DE2510312B2

DE2510312B2 - Verfahren zur thermischen behandlung von feinkoernigem gut, insbesondere zum brennen von zement

Info

Publication number: DE2510312B2
Application number: DE19752510312
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1975-03-10
Filing date: 1975-03-10
Publication date: 1977-12-29
Also published as: BR7601421A; AU1164276A; US4066470A; ZA761470B; DE2510312C3; CS219873B2; DE2510312A1; FR2303772A1; JPS51112833A; JPS6144826B2; FR2303772B1; DK100276A; GB1542957A; AU507678B2; ES445778A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement in mehreren Stufen, wobei das Gut zunächst vorerhitzt und schließlich in einem Ofen fertiggebrannt wird und vor Eintritt in den Ofen in einem heißen Gasstrom verweilend unter Brennstoffzufuhr vorgebrannt wird.

Bei der Herstellung von Zement ist es z. B. aus der deutschen Patentschrift 4 46 029 bekannt, die normalerweise im Drehrohrofen hintereinander stattfindende Kalzinierung und Sinterung in zwei getrennten Anlagenteilen durchzuführen, so daß der Drehrohrofen nur die Sinterung und ein vorgeschalteter Anlagenteil, der

vorzugsweise mit einem Verweilen der zugefügten Brenngutteilchen in einem Luftstrom arbeitet, die Kalzination übernimmt. Bei den nach diesem Prinzip arbeitenden Anlagen, bei denen beispielsweise die Vorkalzinierungseinrichtung ein Zyklon-Wärmetau-

scher ist, kann der Drehrohrofen in seinen Abmessungen kleiner gehalten werden. Da der Drehrohrofen aufgrund seiner dynamischen Beanspruchung kostenaufwendiger ausgeführt sein muß als der nur statischer Belastung ausgesetzte Wärmetauscher, erbringt eine

entsprechende Verkleinerung des Drehrohrofens eine Einsparung, die auch durch die zusätzlichen Einrichtungen am Wärmetauscher kostenmäßig nicht aufgehoben

wird.
Um eine solche Vorkalzinierung zu erreichen, ist natürlich ein entsprechendes Wärmeangebot in einer besonderen Brennzone erforderlich. Für diese Brennzone ist zu beachten, daß eine bestimmte Maximaltemperatur an keiner Stelle überschritten werden darf, da sonst die Gefahr von Anbackungen besteht, die zu Betriebsstörungen führen. Man hat aus diesem Grunde bereits verschiedene apparativ verhältnismäßig aufwendige besondere Brennkammern geschaffen, die zwischen dem eigentlichen Vorwärmer und dem der Sinterung dienenden Drehofen eingeschaltet sind und in denen eine intensive Durchmischung von Rohmaterial und Brennstoff gewährleistet sein soll, um Temperaturspitzen zu vermeiden. Diese Brennkammern sind, wie erwähnt, sehr aufwendig.
Es ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, die

3:5 Vorkalzinierung in der vom Drehofen zum eigentlichen Vorwärmer führenden Gasleitung durchzuführen. (DT-OS 23 24 519 und 23 24 565). Um die geschilderte mögliche Überhitzung zu vermeiden, werden die Gesamtmengen von Brennstoff und Rohmehl unmittelbar bei (DT-OS 23 24 565) oder vor (DT-OS 23 24 519) der Einführung in die Gasleitung miteinander gemischt. Die Mischung soll also an einer Stelle erfolgen, an der die Rohmaterialkonzentration so hoch ist, daß noch keine Verbrennungsbedingungen herrschen. Eine solche Rohmaterialkonzentration an bestimmten Stellen der Gasleitung setzt aber voraus, daß an anderen Stellen die Rohmaterialkonzentration verhältnismäßig gering ist, so daß eine Brennstoffzufuhr an diesen Stellen zu besonders hohen Temperaturspitzen mit den bekannten

so nachteiligen Folgen führt.

Es hat sich nun gezeigt, daß die genannten Schwierigkeiten in überraschend einfacher Weise vermieden werden können und sowohl eine sichere Zündung des Brennstoffes als auch eine gleichmäßige Verbrennung bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gewährleistet werden kann, dadurch, daß der Brennstoff in der Vorbrennstufe zunächst nur zum Teil oxidiert wird und darauf in den heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom mit zumindest einem wesentlichen Teil des zu behandelnden feinkörnigen Gutes zusammengebracht und weiter oxidiert wird. Durch die erfinderische Maßnahme wird vorteilhaft erreicht, daß durch die Teiloxidation zunächst der zugeführte Brennstoff mit Sicherheit und gleichmäßig gezündet wird, so daß er

b5 erst im vollständig gezündeten, teiloxidierten Zustand mit dem größten Teil des zu behandelnden Materials zusammengebracht wird und dort in inniger Vermischung mit dem Material weiter verbrennen und die

Kalziii'erung durchführen kann. Das vorgeschlagene vorteilhafte Verfahren erlaubt eine vollkommen gleichmäßige Verteilung des Brennvorganges im Inntrn des Brenngutes, da Zünd- oder Brennverzögerun gen, wie sie bei zu großer Materialdichte sonst auftreten, mit Sicherheit vermieden werden. Ebenso werden örtliche Überhitzungen vermieden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Teiloxidatbn des Brennstoffes in der Verbrennstufe unmittelbar in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom erfolgt, und daß danach das Gemisch aus teiloxidiertem Brennstoff und dem Gas mit dem feinkörnigen Gut zusammengebracht wird. Bei dieser Ausführung werden vorteilhaft und verfahrensmäßig einfach Teile des normalen sauerstoffhaltigen Gasstromes zur Teiloxidation benutzt. Anschließend an die Zündung und Voroxidaition wird das Gemisch aus teiloxidiertem Brennstoff und Gas mit dem Rohmaterial zusammengebracht und beim restlichen Ausbrennen des Brennstoffs wird die Vorkalzination unter Ausnutzung der gesamten Brennstoffenergie vollendet.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß dem Gasstrom nach der Teiloxidation des Brennstoffs zusätzlicher Sauerstoff zugeführt wird. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß der Sauerstoffanteil des aus dem Drehrohrofen in den Zyklon-Wärmetauscher übertretenden Gases in Anpassung an die Vorgänge im Drehrohrofen beliebig eingestellt werden kann und nur die Größe, die für die Voroxidation notwendig ist, aufweisen muß und daß weiterhin eine genaue Steuerung der Verbrennung des Gases durch den Ort und die Art der Zumischung zusätzlichen Sauerstoffs ermöglicht wird.

So ergibt sich eine insgesamt sehr vorteilhafte Flammenführung, die eine separate Voroxidationszone, eine Zumisch- und eine Kalzinierungszone aufweist, wobei die Kalzinierungszone in ihrer Lage und Ausbildung durch die geometrischen Verhältnisse von Zündraum, Brennraum und Brennerrichtung sowie von der Lage und Richtung der Zusatzdüsen optimal gestaltbar ist.

Weiterhin ist in Ausgestaltung der Erfindung eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement in mehreren Stufen vorgesehen. Bei dieser Vorrichtung ist zwischen einem Sinterofen und einer Einrichtung zum Vorwärmen des Gutes eine Steigleitung für Ofenabgase vorgesehen, die mit Brennstoffeinführungen und darüber befindlichen Rohmaterialeinführungen versehen ist, wobei der vertikale Abstand zwischen Brennstoffeinführung und Gutzuführung so groß gewählt ist, daß kein Material aus der Materialeinführung in den Höhenbereich der Brennstoffeinführung gelangt. Durch diese erfindungsgemäße Ausführung wird vorteilhaft aufgrund des gewählten Abstandes zwischen Brenn-Stoffeinführung und Gutzuführung verhindert, daß material aus der Materialeinführung in den Zündbereich bzw. Voroxidationsbereich gelangen kann, so daß hier eine vollkommen gleichmäßige Flammenausbildung mit genau einstellbarem Temperaturprofil erreicht werden kann, die nicht durch Brenngut gestört wird. Durch diese erfinderische Maßnahme ist es, auch bei hoher Materialdichte, möglich, zu verhindern, daß in Strähnen mit dichterer Matcrialpackung eine Zünd- und Brennverzögerung mit ihren nachteiligen Folgen auf die Qualität des gebrannten Produktes auftritt. Der hieraus resultierende Nachbrenneffekt in dafür nicht geeigneten wird mit Sicherheit vermieden. Weiterhin kann ebenfalls mit Sicherheit vermieden werden, daß sich Gut in stationären Wirbeln in der Brennzone aufhält und dort zu lange verweilt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich unmittelbar unter der Gutzuführung eine Prallvorrichtung für das zu behandelnde Gut befindet. Hierdurch wird mit Sicherheit erreicht, daß auch größere Gutteilchen aus ihrer vertikalen Fallbewegung heraus und in der Weise um- und abgelenkt werden, daß sie ohne weiteres von dem Gasstrom nach oben mitgenommen werden. So können sie auf keinen Fall in den Raum der Voroxydation gelangen, der sich etwa in der Brennerebene befindet Auf diese Weise ist eine Störung des Voroxydations- und Flammenverteilungsprozesses mit Sicherheit ausgeschlossen.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine in die Gasleitung mündende Brennkammer für die Teiloxydation des Brennstoffes vorhanden ist. Durch diese Ausführung wird vorteilhaft erreicht, daß für die Voroxydation ein separater, nach den Erfordernissen der Flammenausbreitung und Zündgeschwindigkeit angepaßter Raum zur Verfügung steht, der eine vollkommen gleichmäßige Voroxydation und das Ausbilden eines für den thermischen Prozeß günstigen Temperaturprofils ermöglicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Brennkammer konzentrisch um die Gasleitung angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders günstige Brennzonenausbildung erreicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Abstand zwischen Brennstoffzuführung und Materialzuführung mindestens gleich einem Viertel der theoretischen Flammenlänge ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Materialeinführung im günstigsten, heißen Teil der Brennzone erfolgt. Bei nicht zu großem Abstand wird gleichzeitig der größere Teil der Brennzone durch den einströmenden kühleren Materialstrom so gekühlt, daß Überhitzungen nicht zu befürchten sind.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die weitere Einzelheiten zeigen, erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine Voroxydation in der Hauptgasleitung und F i g. 2 eine Voroxydation in einer Brennkammer.

Die Zeichnungen zeigen im einzelnen, daß vor dem Drehrohrofen 1, dessen Einlaufende verkleinert dargestellt ist, sich die Einlaufkammer 2 befindet, in die die Materialzuführung 3 aus dem letzten Zykion 4 einmündet. Oberhalb des Zyklons 4 befindet sich die Gasableitung 5, die zu den weiteren Zyklonvorwärmerstufen führt. Die Hauptgasleitung 6 geht vertikal aus der Einlaufkammer 2 nach oben. In sie mündet die Gutzuführungsleitung 7, und zwar oberhalb der Brenner 9, die entweder direkt in der Gasleitung 6 oder in einer Brennkammer 10 angeordnet sind. Zwischen Gutzuführung 7 und Brenner 9 ist eine Prallvorrichtung 8 angeordnet, vorzugsweise eine verschiebbare Platte, jedoch sind auch andere Prallvorrichtungen, die die gleiche Aufgabe erfüllen, möglich, etwa Prallgitter. Die Prallvorrichtung muß nur mit Sicherheit verhindern, daß durch die Leitung 7 zugeführtes Gut in den unteren, der Zündung und Voroxydation dienenden Teil der vertikalen Leitung 6 gelangt. Unterhalb der Prallvorrichtung 8 befinden sich vorzugsweise kreisförmig angeordnete Sauerstoffzuführungcn 1!.

Der erfindungsgemäße Ablauf der Vorkalzination ist wie folgt:

Aus dem Drehrohrofenende 1 gelangt das Abgas, das

noch zu einem erheblichen Teil Sauerstoff enthalten kann, in die Einlaufkammer 2 und von dort in die Hauptgasleitung 6 des Zyklon-Vorwärmers. In diese wird oberhalb der Brenner 9 das Brenngut durch die Zuführung 7 eingebracht. Zwischen Materialzuführung 7 und Brenner 9 kann vorteilhaft durch die Zuführungen 11 noch zusätzlicher Sauerstoff zugeführt werden, um Brenntemperatur und Flammenausbildung in gewünschter Weise zu beeinflussen. Der voroxydierte Gasstrom reißt nach Passieren des Prallorgans 8 die durch die Leitung 7 zugeführte Brenngutmenge mit sich, so daß kein Gut in den Gasstrom unterhalb des Prallorgans

gelangt. Die Flammenlänge wird so eingestellt und in der Weise abgestimmt, daß sich im oberen Teil, in dem sich das zugeführte Material befindet, die Temperatur von HOO⁰C nicht überschritten wird, so daß es nicht zu einem Anbacken zu hoch erhitzter Brenngutteile kommt. Auf diese Weise erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die vorteilhafte Anwendung der Voroxydation unterhalb der Materialzuführung und ungestört durch im Gasstrom befindliches Brenngut eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Brennzone und damit des gesamten Vorbrennprozesses.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement in mehreren Stufen, wobei das Gut in einer Vorwärmstufe zunächst vorerhitzt und schließlich in einer Brennstufe fertiggebrannt wird und vor Eintritt in die Brennstufe in einer Vorbrennstufe in einem heißen Gasstrom verweilend unter Brennstoffzufuhr vorgebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in der Vorbrennstufe zunächst nur zum Teil oxidiert wird und darauf in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom mit zumindest einem wesentlichen Teil des zu behandelnden feinkörnigen Gutes zusammengebracht, und weiter oxidiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiloxidation des Brennstoffs in der Vorbrennstufe unmittelbar in dem heißen sauerstoffhaltigen Gasstrom erfolgt und daß danach das Gemisch aus teiloxidiertem Brennstoff und dem Gas mit dem feinkörnigen Gut zusammengebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasstrom nach der Teiloxidation des Brennstoffs zusätzlicher Sauerstoff zugeführt wird.

4. Vorrichtung zum thermischen Behandeln von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement in mehreren Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Ofen (1) und einer Einrichtung zum Vorwärmen des Gutes eine Steigleitung (6) für Ofenabgase vorgesehen ist, die mit Brennstoffeinführungen (9) mit darüber befindlichen Rohmaterialeinführungen (7) versehen ist, wobei der vertikale Abstand zwischen Brennstoffzuführung (9) und Materialeinführung (7) so groß gewählt ist, daß kein Gut aus der Materialeinführung (7) in den Höhenbereich der Brennstoffeinführung (9) gelangt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unter der Materialeinführung (7) eine Prallvorrichtung (8) für das zu behandelnde Gut vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine in die Steigleitung (6) mündende Brennkammer (10) für die Teiloxidation des Brennstoffes.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (10) konzentrisch um die Steigleitung (6) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Brennstoffeinführung (9) und Materialeinführung (7) mindestens gleich einem Viertel der theoretischen Flammenlänge ist.