DE2533142A1

DE2533142A1 - Anlage zur herstellung von zement im trockenverfahren mit einer vorkalzinierungskammer

Info

Publication number: DE2533142A1
Application number: DE19752533142
Authority: DE
Inventors: Pierre Henri Pacault; Philippe Pithois
Original assignee: Fives Cail Babcock SA
Current assignee: Fives Cail Babcock SA
Priority date: 1974-08-01
Filing date: 1975-07-24
Publication date: 1976-02-12
Also published as: OA05075A; BR7504876A; ES439362A1; DK346075A; JPS5137917A; IT1039768B; CH595297A5; GB1503159A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. A. WEDDE DIPU-INQ. K. EMPL

Banken: Deutsche Bank Nr. 85/22 6O1 Bayer. Hypothekenbank Nr.172/2SOO2 Poetscheck München Nr. 47 392-S03

8 MÜNCHEN 8O Schumannstr. 2 — Tel. (08O) 4710 *7 Telearammei Patentwedde-München

24. Juli 1975

Akte: P 7864

FIVES-GAIL BABOOGK

Paris/Prankreich

Anlage zur Herstellung von Zement im Trockenverfahren mit einer Vorkalzinierungskammer

Die Erfindung "betrifft Anlagen zur Herstellung von Zement im !Trockenverfahren mit einem Ofen, einem Vorwärmer, in welchem das ungebrannte Material durch die Abgase des Ofens erwärmt wird, einer zwischen dem Vorwärmer und dem Ofen an-" geordneten Vorkalzinierungskammer und einem Kühler für den Klinker.

509887/0785 " ² ~

Bei den bekannten derartigen Anlagen stammt die in der Vorkalzinierungskammer verwendete Sekundärluft im allgemeinen vom Kühler, wodurch eine Rückgewinnung eines Teiles der Kalorien des Klinkers möglich ist.

Diese Luft kann der Vorkalzinierungskammer durch den Ofen hindurch zugeführt werden«. Diese Lösung führt dazu, daß in den Ofen ein im Verhältnis zum stöchiometrischen Bedarf des Ofens sehr großer Luftüberschuß eingebracht wird, was sich in einer erheblichen Verminderung seiner Leistung ausdrückt, da der Unterschied in den Temperaturen der Gase und des Materials, der den ausschlaggebenden Parameter des Wärmeaustausches darstellt, stark verringert ist.

Eine andere Lösung besteht darin, daß der Vorkalzinierungskammer die Sekundärluft mit der Temperatur des Auslasses des Kühlers, normalerweise zwischen 65O und 800⁰G in einer entlang dem Ofen verlaufenden Leitung zugeführt wird. Wenn auch diese Lösung wärmetechnisch befriedigender ist, zeigt sie folgende Nachteile:

- Für den Ausgleich der Mengen und damit der Aufteilung der Sekundärluft zwischen dem Ofen und der Speiseleitung für die Vorkalzinierungskammer ist es unerläßlich, im Kreislauf des Ofens zwischen diesem und der Kammer einen zusätzlichen Strömungsverlust durch eine Drosselstelle zu schaffenj dazu können durch eine Klappe, die einen variablen Strömungsverlust in der Sekundärluft hervorruft, die

509887/0785 ~³~

2533U2

Mengen angepaßt werden. Dieser zusätzliche Strömungsverlust im Kreislauf der Abgase bringt eine Erhöhung der Leistung für die Belüftung und die Gefahr von Verschlammungen mit sich.

- Trotz des Vorhandenseins dieser zusätzlichen Strömungsverluste im Kreislauf der Abgase, und unter Berücksichtigung der Notwendigkeit, ihre Menge zu begrenzen, ist in der Sekundärluftleitung nur ein geringer Strömungsverlust zulässig. Die Leitung muß daher einen großen Querschnitt erhalten, etwa in der Größenordnung des Querschnittes des Ofens; dies ergibt hohe Kosten, erhebliche Wärmeverluste durch die Wandungen und eine begrenzte Geschwindigkeit der dort durchströmenden Luft, daher das Risiko einer Ablagerung des von der Luft mitgeführten Staubes. Da das Gefälle dieser Leitung sehr gering ist, besteht die Gefahr daß diese Ablagerungen eine zunehmende Vergrößerung des Strömungsverlustes und mit der Zeit eine Änderung der Aufteilung der Luftmengen zwischen dem Ofen und der Vorkalzinierungskammer hervorrufen.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde noch eine dritte Lösung ausgeführt; sie besteht darin, daß dem Kühler die Luft mit wesentlich niedrigerer Temperatur entnommen wird, um sie mit Hilfe eines Gebläses fördern zu können. Es ist dann nicht mehr nötig, einen zusätzlichen Strömungsverlust im Abgaskreislauf zu schaffen, die Luft kann mit der gewünschten Geschwindigkeit gefördert werden, so daß Staub-

509887/0785

2533U2

ablagerungen vermieden werden, und die Aufteilung der Luftmengen zwischen Ofen und Vorkalzinierungskammer erfolgt durch. Regulierung des Gebläses oder eines Schiebers in der Leitung der zugeführten Luft. Diese Vorteile werden jedoch auf Kosten des Wärmeverbrauches erreicht, denn bei der Förderung durch ein Gebläse darf die dem Kühler entnommene Luft eine Temperatur von 400 bis 450⁰G nicht überschreiten.

Die erfindungsgemäße Lösung vereinigt die Vorteile der beiden letzten Lösungen: sie ermöglicht einen maximalen Rückgewinn der Kalorien des Klinkers und eine einfache Regulierung der den Ofen und die Vorkalzinierungskammer versorgenden Sekundärluftmengen.

Gemäß der Erfindung ist im Kreislauf von dem Kühler entnommener Luft mit hoher Temperatur ein dem diese Luft fördernden Gebläse vorgeschalteter Wärmeaustauscher angeordnet, in welchem die Luft durch indirekten Wärmeaustausch durch die Sekundärluft gekühlt wird, welche die Vorkalzinierungskammer versorgt, wodurch diese annähernd auf die Temperatur der den Kühler verlassenden Luft gebracht wird.

Die die Vorkalzinierungskammer versorgende Luft kann Frischluft sein, und in diesem Falle wird die im Wärmeaustauscher gekühlte Luft vorteilhaft wieder in den Kühler für den Klinker zurückgeführt.

- 5 -$09887/0785

Vorzugsweise wird als Sekundärluft die dem Kühler für den Klinker entnommene Luft verwendet und in diesem Falle diese Luft am Auslaß des warmen Kreislaufes des Wärmeaustauschers einer zusätzlichen Kühlung unterzogen und in den kalten Kreislauf desselben Wärmeaustauschers geführt, wo sie vor der Einführung in die Vorkalzinierungskammer wieder erwärmt wird; dabei ist das für die Strömung der Luft sorgende Gebläse dem warmen Kreislauf des Wärmeaustauschers und vorteilhaft der Vorrichtung für die zusätzliche Kühlung nachgeschaltet.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieser zusätzlichen Kühlung kann aus einem Dampfkessel bestehen, in welchem die von der Luft abgegebenen Kalorien zur Erzeugung von Dampf dienen.

Diese zusätzliche Kühlung kann auch durch Einspritzung von Wasser in den Luftstrom, durch Beimischen von Frischluft, durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Frischluftstrom, der danach vorteilhaft im Kühler für den Klinker verwendet wird, oder durch direkten Wärmeaustausch mit dem ungebrann-.ten und kalten Material erfolgen.

Im Kreislauf der dem Kühler entnommenen Luft ist dem Wärmeaustauscher eine Entstaubungsvorrichtung vorgeschaltet.

- 6 509887/0785

Drei nicht beschränkende Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1, 2 und 3 Schemas von erfindungsgemäßen Anlagen.

Die Anlage gemäß lig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Drehrohrofen 10, einer Vorkalzinierungskammer 12, einem teilweise dargestellten Zyklonvorwärmer 14 und einem Kühler für den Klinker 16.

Das Rohmaterial wird zuerst im Vorwärmer 14 mit Hilfe von Abgasen des Ofens und der Vorkalzinierungskammer erwärmt, darauf in der Kammer 12 wenigstens teilweise kalziniert, bevor es in den Ofen eingeführt wird, wo erforderlichenfalls die Kalzinierung vollendet wird und die Klinkerherstellung erfolgt. Der den Drehrohrofen verlassende Klinker wird durch Frischluft im Kühler 16 gekühlt.

Bin Brenner 18 liefert die für den Ofen 10 erforderlichen Kalorien; als Sekundärluft verwendet er einen Teil der den Kühler verlassenden warmen Lufto Der andere Teil wird als Sekundärluft in der Vorkalzinierungskammer verwendet.

Ein Gebläse 20 fördert die warme luft vom Kühler zur Vorkalzinierungskammer ο Diese der Heizkappe des Ofens entnommene Luft mit hoher Temperatur wird vor dem Durchgang durch

10 9 8 8 7/0785

_₇_ 2533H2

das Gebläse gekühlt. Dafür werden zwei hintereinandergeschaltete Wärmeaustauscher 22 und 24 verwendet.

Der Wärmeaustauscher 22 ermöglicht einen indirekten Wärmeaustausch zwischen zwei Fluids und weist zwei selbstständige Kreisläufe auf, von denen der eine (der warme Kreislauf) von warmer, aus dem Kühler austretender Luft durchströmt wird. Dem Wärmeaustauscher ist ein Entstaubungszyklon 26 vorgeschaltet, um das Risiko der Abnutzung der Wärmeaustauschflächen und der Verstopfung des Kreislaufes des Wärmeaustauschers zu verringern. Der andere Kreislauf (der kalte Kreislauf) des Wärmeaustauschers 22 wird von vom Gebläse 20 gelieferter Luft durchströmt, welche auf diese Weise vor ihrem Eintritt in die Vorkalzinierungskammer erwärmt wird.

Der Wärmeaustauscher 24 kann für indirekten Wärmeaustausch ausgebildet sein, wobei der kalte Kreislauf dieses Wärmeaustauschers also von kalter, der Atmosphäre entnommener Luft durchströmt wird, die danach, wie dargestellt, im Kühler verwendet wird.

Dank dieser Anordnung weist die das Gebläse durchströmende Luft eine ausreichend niedrige Temperatur auf, so daß das Gebläse nicht beschädigt wird, und die Temperatur der der Vorkalzinierungskammer zugeführten Luft bleibt relativ hoch.

- 8 509887/078 5

Abgesehen von den thermischen Verlusten ist die Temperatur der in die Vorkalzinierungskammer geführten Sekundärluft gleich der Temperatur der aus dem Kühler 16 austretenden Luft, vermindert um den Temperaturabfall T im Wärmeaustauscher 24.

Wenn beispielsweise T mit 1OO°C angenommen wird, wobei die Temperatur der Luft am Auslaß des Kühlers 77O⁰C beträgt, und wenn im Bereich des Gebläses eine Temperatur von 4-0O⁰C vorgeschrieben ist, ergeben sich folgende Temperaturen an den charakteristischen Stellen des Kreislaufes:

- Einlaß des warmen Kreislaufes des Wärmeaustauschers 22

... 77O⁰C.

- Auslaß des warmen Kreislaufes des Wärmeaustauschers 22

... 50O⁰C.

- Auslaß des Wärmeaustauschers 24 ... 400⁰C.

- Auslaß des kalten Kreislaufes des Wärmeaustauschers 22

... 67O⁰C.

Durch einen Schieber 28 kann die die Vorkalzinierungskammer speisende Sekundärluftmenge und daher die Verteilung der Luft des Kühlers 16' zwischen dieser Kammer und dem Ofen geregelt werden.

Der Temperaturabfall T kann geregelt werden, um die Temperatur.der Luft im Bereich des Gebläses auf einem Sollwert zu halten, beispielsweise durch Regulierung der Menge des Kühlfluids.

509887/0785

Der Wärmeaustauscher 24 kann durch einen Dampfkessel ersetzt werden, welcher Wasserdampf mit niedrigem Druck erzeugt, um aus dem ausschlaggebenden großen Temperaturunterschied bei dem guten Wärmeaustauschkoeffizienten des Wassers Nutzen.zu ziehen.

Bei einer Abwandlung kann der Wärmeaustauscher fortfallen, wobei die zusätzliche Kühlung durch Verdünnung des Luftstromes mit Hilfe eines kalten Fluids ausgeführt wird. Dieses kalte Fluid kann Luft oder zerstäubtes Wasser sein; im letzteren Falle ist die Verdampfungswärme nicht zurückzugewinnen, aber im Betrieb sind die Wassermengen viel geringer, als wenn ein Dampfkessel verwendet wird, und damit die Investierungskosten niedriger.

Diese zusätzliche Kühlung kann auch dadurch erreicht werden, daß die Luft mit dem ungebrannten und kalten Material in Berührung gebracht wird, wie es in Figo 2 veranschaulicht ist. Bei dieser Variante ist der Auslaß des warmen Kreislaufes des Wärmeaustauschers 22 mit dem unteren Ende einer vertikalen Leitung 34 verbunden, deren oberes Ende an den Einlaß eines Zyklons 36 angeschlossen ist; der Auslaß dieses Zyklons ist mit der Saugseite des Gebläses 20 verbunden» Ein Teil des zu verarbeitenden ungebrannten Materials wird bei A in die Leitung 34» der andere Teil bei A¹ in den Vorwärmer 14 eingeführt. Die Leitung 34 und der Zyklon 36 stellen einen Wärmeaustauscher dar, in dem die Luft durch das im Luftstrom schwebende Material gekühlt wird. Im

- 10 509887/0785

Zyklon 36 wird das erwärmte Material vom Luftstrom getrennt und dann in den Vorwärmer eingeführt. Die in dieser Weise gekühlte Luft durchströmt das Gebläse 20, wird dann im Wärmeaustauscher 22 wieder erwärmt, bevor sie der Vorkaizinierungskammer 12 zugeführt wird.

Bei der Abwandlung gemäß Fig. 3 strömt die aus dem Kühler 16 für den Klinker austretende Luft durch einen Wärmeaustauscher 30, wo sie einen Teil ihrer Kalorien durch indirekten Wärmeaustausch an die Frischluft abgibt, welche als Sekundärluft in der Yorkalzinierungskammer 12 verwendet wird. Am Auslaß des Wärmeaustauscher 30 wird die gekühlte Luft in den Kühler 16 zurückgeführt» Die in der Kammer 12 verwendete Sekundärluft wird durch ein dem Wärmeaustauscher vorgeschaltetes Gebläse 32 zur Kammer 12 gefördert.

Beispielsweise kann die Sekundärluft mit Hilfe von dem Kühler entnommener Luft mit einer Temperatur von 77O⁰O von 20° auf 67O⁰C erhitzt werden, wobei diese Luft den Wärmeaustauscher 30 mit etwa 120⁰O verläßt.

- 11 509887/0785

Claims

-, 2533U2

Dipl.-iüo. K. i£ I/. i^J L
München Schumannstr.2

24. Juli 1975

Akte: P 7864

Patentansprüche

ο) Anlage zur Herstellung von Zement im Trockenverfahren mit einem Ofen, einem Vorwärmer, in welchem das ungebrannte Material durch die Abgase des Ofens erwärmt wird, mit einer zwischen dem Vorwärmer und dem Ofen angeordneteten Vorkalzinierungskammer und mit einem Kühler für den Klinker, wobei die in der Verbrennungskammer und dem Ofen verwendete Sekundärluft durch die Kalorien des Klinkers erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wärmeaustauscher mit indirektem Wärmeaustausch mit zwei selbstständigen Kreisläufen aufweist, welche von einem warmen Fluid bzw«, einem kalten Fluid durchströmt werden, und in welchem die in der Vorkalzinierungskammer verwendete Sekundärluft mit Hilfe von Luft von hoher Temperatur erwärmt wird, welche dem Kühler für den Klinker mit Hilfe eines dem Wärmeaustauschers nachgeschalteten Gebläses entnommen ist ο

- 12 509887/0785

2.) Anlage nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die die Vorkalzinierungskammer speisende Sekundärluft Frischluft ist, welche mit Hilfe eines Gebläses der Atmosphäre entnommen und in den kalten Kreislauf des Wärmeaustauschers gefördert wird, und daß die aus dem warmen Kreislauf des Wärmeaustauschers austretende Luft wieder in den Kühler für den Klinker zurückgeführt wird.

3.) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die die Vorkalzinierungskammer speisende Sekundärluft dem Kühler für den Klinker entnommene luft ist, welche nach Passieren des warmen Kreislaufes des Wärmeaustauschers eine Vorrichtung durchströmt, in welcher sie einer zusätzlichen Kühlung unterzogen wird, und danach in den kalten Kreislauf desselben Wärmeaustauschers geführt wird, wobei das für die Strömung der Luft sorgende Gebläse dem kalten Kreislauf des Wärmeaustauschers vorgeschaltet und vorzugsweise der zusätzlichen Kühlvorrichtung nachgeschaltet ist.

4.) Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzliche Kühlvorrichtung für die Luft aus einem Dampfkessel besteht, in welchem die von der Luft abgegebenen Kalorien dazu dienen, Wasserdampf mit niedrigem Druck zu erzeugen.

ο) Anlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzliche Kühlung der Luft

- 13 5 09887/0785

2533U2

durch indirekten Wärmeaustausch mit Frischluft erfolgt, welche danach in den Kühler für den Klinker geführt wird.,

60) Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennz eich-net, daß die zusätzliche Kühlung der Luft durch Einspritzen Von Wasser in den luftstrom erfolgt.

7·) Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kühlung durch Mischung von Frischluft mit der ^m Kühler für den Klinker entnommenen Luft erfolgt.

8.) Anlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzliche Kühlung der Luft durch direkten Wärmeaustausch mit wenigstens einem Teil des ungebrannten Materials erfolgt»

9.) Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine vertikale Leitung aufweist, deren unteres Ende an den Auslaß des warmen Kreislaufes des Wärmeaustauschers angeschlossen ist und deren oberes Ende mit dem Einlaß eines Zyklons verbunden ist, wobei der Auslaß des Zyklons an die Saugseite des öebläses angeschlossen ist, und daß ein Teil des ungebrannten Materials in diese Leitung eingeführt wird, so daß es im Schwebezustand in diesem Luftstrom gehalten ist und durch diesen bis zum Zyklon mitgenommen wird, wo es vom Luftstrom getrennt und danach zum Vorwärmer geführt wird.

- U. -509887/0785

10.) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Entstaubungsvorrichtung im Kreislauf der dem Kühler für den Klinker entnommenen Luft dem Wärmeaustauscher vorgeschaltet ist.

509887/0785