DE2411669A1

DE2411669A1 - Verfahren und vorrichtung zum calcinieren von pulverfoermigenm material

Info

Publication number: DE2411669A1
Application number: DE2411669A
Authority: DE
Inventors: Joern Touborg
Original assignee: FLSmidth and Co AS
Current assignee: FLSmidth and Co AS
Priority date: 1973-03-14
Filing date: 1974-03-12
Publication date: 1974-09-19
Also published as: ES424109A1; BR7401977D0; FI60856C; HU171349B; US3980486A; FI60856B; AR200433A1; IE39056L; DK141599B; BE812247A; JPS5716943B2; ATA209774A; NL7403459A; JPS5025497A; IE39056B1; YU263679A; NO138422B; DK141599C; DD112513A5; FR2221416B1

Description

DK-2500 Kopenhagen Valby, Dänemark

Verfahren und Vorrichtung zum Calcinieren von pulverförmigem Material

Priorität: 14. März 1973, Grossbritannien, Kr. 12193/73

Die Erfindung betrifft die wenigstens partielle Calcinierung eines vorerwärmten, pulverförmigen Materials, v/elches aus Kalk besteht oder diesen enthält, wie ZcB. Zementrohmehl, durch Erhitzung, bevor das Material einer endgültigen Calcinierung und/oder anderen endgültigen Wärmebehandlung unterworfen wird» Unter Calcinierung ist in diesem Zusammenhang die Freisetzung von Kohlendioxid aus Calciumcarbonat

zu verstehen (CaCO₇ ? CaO + COp) ο Dies ist eine endotherme

Reaktion., Ist das Rohmaterial Zementrohmehl, so besteht die nach der Calcinierung folgende Wärmebehandlung in einer Sinterung, bei der Zementklinker hergestellt wird. Der Sintervorgang stellt einen exothermen Prozess dar.

Die für die Überführung von Zementrohmehl in Zementklinker erforderliche Wärme wird im allgemeinen durch Verbrennen eines zusammen mit Verbrennungsluft in eine Brennkammer eingebrachten Brennstoffes erhalten. In der Brennkammer verbrennt der Brennstoff unter Verbrauch der Verbrennungsluft und es wird Rauchgas gebildet_o Dabei dient die Energie des Brennstoffes zur Erhitzung des Rauchgases auf hohe

409838/0837

Temperaturen. Das heisse Hauchgas wird dann mit dem der Wärmebehandlung zu unterwerfenden Rohmehl in Berührung gebracht, wodurch dieses vorerhitzt, caloiniert und gebrannt wirdο Die Wärmebehandlung erfolgt im allgemeinen in einem kontinuierlichen Verfahren in einem Drehrohrofen mit leicht geneigter Achse. In diesem Pail ist das tieferliegende Ende des Drehrohrofens wie üblich als Brennkammer ausgebildet.

Bei der Herstellung von Zement wird vorgezogen, Vorerhitzen und Calcinieren des Rohmehls mit einem heissen Gas aus einer Wärmequelle gesondert durchzuführen und das Sintern des Rohmehls in einem Drehrohrofen mittels heissem Gas aus einer anderen Wärmequelle, wie insbesondere mittels der Flamme des Drehrohrofens, zu bewirken,,

Bei der Galcinierung werden verhältnismässig grosse Materialmengen einer relativ geringen Erhitzung unterworfen, d.h. dass der Prozess bei relativ niedrigen Temperaturen abläuft, für welche die Verwendung von Rauchgas mit hoher Temperatur zur Durchführung der Calcinierung nicht geeignet ist. Es besteht dabei die Gefahr von örtlichen bc;w„ zeitlichen Überhitzungen des Rohmehls, da selbst die Überhitzung nur eines Teiles des Rohmehls für nur kurze Zeit zur Freisetzung von Alkalidämpfen und zur Entstehung von geschmolzenen Massen und damit zu einem Zusammenbacken führen kann. Ausserdem können durch eine Überhitzung des Rohmehls in der CaI-cinierungspha.se chemische Reaktionen verhindert werden, welche für eine spätere Phase des Gesamtverfahrens zur Herstellung von Zementklinker wesentlich bzv/_o vorgesehen sind« So. ZoBo übt die Bildung von Klinkermineralien in der für die Calcinierung vorgesehenen Phase des Wärmebehandlungsverföhr ens einen ungünstigen Einfluss auf die Durchführung des Gesamtverfahrens aus»

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Anlage zur Durchführung desselben, welche frei von den oben angeführten Nachteilen sindo

409838/0837

Das erfindungsgemässe Verfahren zum wenigstens partiellen Calcinieren eines vorerwärmten, pulverförmigen Rohmaterials, welches aus Kalk besteht oder diesen enthält, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht des vorerwärmten pulverförmigen Rohmaterials mittels eines nichtbrennbaren Gases, welches die Schicht von unter, mit einer Geschwindigkeit durchdringt, bei der ein Überströmen von Teilchen von der Oberfläche der innig mit Gas vermischten Schicht des Rohmaterials über ein V/ehr erfolgt, und kontinuierlich Rohmaterialteilchen aus der Schicht mitgerissen und in Suspension in einen darüber gelegenen Raum mitgeführt werden, und dass in diesem Raum durch Verbrennen eines Brennstoffes mit einem sauerstoff haltigen Gas v/enigstens eine Flamme unterhalten wird, wobei das sauerstoffhaltige Gas der Flamme zugeführt wird und die über das V/ehr fliessende Mischung aus Gas und Rohmaterial mitgerissen wird, wobei die zur wenigstens partiellen Calcinierung der in dem nicht brennbaren Gar und im sauerstoffhaltigen Gas suspendierten Rohmaterialteilchen erforderliche Wärme von der Flamme oder den Flammen auf die Suspension der Rohmaterialteilchen übertragen wird, wonach die so behändsten Teilchen suspendiert in einem Fördergasgemisch, bestehend aus Verbrennungsgas von der Flamme oder den Flammen, aus beim Calcinieren der Rohmaterialteilchen freigesetztem Kohlendioxid und aus dem nicht brennbaren Fluidisierungsgas, fortgetragen und schliesslich von dem Fördergasgemisch abgetrennt werden.

Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens besteht demnach darin, dass die die Calcinierungswärme abgebende Flamme an jener Stelle gebildet wird, wo die Rohmaterialien in einem Gas suspendiert vorliegen und wo eine fluidisierte Schicht des vorerwärmten Rohmaterials, welche nahe der Flamme gelegen ist, als Quelle für die Suspendierung der Rohmaterialteilchen im Gas dient₀

Bei dem auf diese Weise durchgeführten Verfahren ist gewährleistet, dass die Flamme mit einer Wolke von relativ

409838/0837

kühlen in wirbelnder Suspension in einem Gas vorliegenden Ronmaterialteilchen in unmittelbare Berührung kommt, wodurch die Flammentemperatur so stark gesenkt wird, dass eine wirksame Calcinierung bei einer gewünschten niederen Temperatur etwa isotherm erzielt wird» In vielen Fällen geht die Flamme fast ganz aus» Die Wolke des Gases, welches vorzugsweise um horizontale Achsen wirbelt und in dem die Rohmaterialteilchen suspendiert sind, schützt die den Flammenraum umschliessenden Wände vor Überhitzung durch die Flamme(n).

Die Verwendung des Ausdrucks "partielle Calcinierung" im vorliegenden Zusammenhang ist darauf zurückzuführen, dass oft das gesamte Zementbrennverfahren so durchgeführt wird, dass in der Calcinierungsphase nur eine partielle Calcinierung erfolgt, während die endgültige Calcinierung erst in der Sinterungsphase stattfindet. Es sind auch Fälle denkbar, in welchen das der Calcinierungsphase zugeführte, vorerhitzte Rohmaterial schon im Vorerhitzer einer gewissen Calcinierung unterworfen wird.

Der Calcinierungsbrennstoff kann ein Gas, Öl oder ein festes, pulverförmiges Brennmaterial, wie z.B. Kohlenstaub, sein.

Ein Teil des Brennstoffs, dessen Verbrennung die Wärme für die Calcinierung des vorerhitzten Materials liefert, kann, statt direkt die Flamme(n) zu nähren, der fluidisierten Menge (Wirbelschicht) des vorerwärmten, pulverförmigen Rohmaterials zugegeben und mit dieser vermischt werden, wodurch er in gasförmigem Zustand zusammen mit dem Material in den über der fluidisierten Schicht gelegenen Raum gelangt und dort verbrannt wird.

Hier ist zu bemerken, dass Gegenstand der älteren deutschen Anmeldung P 23 61 427.9 ist, den gesamten Brennstoff mit der fluidisierten Menge des vorerwärmten, pulverförmigen Rohmaterials zu vermischen.

409838/0837

In gewissen Fällen kann das erfindungsgemässe Verfahren so modifiziert werden, dass ein Teil des vorerhitzten, pulverförmigen Materials, statt der Wirbelschicht zugegeben zu werden, in dem sauerstoffhaltigen Gas suspendiert und zu- ' sa.mmen mit dem sauerstoffhaltigen Gas in den für die Verbrennung des Brennstoffs bestimmten Raum eingebracht wird.

Wenn die wenigstens teilweise öalcinierten Rohmaterialien einer endgültigen Calcinierung und/oder anderen Wärmebehandlung unterv/orfen werden, kann das nichtbrennbare Gas, welches für die Fluidisierung des Rohmaterials eingesetzt wird, zu einem Teil aus den bei der endgültigen Calcinierung und/oder anderen Warmebehandlung anfallenden Abgasen bestehen= lach der abschliessenden Wärmebehandlung des Rohmaterials erfolgt oft die Kühlung des Endproduktes durch Über- oder Durchleiten von Kühlluft über oder durch eine bewegte Schicht des Rohmaterials in einem an sich bekannten Kühler, wie z.B. einem Rostkühler, einem gesonderten Planetenkühler oder einem darunter angeordneten, rotierenden Trommelkühler ο Das sauerstoffhaltige Gas wird vorzugsweise auf eine Temperatur unter der Calcinierungstemperatur des Rohmaterials vorerhitzt und wenigstens ein Teil der im oben genannten Kühlprozess anfallenden, verbrachten Kühlluft kann auf diese Weise wieder in dem sauerstoffhaltigen Gas verwendet werden, welches der Flamme oder den Flammen zuge-.führt wird. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessert.

Vorzugsweise umgibt das Wehr einen nach oben wirbelnden Strom von sauerstoffhaltigem Gas, welches dann eine schraubenförmige Wirbelwirkung ausüben kann_o

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens < > Die Anlage umfasst einen aufrechten Schacht, welcher eine Calcinierkammer enthält und dessen oberes Ende mit einem Teilchen/Gas-Separator verbunden ist und einen Auslass für das in einem Gas suspendierte calcinierte Rohmaterial bildet , eine Zufuhrleitung

409838/0837

für sauerstoffheutiges Gas, welche im wesentlichen mittig in den Boden der Calcinierkammer mündet, ein oder mehrere Srennrohr(e), welche sich von unten durch die Zufuhrleitung erstrecken und sich im wesentlichen in gleicher Höhe mit der liündung der Zufuhrleitung öffnen, Einrichtungen für die Zuführung von Brennmaterial durch das Brennrohr oder die Brennrohre, um eine Flamme in der Calcinierkammer an der Mündung des Brennrohres (der Brennrohre) zu erzeugen, einen angrenzend an den Boden der Calcinierkammer angeordneten Träger für die fluidisierte Schicht des pulverförmigen vorerhitzten Rohmaterials, die eine Höhe aufweist, welche durch ein das Innere des Trägers vom Strom des säuerstoffhaltigen Gases aus dem Zufuhrrohr trennendes V/ehr vorgegeben ist, Einrichtungen für die Zufuhr ύοώ. nicht brennbarem Gas von unten zum Träger, um die fluidisierte Materialschicht im Träger zu halten und Einrichtungen für die kontinuierliche Zufuhr von vorerhitztem, pulverförmigem Material zum Träger»

Die Calcinierkammer hat vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt und der Wirbelschichtträger weist die Form einer ringförmigen Rinne am Boden der Kammer auf, welche die Mündung der Zufuhrleitung für das sauerstoffhaltige Gas umgibt, wobei die Mündung das Wehr bildete In diesem Fall kann die Zufuhrleitung so angeordnet sein, dass das sauerstoffhaltige Gas bei seinem Aufsteigen durch die Calcinierkammer eine schraubenförmige Wirbelwirkung ausübte

Beispiele für eine eine Calcinieranlage umfassende Zementbrennanlage und ein weiteres Bespiel für eine erfindungsgemässe Calcinieranlage sind in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in welchen

Figo 1 den Aufriss einer Anlage zum Calcinieren von Zementrohmehl,

-¹³Xg₀ 2 den Horizontalschnitt entlang der Linie II-II in E¹Ig. 1,

Figo 3 einen .Horizontalschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

409838/0837

jedoch in einer modifizierten Anlage,

Fig_e 4- eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1, jeodch einer anderen Calcinieranlage,

Fig» 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig_o 4 und

Fig«, 6 die schematische Darstellung einer gesamten Zemenfbrennanlage mit der Calcinieranlage aus Figo 1 als integralen Teil

zeigen«.

Die in Fig_e 1 und 2 dargestellte Vorrichtung weist einen Schacht auf , welcher eine Calcinierkammer 1 "bildet und mit einer feuerfesten Auskleidung versehen ist. Der Schacht ist vorzugsweise zylindrisch und hat kreisförmigen Querschnitt, obwohl auch andere Formen möglich sind. Er verengt sich in seinem oberen Teil, so dass er ein Auslassrohr 2 für die ganz oder teilweise calcinierten Teilchen des Rohmaterials "bildete Das Rohr führt zu einem Teilchen/Gas-Separator, wie ZoB. einem Zyklon (in Fig. 1 und 2 nicht dargestellt), in welchen es tangential einmündet.

Die Kammer 1 ist im Unterteil mit einem ringförmigen Boden 3 und einer zentralen, aufrechtstehenden, kegeistupfförmigen Wand 4 versehen, wodurch ein Trägerbehälter 5 gebildet ist, welcher oben offen ist und die Form einer ringförmigen Rinne aufweist, welche vom Boden 3, der Wand des Schachtes 1 und der Wand 4 begrenzt ist» Die obere Kante der Wand 4 bildet ein Wehr 6, welches gleichzeitig die Mündung eines vertikalen Zufuhrrohres 7 für die in den Schacht 1 von unten eingeleitete Verbrennungsluft bildet_o

Ein Brennrohr 8 für die Zuführung von gasförmigem, flüssigem oder festem, pulverförmigemBrennstoff (z.B. Kohlenstaub) durchdringt die Wand des Zufuhrrohres 7 und ist mittig nach oben geführt, wo es auf fast gleicher Höhe mit dem Wehr 6 mündete Dort bildet der Brennstoff eine Flamme, welche mit

409838/0837

dem Sauerstoff der durch das Zufuhrrohr 7 beim Betrieb der Anlage zugeführten Verbrennungsluft versorgt wird.

Zufuhrrohre 10 für nicht brennbares Gas, z.B. atmosphärische Luft unter Druck, welche durch ein Rohr 11 zugeführt wird, münden in den Boden des Behälters 5« Unter dem Schacht ist das Rohr 11 als ringförmiges, mit allen Zufuhrrohren 10 verbundenes Rohr ausgebildet., Die Zufuhrrohre 10 sind gleichmassig entlang eines Kreisumfanges (wie in Figo 2 gezeigt) oder entlang von zwei oder mehr solchen ^reisumfängen verteilt angeordnet« Das nicht brennbare Gas, welches in feinverteilten Strömen zugeführt wird, fluidisiert die Menge des vorerwärmten Rohmehls, welche durch fortlaufende Zufuhr von frischem Rohmehl durch ein oder mehrere Zufuhrrohr(e) 12 im Behälter 5 auf gewünschtem Niveau gehalten wird₀ Zwei derartige Zufuhrrohre sind in Figo 1 und 2 dargestellt, das Rohmehl für jedes einzelne der beiden Rohre 12 wird kontinuierlich von jeweils einem .Zyklon eingespeist, von welchem jeweils Teile des Bodens 13 dargestellt sind» Jeder der beiden Zyklone stellt den untersten Zyklon einer jeweils eigenen Kette eines zweiteiligen herkömmlichen Reihenzyklonvorerhitzers (nicht dargestellt) zum "Vorerhitzen von Zementrohmehl dar β

Obgleich die Schicht des vorerhitzten Rohmehls eine relativ gut begrenzte Oberfläche 14 aufweist, ist die Belüftung doch so stark, dass das Rohmehl in einen fast schaumartigen Zustand versetzt aus dem Behälter 5 teilweise über das Wehr

6 ausfliesst und teilweise vom Fluidisierungsgas in den Raum 15 in der Kammer 1 über der Oberfläche 14 eingetragen wird, wenn die Luft sich durch die Oberfläche 14 des Materials ihren Weg nach oben bahnt. Auf ähnliche Weise wird das über das Wehr 6 überflissende Rohmehl von der aus dem Zufuhrrohr

7 kommenden Verbrennungsluft mitgerissen« Daher ist Bowohl das von dem Fluidisierungsgas als auch das von der Verbrennungsluft mitgerissene Rohmehl eine Zeitlang im Raum suspendiert in Gas vorhanden. Es bilden sich jedoch im Gas

409838/0837

— Q —

Wirbel um hauptsächlich horizontale Achsen, verursacht durch die von dem zentralen Zufuhrrohr 7 aufsteigende Verbrennungsluft· Daher gelangt früher oder später zu der gesamten ^r'-enge des Rohmehls in Form von freiwirbelnden Teilchen Wärme von der Ikmme 9, so dass ein wesentlicher Teil des Hohmehls gänzlich und der Rest des Rohmehls fast gänzlich bei niederen Temperaturen und im wesentlichen isotherm calciniert wird«,

Das so behandelte Rohmehl wird durch das Rohr 2 aus dem oberen Teil der Kammer 1 entfernt und ist in einem aus der Verbrennungsluft der flamme 9, aus dem bei der Oalcinierung der Rohmaterialteilchen freigesetzten Kohlendioxid und aus dem durch die Rohre 10 zugeführten Fluidisierungsgas bestehenden Gasgemisch suspendierte

Fig. 3 zeigt ein Detail einer Calcinierungsvcrriohtung, wobei statt der einen Flamme 9 vier solche Flammen vorgesehen sind. In diesem Fall ist nicht ein zentrales Brennrohr 8,sondern es sind Vier Brennrohre 8^! vorgesehen» welche in dem Zufuhrrohr 7 symmetrisch angeordnet sind und den Brennstoff, welcher -e · Gas oder Öl ist, aufnehmen, weichet in diesem Fall vorzugsweise durch eine Ringleitung S", die von einem gemeinsamen Zufuhrrohr 8"' gespeist wird_f zugeführt wird«

Die in Figo 4 und 5 dargestellte Modifizierung unterscheidet sich von der in Fig_o 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das Verbrennungsluft-äufuhrrohr 7 seitlich über einen Ast 7A gespeist wird, welcher in einen wirbelerzeugenden Verteiler 7B führt, der die Luft, v/ie durch den Pfeil angedeutet, beim durchqueren des Raumes 15 in eine schraubenförmige Wirbelbewegung versetzt.

In diesem Fall bilden sich nicht die in Fig. 1 dureh die Kurven bzw. Pfeile angedeuteten Wirbelbewegungen, sondern es übt die schraubenförmige Wirbelbewegung des Gases die gleiche Wirkung wie die dortigen Wirbelströme aus, obgleich ihre gemeinsame Rotationsachse in diesem Fall vertikal statt horizontal ist.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Anlage zur Herstellung von

409838/Q837

Zementklinker aus kaltem Zementrohmehl■» Hierin stellt die in i'igo 1 und 2 gezeigte Calcinieranlage einen integralen Teil dar, obwohl durch einfache Anpassung auch die Ausführungsfornen gemäss Pig. 4 und 5 eingeschlossen werden können. «Jene Teile der Anlage in £'"ig_o 4» welche diese mit der in -c'ig· 1 und 2 dargestellten gemeinsam hat, sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Pig» 6 weist ebenfalls die Kammer 1 mit dem Auslassrohr 2 und den Zufuhrrohren 7, 10, 11 und 12 auf.

Äusserdem ist ein Drehrohrofen 16 vorgesehen, in welchem das vorerhi"ü2te und ganz oder teilweise calcinierte Äohmehl nach der gegebenenfalls erfolgten, endgültigen Calcinierung zu Zementklinker gebrannt wird. Die für dxesen Ofenprozess erforderliche r/ärme wird durch Terbrennung von gasförmigem, flüssigem oder festem pulverförmiger! Brennstoff erhal ien, welcher dem Innern des Ofens durch ein Brennrohr 17» an dessen Mündung sich eine Flamme 18 bildet, zugeführt wird= Die heissen ^ase aus dem Brennrohr werden durch den leicht geneigten Drehrohrofen im Gegenstrom zu dem turbulent durch den Drehrohrofen wandernden, calcinierten Rohnehl geführt» Das Rohnshl wird gleichzeitig von den Ofengasen liter strichen, wodurch das Brennen des Rohmehls zu Zementklinker erfolgt«

Die Rauchgase verlassen den Ofen durch eine Rauchkammer 19» welche das höher gelegene Ende des Ofens umgibt, durch ein S&uchgasrohr, welches in Fig» 6 mit einer strichpunktierten Linie 20 angedeutet ist.

Auf ähnliche Weise ist das tiefer gelegene Ende des Ofens von einem Gehäuse 21 umgeben, welches auch einen Kühler umgibt, in dem der Klinker, der den Ofen mit Temperaturen von 1100 - 1200⁰C verlässt, mittels Durchleiten von atmosphärischer Luft auf etwa 10Q⁰G gekühlt wird, wobei die Luft erhitzt und dann als vorerhitzte Verbrennungsluft in dem Drehrohrofen 16 und in der Kammer 1 eingesetzt wird. Der Kühler besteht aus einem Rost 22, auf welchem der

409838/0837

Klinker in einer Schicht mit entsprechender Dicke verteilt wird. Die Klinkerschicht bewegt sich dann fortlaufend vom Ofen weg und wird von querströmender Kühlluft, welche unter Druck durch ein Kühlluftzufuhrrohr 23 dem Raum unter dem Rost 22 zugeführt wird, durchdrungen. In der Mg₀ 6 ist das äusserste Ende des Kühlers, aus welchem der gekühlte Klinker ausgetragen wird, nicht dargestellt« !lach dem Durchlaufen der Klinkerschicht strömt die jetzt vorgewärmte Kühlluft entlang den mit Pfeilen angedeuteten Bahnen teils in den Drehrohrofen 16 und teils durch das Zufuhrrohr 7> welches mit dem oberen Ende des Gehäuses 21 verbunden ist, in die Kammer 1, wie in Fig. 1 beschrieben»

Bei der Abhandlung der Figo 1 wurde auch erwähnt, dass das Auslassrohr 2 für das in den Abgasen aus dem Caleinierungsprozess suspendierte calcinierte Rohmaterial tangential in einen Zyklon mündet. Dieser ist in Fig. 6 mit 24 bezeichnete In diesem Zyklon wird das calcinierte Rohmaterial von den Abgasen getrennt und setzt sich am Boden des Zyklons ab, während die Abgase den Zyklon durch ein oberes zentrales Steigrohr 25 verlassene

Das Steigrohr 25 mit dem entsprechenden Zyklon 26 und einem weiteren Steigrohr 27 mit einem entsprechenden Zyklon 28 bildet einen herkömmlichen zweistufigen Zyklonvorerhitzer, in welchem das kalte Rohmehl mit den vom Calcinierungsprozess anfallenden Abgasen vorgewärmt wird, bevor es selbst calciniert wird.

Von der Spitze des obersten Zyklons 28 des Zyklonvorvärmers werden die Abgase durch ein zentrales Auslassrohr 29 einem Ventilator 30 zugeführt, welcher den erforderlichen unteratmosphärischen Druck liefert, um den Gasstrom entlang der mit den Bezugszeichen 23, 22, 21, 7, 1, 2, 24, 25, 26, 27, 28, 29 und 30 angedeuteten Bahn zu führen., Die Ausstoßseite des Ventilators 30 mündet in einen Staubabsdheider 31, in welchem in den Abgasen enthaltener Staub entfernt wird, damit die Abgase durch ein Entlüfterrohr 32 in die Atmosphäre

409838/0837

entweichen können, ohne Schaden anzurichten.

Das vorzuerhitzende, zu calcinierende und zu Zementklinker zu brennende Rohmaterial wird von einem Bunker 33 zugeführt und sinkt von dort in ein Zufuhrrohr 34» welches mit einem Drehschieberventil 35 versehen ist, durch das ein gleichzeitiges Ansaugen von atmosphärischer Luft in das Zufuhrrohr 34 verhindert wird. Das andere Ende des Rohres 34 mündet in das untere Ende des Steigrohres 27 für den obersten Zyklon 28 des ZyKbnvorerhitzers, was bedeutet, dass im gesamten ZykqfLnvorerhitzer und auch im Rohr 27 unteratmosphärischer Druck vorherrscht, da der Zyklonvorerhitzer mit der Ansaugseite des Ventilators 30 verbunden ist.

Das Rohmehl wird in den durch das Steigrohr 27 aufsteigenden heissen Gasen suspendiert und von diesen erhitzt und dann in den Zyklon 28 eingebracht, in welchem das vorgewärmte Rohmehl abgesondert wird und auf den Boden des Zyklons sinkt, welchen es durch ein Zufuhrrohr 36 verlässt, in welches ebenfalls ein Drehschieberventil 37 eingebaut ist, das den gleichen Zweck erfüllt wie das Ventil 35. Das Rohmehl wird dann suspendiert in den durch das Rohr 25 aufsteigenden Gasen durch das Steigrohr 25 in den untersten Vorerhitzungszyklon 26 eingebracht. Im Zyklon 26 werden das weiter vorerhitzte Rohmehl und die Gase wieder getrennt, letztere folgend dem schon beschriebenen Weg, während das Rohmehl auf den Boden des Zyklons 26 und von dort in das Zufuhrrohr 38 sinkt.

Entspräche die Anordnung nach I¹Ig. 6 genau der in I¹Ig. 1 und 2 gezeigten Anlage, welche die Verwendung von zweiphasigen Zyklonvorerhitzern vorsieht, so wären zwei Zyklone 26 vorhanden, einer für jeden Zuführungsast und jeder mit einem eigenen Zufuhrrohr 38. Die Böden der beiden Zyklone und ihre Zufuhrrohre entsprächen dann den Teilen 13 bzw. 12 in Fig. 1. Gemäss Fig. 6 ist ein Zyklonvorerhitzer mit nur einem Abführungsast vorgesehen. Um jedoch zwei Zufuhrrohre 12 zum Behälter 5 innerhalb des Schachtes 1 zu führen und

409838/0837

damit eine gleichmässige Verteilung des vorerhitzten Rohmehls im Behälter 5 zu erzielen, ist das Zufuhrrohr 38 der in Fig. 6 gezeigten Anlage in zwei Äste geteilt, welche beide mit 12 bezeichnet sind, da sie den in Fig. 1 als Zweigrohre 12 bezeichneten Rohren entsprechen.. Eine gleichmässige Verteilung des vorerhitzten Rohmehls in die beiden Zweigrohre 12 wird durch einen einstellbaren Schieber in einem Gehäuse 39 erzielt.

Das im Schacht 1 calcinierte und im Zyklon 24 vom Gas abgetrennte Rohmehl, dessen weiterer Weg schon beschrieben wurde, wird dann durch ein Rohr 40 dem Drehrohrofen 16 zugeführt, in welchem das Rohmehl wie schon beschrieben in Zementklinker übergeführt wird,.

Die erhitzten festen Materialteilchen, welche in den den Drehrohrofen entlang dem mit der strichpunktierten Linie angegebenen ¥eg verlassenden Abgasen enthalten sind, können je nach dem mit den strichpunktierten Linien 41» 42 und 43 angegebenen Weg, welchen die Drehrohrofenabgase nehmen, eingesetzt werden. Je nach Bedarf kann nur ein Weg, zwei oder auch alle drei Wege verwendet werden.

Gehen die Ofengase oder ein Teil derselben den mit der strichpunktierten Linie 41 angegebenen Weg, so vereinigen sie sich mit den bei der öalcinierung des Rohmaterials in Schacht 1 anfallenden Abgasen unmittelbar bevor sie vom Ventilator 30 angesaugt werden, von welchem sie in den Staubabscheider 31 gedrückt werden« Da der Staubabscheider keine übermässig hohen Gastemperaturen auszuhalten imstande ist, ist, wie schematisch dargestellt, in den Kreislauf ein Kühlturm 44 eingeschaltet» Im Kühlturm werden die Gase mit Wasser gekühlt. Die in den Gasen enthaltene Wärme ist daher verloren, wenn die auf das Kühlwasser übertragene Wärme nicht verwendet werden kann. Die festen Teilchen, d.h„ in den Abgasen enthaltener Staub, werden jedoch zusammen mit dem in den vom Calcinieren und Vorerhitzen anfallenden Abgasen enthaltenen Staub im Staubabscheider 31 abgefangen und

409838/0837

können, wenn der Staub keine übermässigen Mengen Alkali oder Chlor enthält, dem Drehrohrofen 16 zugeführt werden, 25.Be durch Einbringen in das Rohr 40, wie mit der strichpunktierten Linie 45 angedeutet»

Verfolgen die Rauchgase aus dem Drehrohrofen 16 oder ein Teil derselben die strichpunktierte Linie 42, so vereinigen sie sich mit den von der in der Kammer 1 vorgenommenen Calcinierung des Rohmehls anfallenden Abgasen und werden zusammen mit letzteren Gasen in den Zyklonvorerhitzer eingebracht (25, 26, 27, 28, 29)ο In diesem Fall wird die in den Drehrohrofenabgasen enthaltene Wärme als Beitrag zur Erwärmung des Rohmehls und damit zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens eingesetzt. Die Gase werden entsprechend gekühlt und können daher ohne Gefahr mit den aus der Calcinierung anfallenden Abgasen durch den Ventilator 30 in den Staubabscheider 31 geleitet werden, in welchem die gesamte Stautmenge abgefangen wird, um wie schon beschrieben nach Bedarf eingesetzt zu werden»

die Rauchgase aus dem Drehrohrofen 16 oder ein Teil derselben dem strichpunktierten Weg 43 folgen, so werden sie statt atmosphärischer Luft in das Rohr 11 eingebracht und stellen damit die durch die Zufuhrrohre 10 zugeführte "Luft" dar, welche zur Fluidisierung des vorerhitzten Rohmehls im Sehälter 5 dient (siehe Fig. 1). Durch die im Gas enthaltene Wärme wird das Rohmehl weiter erwärmt, während es vom Gas von unten durchströmt wird. Im Gas enthaltene Festteilchen vermischen sich mit den anderen Teilchen, welche in dem im Schacht 1 im Raum 15 über dem Behälter 5 (siehe Figo 1) vorliegenden Gas suspendiert sind.

Vorstehend wurde auf alternative Förderwege im Zusammenhang mit Fig. 6 (angedeutet durch strichpunktierte Linien) hingewiesen.

Auch in ^'ig. 1 sind bestimmte Alternativen dargestellt. So ZoB. deuten die strichpunktierten Linien 46 an, dass ein

409838/0837

Teil des vorerwärmten Rohmehls aus dem Zyklon 13, statt mit dem übrigen Material dem Behälter 5 zugeführt au werden, in das Zufuhrrohr 7 für die Verbrennungsluft eingebracht wird, um darin suspendiert und in den Raum 15 eingebracht zu werden.

Die strichpunktierten Linien 47 deuten an, dass ein Teil des Brennstoffs, statt direkt der Flamme 9 durch das Brennrohr 8 zugeführt zu werden, vom Rohr abgezweigt und in den Unterteil des Behälters 5 eingebracht werden kann, ähnlich, wie die Fuilisierungsluft durch die Rohre 11 und 10 zugeführt wird. Wenn der Brennstoff noch nicht in gasförmigem Zustand vorliegt, wird er in Gas oder Dampf umgewandelt, wenn er mit dem heissen Rohmehl in Berührung kommt. Das Gas steigt zusammen mit der Fluidisierungsluft durch die Rohmehlschicht auf.

Die in Figo 6 gezeigt Anlage stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar und kann auf verschiedenste Weise modifiziert werden« So z«B. wurde vorgeschlagen, die Zykbnvorerhitzer 25, 26, 27, 28, 29 einfach bzw. zweifach anzulegen, diese können aber auch, wie bekannte Vorwärmer, vierfach sein (britische Patentanmeldung Nr. 56051/71). In diesem Fall sind vier Zufuhrrohre 12 zum Behälter jeweils um 90 zueinander versetzt vorgesehen. Statt zweifache können also auch ein- oder vierfache Vorerhitzer verwendet werden.

Ausserdem kann ein mit dem Zyklonvorerhitzer nicht identischer Suspensionsvorerhitzer zum Vorerhitzen des Rohmehls verwendet werden. Ausser dem Rostkühler 21, 22 und 23 kann auch ein anderer Klinkerkühler dem Drehrohrofen 16 nachgeschaltet sein, wie z.B. eine darunterliegende, sich unabhängig drehende Kühltrommel oder ein unabhängig rotierender Planetenkühler.

409838/0837

Claims

- 16 !Patentansprüche

Μ. Verfahren zum wenigstens partiellen Calcinieren eines vorerwärmten, pulverförmigen Rohmaterials, welches aus Kalk besteht oder diesen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht des vorerwärmten pulverförmigen Rohmaterials mittels eines nichtfbrennbaren Gases, welches die Schicht von unten mit einer Geschwindigkeit durchdringt, bei der ein Überströmen von Teilchen von der Oberfläche der innig mit Gas vermischten Schicht des Rohmaterials über ein Wehr erfolgt, und kontinuierlich Rohmaterialteilchen aus der Schicht mitgerissen und in Suspension in einen darüber gelegenen Raum mitgeführt werden, und dass in diesem Raum durch Verbrennen eines Brennstoffes mit einem eauerstoffhaltigen Gas wenigstens eine Flamme unterhalten wird, wobei das sauerstoffhaltige Gas der Flamme zugeführt wird und die über das Wehr fliessende Mischung aus Gas und Rohmaterial mitgerissen wird, wobei die zur wenigstem partiellen Calcinierung der in dem nichtbrennbaren Gas und im sauerstoffhaltigen Gas suspendierten Rohmaterialteilchen erforderliche Wärme von der Flamme oder den Flammen auf die Suspension der Rohmaterialteilchen übertragen wird, wonach die so behandelten Teilchen suspendiert in einem Fördergas— gemisch, bestehend aus Verbrennungsgas von der Flamme oder den Flammen, aus beim Calcinieren der Rohmaterialteilchen freigesetztem Kohlendioxid und aus dem nichtbrennbaren Fluidisierungsgas, fortgetragen und schliesslich von dem Fördergasgemisch abgetrennt werden.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Brennstoffs, welcher durch seine Verbrennung die für die Calcinierung des vorerhitzten Rohmaterials erforderliche Wärme liefert, statt direkt die Flamme oder die Flammen zu speisen, der fluidisierten Schicht dee vorerwärmten pulverförmigen Rohmaterials zugeführt und mit dieser vermischt wird, wodurch er zusammen

409838/0837

mit dem Material in gasförmigem Zustand in den Raum über der fluidisierten Materialsohient gelangt und dort verbrannt wird ο

3β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass ein Teil des vorerhitzten pulverförmigen Rohmaterials, statt der Schicht zugeführt zu werden, in dem sauerstoffhaltigen Gas suspendiert und zusammen mit dem sauerstoffhaltigen Gas in den Raum eingebracht wird, in dem der Brennstoff verbrannt wird.

4-O Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Rohmaterialien nach wenigstens partieller Calcinierung einer endgültigen Calcinierung und/oder anderen Wärmebehandlung unterworfen werden und dass das zum Fluidisieren der Rohmaterialschicht eingesetzte nicht brennbare Gas zum Teil aus den bei der endgültigen Galcinierung und/oder anderen Wärmebehandlung anfallenden Abgasen besteht.

5ο Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Rohmaterialien, nach wenigstens partieller Calcinierung, einer endgültigen Calcinierung und/oder anderen Wärmebehandlung und danach einem mit atmosphärischer Kühlluft vorgenommenen Kühlprozess unterworfen werden, wobei wenigstens ein Teil der in dem Kühlprozess verwendeten Kühlluft in dem der Flamme oder den Flammen zugeführten sauerstoffhaltigen Gas wiederverwendet wird.

6„ Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Wehr einen nach aufwärts fliessenden Strom des sauerstoffhaltigen Gases umgibt.

409838/0837

7β Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass der nach aufwärts fliessende sauerstoffhaltige Gasstrom eine schraubenförmige Wirbelbewegung erzeugt«

8. Zementrohmehl, dadurch gekennzei chnet , dass es nach einem Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche wenigstens teilweise calciniert wurde ο

9 β Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen aufrechten Schacht, in welchem eine Calcinierkammer vorgesehen ist und dessen oberes Ende mit einem Teilchen/Gas-Separator verbunden ist und einen Auslass für die in einem Sas suspendierten, calcinierten Rohmaterialteilchen bildet, ein im wesentlichen mittig in den Boden der Calcinierkammer mündendes Zuführungsrohr für das sauerstoffhaltige Gas, ein oder mehrere Brennrohr(e), welche sich von unten durch das Zuführungsrohr erstrecken und im wesentlichen in gleicher Höhe wie das Zuführungsrohr münden, Einrichtungen für die Zuführung des Brennstoffes durch das Brennrohr oder die Brennrohre, um eine Flamme in der Oalcinierjkammer an der Mündung jedes Brennrohres zu bilden, einen am Boden der Galcinierkammer angeordneten Träger zum Halten einer fluidisierten Schicht eines pulverförmigen vorerhitzten Rohmaterials in einer Schicht (-Höhe), die von einem das Innere des Trägers von dem Strom des sauerstoffhaltigen Gases vom Zuführungsrohr trennenden Wehr bestimmt ist, Einrichtungen für die Zufuhr von nicht brennbarem Gas von unten zum Träger, um die fluidisierte Materialschicht in der Nähe des Trägers zu halten und Einrichtungen zum kontinuierlichen Zuführen von vorerhitztem, pulverförmigem Rohmaterial zum Träger«

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadureh. gekennzeichnet , dass die Calcinierkammer kreisförmigen

40983^/0837

Querschnitt aufweist und der Wirbelschichttrager als ringförmige Rinne im Boden der Kammer ausgebildet ist und die Mündung der Zufuhrleitung für das säuerstoffhaltige Gas umgibt, wobei die Mündung das Wehr bildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass die Zufuhrleitung das sauerstoffhaltige Gas auf seinem Weg nach oben durch die Calcinierkammer in eine schraubenförmige Wirbelbewegung versetzt.

409838/0837

Leerseite