DE2607917A1

DE2607917A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von zement

Info

Publication number: DE2607917A1
Application number: DE19762607917
Authority: DE
Inventors: Anthony Robin Pennell
Original assignee: Associated Portland Cement Manufacturers Ltd
Current assignee: Blue Circle Industries PLC
Priority date: 1975-02-26
Filing date: 1976-02-26
Publication date: 1976-09-09
Also published as: CA1054365A; BR7601173A; MX3540E; IT1053892B; JPS51109927A; ZA761041B; FR2302284B1; US4089697A; ES445579A1; FR2302284A1; GB1543551A; AU1123176A; AU499484B2

Description

MÜLLER-B ORE · GROBNINß· · T)LUVEL · SOB ON · HERTEL

PAT E XTASWiLTE

A 2473/Hl

DR. WOLFGANG MÜUUER-BORE (PATENTANWAUTVON 1927-1975) HANS W. GROENING. DIPL.-ING. DR. PAUU DEUFEU. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPU.-CHEM. WERNER HERTEU, D1PU.-PHYS.

THE ASSOCIATED PORTLAND CEMENT MANUFACTURERS LTD.

London, England 26. FEB. 1978

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Zement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Zement und insbesondere zum Brennen bzw. Calcinieren von Feststoffen auf einem Wanderrost. Die Erfindung betrifft speziell ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei welchen Rohstoffe für die Herstellung von Portlandzement auf einem FaIIstrom-Wanderrost vorgebrannt bzw. vorcalciniert werden, ehe sie zu einem Drehofen für die Herstellung von Zementklinker geführt werden. Der Wanderrost ist mit Ausnahme der Aufgabe- und Abgabeöffnungen und der Gasabführungsleitungen umschlossen.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden zuerst kugelig gemachte oder körnige Rohstoffe für die Zementherstellung längs eines Wanderrostes geführt, wobei eine Trocknung und eine teilweise Entkohlung der Rohmaterialien dadurch erfolgt, daß heißes Gas nach unten durch das Material auf dem Rost geführt wird. Das auf diese Weise vorbehandelte Feststoffmaterial kann dann durch eine Rinne in einen Drehofen fallen, wo die Entkohlung vervollständigt

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und die Klinkerbildung zum heißeren Ende des Drehofens hin abgeschlossen wird, von wo aus der Klinker für die Abkühlung abgegeben wird. Der Drehofen wird auf herkömmliche Weise mittels einer Flamme beheizt, die am Feststoffabgabeende des Ofens eingeführt wird, wobei beispielsweise Kohlenstaub als Brennstoff verwendet wird. Das heiße Gas für den Wanderrost wird dadurch erzeugt, daß die heißen gasförmigen Verbrennungsprodukte aus dem Drehofen nach oben durch die die Rinne bildende Steigleitung und wenigstens einmal über und durch den Rost mittels eines oder mehrerer Sauggebläse gezogen werden.

Die gesamte Wärmezufuhr für die im Drehofen und am als Vorerhitzer wirkenden Wanderrost auszuführende Arbeit beruht somit auf der Brennstofflamme des Drehofens. Die Temperatur am heißen Ende des Drehofens liegt gewöhnlich bei etwa 145o°C,während die am Abgabeende des Laufrostes in der Größenordnung von 9oo C bis 1ooo°C liegt.

Die Geschwindigkeit des durch die Steigleitung von dem Drehofen zu dem Rost nach oben bezogenen heißen Gases und somit die Gasmenge und dadurch die Wärmezuführung am Rost sind für eine gegebene Gebläsekapazität durch wenigstens zwei Faktoren begrenzt, nämlich durch den Druckabfall des Gases als Folge der Verengung, die sich durch das Feststoffbett auf dem Rost gegenüber dem Durchgang des Gases durch das Bett ergibt, und durch die Neigung,Staub aus dem Drehofen die Steigleitung hoch zu blasen, was an sich unerwünscht ist und außerdem das Zusammenbacken des wandernden Bettes begünstigt, was eine Zunahme der vorstehend erwähnten Verengung bzw. Einschnürung zur Folge hat. Das Ausmaß der Vorbehandlung, insbesondere der Entkohlung, die dadurch auf dem Wanderrost erreicht v/erden kann, ist deshalb begrenzt.

Der Grad der erreichbaren Entkohlung ist in jedem Fall abhängig von der Restwärmemenge, die vom Drehofen her nach

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der Brennzone zur Verfügung steht, und unterliegt dementsprechend keiner direkten Steuerung. In allen Fällen ist die Entkohlung beträchtlich, die in dem Drehofen abgeschlossen werden muß und die eine Belastung der Ofenhilfsquellen bzw. -leistungsfaktoren und einen bestimmenden Faktor der Ofenleistung darstellt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, in dem Wanderrost-Vorerhitzer bei dem Verfahren der vorstehend genannten Art eine erhöhte und steuerbare Entkohlung zu erreichen, ohne daß die Nachteile auftreten, die sich bisher bei Versuchen mit erhöhtem Gasstrom ergaben, um so eine erhöhte spezifische Prozeßleistung und demzufolge eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit sowohl hinsichtlich der Anlage als auch des Brennstoffes zu erzielen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zum Brennen von Feststoffmaterialien in einem Fallstrom-Wanderrost vor der Behandlung bei höherer Temperatur in einem kontinuierlich arbeitenden Ofen, wobei Wärme für das Brennen dadurch erhalten wird, daß ein Heißgasabstrom aus dem Ofen in den Wanderrost durch den Feststoffabgabeauslaß gezogen wird, dadurch gelöst, daß zusätzliche Wärme aus einer Hilfsquelle in einem stromab liegenden Abschnitt des Wanderrostes einge-• führt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Brennen von Feststoffmaterialien vor der Behandlung bei einer höheren Temperatur in einem kontinuierlich arbeitenden Ofen mit einem Fallstrom-Wanderrost, um einen Heißgasabstrom aus dem Ofen durch den Feststoffabgabeauslaß des Rostes zu ziehen, zeichnet sich dadurch aus, daß der Rost Einrichtungen aufweist, um aus einer Hilfsquelle zusätzlich Wärme in einem stromab gelegenen Abschnitt des Wanderrostes zuzuführen.

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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemaße Vorrichtung eignen sich besonders vorteilhaft für die Herstellung von Portlandzement, wobei die vorstehend genannten Feststoffe die den Zementklinker bildenden Rohmaterialien und der Ofen ein herkömmlicher Zement-Drehofen sind.

Bei einer typischen Anlage der beschriebenen Art kann der Wanderrost ein soganannter "Lepol"-Rost sein, der vorzugsweise eine vertikale Trennwand hat, die einen umschlossenen stromauf gelegenen Abschnitt und einen stromab gelegenen Abschnitt begrenzt, wobei der beschickte Rost durch beide Abschnitte geht. Weiterhin ist der Rost mit einem dazwischenliegenden Entnahmegebläse versehen, um von unterhalb des stromab gelegenen Abschnittes Gas mit Hilfe von Zyklonen für die Staubentfernung zu dem Raum oberhalb des stromauf gelegenen Abschnittes zu transportieren. Ein am Ende befindliches Entnahmegebläse dient zum Abzug von Gas von unterhalb des stromauf gelegenen Abschnittes. Bei einer derartigen Anlage wird die zusätzliche Wärme in den stromab gelegenen Abschnitt vorzugsweise bei etwa einem Fünftel bis einem Drittel des Weges von der Trennwand zum Rostabgabeende eingeführt bzw. induziert.

Durch die Anwendung der Erfindung auf die Zementherstellung kann auf dem Wanderrost eine Entkohlung erreicht werden, die beispielsweise das Zweifache der bisher erreichten Entkohlung beträgt. Das bedeutet, daß die 4o %-ige Entkohlung auf eine 80 %-ige Entkohlung gesteigert werden kann. Die Erhöhung der Temperatur von beispielsweise 7o bis 1oo°C in dem Raum über dem stromab gelegenen Teil des Rostes kann auf günstige Weise erreicht werden. Eine weitere Erhöhung der Temperatur über einen bestimmten Wert kann zu einem Kleben des Bettmaterials führen.

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Die Rostverengung und die Temperatur am hinteren Ofenende bleibt bei der Zuführung von zusätzlicher Wärme zu dem Rost trotz der Steigerung der Produktleistung bzw. der Produktabgabe gleich, da der gesteigerte Anteil der Entkohlung infolge des Vorerhitzers ein verringertes Gasaustrittsvolumen des Drehofens ergibt, was beispielsweise eine 3o %-ige Verringerung der Gasgeschwindigkeit bezogen auf die Klinkerabgabe bei reduzierter Staubaufnahme in diesem Gas zeigt.

Unter den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen muß deshalb eine erhöhte Gasinenge durch die Verbindung zwischen dem Drehofen und dem Wanderrost, d. h. die Rinne und die Steigleitung, gezogen, werden, so daß als Begleiterscheinung weniger Staub übergeführt wird. Die Staubmenge, die zu dem Rost transportiert wird, wird weiterhin dadurch reduziert, daß der spezifische Staubgehalt des Gases ebenfalls niedriger ist, da er stark von der Gasgeschwindigkeit abhängt. Demzufolge wird die spezifische Einschnürung bzw. Verengung- für den Gasdurchstrom durch das Bett auf dent Waoderrost dadurch verringert, daß eine Verstopfung oder Zusetzung des Bettes durch Staub verringert wird und die Bettiefe durch Erhöhung der Feststoffzuführungsmenge pro vorgegebener Rostgeschwindigkeit gesteigert werden kann, wodurch der Durchsatz erhöht wird.

Die gesteigerte Entkohlung in dem Vorerhxtzer entlastet den Drehofen von einer merklichen Arbeitsbelastung-, Deshalb erzeugt der Drehofen eine wesentlich, beispielsweise itn 1o bis 15 Gew.%, gesteigerte Abgabemeage* ohne «laß irgemöeiae Steigerung an Brennstoff oder der Leistung einer anderen. Hilfsquelle, wie.die Gebläseleistung, erforderlich ist, was eine verbesserte Gesamtwirtschaftlichkeit trotz der zusätzlichen Heißgaszuführung ergibt. Bei Erhöhung der Gebläseleistuagen ist eine weitere Verbesserung möglich.

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Gewünschtenfalls kann auch. Vorsorge dafür getroffen werden, daß von dent Klinkerkühler abgezogene Wärme durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise einen Wärmetauscher, transportiert wird, uia die dem Rost zugeführte Wärme zu steigern. Auf jeden Fall gibt die Erfindung eine verbesserte bedarfsabhängige Verteilung der Wärmezufuhr.

Die dem Host zuzuführende zusätzliche Wärme kann auf vielfältige Weise erzeugt werden, beispielsweise in Form eines heißen gasförmigen Verbrennungsproduktes eines zusätzlichen Ofens mit einer geeigneten Luftzuführung, der mit einem gasförmigen_r flüssigen oder festen Brennstoff arbeitet, beispielsweise mit Schweröl oder Leichtöl oder mit Kohlenstaub, wobei das heiße Verbrennungsprodukt in den Raum über dem stromab gelegenen Abschnitt des Rostes über eine entsprechende Leitung geführt wird. Die Flammencharakteristiken, die Brennertemperatur und der Mengenstrom sind in bekannter Weise einfach zu steuern, um dem zusätzlichen Heizgas die Temperatur zu geben, die über dem Rost erforderlich ist, d. h. beispielsweise in der Größenordnung von oder bis zu etwa tao°C über der Temperatur, die bei dem bekannten Prozeß bisher vorhanden ist.

Alternativ kann ein Hilfsbrenner mit anderen minderwertigen Brennstoffen, Yerbrennungsmüil oder anderen brennbaren Abfallstoffen betrieben, werden, wobei vorteil&afterwexse eine Wirbelbett—Verbrennungseinrichtung benutzt wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann minderwertiger Brennstoff oder Abfall auf das Bett auf dem Wanderrost selbst injiziert werden, unter minderwertigem Brennstoff ist ein Brennstoff zu verstehen, der in seiner Qualität unter dem Brennstoff liegt_r der zum Befeuern des Hauptofens benutzt wird.

Anhand der beiliegenden Zeichnung, welche schematisch in einer Seitenansicht eine erfindungs gemäße Vorrichtung mit Wanderrost zeigt, wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, nimmt ein Wanderrostofen 1 Material 2 für die Portlandzementklinkerherstellung in feuchter kugeliger Form bei etwa 25 C auf. Das Material tritt durch einen Trichter 3 ein und bildet ein Bett auf dem Rost 4, der ein gasdurchlässiger Förderer ist und aus Elementen zusammengesetzt ist, die miteinander verbunden sind und wie gezeigt längs einer geschlossenen Bahn laufen. Der Förderer wird von einem nicht gezeigten geeigneten Motor angetrieben. Das Bett wird auf dem Rost gefördert und in eine Rinne 5 nach unten in einen Drehofen 6 für die Umwandlung in Klinker nach Abschluß der Entkohlungsreaktion abgegeben, die teilweise auf dem Rost abläuft.

Das Bett geht durch zwei Kammern in einer den Rost umschliessenden Haube 16, nämlich durch einen stromauf liegenden Abschnitt 7 und einen stromab liegenden Abschnitt 8, die durch eine vertikale Trennwand 9 getrennt sind, welche den Durchgang des Bettes zuläßt.

Abströmende gasförmige Verbrennungsprodukte und Entkohlungsprodukte aus dem Drehofen 6 werden durch die von der Rinne gebildete Steigleitung mit etwa 95o C nach oben über das Abgabeende 1o des Rostes in den Raum über dem Rost in dem stromab gelegenen Abschnitt 8, nach unten durch das Bett in diesem Abschnitt bei etwa 52o C und in öffnungen 11, die über schematisch bei 12 gezeigte Leitungen in Staubseparierungszyklone führen, unter dem Einfluß eines nicht gezeigten dazwischen angeordneten Sauggebläses gezogen.

Aus den Zyklonen 13 wird das Gas bei etwa 29o°C durch eine Leitung 14 in den Raum über dem Rost in dem stromauf liegenden Abschnitt 7, nach unten durch das Bett in diesem Abschnitt und in öffnungen 15, die über schematisch bei 17 gezeigte Leitungen in Staubabscheidezyklone 18 führen, unter dem Einfluß eines weiteren nicht gezeigten Gebläses gezogen, welches zur Gasabführungsanlage 19 fördert.

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In dem stromauf gelegenen Abschnitt werden vorherrschend die Feststoffe in dem Bett getrocknet und vorerhitzt, während in dem stromab gelegenen Abschnitt hauptsächlich eine Entkohlung und der Beginn der Calcinierung erfolgt, die dann später in dem Drehofen abgeschlossen wird.

Ein zusätzlicher Ofen, insbesondere eine Wirbelbett-Verbrennungseinrichtung 2o, wird bei 21 mit Brennstoff oder einem anderen brennbaren Material und bei 22 mit Luft versorgt, so daß man eine gesteuerte Verbrennung erhält, die eine gewünschte Menge gasförmiger Verbrennungsprodukte von etwa 1ooo°C ergibt. Diese gasförmigen Produkte werden durch eine Leitung 23 in den stromab gelegenen Abschnitt geführt, um dem Bett zusätzlich Wärme zuzuführen. Dadurch, daß die heißen Gase auf den stromauf gelegenen Teil des stromab gelegenen Abschnittes, wie gezeigt, gerichtet werden, erhält man eine optimale Bettdurchlässigkeit. In dem Klinker kann in bestimmten Fällen Asche verwendet werden, die bei abgegeben wird. Gewünschtenfalls kann anstelle der Erzielung der Zusatzwärme aus einem Ofen minderwertiger Brennstoff oder zerkleinerter Müll durch einen geeigneten Einlaß, beispielsweise durch ein Drehventil 24 bzw. eine Zellradschleuse injiziert werden.

Es ist dafür gesorgt, daß die Gasdruckverteilung in der Anlage durch die Injizierung von Material in den Abschnitt 8 nicht beeinträchtigt wird. In der Praxis wird der gesamte Prozeß durch die erfindungsgemäße.Wärmezuführung wirtschaftlicher und wirksamer steuerbar.

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Claims

— y —

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Calcinieren von Feststoffen auf einem von oben nach unten von Gas durchströmten Wanderrost vor der Behandlung bei einer höheren Temperatur in einem kontinuierlich arbeitenden Ofen, wobei Wärme für die Calcinierung dadurch erzielt wird, daß ein Heißgasabstrom aus dem Ofen in den Wanderrost durch dessen Feststoffabgabeauslaß gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Wärme von einer Hilfsquelle .in einem stromab gelegenen Abschnitt des Wanderrostes eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe Rohmaterialien für die Portlandzementklinkerherstellung sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wärme in den stromab gelegenen Abschnitt eines Wanderrostes eingeführt wird, der durch eine vertikale Trennwand in zwei Abschnitte unterteilt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wärme wenigstens vorherrschend in den stromab gelegenen Abschnitt in'einem Abstand von der Trennwand eingeführt 'wird, der ein Fünftel bis· ein Drittel der Entfernung zwischen Trennwand und Abgabeende des Rostes beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wärme in Form eines heißen gasförmigen Verbrennungsproduktes eines Hilfsofens erzeugt wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wärme durch Verbrennen von minderwertigern Brennstoff oder Abfall erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wärme bei einer Temperatur zugeführt wird, welche die Temperatur, die sonst auf dem Rost herrschen würde, um 0 bis 1oo grd C überschreitet.

8. Vorrichtung zum Calcinieren von Feststoffen vor der Behandlung bei einer höheren Temperatur in einem kontinuierlich arbeitenden Ofen mit einem von oben· nach unten durchströmten Wanderrost, bei welchem ein Heißgasabstrom aus einem derartigen Ofen durch den Feststoffabgabeauslaß des Rostes ziehbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (4) Einrichtungen (23, 24) zum Zuführen von zusätzlicher Wärme aus einer Hilfsquelle C2o) in einen stromab gelegenen Abschnitt (8) des Wanderrostes (4) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der stromab gelegene Abschnitt der stromab liegende Teil eines Wanderrostes (4) ist, der durch eine vertikale Trennwand (9) in zwei Abschnitte unterteilt wird.

1o. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (23) für das Einführen von Wärme in den stromab gelegenen Abschnitt (8) in einem Abstand von"der Trennwand (9) angeordnet ist, der etwa einem Fünftel bis einem Drittel des Abstandes zwischen Trennwand (9) und Abgabeende (1o) des Rostes entspricht.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (23) zum Zuführen von Wärme einen Hilfsofen (2o) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen von Wärme ein Einlaßventil (24) für ein festes Brennmaterial in der Abdeckung (16) des Wanderrostes (4) aufweist.

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