ganzen Querschnitt der Gasleitung 5 ausbildet. Von den Abgasen ties Drehrohrofens 4. die die Gasleitung ΐ Vi)H unten nach oben durchset/en, wird dann this Gut umgelenkt und wieder mi! nach oben genommen. Es durchsetzt hierbei ein /weites Mal — nun in aufsteigender Bewegung — die Brenn/ >ne auf der Höhe tier Brennstoffdüse!! 9 und wird auf diese Weise weiter stark erhitzt. Da tier Brennstoff jedoch im Bei eich dieser Brennzone in sehr leiner Verteiluni: eingeführt wird und eine ausgeprägte Elammenbiltlung vermieden wird, erfolgt eine sehr gleichmäßige Erhitzung ties !einkernigen Gutes unter Vermeidung lokaler Ubei hit/ungen.

Das auf diese Weise hocherhitzte Gut gelangt mit den Gasen in die Zyklone 2 und }, wird dort in bekannter Weise abgeschieden, dem Drehrohrofen 4 zugeführt und dort fertig-gebrannt.

Wie bereits erwähnt, wird ein wesentlicher Teil ties fur die Verbrennung in tier genannten Brenn/one be· nötigten Sauerstoffes durch geeignete Einstellung des Restsauerstolfgehaltes der Abgase ties Drchrohrolens bereitgestellt. In diesem Zusammenhang ist von Vorteil, daß im Drehrohrofen selbst nur eine wesentlich geringere Wärmeübertragung als bisher zu leisten ist. Die Brennstoffdüsen 9 können infolgedessen mit einer ganz geringen Luftmenge gefahren werden.

Zur Erzielung optimaler Verhälntisse in tier Brenii-/one kann es vorteilhaft sein, die Breiinsiolfdiisen 9 m horizontaler und vertikaler Richtung einstellbar /u machen. Man kann die BrennstofTtlüsen weiterhin at.ch in mehreren übereinanderliegenden horizontalen Ebenen anordnen, um auf tliese Weise eine delinterte Brennzone (mit gleichmäßigen Verbrennungsbetlingungen über den ganzen Querschnitt der Ciasleitung 5) über eine etwas größere Hohe zu erzielen

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, witr ZenieiitiolinicMi, mit CinCiVS Drehrohrofen und einem von den Abgasen des Drehrohrofens durchströmten, aus mehreren Zyklonstufen bestehenden Vorwärmer, wobei in die vom Drehrohrofen zur — in Bewegungsrichtung des Gutes gesehen -- letzten Zyklonstufe führende Gasleitung eine Gutaustragsleitung der vorletzten Zyklonstufe sowie eine Brennstoffzuführung einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Einmündung (7) der Gutaustragsleitung (6) ein den Guistrom auflösendes Verteilerorgan (8) angeordnet ist und unterhalb dieses Verteilerorgans die Brennstoffzuführung (9) derart in die Gasleitung (5) einmündet, daß eine sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt dieser Gasleitung erstreckende, von zumindest einem wesentliehen Teil des Gutes mehr als einmal durchsetzte Brennzone gebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Brennzone mehrere, etwa in einer horizontalen Ebene angeordnete. den Brennstoff in feiner Verteilung in die Gasleitung (5) einführende Brennstoffdüsen (9) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. gekennzeichnet durch eine solche Lage und Richtung der Brennstoffdüscn (9). daß der Brennstoff gemäß F i g. 3 in Form einer horizontalen Drallströmung in die Gasleitung (5) eingeführt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdüsen in mehreren übereinanderliegenden horizontalen Ebenen angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdüsen in horizontaler und vertikaler Richtung einstellbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dali als Sicherung bei Störungsfäilen Zusatzbrenner (10) oberhalb der Einmündung (7) der Gutaustragsleilung (61) angeordnet sind.

7. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennzone als Verbrennungsluft Drehrohrofenabgase und gegebenenfalls zusätzlich Kühlerabluft derart zugeführt werden, daß die Sauerstoff-Konzentration dieser Verbrennungsluft zwischen 5 und 14%, vorzugsweise zwischen 8 und 12%. liegt.