DE2356221B2 - Anlage zur Vorerhitzung von pulverförmigem Rohmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Vorerhitzung von pulverförmigem Rohmaterial, insbesondere von Zement, in suspendierter Form vor dem Brennen.

Das Verfahren zum Brennen oder Sintern von pulverförmigen Rohmaterialien, wie z. B. die in der Zementklinker-Herstellung angewendeten Materialien, läßt sich roh in eine Vorerhitzung, eine Röstung (Entsäuerung der Rohmaterialien), ein Brennen und ein Kühlen in dieser Reihenfolge unterteilen. Die entsprechenden Zonen einer Anlage werden von dem Rohmaterial in dieser Folge durchlaufen. Hierbei ist es bekannt, daß auf Grund der endothermen Reaktion und des dementsprechend hohen Wärmeverbrauches in der Röstzone die Temperaturdifferenz zwischen Gas und Rohmaterialien am Einlaß des Rohmaterials in die Röstzone am kleinsten ist. In einem Vorschlag, den Wärmeübergang am Rohmaterialeinlaß der Röstzone zu verbessern, ist bereits ein Brennverfahren vorgeschlagen worden, in dem das Rohmaterial suspendiert in Gas gehalten wird (sogenanntes SP-Verfahren). In diesem Verfahren kommt eine Anlage zur Vorerhitzung der Rohmaterialien zur Anwendung, in welcher der Wärmeübergang auf das Rohmaterial währenddessen suspendiertem Zustand erfolgt (sogenannte SP-Anlage). Das zur Suspendierung verwendete Gas wird als Abgas an einer Stirnseite des Brennofens entnommen und bewirkt die Vorerhitzung und teilweise Röstung der Rohmaterialien. Das SP-Verfahren hat den Vorteil, daß der thermische Gesamtwirkungsgrad des Brenn-Verfahrens erhöht wird und daß der Brennofen, für den in der Regel, aber nicht notwendigerweise, ein Drehtrommelofen eingesetzt wird, kleiner gebaut werden kann. Wenn jedoch die Temperatur des aus dem Brennofen entnommenen Abgases 1200⁰C übersteigt, was in der !-«.ijel der Fall ist, dann kondensieren flüchtige Stoffe wie Alkali, Chlor und Schwefel, die mit den Rohmaterialien und/oder dem Brennstoff in die Anlage eingeführt werden und zum größten Teil im Brennofen verdampfen und vom Ofengas mitgeschleppt werden, und sammeln sich auf dem zu behandelnden Material oder den Wandungen im höheren Temperaturbereich der SP-Anlage an. Die Ansammlungen bilden in der Anlage im Laufe der Zeit ausgedehnte Schichten und auf dem Rohmaterial Ablagerungen, die dessen Fließfähigkeit herabsetzen und auf diese Weise den Verfahrensablauf beeinträchtigen. Als Folge der hierauf gegründeten notwendigen Temperaturbeschränkungen für das aus dem Brennofen entnommene Abgas kann in der SP-Anlage nur das Vorerhitzen und etwa 50% des Röstens ausgeführt werden, während der weitere Teil der Röstreaktion im Brennoien selbst durchgeführt werden muß. Die Folge davon ist, daß der Brennofen das doppelte Volumen aufweisen muß als in dem Fall, wo er lediglich eine Rolle für die Brenn- oder Sinter-Reaktion der Rohmaterialien spielt. Dies war bisher ein Hinderungsgrund gegen die Errichtung großer Produktionseinheiten in dieser Form.

In einem Versuch, diese Nachteile der SP-Anlage zu beseitigen, ist ein sogenanntes SCP-Verfahren mit einer dazugehörigen SCP-Anlage entwickelt worden, in wel eher in der untersten Wärmezufuhrstufe ein oder mehrere zusätzliche Brenner vorgesehen werden. Die unterste Wärmezufuhrstufe ist diejenige des Vorerhitzers, die dem Brennofen an. nächsten liegt. Mit dieser Vorerhitzungsanlage werden die im Gas suspendierten Rohmaterialien fast vollständig und augenblicklich durch das aus dem Brennofen stammende Abgas und das durch die Verbrennung des Brennstoffes erhaltene Ver brennungsgas geröstet. Dabei wird heiße Brennluft durch einen Kühler herangeführt, die zuvor zur Küh lung des gebrannten Produktes, z. B. der Klinker, her angezogen worden ist.

Ein bemerkenswerter Vorteil des SCP-Verfahrens besteht darin, daß das Ofenvolumen auf weniger als die Hälfte des beim herkömmlichen SP-Verfahrens notwendigen Volumens abgesenkt werden kann, weil fast vollständig geröstetes Material in den Brennofen ge langt, so daß dort nur der Teil der Brenn- oder Sinter Reaktion abläuft. In der SCP-Anlage wird jedoch mit fortschreitender Röstreaktion des Rohmaterials der Partialdruck an Kohlenoxiden im Gas höher, so daß als Folge davon in zunehmendem Maße die Reaktionsgeschwindigkeit beim Rösten abnimmt. Daraus resultiert, daß für Rohmaterial mit einer Temperatur von weniger als 900⁰C die Röstreaktion weitgehend unvollständig und nicht schnell abläuft. Hinzu kommt, daß in der SCP-Anlage der Brennstoff mi', einem Gemisch aus Luft und dem Abgas des Brennofens verfeuert wird, d. h. also unter einer Atmosphäre mit einem niedrigeren Sauerstoffpartialdruck als Luft. Dadurch wird eine vollständige Verbrennung erschwert, wenn nicht der Luftüberschuß beträchtlich höher gewählt wird als für den Brenner im Brennofen.

Wie sich aus vorstehendem ergibt, erhält man am Materialeinlaß der Röstzone bei dieser Anlage eine um 50 bis 100⁰C höhere Gastemperatur, und auch das Gasvolumen an dieser Stelle wird höher als bei der herkömmlichen SP-Anlage. Der Wärmegewinn auf Grund des geringeren Wärmeverlustes beim SCP-Verfahren, der durch den kleinen Brennofen bedingt ist, wird somit durch den schlechteren thermischen Wirkungsgrad des Vorerhitzers wieder aufgebracht, so daß als Folge davon der thermische Gesamtwirkungsgrad des Brennverfahrens kaum höher liegt als früher.

Ebenso wie bei dem Brenner für den Brennofen wird für den zusätzlichen Brenner Heißluft als Brennluft verwendet, die im allgemeinen, aber nicht notwendigerweise, vorher zur Kühlung des gebrannten Produkts, z. B. der Klinker, herangezogen und daher erhitzt worden ist. Bei Anwendung dieser aus dem Kühler stammenden Brennluft ist der Strömungswiederstand in dem Luftkanal, der vom Kühler zum Lufteinlaß in der untersten Wärmezufuhrstufe des Vorerhitzers führt, im allgemeinen höher als im Brennofen. Um daher eine adäquate Menge an Brennluft zum Vorerhitzer zu for-

dentist es notwendig, in dem Abgaskanal vom Brennofen, der den Brennofen mit der untersten Wärmezufuhrstufe des Vorerhitzers verbindet, eine Drossel vorzusehen. Auf Grund der vorstehend erläuterten Alkalikondensation baut sich jedoch eine starke Beschich- «mg in der Drossel auf, die häufig Lvhwierigkeiten im Betrieb der Anlage verursacht und es schwer macht, die Durchsatzmengen an Ofenabgas und Brennluft zu steuern. Hinzu kommt hier, daß durch die Anordnung der Drossel ein zusätzlicher F.nergieverlust in Kauf genommen werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorstehend beschriebenen Nachteile bei den herkömmlichen Vorerhitzeranlagen zu vermeiden und eine Suspensions-Vorerhitzeranlage für pulverförmige Rohmaterialien vorzuschlagen, die wirtschaftlicher als bisher arbeitet. Die hierzu erfindungsgemäß vorgeschlagene Anlage ist gekennzeichnet durch einen ersten Anlagenteil zur Vorerhitzung des Rohmaterials mit den Abgasen des Brennofens in mehreren Stufen und durch einen zu dem ersten Anlagenteil parallelgeschalteten mehrstufigen zweiten Anlagenteil zur Vorerhitzung des Rohmaterials mit Verbrennungsgasen, welche in der letzten Wärmezufuhrstufe erzeugt werden.

Auf diese Weise wird ein höchst brauchbares Brennverfahren für gassuspendierte pulverförmige Rohmaterialien möglich, bei dem das Vorerhitzersystem direkt mit dem Brennofen, z. B. einem Drehtrommelofen, verbunden ist

Erfindungsgemäß ist weiterhin die Vorerhitzeranlage so angeordnet, daß die Materialströme nach dem nach unten gerichteten Durchströmen des jeweiligen Wärmeübertragungsteiles schließlich die untersten Stufen beider Anlagenteile hintereinander durchströmen.

In dem Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung mittels Verbrennungsgasen erfolgt, sind ein oder mehrere zusätzliche Brenner in der untersten Wärmezufuhrstufe angeordnet, die den das Verbrennungsgas erzeugenden Brennstoff verfeuern. Als Brennluft kommt im allgemeinen Heißluft zur Anwendung, die zuvor als Kühlluft im Wärmeaustausch mit dem gebrannten Produkt oder Klinker durch einen Kühler geführt worden ist. Das Verfahren ist darauf jedoch nicht beschränkt. In dieser Anlage wird die Verbrennungsluft nu der untersten Wärmezufuhrstufe zugeführt, so daß die Verbrennung mit dem niedrigstmöglichen Luftüberschuß, ζ. Β. etwa 10%. ablaufen kann und als Ergebnis davon das aus der Röstzone austretende Gasvolumen minimal bleibt. Da außerdem die Röstreaktion in einem Gas mit einem niedrigeren Kohlenoxyd-Partialdruck abläuft, ist es möglich, die Röstreaktion auch bei reiativ niedrigen Materialtemperaturen im Bereich von 800 bis 850⁰C rasch und vollständig durchzuführen. Das bedeutet, daß die Gastemperatur am Materialeinlaß der Röstzone 50 bis 100° unter derjenigen in der SCP-Anlage liegt.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist die Abgastemperatur am Ausgang aus der letzten, d. h. der obersten Wärmezufuhrstufe, niedriger als bei jeder herkömmlichen Suspensions-Vorerhhzeranlage. Hinzu kommt, daß im Vergleich zu dem SCP-Verfahren, bei 6c dem sowohl Verbrennungsluft aus dem Kühler als auch Abgas aus dem Brennofen verwendet werden, die Anlagenteile in den untersten Wärmezufuhrstufen, in denen der zusätzliche Brenner installiert ist, kleiner gemacht werden können. Es versteht sich, daß es auch möglich ist, in die unterste Wärmezufuhrstufe Verbrennungsgase einzuleiten, die durch die Verbrennung von Brennstoff in anderen Einrichtungen erzeugt werden.

Bei der Vorerhitzeraniage, die nur mit Abgasen aus dem Brennofen arbeitet, entspricht die Menge an zu behandelndem Rohmaterial der Menge an Abgas, so daß hier der gleiche Effekt wie beim herkömmlichen SP-Verfahren resultiert, nämlich eine Röstung des Rohmaterials zu angenähert 50% in der Vorerhitzeranlage, bevor es dem Brennofen zugeführt wird. Im allgemeinen werden angenähert 40% des gesamten Brennstoffbedarfes im Brennofen verfeuert, in diesem Fall entspricht die Rohmaterialmenge etwa 30 bis 35%, wenn man berücksichtigt, daß eine merklich niedrigere Wärmemenge auf Grund der erheblich geringeren Röstung, die im Vergleich zu dem herkömmlichen SP-Verfahren im Ofen stattfinden soll, aus den Abgasen entnommen wird. Wenn daher das Rohmaterial nach dem Durchlauf durch die erfindungsgemäße Anlage einer größeren Rohmaterialmenge zugemischt wird, die in dem Anlagenteil, in dem mit Verbrennungsgas vorerhitzt wird, adäquat geröstet worden ist, dann beträgt der Entsäuerungsgrad der gesamten Rohmaterialmenge mehr als 80%, was dem entspricht, was sich tatsächlich in dem herkömmlichen SCP-Verfahren erreichen läßt.

Ist weiterhin die Vorerhitzeranlage so angeordnet, daß das Rohmaterial in beiden Anlagenteilen, d. h. in dem Anlagenieil mit Vorerhitzung durch Verbrennungsgas und in demjenigen mit Vorerhitzung durch Abgas, die letzte Stufe beider Anlagenteile hintereinander durchläuft, dann kann es weitgehender geröstet werden, bevor es dem Brennofen zugeführt wird. Daher kann das Brennofenvolumen weiter verringert werden, und der thermische Gesamtwirkungsgrad steigt merklich im Vergleich mit den herkömmlichen Anlagen.

In der Vorerhitzeranlage nach der vorliegenden Erfindung sind die Einlaßbereiche für das Rohmaterial in den entsprechenden Anlagenteilen voneinander unabhängig angeordnet. Es ist daher möglich, das Wärme- und/oder Druckgleichgewicht zwischen den beiden Anlagenteilen beliebig dadurch zu steuern, daß man das Rohmaterial in den dem Gasstrom in den jeweiligen Anlagenteilen entsprechenden Mengen zuführt. Zusätzlich ist es auch bei der erfindungsgemäßen Vorerhitzeranlage möglich, eine Einstellung des Luftüberschusses für die Verbrennung im Brenner des Brennofens und im zusätzlichen Brenner des Vorerhitzers entsprechend den jeweils bestehenden Anforderungen vorzunehmen. Zu diesem Zweck sind die beiden Anlagenteile zur Wärmeübertragung, nämlich die stromabwärts liegenden Wärmezufuhrstufen parallel angeordnet und mit voneinander unabhängigen Gebläsen versehen. Es ist deshalb nicht nötig, eine Drossel od. dgl. zu installieren, um den geringeren Strömungswiderstand vom Brennofen her gegenüber demjenigen des Luftkanals, durch den heiße Brennluft vom Kühler her angesaugt wird, zu kompensieren. Das bedeutet folglich eine Vermeidung des bisher in der Drossel des Abgaskanals vom Brennofen her aufgetretenen Druckverlustes.

Ein bemerkenswerter Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Kapazität von bereits be stehenden Brennofen, die mit herkömmlichen SP-AnIa gen kombiniert sind, dadurch erhöht werden kann, dal man eine separate Vorerhitzeranlage vorsieht, die ii ihrer untersten Wärmezufuhrstufe mit einem zusäizli chen Brenner ausgestattet ist.

In der erfindungsgemäßen Anlage ist die Anzahl de Wärmezufuhrstufen in keiner Weise begrenzt. Jedocl erweist sich vom Standpunkt der Wärmewirtschaftlicli keil und des Druckverlustes aus betrachtet die Anwen

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dung von vier Stufen als am günstigsten. Darüber hinaus ist es aber möglich, statt einer mehrere Vorerhitzeranlagen bei Bedarf vorzusehen.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be-Schreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen im Vergleich mit herkömmlichen Vorerhitzeranlagen. Wenn in der nachfolgenden Beschreibung auf Einzelheiten der Zeichnung nicht gesondert eingegangen wird darf ausdrücklich auf die Zeichnung allein verwiesen werden.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Flußdiagramm einer herkömmlichen vierstufigen Vorerhitzer(SP)-An!age, die im Suspensionsverfahren arbeitet.

F i g. 2 ein Flußdiagramm einer bekannten SCP-Anlage.

F i g. 3 ein Flußdiagramm einer bekannten SCP-Anlage, die sich von derjenigen nach F i g. 2 unterscheidet,

F i g. 4, 5 Flußdiagramme zweier unterschiedlicher Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Doppel-Vorerhitzeranlage und

F i g. 6 bis 9 Flußdiagramme weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage.

Bei der herkömmlichen SP-Anlage nach F i g. 1 strömt das Abgas, das durch die Verbrennung von Brennstoff in einem oder mehreren Brennern 8 eines Brennofens 1 erzeugt wird, vom Brennofen 1 durch eine vierte Wärmezufuhrstufe 2, eine dritte Wärmezufuhrstufe 3, eine zweite Wärmezufuhrstufe 4 und anschließend durch eine erste Wärmezufuhrstufe 5 zu einem Abgasgebläse 6, von dem es aus der Anlage entfernt wird. Der Brennstoff in dem Brenner 8 wird mit Heißluft (Sekundärluft) verbrannt, die aus einem Kühler 7 stammt, nachdem sie zur Kühlung des gebrannten Produktes oder der Klinker angewendet worden ist.

Pulverförmiges Rohmaterial wird am Punkt A zugeführt, d. h. in einem Kanal der ersten Wärmezufuhrstufe 5, und fließt von dort durch die erste, zweite, dritte und vierte Wärmezufuhrstufe nach unten. Dabei wird es erhitzt und teilweise bereits durch den Wärmeaustausch mit dem Abgas in den jeweiligen Wärmezufuhrstufen geröstet. Anschließend tritt das Rohmaterial in den Brennofen 1 ein und wird dort zu Klinker gebrannt, worauf es in den Kühler 7 gelangt.

Die F i g. 2 zeigt das Flußdiagramm einer bekannten SCP-Anlage, in der die dem Brennofen am nächsten liegende Wärmezufuhrstufe im wesentlichen aus einem Röstofen mit einem Zyklon besteht, der mit einem zusätzlichen Brenner ausgestattet ist. Der Röstofen wird im folgenden als »Zyklon-Röstofen« bezeichnet. In dem Zyklon-Röstofen erfolgt die Verbrennung zugeführten Brennstoffes und eine Röstung des Rohmaterials, das von der oberen Stufe her zugeführt wird. Die Röstung vollzieht sich unter der Wirkung einer Kreisströmung, die sich durch die Zumischung von heißer Brennluft zu dem aus dem Brennofen stammenden Abgas einstellt. Die heiße Brennluft ist durch die Kühlung des gebrannten Produktes oder Klinkers erhitzte Kühlluft. Mit der Ausnahme, daß der Zyklon-Röstofen als vierte Wärmezufuhrstufe 2 ausgebildet und mit einem zusätzlichen Brenner 8' ausgestattet ist. entspricht diese Anlage aber derjenigen nach Fig. 1. Hierbei wird sowohl Abgas aus dem Brennofen 1 als auch Brennluft aus dem Kühler 7 in die vierte Wärmezufuhrstufe 2 eingeleitet. Der Strömungsweg des Gases und des Roh materials ist der gleiche wie in der Vorerhitzeranlagc nach F1 g. 1

Die F i g. 3 zeigt eine bekannte SCP-Anlage, in der die Wärmezufuhrstufe, die dem Brennofen am nächsten liegt, ebenfalls einen Röstofen umfaßt, der sich jedoch vom demjenigen nach F i g. 2 unterscheidet. Im folgenden wird der hier verwendete Röstofen als »Luftstrom-Röstofen« bezeichnet. In dem Luftstrom-Röstofen, der einen zusätzlichen Brenner enthält, erfolgt sowohl die Verbrennung von Brennstoff als auch die Röstung des Rohmaterials in einer turbulenten Strömung, die durch die Zumischung von heißer Brennluft aus einem Kühler zu dem Abgas aus dem Brennofen entsteht. Bei dieser bekannten Vorerhitzeranlage baut sich somit die vierte Wärmezufuhrstufe 2 aus dem Luftstrom-Röstofen 9 mit dem zusätzlichen Brenner 8' sowie aus einem Zyklon auf. Hierbei werden der Anlage sowohl Abgas von dem Brennofen 1 als auch heiße Brennluft über den Röstofen 9 zugeführt und strömen durch den Zyklon, während das Rohmaterial zusammen mit dem Gas über den Röstofen dem Zyklon zugeführt wird, wo es vom Gas getrennt und in den Brennofen 1 geschickt wird.

Die F i g. 4 zeigt ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen Anlage, in der ein Zyklon-Röstofen in der dem Brennofen am nächsten liegenden Wärmezufuhrstufe zur Anwendung kommt, und zwar in dem Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung mit Verbrennungsgas erfolgt. Die vierte Wärmezufuhrstufe in diesem Anlagenteil wird somit durch den Zyklon-Röstofen gebildet. In dem der herkömmlichen SP-Anlage (Fig. 1) entsprechenden Anlagenteil, bei dem die Vorerhitzung lediglich mit Abgas aus dem Brennofen erfolgt, wird das Rohmaterial am Punkt A, d. h. an irgendeiner Stelle in einem Kanal der ersten Wärmezufuhrstufe 5 zugeführt und fließt von dort nach unten durch die erste, zweite, dritte und vierte Wärmezufuhrstufe 5, 4, 3, 2 in dieser Reihenfolge. Anschließend tritt es in den Brennofen 1 ein. In umgekehrter Reihenfolge steigt das Abgas aus dem Brennofen in diesem Anlagenteil nach oben, so daß ein Wärmeaustausch mit dem Rohmaterial im Sinne einer Vorerhitzung und einer etwa 50%igen Röstung erfolgt. Das Abgas wird dann über das Abgasgebläse 6 aus der Anlage herausgefördert.

In dem anderen Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung mittels Verbrennungsgas erfolgt und der mit einem Zyklon-Röstofen mit einem zusätzlichen Brenner 8' versehen ist. ist die· vierte Wärmezufuhrstufe mit dem Be zugszeichen 2 bezeichnet. Die Verbrennung erfolgt in diesem Röstofen mit Heißluft aus dem Kühler 7. Das Rohmaterial wird an einem Punkt A', d. h. an irgendeiner Stelle in einem Kanal der ersten Wärmezufuhrrstufe 5' zugeführt und fließt von dort nach unten durch die erste, zweite, dritte und vierte Wärmezufuhrstufe 5'. 4'. 3' und 2'. Nach der vollständigen Röstung in der vierten Wärmezufuhrstufe durch den zusätzlichen Brenner 8' tritt das Rohmaterial in den Brennofen 1 ein. in diesem Fall wird die Luft aus dem Kühler 7 zur Beschickung des Brenners 8' in der vierten Wärmezufuhrstufe 2* eingesetzt. Das hierbei erzeugte Verbrennungsgas durchströmt nach Durchführung der Röstreaktion am Rohmaterial in der vierten Wärmezufuhr stufe die dritte, zweite und erste Wärmezufuhrstufe 3. 4' und 5' nach oben und tauscht dabei Wärme mit dem herabfließen den Rohmaterial aus. Anschließend wird sie über ein Abgasgebläse 6' aus der Anlage befördert.

Die von oben nach unten fließenden Rohmaterialströme der beiden Anlagenteile werden am Zuführende des Brennofens 1 zusammengeführt. An diesem Punkt sind sie bereits zu mehr als 80% geröstet und können dann im Brennofen durch die Verbrennung von Brenn-

stoff in einem Brenner 8 unter Anwendung von Heißluft aus dem Kühler 7 gebrannt oder gesintert werden. Das gebrannte Produkt oder der Klinker wird dann aus der Anlage nach Kühlung im Kühler 7 entnommen.

Die F i g. 5 zeigt ein Flußdiagramm einer der Anlage nach F i g. 4 ähnlichen Anlage, bei der aber ein Luftstrom-Röstofen in der dem Brennofen am nächsten liegenden Wärmezufuhrstufe zur Anwendung kommt, und zwar in dem Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung mittels Verbrennungsgasen erfolgt. Außerdem ist dem Luftstrom-Röstofen 9 ein Zyklon zugeordnet, so daß die vierte Wärmezufuhrstufe des mit Verbrennungsgasen arbeitenden Anlagenteiles durch den Luftstrom-Röstofen 9 und den Zyklon gebildet wird. Bei dieser Ausführungsform ist der Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung mittels Abgasen erfolgt, von gleicher Art und Wirkungsweise wie bei der vorher beschriebenen Anlage gemäß F ig. 4. Auch der Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung mit Verbrennungsgasen erfolgt und der mit dem Röstofen 9 (einschließlich zusätzlichen Brenner 8') ausgestattet ist, ist von gleicher Art und Wirkungsweise wie der entsprechende Anlagenteil der Anlage nach F i g. 4 bis auf den Unterschied, daß heiße Brennluft aus dem Kühler 7 in den Röstofen 9 zur Unterhaltung des Brenners 8' eingeleitet wird und das dabei erzeugte Gas nach vollzogener Röstung des aus der dritten Wärmezufuhrstufe 3' herankommenden Rohmaterials den Zyklon der vierten Wärmezufuhrstufe 2' durchströmt. Dort wird das Rohmaterial von dem Gas separiert und dem Brennofen I zugeführt, während das gesäuberte Gas in die obere Wärmezufuhrstufe 3' eingeleitet wird.

Bei den Ausführungsformen gemäß den F i g. 6 bis 9 besteht gegenüber denjenigen nach den F 1 g. 4 und 5 der Unterschied, daß der Durchfluß des Rohmaterials in der dem Brennofen am nächsten liegenden Wärmezufuhrstufe in Reihe geschaltet ist. Beide F i g. 6 und 7 zeigen somit eine erfindungsgemäße Zweifach-Vorerhitzeranlage, wobei die Anlage nach F i g. 6 einen Zyklon-Röstofen in der dem Brennofen am nächsten liegenden Wärmezufuhrstufe enthält, und zwar in dem Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung mit Verbrennungsgas erfolgt. Bei der Ausführungsform nach F i g. 7 hingegen kommt ein Luftstrom-Röstofen 9 in der entsprechenden Wärmezufuhrstufe zur Anwendung, ebenfalls in dem Anlagenteil, in dem die Vorerhit/ung mittels Verbrennungsgasen erfolgt.

Bei der Vorerhitzeranlage nach F i g. 6 strömt Abgas aus dem Brennofen I nach oben durch ein Abgas-Wärmeubertragungssystem, das aus einer vierten, dritten, zweiten und ersten Wärmezufuhrstufe 2, 3.4 und 5 besteht. Das Abgas wird dann wieder durch das Abgasgebläse 6 weggefördert. Parallel zu diesem System ist eine vierte Wärmezufuhrstufe angeordnet, die im we sentlichen aus einem Zyklon-Röstofen besteht und in $5 der durch einen zusätzlichen Brenner 8' Brennstoff zu sammen mit Heißluft aus dem Kühler 7 verfeuert wird Der Wärmeübergang vollzieht sich zwischen dem Verbrennungsgas und dem darin suspendierten Rohmate rial. In Reihe daran angeschlossen ist ein Wärmeübertragungssystem mit einer dritten, zweiten und ersten Wärmezufuhrstufe 3'. 4'. 5'. durch das die heißen Gase aufströmen und mittels eines Abgasgebläses 6' weggefördert werden. Das pulverförmige Rohmaterial wird in zwei unabhängigen Teilströmen in die ersten Wärmezufuhrstufen 5 und 5' der jeweiligen Anlagenteile eingegeben und durchströmt deren zweite und dritte Wärmezufuhrstufen 4 und 4' sowie 3 und 3' nach unten.

Beide Rohmaterial-Teilströme, die jeweils in den zugeordneten und bis zur dritten Wärmezufuhrstufe parallel angeordneten Anlagenteilen erhitzt worden sind, werden in die vierte Wärmezufuhrstufe 2' des Anlagenteils eingeleitet, in dem die Vorerhitzung mittels Verbrennungsgasen erfolgt. Darin werden sie durch die Verbrennungsgase des zusätzlichen Brenners 8' geröstet. Wenn das Verfahren so abläuft, daß die Gastemperatur am Ausgang aus der vierten Wärmezufuhrstufe 2' auf 800 bis 83O⁰C gehalten wird, dann erfolgt eine Röstung des Rohmaterials zu 70 bis 75%. Darüber hinaus wird das dann in die vierte Wärmezufuhrstufe 2 des mit Abgasen arbeitenden Anlagenteiles eingeführte Rohmaterial vollständig mit dem aus dem Brennofen 1 stammenden Abgas bei einer Temperatur zwischen 1100 und 1200⁰C geröstet. Anschließend kommt es in den Brennofen 1.

Da das Rohmaterial in der vierten Wärmezufuhrstufe 2 unter einer Atmosphäre mit einem niedrigen Kohlenoxyd-Partialdruck geröstet wird, beträgt die Gastemperatur am Ausgang dieser Stufe angenähert 850⁰C.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist die Gastemperatur mit 800 bis 850⁰C an den Ausgängen der vierten Wärmezufuhrstufen 2 bzw. 2', in denen die Röstreaktion bei der Vorerhitzung gemäß F i g. 6 abläuft, niedriger als bei der Vorerhitzeranlage gemäß F i g. 2. Der thermische Gesamtwirkungsgrad der Brenneranlage ist somit besser.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7 kommt, wie erwähnt, ein Luftstrom-Röstofen 9 mit einem Zyklon als vierte Wärmezufuhrstufe des Anlagenteiles zur Anwendung, in dem mit Verbrennungsgas gearbeitet wird. In dieser Anlage ist der Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung mit Abgasen erfolgt, von gleicher Art und Wirkungsweise wie bei der Anlage nach F i g. 6. Der Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung mit Verbrennungsgasen erfolgt und der den Röstofen 9 mit dem zusätzlichen Brenner 8' enthält, entspricht nach Art und Wirkungsweise demjenigen nach F i g. 4, jedoch mit der Ausnahme, daß aus dem Kühler 7 heiße Brennluft in den Röstofen 9 zur Beschickung des Brenners 8' eingeleitet wird und das dadurch erzeugte Verbrennungsgas nach erfolgter Röstung des aus den dritten Wärmezufuhrstufen 3 und 3' stammenden Rohmaterials zusammen mit dem Rohmaterial in einen Zyklon eingeleitet wird. Darin wird das Rohmaterial vom Gas getrennt und der vierten Wärmezufuhrstufe 2 zugeführt, während das gesäuberte Gas in die obere Wärmezufuhrstufe 3' eingeleitet wird.

Die F i g. 8 und 9 zeigen Flußdiagramme von Ausführungsformen teilweise vereinheitlichter Zweifach-Vorerhitzeranlagen. Bei diesen Ausführungsformen besteht jede der Wärmezufuhrstufen jeweils aus einer Kombination eines Kanals und eines Zyklons, eines Kanals und eines Röstofens oder eines Kanals, eines Zyklons und eines Röstofens. Die Anzahl der Wärmezufuhrstufen beträgt vier; diese Stufen werden jeweils als vierte, dritte, zweite und erste Wärmezufuhrstufe in der Reihenfolge ihrer Nähe zum Brennofen bezeichnet. Der Einfachheit halber wird die Wännezufuhrstufe. die aus einem Zyklon und einem Kanal besteht, mit dem Bezugszeichen benannt, das der Zyklon trägt.

Die Ausführungsformen nach den F i g. 8 und 9 un terscheiden sich von denjenigen nach den F i g. 6 und 7 darin, daß der Gasstrom aus der vierten Wärmezufuhrst u ic 2 in dem Anlagenteil, in dem mit Abgas gearbeitet wird, mit dem Gasstrom aus der vierten Wärmezufuhr -

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stufe 2' in dem Anlagenteil, in dem mit Verbrennungsgas gearbeitet wird in der dritten Wärmezufuhrstufe 3 vereinigt wird. Der vereinigte Strom gelangt dann in die zweite Wärmezufuhrstufe 4 und von dort in die erste Wärmezufuhrstufe 5. Anschließend wird er durch das Abgasgebläse 6 wegbefördert. Da auch in dieser Vorerhitzeranlage die Röstreaktionen des zugeführten Rohmaterials vollständig beim Durchlaufen der vierten Stufen 2 und 2' beider Anlagenteile in Reihenschaltung erfolgt, ergibt sich als thermischer Wirkungsgrad der gleiche wie bei den Anlagen nach den F i g. 6 und 7. Bei den hier gezeigten Anlagen ist aber der Strömungsweg des Gases durch die dritte, zweite und erste Stufe in einem einzigen Anlagenteil zusammengefaßt, was sich als wirtschaftlich erweist, wenn diese Anlage mit einem Brennersystem relativ kleiner Kapazität verbunden wird, weil diese Anlagen wegen ihrer Anzahl von Wärmezufuhrstufen klein bauen und relativ einfach sind. Allerdings kann in diesem Fall die Einstellung der Verbrennungsgasmenge des Brenners 8 im Brennofen 1 und des zusätzlichen Brenners 8' nicht so freizügig erfolgen wie bei den Vorerhitzeranlagen nach den F i g. 6 und 7.

In den Vorerhitzeranlagen nach den F i g. 6 bis 8 sind fas: die gleichen Ergebnisse erzielbar, da das Rohmaterial in Reihe aus der vierten Wärmezufuhrstufe 2 des Anlagenteiles, in dem mit Abgas gearbeitet wird, zur vierten Wärmezufuhrstufe 2' desjenigen Anlagenteils, in dem mit Verbrennungsgas gearbeitet wird, strömt und dann in den Brennofen 1 eintritt.

Der Wärmeübergang in den einzelnen Wärmezufuhrstufen zwischen dem Rohmaterial und dem Heißgas kann im Gegenstrom oder im Gleichstrom zwischen beiden erfolgen. Weiter versteht sich, daß die Wärmezufuhrstufen der erfindungsgemäßen Vorerhitzeranlage nicht nur in den Anlagen Verwendung finden können, in denen gemäß den F i g. 4 bis 9 Zyklone zur Anwendung kommen, sondern daß dies auch bei Anlagen der Fall ist, bei denen der Wärmeübergang erfolgt, während das pulverförmige Rohmaterial in einem Türbulenz- oder Wirbelstrom suspendiert ist. Außerdem versteht sich, daß trotz der Erläuterung der einzelnen Ausführungsformen in Verbindung mit den zwei repräsentativen Beispielen des Zyklon- und des Luftstrom-Röstofens die Verwendung eines nach Art und Konstruktion bestimmten Röstofens nicht kritisch ist, sondern daß vielmehr jede Bauart eines solchen Röstofens brauchbar ist, vorausgesetzt, daß es sich um einen solchen handelt, bei dem Verbrennungsgas unabhängig vom Brennofen erzeugt werden kann.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, besteht die erfindungsgemäße Vorerhitzeranlage im wesentlichen aus einem Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung des pulverförmigen Rohmaterials nur mit heißem Abgas aus einem Brennofen erfolgt, sowie aus einem dazu parallel angeordneten Anlagenteil, in dem die Vorerhitzung nur mit einem getrennt erzeugten Verbrennungsgas erfolgt, wobei die Rohmaterial-Teilströme in den jeweiligen Anlagenteilen nach unten bis zum Brennofen fließen. Eine bevorzugte Ausführung besteht darin, daß die Rohmaterial-Teilströme am Ende der Vorerhitzeranlage durch die dem Brennofen am nächsten gelegenen Wärmezufuhrstufen in Reihe geschaltet fließen und dann in den Brennofen eintreten. In der erfindungsgemäßen Anlage erfolgt die Röstung des Rohmaterials mit der niedrigstmöglichen Materialtemperatur weitgehend vollständig, so daß es möglich ist, die Gesamtgröße des Brennersystems zu verringern und den thermischen Gesamtwirkungsgrad erheblich anzuheben. Darüber hinaus kann die in dem Brenner 8 und dem zusätzlichen Brenner 8' verbrauchte Brennstoffmenge beliebig so eingeregelt werden, daß man optimale Brennbedingungen erhält, wobei die Verbrennungszustände beider Brenner, z. B. deren Luftüberschuß, freizügig mit Hilfe der Abgasgebläse jedes Anlagenteiles gesteuert werden können. Daraus folgt, daß der Betrieb erleichtert und der Energieverbrauch verringert werden kann. Insgesamt ist also die erfindungsgemäße Anlage den bisher eingesetzten Anlagen beträchtlich überlegen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   L Anlage zur Vorerhitzung von pulverförmigem Rohmaterial, insbesondere Zement, in suspendierter Form vor dem Brennnen, gekennzeichnet durch einen ersten Anlagenteil zur Vorerhitzung des Rohmaterials mit den Abgasen des Brennofens (1) in mehreren Stufen (2 bis 5) und durch einen zu dem ersten Anlagenteil parallelgeschalteten mehrstufigen zweiten Anlagenteil (3' bis 5') zur Vorerhitzung des Rohmaterials mit Verbrennungsgasen, welche in der letzten Wärmezufuhrstufe (2') erzeugt werden.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letzten Wärmezufuhrstufen (2, 2') der Anlagenteile in Reihe geschaltet sind.