DE2700710A1

DE2700710A1 - Verfahren und anlage zum brennen pulverfoermiger rohmaterialien

Info

Publication number: DE2700710A1
Application number: DE19772700710
Authority: DE
Inventors: Joern Dipl Ing Touborg
Original assignee: FLSmidth and Co AS
Current assignee: FLSmidth and Co AS
Priority date: 1976-01-12
Filing date: 1977-01-10
Publication date: 1977-07-14
Also published as: NL7700068A; AT346753B; NO770091L; BE850264A; DK144540B; ES454943A1; GB1508721A; PT66057B; NZ183047A; NO144381B; NO144381C; SE7700217L; PT66057A; FR2337698B1; JPS6224719B2; BR7700180A; IN145313B; JPS5287726A; CA1071863A; CH618004A5

Description

DR. A. VAIM DER WERTH DR. FRANZ LEDERER REINER F. MEYER DlPL-ING. (1934-1974) DIPL.-CHEM. DIPL.-ING.

	-	8000 MÜNCHEN 80 LUCILE-GRAHN-STRASSE 22
■	F.L. Smidth & Co. A/S	TELEFON: (089) 472947 TELEX: 524624 LEDER D TELEGR.: LEDERERPATENT
Vigerslev Alle 77	3. Jan. 1977 M/Hö 6260-3
DK-2500 Kopenhagen-Valby
Dänemark

Verfahren und Anlage zum Brennen pulverförmiger

Rohmaterialien

Die Erfindung betrifft das Brennen pulverförmiger Rohmaterialien in einer Anlage mit einem Mehrstrang-Zyklonvorwärmer, einem Ofen und einer Kühlereinheit zum Kühlen des gebrannten Materials mit Hilfe von Luft, die anschließend in zwei Ströme unterteilt wird, deren einer durch den Ofen hindurch und in einen Ofenstrang des Vorwärmers hineinströmt und deren anderer durch einen KaIzinator hindurch und in einen Kalzinatorstrang des Vorwärmers hineinströmt.

Unter dem im folgenden verwendeten Ausdruck "Verunreinigungen" sind nicht nur Alkaliverbindungen, sondern auch Chlor und Schwefel zu verstehen.

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Wenn ein Vorwärmer aus einem Strang, der Vorwärmluft in der Form von Abgas des Ofens aufnimmt, und einem zweiten Strang, der Vorwärmgase durch den KaIzinator hindurch aufnimmt, besteht, sammeln sich Verunreinigungen in der Form von Staub oder Ablagerungen an dem zu behandelnden Material in den Vorwärmerstufen, und sind die Verunreinigungen verantwortlich für die Bildung von Verstopfungen in den Zyklonen und in Steigleitungen in einem kritischen Temperaturbereich, insbesondere in dem Ofenstrang, in dem die Verunreinigungskonzentrationen viel kritischer sind als in dem Kalzinatorstrang, und zwar wegen der in dem Ofen freigesetzten flüchtigen Verunreinigungen.

Es wurde festgestellt, daß der Grund für die Bildung von Verstopfungen in der Tatsache besteht, daß dann, wenn die Temperatur der Rohmaterialien unterhalb der Zyklone und im Ofen ansteigt, die Alkali-, Schwefel- und Chlorverbindungen verdampfen und mit den Ofengasen in die Zyklone hinein im Gegenstrom zu den Rohmaterialien eingezogen werden, und daß. bei Erreichung niedrigerer Temperaturen die flüchtigen Verunreinigungen einer Kondensierung und Verfestigung an kalten Oberflächen in dem Vorwärmer oder an Rohmaterialpartikeln beim Vorbeiströmen ausgesetzt sind.

In der Kondensierungsphase bewirken die Verunreinigungen, daß ein Teil der Rohmaterialien aneinanderklebt und daß sehr schnell eine vollständige Verstopfung entsteht.

Es ist bekannt, einen Teil der Ofenabgase dem Staubabscheider im Bypass zum Vorwärmer zuzuführen, um den Verunreinigungsgehalt zu reduzieren, der sich ansonsten ansammeln würde. Jedoch besteht immer noch eine große Gefahr der Verstopfung des Vorwärmers, da die Anlage in bevorzugter Weise mit einem mini-

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malen Bypass betrieben werden sollte, um die Erfordernisse einer wirtschaftlichen Betriebsweise zu erfüllen.

Der einfachste jedoch kostspieligste Weg zur Überwindung der Schwierigkeiten mit den Verunreinigungen in den Zyklonen besteht in der Abführung der· gesamten Ofengase und in der ausschließlichen Verwendung von Kühl-Abluft zum Vorwärmen des Rohmaterials, das durch den Zyklonvorwärmer nach unten strömt.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Reduzierung der Verunreinigungskonzentrationen in den Zyklonen und Steigleitungen und folglich in einer Reduzierung der Gefahr von Verstopfungen.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß das zu behandelnde Rohmaterial am oberen Ende der Vorwärmerstränge eingeführt wird, anschließend in dem Kalzinator kalziniert wird und schließlich in den Ofen zur Sinterung eingeführt wird und daß mindestens ein Teil des aus dem Kalzinatorstrang stammenden Materialstroms dem unteren Zyklon des Ofenstrangs zugeführt wird, und zwar vor der Einführung in den Kalzinator.

In äußerst einfacher Weise wird der von dem Kalzinatorstrang stammende Materialstrom, der dem unteren Zyklon des Ofenstrangs zugeführt wird, von dem vorletzten Zyklon des Kalzinatorstrangs aus in eine Steigleitung eingeführt, die von.dem Ofen zum unteren Zyklon des Ofenstranges führt.

Wenn die Anlage gemäß diesem neuen erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, wird geringe Verunreinigungen enthaltendes Material fortlaufend von dem Kalzinatorstrang dem unteren Zyklon des Ofenstrangs zugeführt, wo, da dieser Strang mit Verunreinigungen verhältnismäßig ungesättigt ist, eine besonders wirkungs-

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volle Aufnahme von Verunreinigungen aus den Ofenabgasen stattfindet. Hierdurch wird die Ablagerung ' von Verunreinigungen
weiter oben in dem Ofenstrang> die ansonsten stattfinden würde, in beträchtlicher Weise reduziert.

In idealer Weise wird das gesamte vorgewärmte Material sowohl
des Kalzinatorstranges als auch des Ofenstranges in den unteren Zyklon des Ofenstranges eingeführt, d.h. in der Praxis in die
Steigleitung zwischen dem Ofen und dem unteren Zyklon, da dies hinsichtlich der Wirksamkeit zu einem maximalen Ausmaß bei der Reduzierung der Ofenabgastemperatur bei Berührung mit dem
Material mit einer sich hieraus ergebenden Abscheidung von
Alkalidämpfen auf den Materialpartikeln führt. Wenn jedoch der Strom der Ofenabgase oben in der Steigleitung nicht ausreicht, die gesamte Menge des Rohmaterials mitzunehmen, kann es notwendig sein, einen Teil des Rohmaterials dem Kalzinator zuzuführen, ohne durch den unteren Zyklon des Ofenstranges geführt zu werden. In diesem Fall handelt es sich in bevorzugter Weise bei demjenigen Material, das teilweise oder gänzlich direkt
dem Kalzinator unter Umgehung des unteren Zyklons des Ofenstrangs zugeführt wird, um das von dem vorletzten Zyklon des Ofenstranges stammende Material. Dies ist vorteilhaft, da je größer die Menge des wenig Verunreinigungen enthaltenden Materials des Kalzinatorstranges, das dem unteren Zyklon des Ofenstrangs zugeführt werden kann_/ anstelle einer äquivalenten Menge des Materials des Ofenstranges ist, um so größer die aus den Ofenabgasen mittels des Materials an dieser Stelle entnommene Menge an Verunreinigungen ist. Diese Oberkreuζ-Verbindung zwischen den beiden Vorwärmersträngen führt offensichtlich zu einer Zunahme des Verunreinigungsgehalts in dem Kalzinatorstrang, jedoch überschreitet die Konzentration keinesfalls diejenige des Ofenstrangs, und wird
ein größerer Gesamtverunreinigungsausgleich zwischen den Strängen erreicht.

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Ein weiterer durch die Überkreuz-Verbindung der Materialströme erreichter Vorteil besteht darin, daß e.in weniger reines Rohmaterial., und ein billigeres Brennstofföl mit einem höheren Schwefelgehalt als bisher verwendet werden können.

In bevorzugter Weise sollten die-Materialströme in den Vor-

wärmersträngen ein gegenseitiges Massenverhältnis, das demjenigen der durch die Stränge hindurchgeführten Luftströme entspricht, was in vorteilhafter Weise bei einer Hindurchführung von im wesentlichen zwei Drittel der Kühl-Abluft durch den Kalzinatorstrang und im wesentlichen ein Drittel durch den Ofenstrang erreicht werden kann. Ein Teil des durch den Ofen hindurchtretenden Luftstroms ,kann direkt dem Ofenstrang zugeführt werden, während ein zweiter Teil von etwa 15% der Kühl-Abluft im Bypass zum Vorwärmer geführt und der Atmosphäre oder einem Staubabscheider zur Abscheidung von Verunreinigungen enthaltendem Staub aus dem Luftstrom oder einer Mühle oder anderen Einreichtung zugeführt wird, in der die in diesem Teil des Luftstroms enthaltene Wärme in nutzvoller Weise im Wege des Wärmeaustausch Verwendung findet.

Die Erfindung umfaßt aber auch eine Anlage zur Durchführung des neuen Verfahrens, welche Anlage gekennzeichnet ist durch einen Mehrstrang-Zyklonvorwärmer mit einem an den Ofen angeschlossenen Ofenstrang und einem Kalzinatorstrang, durch einen in eine zum unteren Zyklon des Kalzinatorstranges geführte Steigleitung angeschlossenen Kalzinator, durch einen Ofen, durch einen Kühler, durch Mittel zur Unterteilung der Kühlabluft des Kühlers und zur Weiterführung zum Teil zum Ofen und zum anderen Teil zum Kalzinator strang, durch Mittel zur Weiterführung von Material aus dem vorletzten Zyklon des Kalzinatorstrangs zu einer Steigleitung zwischen dem Ofen und dem unteren Zyklon des Ofenstranges, durch Mittel zur Weiter*führung von Material aus dem unteren Zyklon des Ofenstranges zu dem Kalzinator und durch Mittel zur Weiterführung von Material von dem unteren Zyklon des Kalzinatorstrangs zu dent Ofen.

*) besitzen

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In den schematischen Zeichnungen sind zwei Beispiele einer erfindungsgemäß gestalteten und arbeitenden Anlage und eine herkömmliche Anlage zu Vergleichszwecken dargestellt; im einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht einer herkömmlichen Doppelstrang-/ vierstufigen Vorkalzinieranl'age und

Fig. 2 und 3 entsprechende Ansichten von Anlagen ähnlich derjenigen der Fig. 1, jedoch in Anpassung für den erfindungsgemäß vorgesehenen Betrieb.

Fig. 1 zeigt eine übliche Doppelstrang-Vorkalzinieranlage mit vier Stufen 1k bis 4k eines Ofenstranges und 1c bis 4c eines Kalzinatorstranges, bei der das zu behandelnde Rohmaterial bei 5k und 5c den Steigleitungen 6k bzw. 6c aufgegeben und anschließend in der Vorerwärmungsluft suspendiert wird, die von den zweiten Zyklonen 2k und 2c zu den ersten oder obersten Zyklonen 1k bzw. 1c strömt. In dem ersten Zyklon wird das Material aus dem Gas separiert und in die Steigleitung eingeführt, die den dritten und zweiten Zyklon verbindet, und die Verfahrensschritte der Separierung und Suspendierung werden anschließend wiederholt.

Aus den Zyklonen 3c und 4k wird das vorerwärmte Material in einen Kalzinatcr 7 in der Steigleitung zu dem Zyklon 4c eingeführt, in welchem Kalzinator die Kalzination stattfindet.

Anschließend wird das kalzinierte Material in den Zyklonenseparator 4c eingebracht, getragen von der Vorerwärmungsluft des Kühlers 8, und aus der Luft vor der Einbringung in den Ofen 9 separiert.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage wird das Rohmaterial vorerwärmt und vorkalziniert im wesentlichen in der gleichen

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V<*aise, wie dies für die Anlage der Fig. 1 dargestellt ist, jedoch wird das gesamte in dem Zyklon 3k vorerwärmte Material in den.Kalzinator 7 eingeführt, und wird eine entsprechende Menge des in dem Kälzinator 3c vorerwärmten Materials in die Steigleitung eingeführt, die den Ofen 9 mit dem Zyklon 4k verbindet.

3ei einem Beispiel werden 7 0% der Kühlluft durch den Kalzinatorstrang geführt und werden die verbleibenden 3 3% in dem Ofen als sekundäre Verbrennungsluft verwendet. Die Hälfte der Abgase wird bei 10 im Bypass zum Vorwärmer geführt und strömt durch einen Abscheider, einen Skrubber, eine Mühle oder dergleichen, und die andere Hälfte wird direkt in den Ofenstrang eingeführt und durch diesen hindurchgeführt.

Das Massenverhältnis zwischen dem dem Ofenstrang zugeführten Rohmaterial und dem dem Kalzinatorstrang zugeführten Rohmaterial liegt bei 15 : 70, und die Reduzierung der Chloridansammlung im Ofenstrang liegt bei etwa 25% bei Vergleich der Anlage der Fig. 2 mit derjenigen der Fig. 1 bei im übrigen gleichen Verhältnissen.

Die entsprechende unvermeidbare Zunahme der Chloridansammlung in Kalzinatorstrang ist fast vernachlässigbar. Bei dem vorstehenden Beispiel beträgt sie 1 bis 2%.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausbildung der Anlage, bei der die Ofenabgase, die in eine Steigleitung 13k und anschließend in den unteren Zyklon 4k des Ofenstranges eintreten, ausreichen, das gesamte Rohmaterial der beiden Vorwärmerstränge mitzunehmen. Folglich strömt das Material in dem Kalzinatorstrang aus dem vorletzten Zyklon 3c durch eine Leitung 11c hindurch und vereinigt sich dann mit dem Material des Ofenstrangs, das aus dem vorletzten Zyklon 3k über eine Leitung 12k austritt, und zwar

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bevor dieses Material in die Steigleitung 13k abgegeben wird. Das Material wird mitgenommen und in den Separator eingeführt, der von.dem unteren Zyklon 4k des Ofenstrangs gebildet ist, von wo das Material zu dem Kalzxnator 7 gelangt. Danach findet eine Separierung statt, nachdem mindestens eine Teilkalzinierung aus geführt worden ist, und zwar in. dem von dem unteren Zyklon 4c des Kalzinatorstrangs gebildeten Separator für die Einführung in den Ofen 9 wie zuvor.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Brennen pulverförmiger Rohmaterialien in einer Anlage mit einem Mehrstrang-Zyklonvorvärmer, mit einem Ofen und einer Kühlereinheit zum Kühlen des gebrannten Materials mit Hilfe von Luft, die anschließend in zwei Ströme unterteilt wird, deren einer durch den Ofen hindurch und in einen Ofenstrana des Vorwärmers hineinströmt und deren anderer durch einen Kalzinator hindurch und in einen Kalzinatorstrang des Vorwärmers hineinströmt, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Rohmaterial am oberen Ende der Vorwärmerstränge eingeführt wird, anschließend in dem Kalzinator kalziniert wird und schließlich in den Ofen zur Sinterung eingeführt wird und daß mindestens ein Teil des aus dem Kalzinatorstrang stammenden Material-Stroms dem unteren Zyklon des Ofenstrangs zugeführt wird, und zwar vor der Einführung in den Kalzinator.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Kalzinatorstrang stammende Materialstrom, der dem unteren Zyklon des Ofenstrangs zugeführt wird, von dem vorletzten Zyklon des Kalzinatorstranas aus in eine Steigleitung eingeführt wird, die von dem Ofen zu dem unteren Zyklon des Ofenstrangs führt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Materialstroms des vorletzten Zyklons des Ofenstrangs dem Kalzinator zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Materialstrom des vorletzten Zyklons des Ofenstrangs dem Kalzinator zugeführt wird.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet, daß die Materialströme in den Vorerwärmersträngen ein gegenseitiges Massenverhältnis im wesentlichen entsprechend demjenigen der durch die Stränge hindurchgeführten Luftströme besitzen.

6. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansorüche, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen ein Drittel der Kühlabluft durch den Ofen hindurchgeführt wird.

7. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Luftstroms, der durch den Ofen hindurchströmt, direkt dem Ofenstrang zugeführt wird, während ein zweiter Teil im Bypaß zum Vorwärmer geführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil des Luftstroms durch eine Mühle oder anderweitige Einrichtung hindurchgeführt wird, in der die in diesem Teil des Luftstroms enthaltene Wärme nutzvoll im Wärmeaustausch verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder R, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil im wesentlichen aus 15 % der Kühlabluft besteht-

10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Mehrstrang-Zyklonvorwärmer mit einem an dem Ofen (9) angeschlossenen Ofenstrang(1k bis 4k) und einem Kalzinatorstrang (1c bis 4c), durch einen in eine zum unteren Zyklon (4c) des Kalzinatorstrangs (1c bis 4c) geführte Steigleitung angeschlossenen Kalzinator (7), durch einen Ofen (9), durch einen Kühler (8), durch Mittel zur Unterteilung der Kühlabluft des Kühlers (8) und zur Weiterführung zum Teil zum Ofen (9) und zum anderen Teil zum Kalzinatorstrang (1c bis 4c), durch Mittel (11c) zur Weiterführung von Material aus dem vor-

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letzten Zyklon (3c) des Kalzinatorstrangs (1c bis 4c) zu einer Steigleitung zwischen dem Ofen (9) und dem unteren Zyklon (4k) des Ofenstrangs (1k bis 4k), durch Mittel zur Weiterführung von Material aus dem unteren Zyklon (4k) des Ofenstrangs (Ik bis 4k) zu dem Kalzinator (7) und durch Mittel zur Wetterführung von Material von dem unteren Zyklon (4c) des Kalzinatorstrangs (1c bis 4c) zu dem Ofen (9).

11. Anlage nach. Anspruch 10, gekennzeichnet durch Mittel (11k) zur Weiterführung von Material von dem vorletzten Zyklon (3k) des Ofenstrangs (1k bis 4k) zu dem Kalzinator (7) .

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