DE2451115A1 - Verfahren zur gas- und materialfuehrung durch eine vorrichtung zur waermebehandlung von pulverfoermigen materialien, insbesondere von zementrohstoff, und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zur gas- und materialfuehrung durch eine vorrichtung zur waermebehandlung von pulverfoermigen materialien, insbesondere von zementrohstoff, und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrensInfo
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Description
Patentanwälte
Olp!.-!ng. R. B ε E T Z eerv
Dr.~lng. R-BEETZJr, 2451115
8Münohen22, Stolnedorfetr» It
233-23-345P 28. 10. 1974
Prerovske strojirny, närodni podnik, PREROV (CSSR)
Verfahren zur Gas- und Materialführung durch eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von pulverförmigen
Materialien, insbesondere von Zementrohstoff, und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gas- und Materialführung durch eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung
von pulverförmigen Materialien, insbesondere von Zementrohstoff beim Trockenverfahren in der Klinkererzeugung, wobei
die Rohstoffkalzinierung und der nachfolgende Sinterprozeß gegenseitig getrennt durchgeführt werden, und eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens.
Gegenwärtig werden moderne Wärmebehandlungsvorrichtungen
zum Brennen von Zementklinker im Trockenverfahren mit aus erzeugungs- und betriebsökonomischen Gründen bis 2,5~
233-(S 8439)-TE
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fächer spezifischer Leistung des Drehofens im Vergleich mit
einer Vorrichtung von gleichen Dimensionen mit jedoch herkömmlicher Anordnung für das Trockenverfahren vorgeschlagen,
nämlich Drehofen mit vorgeschaltetem Disperswärmeaustauscher,
Diese wesentliche Leistungserhöhung ist dadurch ermöglicht , daß der wärmeaufwendigste Prozeß beim Brennen
von Zementklinker, d.h. die Kalzinierung, getrennt von dem Sinterprozeß in einer sogenannten Disperskalzinierungsstufe
durchgeführt wird. Infolge dieser technologischen Unterteilung in zwei Stufen ist es nötig, auch die gesamte Menge an
Wärmeenergie zu verteilen (die früher in einer Stelle erzeugt wurde) und jeden Anteil der Wärme derjenigen Stelle
zuzuführen, wo die betreffende Stufe des technologischen Prozesses abläuft.
Die für die Stufe der Kalzinierung des Rohstoffes notwendige Wärmeenergie bilden teilweise die Abgase aus der
nachfolgenden Stufe des technologischen Prozesses, d.h. des Sinterprozesses, der meistens im Drehofen erfolgt, und teilweise
der direkt im Räume dieser Disperskalzinierstufe verbrannte Rohstoff. Das bedeutet, daß es beim Brennverfahren
mit getrennter Rohstoffkalzinierung zwei nacheinander geschaltete und in abgetrennten Räumen erfolgende Brennstoffverbrennungsprozesse
gibt, wobei der eine Prozeß im Drehofen, der andere in der Kalzinierstufe abläuft. Jedem Verbrennungsprozeß
muß außer dem Brennstoff noch die nötige Menge der am meisten vorerwärmten Verbrennungsluft zugeführt
werden, deren Quelle der hinter dem Drehofen eingereihte Klinkerkühler ist, wo die vorerwärmte Verbrennungsluft durch
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Kühlung des heißen Klinkers mittels zugeführter kalter Luft erzeugt wird. Ein Teil der vorerwärmten, zur Verbrennung
des Brennstoffanteiles im Drehofen nötigen Luft wird diesem Ofen aus dem Kühler durch deren gegenseitige Anschlußstelle
zugeführt. Ein Teil der vorerwärmten Luft, die man zum Verbrennen
des Brennstoffanteiles in der Disperskalzinierungsstufe benötigt, wird dieser Stufe aus dem Kühler durch ein
diesen damit verbindendes Rohr zugeführt.
Die in diesen zwei Verbrennungsstufen entstandenen
Verbrennungserzeugnisse müssen weiter als Abgase abgeführt werden, deren Wärmegehalt in der vorgeschalteten Dispersvorwärmungsstufe
zur Rohstoffvorwärmung ausgenutzt wird.
Es ist dabei allerdings eine notwendige Voraussetzung, daß diese zwei Ströme von Abgasen an einer geeigneten Stelle
zu einem einzigen Strom vereinigt werden. Diese geeignete Stelle ist im Grundsatz durch die Konstruktionsanordnung
der ganzen Ofenreihe und damit durch den Typ der angewandten Kalzinierstufe und des Dispersvorwärmers gegeben. Das bedeutet,
daß zu der.Stelle der Vermischung beider Ströme zwei
separate Leitungszweige bestehen, von denen der eine vom
Drehofen mit nachfolgendem Abfallrohr und der andere von der den Kühler mit der Disperskalzinierstufe einschließlich
der nachfolgenden Teile der Vorrichtung bis zu der Stelle der Verbindung beider Ströme verbindenden Rohrleitung gebildet
wird.
Da die Länge der Leitungen und die Gestaltung der eingereihten Teile in den einzelnen Leitungszweigen verschieden
sind, werden auch deren Strömungswiderstände verschieden
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-ilsein. Dieser Umstand beeinflußt jedoch die Grundverteilung der Menge der diese Leitungszweige durchströmenden Abgase
und mit einem einzigen Ventilator zum Abzug sämtlicher entstandener Abgase wird eine zufriedenstellende Kontrolle des
technologischen Prozesses nicht ermöglicht.
Eine bekannte Kompensierung der Luftströmungswiderstände in zwei Leitungszweigen ist die Einschaltung eines
additiven Ventilators in den Zweig mit größerem Widerstand, der hier durch das den Kühler und die Disperskalzinierungsstufe
verbindende Rohr der vorerwärmten Luft gebildet ist.
Diese Lösung begrenzt jedoch gewissermaßen den Wärmewert dieser Luft, die beim Durchgang durch diesen Ventilator
maximal 500 0C betragen kann. Ebenfalls wird die Betriebsverläßlichkeit
des additiven Ventilators, soweit diesem nicht ein Separator vorgeschaltet ist, durch den beträchtlichen
Staubgehalt dieser Luft beeinflußt. Der Hauptnachteil dieser Lösung ist, daß die maximale im Kühler erreichbare
Temperatur von etwa 800 0C der vorerwärmten Luft
nicht ausgenutzt werden kann. Dies bedeutet jedoch in der Praxis eine Erhöhung des Wärmeverbrauches der Ofenanlage.
Eine andere bekannte Lösung bei Verwendung einer Quelle zum Abzug aller entstandener Abgase ist die Einschaltung
eines reduzierten Teiles in den Leitungszweig mit dem kleineren Widerstand, der gewöhnlich der Leitungszweig mit dem Drehofen
ist, wo dieser reduzierte Teil einen konstanten Widerstand erzeugt. Aus Reguliergründen ist es jedoch nötig, in
den zweiten Leitungszweig ein Regulierelement, z.B. eine
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Klappe oder einen Schieber einzufügen, wodurch in einem gewissen Grad die Menge der in die einzelnen Heizstellen zugeführten
vorerwärmten Verbrennungsluft in Abhängigkeit von dem momentanen Betriebszustand reguliert werden kann.
Obwohl diese Lösung die Einschaltung eines additiven Ventilators, der in der vorangehenden Lösung notwendig war,
unnötig macht, kann auch diese Lösung, besonders vom Standpunkt der Betriebsverläßlichkeit, nicht als optimal angesehen
werden.
Das erwähnte Regulierelement, d.h. die Klappe oder der Schieber hat keine genügende Reaktionsempfindlichkeit und
Genauigkeit, die einer modernen Verfahrenstechnik entsprechen.
Ebenfalls kann der reduzierte Teil, der aus konstruktiven Gründen in der Regel knapp hinter dem Drehofen angebracht
wird, also an der Stelle, wo beträchtlich verstaubte Abgase bis 1200 0C strömen, nicht für betriebsverläßlich gehalten
werden.
Es ist ein Bereich, wo sich unregelmäßige Ansätze bilden, die eine veränderliche Kalibrierung des reduzierten
Teiles und somit auch einen veränderlichen Strömungswiderstand bewirken. Dieser Umstand macht einen beträchtlichen
Aufwand durch eine ständige Beseitigung der Ansätze oder stattdessen durch eine automatische Ausgleichung beider Abzweigungen
erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
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und eine Vorrichtung zur Gas- und Materialführung der eingangs genannten Art mit Verbrennungsluftvorwärmung im Sintergutkühler
und Ausnutzung des Abgaswärmegehalts zum Vorwärmen des Materials so auszubilden, daß man mit möglichst
einfachen Mitteln eine größere Betriebsverläßlichkeit und eine leichtere Regulierung bei geringerem Verbrauch an Energie
erzielt.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Verfahren zur Gas- und Materialführung
durch eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von pulverförmigen Materialien, insbesondere von Zementrohstoff beim
Trockenverfahren der Klinkererzeugung, wobei die Rohstoffkalzinierung
und der nachfolgende Sinterprozeß in gegenseitig abgetrennten Wärmestufen, einer Kalzinier- und einer
Sinterstufe, durchgeführt werden, in denen mit vorgewärmter Verbrennungsluft aus dem Kühler des Sinterguts vermischter
Brennstoff verbrannt wird, und wobei der Wärmegehalt der Abgase aus diesen Wärmestufen weiter zum Vorwärmen des Rohstoffes
in einer Vorwärmungsstufe ausgenutzt wird, mit dem Kennzeichen, daß aus der Kalzinier- und der Sinterstufe die
entstandenen Rauchgase getrennt in separate Zweige der Vorwärmungsstufe eingeführt werden, wo durch einen direkten
Kontakt im Gegenstrom der Rohstoff vorgewärmt wird, daß dieser dann aus jedem Zweig der Vorwärmungsstufe in eine
gemeinsame Kalzinierstufe eingeführt wird und daß die Abgase aus" der Kalzinier- und der Sinterstufe nur über den zugehörigen
Zweig der Vorwärmungsstufe mittels separater Ventilatoren abgezogen werden, die gleichzeitig einen Teil der vorgewärmten
Verbrennungsluft aus dem Kühler zum Vermischen mit
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Brennstoff in der Kalzinier- und der Sinterstufe ansaugen.
Gegenstand der Erfindung .ist außerdem eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens, mit dem Kennzeichen, daß sie aus zwei gegenseitig selbständigen Leitungszweigen zur
Gasführung zusammengesetzt ist, wobei der erste Leitungszweig durch eine Rohrleitung ausgebildet ist, die in die
Kalzinierstufe einmündet, deren Austrittsrohr an den Gaseintrittsteil des einen Vorwärmerzweiges angeschlossen ist,
dessen Austrittsrohr für die Gase direkt in den Eintritt des einen Abgasventilators einmündet, und wobei der zweite Leitungszweig
durch den Drehofen ausgebildet ist, dessen Austrittsrohr an den Gaseintrittsteil des anderen Vorwärmerzweiges
angeschlossen ist, dessen Austrittsrohr für die Gase direkt in den Eintritt des anderen Abgasventilators einmündet.
Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Die Vorrichtung besteht aus einer Dispersvorwärmungsstufe,
die durch zwei Vorwärmerzweige M und 5 gebildet wird, aus einer Disperskalzinierstufe 1, aus dem Drehofen 2
und aus dem Klinkerkühler 3 mit Ventilator 22. Jeder der beiden Vorwärmerzweige 1J, 5 hat seinen eigenen Ventilator 6
bzw. 7. Der Zementrohstoff wird durch Rohrleitungen 13 und l1} separat beiden Vorwärmerzweigen H und 5 über automatische
Dosierapparate 15, 16 zugeführt. Der vorgewärmte Rohstoff wird von beiden Vorwärmerzweigen 4, 5 durch Rohre 17 und 18
der gemeinsamen Disperskalzinierstufe 1 zugeführt, wo die durch Verbrennung des durch den Brenner 20 zugeführten Brennstoffes
entstandene Wärme ausgenutzt wird und der überwiegen-
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de Teil der Kalzinierreaktion zustandekommt. Dieser Rohstoff wird aus der Disperskalzinierstufe 1 durch das Rohr
dem Drehofen 2 zugeführt, wo durch die bei der Verbrennung
des durch den Brenner 21 zugeführten Brennstoffes entstandene Wärme die Kalzinierung vollendet wird und der Sinterprozeß
zustandekommt.
Der ausgebrannte Klinker wird dem Kühler 3 zugeführt, wo er durch die zugeführte Luft gekühlt wird.
Der Anteil der vorerwärmten Luft von hoher Temperatur aus dem Kühler 3 wird teils direkt dem Drehofen 2 und teils
durch die Rohrleitung 10 der Disperskalzinierstufe 1 zugeführt. Der Anteil der Luft aus dem Kühler 3 von niedriger
Temperatur wird durch den Ventilator 22 abgeführt. Die Verbrennungsgase aus dem Drehofen 2 werden durch das Rohr 8
in den Vorwärmerzweig % eingeführt, wo sie einen Teil der Wärme an den Zementrohstoff abgeben, wonach sie durch das
Auslaßrohr 12 mittels des Ventilators 6 abgeführt werden.
Die Verbrennungsgase aus der Disperskalzinierstufe 1 werden durch die Rohrleitung 9 dem zweiten Vorwärmerzweig
5 zugeführt, wo sie ebenfalls einen Teil ihres Wärmegehaltes an den Zementrohstoff abgeben und zuletzt durch das Auslaßrohr
11 mittels des Ventilators 7 abgeführt werden.
Jede der beiden Verbrennungsstellen weist also ein
eigenes Gasführungssystem auf, was deren relative Selbständigkeit
ermöglicht; die in einem Verbrennungssystem entstandene Störung wirkt sich nicht unmittelbar in dem anderen
Verbrennungssystem aus.
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Die Einschaltung je eines Ventilators in beiden Gasführungszweigen
ermöglicht eine feine und ökonomische Regulierung der Gasmenge. Dadurch kann die Einfügung eines additiven
Ventilators in die Abzweigung der Leitung der vorgewärmten Sekundärluft für die Disperskalzinierstufe wegfallen,
wodurch sich die zum bekannten Stand der Technik erwähnten Nachteile beseitigen lassen.
Ebenfalls kann die Benutzung von Schiebern und Drosselklappen entfallen, und in die Gasführung braucht keine reduzierte
Stelle eingereiht zu werden, wodurch die Betriebsverläßlichkeit der Ofenreihe erhöht und die Gefahr einer
Verklebung herabgesetzt wird. Außerdem ist es von Vorteil, daß in die Disperskalzinierstufe die COp enthaltenden Verbrennungsgase
aus dem Drehofen nicht zugeführt zu werden brauchen.
Es ist bekannt, daß, je größer der COp-Gehalt in den
Gasen bei der Dissoziation des Kalksteines ist, diese Reaktion desto langsamer abläuft. Die Führung der Verbrennungsgase
aus dem Drehofen außerhalb der Disperskalzinierstufe kann also nicht diese Kalzinierungsreaktion
negativ beeinflussen.
Die Anwendung der Ofenreihe mit einer Disperskalzinierstufe ist besonders für höhere Leistungen vorteilhaft
, für die der Dispersvorwärmer auch aus anderen Gründen
zweckmäßig zwei Zweige aufweist.
Die vorliegende Erfindung benötigt die Installierung zweier parallel angeordneter Dispersvorwärmerzweige. Da die
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Dispersvorwärmer vom Standpunkt der Leistung adaptationsfähig
sind, können beide Zweige des Vorwärmers vorzugsweise von gleichen Dimensionen konstruiert und die eventuellen Unterschiede
im Wärmegehalt der eintretenden Gase durch unterschiedliche Mengen des eingetragenen Rohstoffes korrigiert
werden.
Dadurch wird eine gleichmäßige Vorwärmung des Rohstoffes in beiden Zweigen des Vorwärmers und eine annähernd
gleiche Temperatur der Abgase erreicht.
Da die Verbrennungsgase aus dem Drehofen nicht über die Disperskalzinierstufe geführt werden; wird der CO„-Gehalt
in den Abgasen in dieser Stufe kleiner, was vom Standpunkt des Ablaufes der Kalzinierung von Vorteil ist.
Durch die Einführung der Erfindung erreicht man eine größere Betriebsverläßlichkext der Wärmebehandlungsstufen,
und deren Regelung wird erleichtert.
Gleichzeitig wird der Verbrauch an Energie zum Brennen von Klinker herabgesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für jeden Typ vonDispersVorwärmern und für jede Kalzinierstufe ausgenutzt
werden.
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Claims (1)
- - li -Patentansprüche1. Verfahren zur Gas- und Materialführung durch eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von pulverförmigen Materialien, insbesondere von Zementrohstoff beim Trockenverfahren der Klinkererzeugung, wobei die Rohstoffkalzinierung und der nachfolgende Sinterprozeß in gegenseitig abgetrennten Wärmestufen, einer Kalzinier- und einer Sinterstufe, durchgeführt werden, in denen mit vorgewärmter Verbrennungsluft aus dem Kühler des Sinterguts vermischter Brennstoff verbrannt wird, und wobei der Wärmegehalt der Abgase aus diesen Wärmestufen weiter zum Vorwärmen des Rohstoffes in einer Vorwärmungsstufe ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Kalzinier- und der Sinterstufe die entstandenen Rauchgase getrennt in separate Zweige der Vorwärmungsstufe eingeführt werden, wo durch einen direkten Kontakt im ßegenstrom der Rohstoff vorgewärmt wird, daß dieser dann aus jedem Zweig der Vorwärmungsstufe in eine gemeinsame Kalzinierstufe eingeführt wird und daß die Abgase aus der Kalzinier- und der Sinterstufe nur über den zugehörigen Zweig der Vorwärmungsstufe mittels separater Ventilatoren abgezogen werden, die gleichzeitig einen Teil der vorgewärmten Verbrennungsluft aus dem Kühler zum Vermischen mit Brennstoff in der Kalzinier- und der Sinterstufe ansaugen.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch unabhängige Regulierung der separaten Ventilatoren50981 8/1113die Veränderung der Menge der in die Kalzinierstufe und in die Sinterstufe angesaugten Anteile der Verbrennungsluft in Abhängigkeit von dem festgestellten Gehalt an Sauerstoff in den Abgasen hinter diesen Stufen bewirkt wird und daß nach der Menge und der Temperatur der Abgase vor diesen selbständigen Ventilatoren die Menge des in die Vorwärmungsstufe aufzugebenden Rohstoffes und die Verteilung in deren einzelne Zweige geregelt wird.3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei gegenseitig selbständigen Leitungszweigen zur Gasführung zusammengesetzt ist, wobei der erste Leitungszweig durch eine Rohrleitung (10) ausgebildet ist, die in die Kalzinierstufe (1) einmündet, deren Austrittsrohr (9) an den Gaseintrittsteil des einen Vorwärmerzweiges (5) angeschlossen ist, dessen Austrittsrohr (11) für die Gase direkt in den Eintritt des einen Abgasventilators (7) einmündet, und wobei der zweite Leitungszweig durch den Drehofen (2) ausgebildet ist, dessen Austrittsrohr (8) an den Gaseintrittsteil des anderen Vorwärmerzweiges (4) angeschlossen ist, dessen Austrittsrohr (12) für die Gase direkt in den Eintritt des anderen Abgasventilators (6) einmündet .k. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des vorgewärmten Rohstoffes die Austrittsrohre (17, 18) der Vorwärmerzweige (5, 4) in eine gemeinsame Kalzinierstufe (1) einmünden.50981 8/11135. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmungsstufe durch mindestens zwei Vorwärmerzweige (4, 5), die parallel in die Vorrichtung für die Wärmebehandlung eingeschaltet sind, ausgebildet ist.6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5-» dadurch gekennzeichnet, daß die Kalzinier- und die Vorwärmungsstufe (1; 4, 5) vorzugsweise Dispersionstufen sind.7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersvorwärmerzweige (4, 5) des Rohstoffes vorzugsweise gleiche Wärmeübertrittsflächen
haben.8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden Dispersvorwärmerzweig (4, 5) des Rohstoffes separat je ein Zuführungsrohr (13, 14)
des Rohstoffes einmündet, das mit einem gegenseitig unabhängigen Dosierapparat (15 bzw. 16) versehen ist.50981 8/1113L e e r s e i f e
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