DE2416528A1

DE2416528A1 - Verfahren und vorrichtung zum brennen des ausgangsmaterials von zementherstellung

Info

Publication number: DE2416528A1
Application number: DE2416528A
Authority: DE
Inventors: Yoshimasa Hayashi; Eiji Yoshida
Original assignee: Nihon Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1973-04-11
Filing date: 1974-04-04
Publication date: 1974-10-31
Also published as: JPS49128931A; US3925091A; JPS5722908B2; CA1037255A

Description

6-1, Otemachi 1-cliome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Brennen des Ausgangsmaterialsvon Zementherstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen ■von Zement durch Brennen mit dem Kalzinieren des Ausgangsmaterials in einer Zone, die für diesen Zweck zwischen ei- . .neu Suspensions-Vorheizer und einem Ofen vorgesehen ist, und auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

V/ie allgemein bekannt ist, ist die Vereinigung des ICalzinie— rens mit dem Brennen zum Herstellen von Zementklinker einerseits zum Verbessern des thermischen Wirkungsgrades des ganzen Brermverfahrens und andererseits zum Verringern der Größe der Anlage, insbesondere des Drehofens zum Ausführen des Verfahrens beabsichtigt. Gewöhnlich liegt der Grad der bei der Dekarbonisierung von Zementmaterial in einem Vorheizer erzielt wird, zwischen 45 und 50 Prozent. Ohne Kalzinierungseinrichtung würde der Brennprozess die Dekarbonisierung des unbehandelten Materials allein im Drehofen enthalten, der

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nicht notwendigerweise ein wirksames Dekarbonisiergerät ist. Dies erfordert natürlich einen längeren Ofen und einen entsprechend erhöhten Brennstoffverbrauch.

Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein Brennverfahren zum Herstellen von Zement anzugeben, durch das das Zemnetnaterial mittels einer Kalzinierungszone einer neuartigen Konstruktion zwischen einem Suspensionsvorheizer und dem Ofen in hohem Grad dekarbonisiert wird, bevor es in den Drehofen gebracht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Brennen des Zementmaterials zum Herstellen von Zement gelöst, das folgende Schritte enthält: Aufstellen einer Kalzinierungszone durch eine Verengung in einer Beladeendleitung eines Drehofens, Anordnen einer Anstiegsleitung mit einem konisch-zylindrischen unterteil an der Verengung, tangentiales Verbinden einer Sekundärluftzuführung zum gefaden oder zylindrischen Teil der Anstiegsleitung, und Installieren einer Verbrennungsanlage innerhalb desselben Teils der Führur^ zum Einspritzen von Brennstoff zur Leitungsmitte, Anordnen der Kalzinierungszone zwischen einem Vorheizer und dem Drehofen und Einführen des Materials in das obere Ende der EaI-zinierungszone, während gleichzeitig der Brennstoff mit Luft vom Zementklinker kühler durch die Sekundarluftzuführung zur Anstiegsleitung in Form eines -Wirbelstromes, somit mit Kai-' zinieren des Γ/aterials mit dem aufsteigenden V/irbelstrom aus dem dadurch entstandenen Verbrennungsgas geliefert wird.

Die Erfindung gibt ferner eine Vorrichtung mit einem Suspensionsvorheizer, einem Drehofen und einem Zementklinkerkühler zum Brennen des Materials zum Herstellen von Zement an, das folgende Teile enthält; eine Ofenleitung von einer zylindrischen Verengung mit einer gegebenen Länge, eine Anstiegsleitung mit einem konisch-zylindrischen Unterteil und einem

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geraden zylindrischen Hauptteil, wobei die Anstiegsleitung an ihrem konischen Ende am oberen Ende der Ofenleitung liefet, eine Sekundärluftzuführung, die tangential mit dem konischen oder zylindrischen Teil der Anstiegsleitung verbunden ist, und eine innerhalb desselben Teils der Leitung installierten Anlage zum Einspritzen von Brennstoff zur Lütte der Leitung. Die Anstiegsleitung liegt an ihrem oberen Teil am unteren Ende des Suspenionsvorheizer und die Sekundärluftzuführung ist mit dem Zementklinkerkühler verbunden.

Diese und andere Gegenstände, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert, die das Verfahren nach der Erfindung zeigen, wie es in eine Anlage zum Herstellen von Zement eingebaut ist.

Tn den Zeichnungen ist:

Figur 1 eine Seitenansicht der Trennvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens zur Zementherstellung nach der Erfindung;

Figur 2 ein Teilschnitt einer Jalzinierungszone, die im wesentlichen die Erfindung darstellt, in größerem luaßstab?

Figur 3 eine Ansicht derselben Zone, gesehen an der Schnittlinie TII-III der Figur 2-,

Figur 4 ein Schnitt an der Linie IV-TV der Figur 2; und

Figur 5 eine der Figur 2 ähnliche Ansicht, die aber eine abgeänderte Form der Kalzinierungszone zeigt.

Ein- Drehofen 1 wird in Figur 1 mit seinem Beladungsende ge-

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zeigt, das in einer Leitung 2 enthalten ist, die wiederrum über eine Verengung 2¹ an der Anstiegsführung 3 liegt, die einen unteren Teil besitzt, der die Gestalt eines umgekehrten Kegelstumpfs besitzt. Die Verengung 2' besitzt die Form eines kurzen Zylinders gegebener Länge. Eine Zuführung 4 zum Liefern von Sekundärluft liegt tangential an dem konisch zylindrischen Umfang 3' des unteren Teils der Zufuhrleitung 3* Innerhalb des Umfanges 3' befindet sich eine Verbrennungsanlage mit sechs Brennern, deren Düsen schräg nach oben zur Leitungsmitte gerichtet sind, und eine(nicht dargestellte) Zuführung für Primärluft für die Verbrennung.

Der Hauptkörper 3" der Anstiegsleitung 3i der die Form eines geraden Zylinders besitzt, weist an ihrem Oberteil eine üf£- nung 6 zum Einführen des Materials auf. Ferner steht dem Körper 3" über eine Abgasaustrittsleitung 7 ^mi"t dem Materialseparator 8 der Zyklonart in Verbindung.

Das vom Abgasstrom durch den Separator 8 hinter der Ealziniereinrichtung wird über einen Beladetrichter 9₅ der durch die Beladeendleitung 2 verläuft, in den Drehofen 1 gebraucht.

Über der Kalzinierungszone, die in der beschriebenen V/eise aufgebaut ist, ist ein Suspensionsvorheizer 10 bekannter Art angeordnet, der die Materialtrichter 13.» 13' und 13", die Durchgänge 12, 12' und 12" sowie die Zyklone 11, 11' und 11" enthält. Der Trichter 13" ist mit der Materiallieferöffnung 6 verbunden.

Das zu brennende Ausgangsmaterial wird dem Suspensionsvorheizer über eine Zuführleitung 14 zugeführt, die mit dem Durchgang 12 verbunden ist. Die Sekundärlufteingangsleitung 4 steht mit dem Zementklinkerkühler 16 über einer Leitung in Verbindung, die mit einem Gebläse 17 versehen ist. Die vom

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Kühler 16 vorgeheizte Sekundärluft wird somit mittels eines Gebläses 17 vom Kühler in die Kalzinierungseinrichtung gesaugt.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung verengt die Verengung 2' am Beladeende der Leitung-2 des Ofens den "Durchgang für das Abgas des Ofens, das mit hoher Geschwindig-keit aufsteigen kann. Die beschleunigte »Strömung des Abgases bläst das Rohmaterial auf, das an der Uffnung 6 zugeführt worden ist ο Wenn es über der Verengung 2' abgefallen ist, hält sie das Material vom unmittelbaren Fallen in den Ofen ab. Inzwischen wird die vom Zementklinkerkühler 16 ausgestoßene Sekundärluft in die Anstiegsleitung 3 gedrückt, wo sie in einem Wirbelstrom aufsteigt. Das Material wird damit im Raum in der Leitung weiter ausgebreitet und durch den Wirbelstrom der Sekundärluft, wie auch durch die beschleunigte Strömung des Abgases des Ofens einheitlich verteilt. Die Brenner 5 spritzen dann Brennstoff in die Zone, in der das Material verteilt wird, und brennen das Material für die Kalzinierung.

Bei gewöhnlichem Betrieb ist der j)ruckverlust des Gases im Ofen geringer als der der über die Verbrennungslufteingangsleitung aus dem Klinkerkühler herausgezogenen Luft. TJm die Luft aus dem Kühler in die Aufstiegsleitung zu bringen, muß somit ein Hauptgebläse installiert werden, um das Differential zwischen diesen Druckabfällen auszugleichen. Das Gebläse kann jedoch durch Wahl einer Verengung 2¹ mit entsprechenden Verengungsabmessung entbehrt werden. Die Verengung 2¹ hat den doppelten Zweck des i.'aterialsanhebens und des Gasdruckausgleichens. Aus diesem Grund ist die Verengung so beschaffen, daß sie den richtigen üurchmesner und die richtige Länge hinsichtlich der Katerialbeladungslage besitzt, ob nun eine Prellplatte verwendet wird oder nicht (im dargestellten AusführungsbeiLipiel ist keine Prellplatte vorgesehen). Die zur Leitung 3 gelan.gte Öekundarluft ^wirkt

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am Haterialfluß, der durch das Abgas des Ofens verteilt worden ist, in der "i/eise, wie die unmittelbare Auslieferung des verteilten Materials an den "yklonseparator durch den Hebeeffekt der Verengung; 2¹ gehemmt wird. Dies verlängert die Verweilzeit des Materials in der Leitung und ermöglicht einen angemessenen Wärmeaustausch. ·

Daraus ergibt sich, daß der wirbel der sekundärluft nur so kräftig sein muß, daß er die erwähnte Aufgabe richtig ausführt. Ein zu vigoroser Wirbelstrom ist .nachteilig, weil er den Gasdruckabfall erhöht.

Das kalzinierte Zementausgangsmaterial geht durch die Ab— gas-ableitung 7 in äen Zyklonseparator 8, wo es vom Abgas getrennt und über den Trichter 9 zum Ofen 1 geleitet wird. Andererseits geht das Verbrennungsabgas während das Rohmaterial aufgeheizt wird, vom Separator 8 durch die Durchgänge 12, 12' und 12", und verläßt die Anlage durch das Abgasrohr 15.

Beim Verfahren nach der Erfindung wird die Sekundärluft aus dem Zementklinkerkühler abgezogen und im angemessenen vorgewärmten Zustand in die Kalzinierzone gegeben. Die vorgeheizte Sekundärluft wird mit dem heißen Abgas des Ofens kombiniert und bei ausreichend hoher Temperatur aus der Ealzinierungseinrichtung des Materials geführt, wobei Brennstoff gespart wird.

Die Ealzinierungszone, die das Wesentliche der Erfindung ist, besteht, wie aus den Zeichnungen eindeutig zu ersehen ist, im wesentlichen aus einer Leitung, die aus einem geraden zylindrischen Teil und einem konisch-zylindrischen unteren Teil aufgebaut ist und in dem Aufstiegsteil zwischen der Beladeendleitung des Drehofens und dem Suspensionsvorheizer installiert ist. Die Anordnung nach der Erfindung macht es un-

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nötig, einen Kalzinierofen von besonderer Konstruktion vorgesehen, der mit einem ^pezialmateric?l ausgekleidet ist, wie sie bei üblichen Zementfabriken verwendet wird. Das Verfahren nach der Erfindung kann somit leicht durch teilweises Umbauen des Endstufenzyklons bei bestehenden Drehofenanlagen angewendet werden, die mit Suspensionsvorheizern ausgerüstet ist, und ergibt dadurch eine Kalzinierungszone nach der Erfindung.

Während das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung sechs Brenner besitzt, die am konisch-zylindrischen Teil der ansteigenden Leitung angebracht sind, ist es auch möglich, diese und die Sekundärluftleitung am geraden zylindrischen Teil der Anstiegsleitung vorzusehen, wie es Figur 5 zeirt. Ferner können die in Figur 5 gezeigten Brenner auf derselben Hohe wie die Sekundärluftleitung zum horizontalen Einspritzen von Brennstoff schräg nach unten gerichtet sein, wo die Leitung unter den Brennern angeordnet werden muß. Die Lagen, Sichtungen, Zahlen und Zwischenräume der Brenner sind nicht besonders beschränkt, sondern können entsprechend den jeweiligen Arbeitsbedingungen, wie die Zufuhrgeschwindigkeit des Materials, die Kalziniertemperatur und die Strömungsgeschwindigkeit des Verbrennungsgases, gewählt werden.

Da die Vorrichtung zum Herstellen von Zement, durch die das Verfahren nach der Erfindung ausgeführt wird, einfach in der Konstruktion ist, einen hohen thermischen ΐ/irkungsgrad erreichen kann, bietet die Erfindung aus Gründen der VJirtschaftlichkeit des Betriebes einen großen wirtschaftlichen Vorteil.

Zusammenfassung:

Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Brennen des Ausgangsmaterials zur Zementherstellung mit

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Claims

PATENTANWÄLTE I O ϋ ώ

DIPL. ING. WALTER MEISSNER DIPL. ING. HERBERT TISCHER

DIPL. ING. PETER E. MEISSNER 3 MÜNCHEN

DIPL. ING. H.-JOACHIM PRESTING

BERLIN

1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), denW*· HERBERT8TRA83E 22

Ref. 49-1039

Patentansprüche ?

Verfahren zum Brennen vom Zementmaterial zum Herstellen von Zement auf einem Drehofen, der mit einem Suspensions— vorheizer ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kalzinierungszone durch Ausbilden einer Verengung (2¹) in der Beladeendleitung (2) des Ofens (1) aufgebaut wird, daß eine Aufstiegsleitung (3) mit einem konisch-zylindrischen Unterteil (3¹) an der Verengung liegt, daß die Sekundärlufteingangsleitung (4) mit der Aufstiegsleitung (3) verbunden wird, und daß in der Aufstiegsleitung (3) eine Verbrennungsanlage so angebracht wird, daß der . Brennstoff zur Mitte der Leitung gespritzt wird, daß die Kalzinierungszone zwischen dem Suspensionsvorhexzer (8) und dem Ofen (1) angeordnet ist, daß das vom Suspensionsvorheizer (8) vorgeheizte Material in das obere Ende der Kalzinierungszone eingeführt wird, daß somit das Material mit dem aufsteigenden Wirbelstrom des sich ergebenden Verbrennungsgas kalziniert wird, und daß das kalzinierte Material vom Abgas in einem Separator getrennt und dem Ofen zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluft tangential an den geraden zylindrischen Teil (3") der Anstiegsleitung (3) geführt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Sekundärluft tangential an den konisch-zylindrischen ' Teil (3¹) der Anstiegsleitung (3) geführt wird.

4-.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Durchmesser und Länge der Verengung (2¹) in der Ofenleitung (2) so gewählt werden, daß. kein Differential zwischen dem Druckverlust im Gas des Ofens (1) und der aus dem Klinkerkühler (16) durch die -Verbrennungsgaseintrittsleitung herausgezogenen Luft entsteht.

5·· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases des Ofens (1) vom Durchmesser und der Länge der Verengung (2) in der Ofenleitung (2) anhängt.

6· Vorrichtung zum Brennen des Ausgangsmaterials für die Herstellung von Zement mit einem Suspensionsvorheizer, einem Drehofen und einem Zementklinkerkühler nach dem Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ofenleitung (2) mit einer zylindrischen Verengung (2¹) mit einer gegebenen Länge vorgesehen ist, daß eine Anstiegsleitung (3) mit einem konisch-zylindrischen unteren Teil (3¹) und einem geraden-zylindrischen Teil (3") ¹^i* seinem unteren konischen Ende am oberen Ende der Ofenleitung liegt, daß eine Sekundärlufteintrittleitung (4) an der Anstiegsleitung liegt, in deren Innern die Verbrennungsanlage so eingebaut ist, daß der Brennstoff zur Mitte der Leitung gespritzt wird, daß die Anstiegsleitung am oberen Ende mit dem unteren Ende des Vorheizers (8) verbunden ist und daß die Sekundärluft-eingangsleitung (4) am Zementklinkerkühler (16) liegt.

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-7· Vorrichtung nach. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärlufteintrittsleitung (4) über die Luftabzugsvorrichtung (7) mit dem Kühler (16) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsanlage sich im konisch-zylindrischen Teil (3¹) der Anstiegsleitung (3) befindet und schräg nach oben und zur !.'litte der Leitung gerichtet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsanlage im geraden-zylindrischen (Teil (3") der Anstiegsleitung (3) angebracht ist und zu deren Litte gerichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärlufteintrittsleitung im geraden-zylindrischen Teil (3") der Anstiegsleitung (3) tangential offen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß über der Anstiegsleitung und über die Abgasaustrittsleitung (7) ein Materialseparator angeordnet ist.

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