DE2550418A1

DE2550418A1 - Verfahren und anlage zum brennen oder sintern von feinkoernigem gut

Info

Publication number: DE2550418A1
Application number: DE19752550418
Authority: DE
Inventors: Peter Wolfgang Dipl Ing Boehm; Gerhard Butschko; Erich Dipl Ing Lankes; Horst Dr Ing Ritzmann; Paul Dr Ing Weber
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1975-11-10
Filing date: 1975-11-10
Publication date: 1977-05-18
Also published as: DE2550418C3; DE2550418B2

Description

Verfahren und Anlage zum Brennen oder Sintern von
feinkörnigem Gut Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, wie Tonerde, Kalk, Dolomit, Magnesit oder dergleichen, bei dem das Gut durch die heißen Abgase einer Brennzone'zunächst vorerhitzt und dann in der Brennzone mittels eines durch eine Flamme erzeugten Heißgasstromes weiter erhitzt wird, ehe es anschließend aus dem Heißgasstrom abgeschieden wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei einem bekannten Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, insbesondere zur Kalzination von Tonerde (vgl. Aufbereitungs-Technik, 12/1974, S. 678-679 sowie DT-PS 1 092 889 und 1 1146 041) wird die Brennzone durch einen schachtähnlichen Wirbelschicht-Reaktor gebildet, dem im unteren Bereich das vorerhitzte Gut, Brennstoff sowie Luft zugeführt wird. Das in diesem Wirbelschicht-Reaktor gebrannte Gut wird vom oberen Bereich des Reaktors einem Abscheider zugeführt, der mit dem Wirbelschicht-Reaktor zu einer Zirkulations-Verweilstufe verbunden ist.
Ein Teil des im Abscheider abgeschiedenen Gutes wird daher der Kühlzone zugeführt, während der übrige Teil des Gutes erneut in den unteren Bereich des Wirbelschicht-Reaktors zurückgeleitet wird.
Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, daß das aus der Zirkulations-Verweilstufe abgezogene Gut im allgemeinen nicht völlig homogen ist, da die einzelnen Gutteilchen (statistisch gesehen) eine unterschiedliche Zahl von Umläufen in der Zirkulations-Verweilstufe durchgeführt haben, somit eine unterschiedlich große Verweilzeit in der Brennzone aufweisen. Während diese Inhomogenität des gebrannten bzw. gesinterten Gutes in manchen Fällen ohne weiteres in Kauf genommen werden kann, ist sie in anderen Fällen sehr nachteilig.
Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt (vgl. DT-AS 2 350 768), bei dem das vorerhitzte, feinkörnige Gut in eine mittels eines Brenners beheizte Gasleitung eingeführt und nach Passieren der Flamme sofort in einem Zyklon abgeschieden wird. Ein derartiges Verfahren liefert ein zufriedenstellendes Endprodukt bei Rohmäterialien, die zweckmäßig nur kurze Zeit auf hoher Temperatur gehalten werden sollen. Gegenüber dem zuvor erläuterten bekannten Verfahren (mit Zirkulations-Verweilstufe) besitzt das letztgenannte Verfahren den Vorteil, daß Jedes Gutteilchen die Brennzone nur einmal passiert, so daß alle gebrannten bzw. gesinterten Gutpartikel etwa dieselbe Wärmebehandlungszeit aufweisen. Dieses zuletzt geschilderte Verfahren liefert daher im allgemeinen ein Produkt mit größerer Homogenität, ist dagegen grundsätzlich nicht in der Lage, eine länger dauernde thermische Behandlung des Gutes in der Brennzone zu bewirken.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Material zu entwickeln, das es - Je nach dem gerade vorliegenden Rohmaterial und der gewünschten thermischen Behandlung -gestattet, entweder ein besonders homogenes Endprodukt (mit verhältnismäßig kurzer Aufenthalts zeit des Gutes in der Brennzone) oder ein weniger homogenes Endprodukt (mit längerer Aufenthalts zeit des Gutes in der Hochtemperaturzone) zu erzeugen. Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Gutführung wahlweise derart einstellbar ist, daß entweder a) das gesamte Gut nach einmaligem Durchsetzen der Brennzone abgeschieden und einer Kühlzone zugeführt wird oder b) nur ein Teil des aus dem Gasstrom abgeschiedenen Gutes der Kühlzone zugeführt, der übrige Teil des Gutes dagegen erneut zur Brennzone zurückgeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Anlage, die sich auf einfache Weise zwischen den beiden vorstehend genannten Betriebsweise umschalten und auf diese Weise dem Jeweils vorliegenden Rohmaterial unter Berücksichtigung der gewünschten Eigenschaften des Endproduktes optimal anpassen läßt.
Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß als Brennraum eine mit Kühlerabluft gespeiste und mit einem Brenner versehene Gasleitung vorgesehen ist, an die sich ein Reaktionsraum anschließt, der über eine Gasleitung mit einem ersten Zyklon verbunden und über eine Gutaustragsleitung mit der Kühlzone verbindbar ist, daß ferner die Gutaustragsleitung des ersten Zyklons über einen Verteiler mit dem Brennraum sowie mit der Kühlzone in Verbindung steht, daß weiterhin ein an die Gutaustragsleitung des ersten Zyklons angeschlossener zweiter Zyklon mit seiner Gut austrags leitung wahlweise an die vom Reaktionsraum zum ersten Zyklon führende Gasleitung oder an den Brennraum anschließbar ist.
Vorteilhaft ist bei einer derartigen Anlage der Reaktionsraum beheizt und bildet einen zweiten Brennraum, so daß das Gut nacheinander zwei gesondert beheizte Brennräume durchsetzt.
Dies gewährleistet, daß mit Sicherheit Jedes Gutteilchen die gewünschte Wärmebehandlung (innerhalb enger Grenzen) erfährt. Angesichts der großen Geschwindigkeit, mit der die Gutteilchen den durch eine Flamme beheizten ersten Brennraum durchsetzen, sowie mit RUcksicht auf gewisse, praktisch nicht zu vermeidende Ungleichmäßigkeiten des Guteintrages in den ersten Brennraum sowie Ungleichmäßigkeiten der Temperaturverteilung im ersten Brennraum, läßt es sich nämlich nicht mit absoluter Sicherheit ausschließen, daß einzelne Gutteilchen nach Passieren des ersten Brennraumes eineetwas geringere WErmebehandlung erfahren haben als andere Gutteilchen. Durchsetzt dann Jedoch die gesamt Gutmenge noch den zweiten Brennraum, so wird mit hoher statistischer Wahrscheinlichkeit erreicht, daß nach dem Passieren dieses zweiten Brennraumes letztlich alle Gut teilchen annähernd denselben Brenn- bzw. Sinterzustand erreicht haben. Dies ist vor allem bei der vorstehend unter a) gekennzeichneten Betriebsweise wichtig, bei der das gesamte Gut nach ein maligem Durchsetzen der Brennzone (bestehend aus den beiden Brennräumen) abgeschieden und einer Kühlzone zugeführt wird.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens (in beiden Verfahrens-Varianten) ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht.
Die dargestellte Anlage, die beispielsweise zur Kalzination von Tonerde dient, enthält drei Zyklone 1, 2 und 3, einen Reaktionsraum 4, eine Kühlzone 5 sowie einen Brennraum 6, der durch eine mittels eines Brenners 7 beheizte, von der Kühlzone 5 zum Reaktionsraum 4 führende Gasleitung 8 gebildet wird.
Der mit Brennern 9 ausgerüstete untere Bereich des Reaktionsraumes 4 ist über eine Leitung 10 mit der Kühlzone 5 verbunden. Der obere Bereich des Reaktionsraumes 4 steht über eine Leitung 11 mit dem Zyklon 1 in Verbindung.
Die Gutaustragsleitung 12 des Zyklons 1 führt zu einem Verteiler 13, von dem eine Leitung 14 zum Brennraum 6 (Gasleitung 8) führt, während eine zweite Leitung 15 mit der Kühlzone 5 verbunden ist.
Der Zyklon 2 ist wahlweise über eine Gutaustragsleitung 16 mit der Leitung 11 oder über eine Gutaustragsleitung 17 mit der Leitung 14 verbindbar. In den Gutaustragsleitungen 16, 17 sind Absperrorgane 18, 19 vorgesehen.
Im übrigen sind die Zyklone 1, 2 und 3 über ihre Gasleitungen 20, 21 und die Gutaustragsleitung 22 des Zyklons 3 miteinander verbunden.
Es sei nun zunächst die Betriebsweise der Anlage bei der Verfahrens-Variante a) erläutert. Hierbei ist das Absperrorgan 18 geöffnet und das Absperrorgan 19 geschlossen, so daß das im Zyklon 2 abgeschiedene Gut in die Leitung 11 gelangt. Der Verteiler 13 ist so eingestellt, daß das gesamte im Zyklon 1 abgeschiedene Material über die Leitung 14 der Gasleitung 8 zugeführt wird.
Bei dieser Betriebsweise (Alternative a) durchsetzt das bei 23 aufgegebene Gut zunächst in bekannter Weise die Gasleitung'21, wird im Zyklon 3 abgeschieden, gelangt dann über die Gutaustragsleitung 22 und die Gasleitung 20 in den Zyklon 2, wird hier abgeschieden und über die Gutaustragsleitung 16 in die Gasleitung 11 eingeführt. Nach Abscheidung im Zyklon 1 gelangt das Gut über die Leitung 14 in die vom Brenner 7 beheizte Gasleitung 8, die den ersten Brennraum bildet.
Das in den Zyklonen 3, 2 und 1 durch Berührung mit den heißen Abgasen des Reaktionsraumes 4 hoch vorgewärmte feinkörnige Gut wird im Brennraum 6 beim Passieren der vom Brenner 7 erzeugten Flamme weiter erhitzt und gelangt anschließend in den Reaktionsraum 4, der (bei der in der Zeichnung angenommenen Beheizung durch die Brenner 9) einen zweiten Brennraum bildet und zugleich eine Abscheidezone darstellt. Das Gut führt in diesem Reaktionsraum 4 eine turbulente Wirbelbewegung (schematisch angedeutet durch Pfeile 25) aus, wird dann abgeschieden und verläßt den Reaktionsraum 4 durch die Leitung 10 (Pfeil 26), die das in den beiden Brennräumen hocherhitzte Gut der Kühlzone 5 zuführt.
Von der Kühlzone 5 wird Kühlerabluft (Pfeil 27) dem Brennraum 6 zugeführt; die Heißgase treten dann aus der Leitung 8 in den Reaktionsraum 4 ein. Diesem Reaktionsraum 4 wird ferner über die Leitung 10 ein weiterer Anteil Kühlerabluft (Pfeil 28) zugeführt. Nach Abscheidung des Gutes verlassen die Heißgase den Reaktionsraum 4 über die Leitung 11 (Pfeil 29) und durchsetzen anschließend die Zyklone 1, 2 und 3, wobei sie das feinkörnige Gut vorwärmen.
Bei der vorstehend geschilderten Verfahrens-Variante a) wird somit das gesamte Gut nach einmaligem Durchsetzen der Brennzone (gebildet vom Brennraum 6 und vom Reaktionsraum 4) abgeschieden und der Kühlzone 5 zugeführt.
Im Hinblick auf die gleichmäßige Behandlungszeit aller Gutteilchen besitzt das Endprodukt eine besonders große Homogenität.
Bei der Verfahrens-Variante b), die im folgenden erläutert sei, ist dagegen das Absperrorgan 18 geschlossen und das Absperrorgan 19 geöffnet, so daß das im Zyklon 2 abgeschiedene Gut über die Leitung 17 dem Brennraum 6 zugeführt wird. Der Verteiler 13 ist hierbei so eingestellt, daß ein Teil des im Zyklon 1 abgeschiedenen Gutes über die Leitung 15 der Kühlzone 5 zugeführt wird, während der übrige Teil des Gutes über die Leitung 14 in den Brennraum 6 gelangt.
Das wiederum bei 23 aufgegebene Gut wird zunächst in den Zyklonen 3 und 2 vorgewärmt und gelangt dann über die Leitung 17 in den Brennraum 6. Beim Passieren der Flamme des Brenners 7 wird das Gut in der Gasleitung 8 weiter erhitzt. Eine weitere thermische Behandlung erfährt das Gut im Reaktionsraum 4, der den zweiten Brennraum der Brennzone bildet. Im Unterschied zur Verfahrensvariante a) wird Jedoch das Gut im Reaktionsraum 4 nicht vom Gas strom getrennt und nach unten ausgetragen, sondern es verläßt den Reaktionsraum zusammen mit den heißen Abgasen durch die Leitung 11. Nach Abscheidung des Gutes im Zyklon 1 wird dann ein Teil des Gutes vom Verteiler 13 über die Leitung 15 der Kühlzone 5 zugeführt, während der übrige Teil über die Leitung 14 in die Brennzone zurückgeführt wird. Es ist somit bei dieser Betriebsweise eine Zirkulations-Verweilstufe für das Gut vorhanden. Das Gut führt - Je nach der Einstellung des Verteilers 13 - einen mehr oder weniger langen Kreislauf in dem durch den Brennraum 6, den Reaktionsraum 4 und den Zyklon 1 gebildeten Anlagenteil aus.
Da das über die Leitung 15 der Kühlzone 5 zugeführte Gut statistisch gesehen Gutteilchen mit unterschiedlicher Aufenthaltszeit in der Brennzone enthält, besitzt das Endprodukt bei dieser Betriebsweise nicht dieselbe Homogenität wie bei der Verfahrens-Variante a). Vorteilhaft (und für viele Produkte wünschenswert) ist Jedoch bei dieser Betriebsweise b) die - im statistischen Mittel gesehen -wesentlich längere!Aufenthaltszeit des Gutes in der Brennzone.
Bei der Verfahrensvariante a) wird zweckmäßig der Gutaustrag aus dem Reaktionsraum so weit gedrosselt, daß sich im unteren Bereich des Reaktionsraumes eine gegenüber dem übrigen Bereich des Reaktionsraumes stark erhöhte Gutkonzentration mit verlErlgert;er Aufenthaltszeit ergibt.
Man erreicht dadurch eine vielfach erwünschte thermische Nachbehandlung (Garung des gebrannten Gutes").
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, wie Tonerde, Kalk, Dolomit, Magnesit oder dergleichen, bei dem das Gut durch die heißen Abgase einer Brennzone zunächst vorerhitzt und dann in der Brennzone mittels eines durch eine Flamme erzeugten Heißgasstromes weiter erhitzt wird, ehe es anschließend aus dem Heißgasstrom abgeschieden wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gutführung wahlweise derart einstellbar ist, daß entweder a) das gesamte Gut nach einmaligem Durchsetzen der Brennzone abgeschieden und einer Kühlzone zugeführt wird oder b) nur ein Teil des aus dem Gasstrom abgeschiedenen Gutes der Kühlzone zugeführt, der übrige Teil des Gutes dagegen erneut zur Brennzone zurückgeführt wird.
2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennraum (6) eine mit Kühlerabluft gespeiste und mit einem Brenner (7) versehene Gasleitung (8) vorgesehen ist, an die sich ein Reaktionsraum (4) anschließt, der über eine Gasleitung (11) mit einem ersten Zyklon (1) verbunden und über eine Gutaustragsleitung (10) mit der Kühlzone (5) verbindbar ist, daß ferner die Gutaustragsleitung (12) des ersten Zyklons (1) über einen Verteiler (13) mit dem Brennraum (6) sowie mit der Kühlzone- (5) in Verbindung steht, daß weiterhin ein an die Gasaustrittsleitung (20) des ersten Zyklons (1) angeschlossener zweiter Zyklon (2) mit seiner Gutaustragsleitung (16 bzw. 17) wahlweise an die vom Reaktionsraum (4) zum ersten Zyklon (1) führende Gasleitung (11) oder an den Brennraum (6) anschließbar ist.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsraum (4) beheizt ist und einen zweiten Brennraum bildet.
4. Anlage nach den Ansprechen 2 und 3 zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 in der Alternative a), dadurch gekennzeichnet, daß der über eine Gutaustragsleitung (10) mit der Kühlzone (5) verbundene Reaktionsraum (4) zugleich eine Abscheidezone bildet, daß die Gutaustragsleitung (16) des zweiten Zyklons (2) an die vom Reaktionsraum (4) zum ersten Zyklon (1) führende Gasleitung (11) angeschlossen ist und daß der Verteiler (13) die Gutaustragsleitung (12) des ersten Zyklons (1) ausschließlich mit,dem ersten Brennraum (6) verbindet.
5. Anlage nach den Ansprüchen 2 und 3 zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 in der Alternative b), dadurch gekennzeichnet, daß die Gutaustragsleitung (12) des ersten Zyklons (1) über den Verteiler (13) sowohl mit dem ersten Brennraum (6) als auch mit der Kühlzone (5) in Verbindung steht und die Gutaustragsleitung (17) des zweiten Zyklons (2) gleichfalls an den ersten Brennraum (6) angeschlossen ist, wobei der Gutaustrg aus dem den zweiten Brennraum bildenden Reaktionaraum (4) durch die zum ersten.Zyklon (1) führende Gasleitung (11) erfolgt.
6. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsraum ein weiterer Anteil Kühlerabluft zugeführt wird.
7. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine solche Wahl der Form und Abmessungen der beiden Brennräume und eine solche Einstellung der Gasgeschwindigkeit in den beiden Brennräumen, daß sich im zweiten Brennraum eine höhere Gut konzentration sowie eine IängerelAufenthaltszeit des Gutes als im ersten Brennraum ergibt.
8. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutaustrag aus dem Reaktionsraum so weit gedrosselt wird, daß sich im unteren Bereich des Reaktionsraumes eine gegenüber dem übrigen Bereich des Reaktionsraumes stark erhöhte Gutkonzentration mit verlängerter Aufenthaltszeit ergibt.