DE2708486A1

DE2708486A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von alkaliarmem zementklinker aus alkalihaltigem rohmaterial

Info

Publication number: DE2708486A1
Application number: DE19772708486
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Dr Deussner
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-02-26
Filing date: 1977-02-26
Publication date: 1978-08-31
Also published as: GB1601022A; FR2381725B1; JPS53106724A; FR2381725A1; DK84078A; DE2708486C2; BR7801136A

Description

2 7 Q β 4 8

Anlage zum Patentgesuch der H 77/16 Klöckner-Humboldt-Deutz Va/Wr Aktiengesellschaft

vom 15. Febr. 1977

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von alkaliarmea Zementklinker aus alkalihaltigem Rohmaterial

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von alkaliarmem Zementklinker aus alkalihaltigem Rohmaterial durch dessen stufenweise thermische Behandlung mittels Vorwärastufe, Kalzinierstufe, Sinterstufe und Kühlstufe, wobei Wärme aus Brennstoff jeglicher Art sowohl in der Kalzinierstufe als auch in der Sinterstufe zugeführt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, daß höhere Alkaligehalte der Zementrohstoffe sowohl den Mechanismus des Brennprozesses als auch die Klinkerqualität beeinflussen. Der nachteilige Einfluß auf den Brennprozeß besteht darin, daß zwischen Sinterstufe und Niedertemperaturstufe der Brennvorrichtung Alkalikreisläufe im Material- und Gasstrom entstehen, die zu hohen Alkalianreicherungen und zu Anbackungen von Alkaliverbindungen führen· Die in den Klinker einwandernden hohen Alkalimengen führen zu Verarbeitungsschwierigkeiten des Zementes sowie zu Aueblühungen des Betons. Durch Treiberscheinungen infolge Reaktionen mit Zuschlagstoffen ist auch die Raumbeständigkeit des Betons nicht gesichert.

- 2 809835/0340

KHD 2708488

Η 77/16

Um die geschilderten Nachteile zu vermeiden, ist es aus der DT-PS 298,179 bekannt, den Klinker in zwei Stufen zu erbrennen. Bei einem derartigen Verfahren werden die alkalihaltigen Abgase der zweiten Brennstufe - Sinterstufe - aus dem Gesamtprozee abgeführt, so daß keine Alkalien in der kälteren Kalzinierstufe kondensieren, mit dem Material wieder zurück in die Sinterzone gelangen und so einen sich hoch anreichernden Kreislauf bilden können. Dieses Verfahren hat Jedoch den außerordentlich großen Nachteil, daß der erhebliche Wärmeinhalt der Abgase der Sinterstufe ohne weitere Nutzung dem Gesamtprozeß verloren geht, womit die Herstellkosten des Zementes bis zur vollkommenen Unwirtschaftlichkeit erhöht werden. Es sind daher in der Folge Vorschläge gemacht worden, die diesen Nachteil zumindest teilweise vermeiden sollten.

Die US-PS 3,235,239 behandelt ein Verfahren, bei dem die Abgase der Sinterstufe zum Teil auch der Kalzinierstufe zugeführt werden. Mit diesem alkalihaltigen Teilstrom entsteht zwischen der Sinterstufe und der niedriger temperierten Kalzinierstufe aber wieder der gefürchtete Alkalikreislauf mit um so höherer Anreicherung, je größer dieser Teilstrom aus Gründen der Energiewirtschaftlichkeit eingestellt wird. Dieses Verfahren kann also weder bezüglich der Vermeidung von Nachteilen durch hohen Alkaligehalt im Rohmaterial noch hinsichtlich eines notwendigerweise niedrigen Wärmeverbrauches des Brennprozesses befriedigen.

809835/0340

KHD 2708485

H 77/16

Einen anderen Vorschlag zur Lösung des Alkaliproblems enthält die DT-PS 1 471 113, wonach die alkalihaltigen Abgase der zweiten Brennstufe - Sinterstufe - durch Vorwärmung mindestens eines Anteiles des Rohmateriales so gekühlt werden sollen, daß sich keine wesentlichen Anteile an Alkalien auf dem Rohmaterial abscheiden. Um diesen Anspruch erfüllen zu können, wird ein indirekter Wärmeaustausch zwischen den alkalihaltigen Abgasen und dem Rohmaterial vorgeschlagen· Dies ist theoretisch zwar möglich, hinsichtlich der Kosten und der Betriebssicherheit Jedoch erfahrungsgemäe sehr unvorteilhaft. Die weiteren Vorschläge, die Wärmeübertragung vom alkalihaltigen Gas auf das Rohmaterial durch Strahlung oder auf gleichmäßig granuliertes Rohmehl durch Hindurchsaugen des Gases vorzunehmen, sind ebenfalls sehr theoretisch und können zumindest nicht hinreichend wirksam sein, da die Alkalien im hochtemperierten Abgas der zweiten Brennstufe noch voll kondensierfähig sind.

Die oben geschilderten Nachteile treten auch bei einem anderen bekannten Verfahren zur thermischen Behandlung von Zementrohgut auf. Dort wird das Gut in einem aus zwei parallel zueinander angeordneten gleichgestuften Zyklonvorwärmern bestehenden Wärmetauschersystem der thermischen Behandlung unterzogen. Dem einen Zyklonvorwärmer mit Kalziniereinrichtung wird die Abluft des Gutkühlers und dem anderen Wärmetauscher die Abgase

- 4 809835/0340

ΑΛ KHD

- * _ H 77/16

des Sinterofens zugeführt. Bei einem hohen Alkaligehalt des Zementrohgutes wird ein Teil der Ofenabgase stetig abgezogen, um Alkalien aus der Anlage zu entfernen. Auch diese Maßnahmen können bei einem Zementrohgut mit hohem Alkaligehalt nicht ausreichend sein, da die im System verbleibenden Alkalien im hoch temperierten Abgas des Sinterofens noch voll kondensierfähig sind und sich auf den Rohmehlpartikeln absetzen. Ein Alkalikreislauf läßt sich mit diesen Maßnahmen nicht vermeiden. Auch belasten die nicht unbedeutenden Wärmeverluste durch das Verwerfen von thermisch hochwertigen Ofenabgasen an die Atmosphäre den Wärmeverbrauch des Brennprozesses.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, die geschilderten Nachteile der bisher bekannten Verfahren zu vermeiden und das Verfahren zur thermischen Behandlung von insbesondere alkalichloridhaltigern Zementrohgut so zu verbessern, daß bei vollständiger Vermeidung von Alkalikreisläufen eine optimale Wärmewirtschaftlichkeit des Brennprozesses erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Abgase der Sinterstufe durch Mischung mit einem kälteren gasförmigen Medium abgekühlt werden, und daß das entstandene Mischgas hierauf in der Vorwärmstufe im direkten Kontakt mit dem Rohmaterial als wärmeabgebendes Medium verwendet wird.

-5-609835/0340

khd27Q849§

- $ - H 77/16

Damit werden praktisch alle im gesamten Abgas der Sinterstufe vorhandenen Alkalien innerhalb der Gasphase kondensiert. Die Vorwärmung des Rohmaterials oder zumindest seines überwiegenden Teiles erfolgt anschließend in direkter Berührung mit der hinsichtlich der Möglichkeit der Alkalienübertragung auf das Rohmaterial inert gewordenen gesamten Abgasmenge der Sinterstufe· Damit sind erstmalig die Voraussetzungen ge# schaffen, alkalihaltiges Zementrohmaterial ohne wesentlichen Wärmeverlust vorzuwärmen und den Brennprozeß bei optimaler Wärmewirtschaftlichkeit zu führen. Die bisher als unvermeidlich in Kauf genommenen schädlichen Alkalikreisläufe werden vollends unterbunden. Zweckmäßig ist hierbei, daß die Abkühlung der Abgase der Sinterstufe so gesteuert wird, daß die entstehende Mischtemperatur unterhalb etwa 700° C, vorzugsweise um 300° C liegt. Durch diese starke Temperaturabsenkung der Mischgase werden die heißen Abgase der Sinterstufe so weit abgeschreckt, daß die bis dahin in den Gasen in flüchtiger Form enthaltenden Alkalien unmittelbar zu staubfeinen Alkalisalzen sublimieren und die gesamten Ofenabgase bezüglich der Alkaliübertragung auf das Rohmaterial mit Sicherheit inert geworden sind.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Abgas der Sinterstufe vor der Mischung weitgehend entstaubt wird, so daß die Gefahr eventuell auf Staubpartikeln konden-

809835/0340

KHD - S - H 77/16

sierender Alkalien weiter vermindert ist und die Alkalien im Abgas fast quantitativ in staubfeine Alkalikristalle Überführt werden können. Zweckmäßig ist hierbei, daß auch das kältere, gasförmige Medium vor der Mischung mit dem Abgas entstaubt wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß der mit der Entstaubung der Ofenabgase erzielte Vorteil auch dann erreicht wird, wenn ein an sich staubhaltiges Medium zur Abkühlung genommen wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als kälteres, gasförmiges Medium für die Abkühlung der Abgase der Sinterstufe Abluft aus der Kühlstufe verwendet wird. Dies ist aus wärmewirtschaftlichen Gesichtspunkten besonders vorteilhaft, da die Abluft aus der Kühlstufe mit einer gegenüber der Umgebungstemperatur wesentlich höheren Temperatur anfällt und im Temperaturniveau vorteilhafterweise im Rahmen der Temperatur des nach der Vorwärmung des Rohmaterials endgültig anfallenden Abgases aus dem Wärmetauscher liegt. Zweckmäßig ist weiterhin, daß als kälteres, gasförmiges Medium für die Abkühlung der Abgase der Sinterstufe Abgas aus der Kalzinierstufe verwendet wird. Dieses eignet sich insbesondere dann als Kühlmedium, wenn an einer anderweitigen Ausnutzung der Abgaswärme nach der Kalzinierstufe in besonderen Fällen kein Bedarf besteht.

809835/034Ö

. ₇ _ H 77/16

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist weiter vorgesehen, daß der in der Vorwärmstufe vorgewärmte Rohmaterialanteil der Kalzinierstufe an jenem Ort zugeführt wird, wo der der Kalzinierstufe direkt aufgegebene Rohmaterialanteil etwa die gleiche Temperatur erreicht hat wie der vorgewärmte Rohmaterialanteil· Dies ist insbesondere im Hinblick auf eine gleichmäßige Wärmebehandlung der Gesamtrohmehlmenge in der Kalzinierstufe von besonderer Bedeutung, da hierbei eine optimale Wärmezufuhr in der Kalzinierstufe erfolgen kann, ohne daß Wärmeverluste infolge starker Temperaturunterschiede von Anteilen des zu kalzinierenden Rohmateriales entstehen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abgase der Vorwärmstufe in zwei aufeinander folgenden Schritten qualitativ entstaubt werden, wobei der im ersten Schritt abgeschiedene gröbere Staub dem Brennverfahren wieder zugeführt und der im zweiten Schritt abgeschiedene feinere Staub verworfen wird· Diese Maßnahme verringert besonders wirtschaftlich den Verlust von Rohmaterial mit dem Abgas, ohne zu unerwünschten Alkalikreisläufen zu führen. Nachdem das Abgas der Sinterstufe und das mit ihm gemischte kältere, gasförmige Medium vor ihrer Mischung entstaubt worden waren, kann der gröbere Staub aus den Abgasen der Vorwärmstufe praktisch nur vom vorgewärmten Rohmaterial her stammen und ist daher gemäß vorigem frei von darauf kondensierten Alkalien· Der feinere Staub aus den Abgasen der

- θ 809835/0340

- B- ^{H 77/16}

Vorwärmstufe stammt dagegen zu einem erheblichen Teil auch noch aus dem Abgas der Sinterstufe und dem zugemischten kälteren, gasförmigen Medium und 1st daher erheblich mit aufkondensierten Alkallen beladen. Es muß somit verworfen werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäBen Verfahrens. Sie besteht aus einer Einrichtung zur Vorwärmung, Kalzinierung, Sinterung und Kühlung von Zementrohmaterial bzw. Zementklinker. Die Vorrichtung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmeinrichtung gasseitig eine Einrichtung zur Vermischung von Abgasen der Sintereinrichtung mit einem kälteren gasförmigen Medium vorgeschaltet ist. Durch diese konstruktiv«Maßnahmen wird auch bei relativ hohen Alkaligehalten in den Zementrohmaterialien eine Klinkerqualität mit geringem Alkaligehalt gewährleistet, wobei die Kosten für die Anlageninvestitionen niedrig angesetzt werden können und ein optimal niedriger Wärmeverbrauch erzielt wird. Zweckmäßig ist hierbei, daß die Sintereinrichtung abgasseitig unmittelbar mit der Mischeinrichtung in Verbindung steht, so daß die flüchtigen Alkalien in den heißen Ofenabgasen unmittelbar beim Austritt aus dem Sinterofen abgeschreckt und in feste staubfeine Form übergeführt werden, so daß dieses Abgas-Alkali-Aerosol bezüglich der Möglichkeit der Alkaliübertragung auf das vorzuwärmende Rohmaterial inert ist.

- 9 809835/0340

- 0 - H 77/16

In Ausgestaltung der Vorrichtung 1st vorgesehen, daß die Einrichtung zur Vermischung von Abgasen der Sintereinrichtung mit einem kälteren, gasförmigen Medium eine Ansaugleitung für Frischluft besitzt und über weitere Leitungen mit der Abgasseite der Kalziniereinrichtung bzw· mit der Abluftseite der Kühleinrichtung in Verbindung steht. Hierdurch wird mit geringstem konstruktiven Aufwand die Temperatur der Mischgase so gesteuert, daß mit Sicherheit gewährleistet ist, daß die im Ofenabgas verflüchtigten Alkalien zu feinkörnigen Alkallsalzen sublimiert werden. Gleichzeitig wird die Wärmewirtschaftlichkeit des Brennprozesses verbessert, da gasförmige Medien mit erheblichem Wärmeinhalt aus dem Prozeß selbst nahezu verlustfrei in den Prozeß eingekoppelt werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Kalziniereinrichtung aus einem vorzugsweise im Gegenstrom arbeitenden Vorerhitzungsteil für das Rohmaterial und einem in Materialflußrichtung nachgeschalteten, vorzugsweise im Gleichstrom arbeitenden Reaktionsteil für die Kalzinierung selbst besteht. So kann durch dl··· Maßnahme die ohnehin zwischen dem Kühler und dem Vorerhitzungsteil verlaufende Gasleitung als Reaktionsstrecke verwendet werden und die Länge der Reaktionsstrecke in einfacher Welse auf die jeweilig geltenden Verfahrensbedingungen abgestellt werden.

- 10 809835/0340

- te I

H 77/16

In bevorzugter Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß der als Sintereinrichtung dienende Drehrohrofen in seinem Einlaufbereich Bit größerem Durchmesser ausgeführt ist als in seinem übrigen Bereich, so daß die Strömungsgeschwindigkeit der Ofenabgase zum Ofeneinlaufkopf hin vermindert wird und vorzugsweise bei etwa 5 m/sec. liegt, so daß dadurch der aus dem Drehrohrofen von den Heißgasen mitgenommene Staubanteil erheblich verringert wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Gasströme durch die Sintereinrichtung anschließend durch die Nischeinrichtung und hierauf durch die Vorwärmeinrichtung mittels eines Abgasgebläses und die Gasströme durch die Vorerhitzungs- und Kalziniereinrichtung mittels eines anderen Abgasgebläses gefördert werden, so daß die Gasmengen in den einzelnen Värmetauschersträngen genau eingestellt werden können und geringstmögliche Abgaswärmverluste ersielt werden. Zweckmäßig ist hierbei, daß die Abgasgebläse mit drehzahlregelbaren Antrieben ausgerüstet sind.

Die Erfindung wird anhand eines Aueführungsbeispieles näher erläutert· Dabei seifen die Zeichnungen in

flg. 1 eine s«hematisehe Darstellung «es Ablauf·· des erflftduagsgeaäsen Verfahrens ohne Angabe spezieller AttsfUhrungsformen der einzelnen Verfahrensstufen.

- 11 809835/0340

KHD - N - ^H 77/16

FIg, 2 eine schematische Darstellung einer Zementherstellungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Ein Teil 3 des Rohmaterials wird ohne Vorwärmung direkt der Kalzinierstufe 4 zugeführt. Der andere Teil 1 des Rohmateriales» vorzugsweise der größere Teil wird nach Vorwärmung in der Vorwärmetufe 2 zusammen mit dem nicht vorgewärmten Teil 3 des Rohmateriales in der Kalzinierstufe unter Brennstoffzugabe 11 annähernd vollständig entsäuert. Das gesamte entsäuerte Material 5 wird hierauf in der Sinterstufe 6 zu Zementklinker 7 gebrannt. Nach Abkühlung in der Kühlstufe 8 verläßt der Klinker als Fertigprodukt den Prozeß.

Die der Kühlstufe zugeführte Frischluft 9 wird als durch den KühlprozeB erwärmte Luft in drei abführende Ströme unterschiedlichen Temperaturniveaus aufgeteilt. Der HeiBluftstrom 10 gibt in der Kalzinierstuf· 4 seine Wärme ab und dient als Verbrennungsluft für den Brennstoff anteil 11. Die Verbrennung wird in der Kaliinierstufe so gesteuert, dafi die Temperaturen zwar für die Entsäuerung des Rohmaterials ausreichend hoch sind, jedoch sioher unterhalb der Verdampfungstemperatur der im Rohmaterial enthaltenden Alkaliverbindungen liegen. Das somit alkalifrei· Abgas 12 dios«r Behandlungsstuf· ist daher ohne Nachteile für weiter· Verwendung, beispielsweise für dl· Rohmatorialtrocknuag, im direkten Kontakt geeignet.

809835/0340

2708A86

KHD - 1* - H 77/16

Der Heißluftstrom 13 der KUhlstufe 8 bewirkt mit dem Brennstoff anteil 14 in der Sinterstufe 6 die Umwandlung des entsäuerten Materials 5 aus der Kalzinierstufe 4 zu Zementklinker 7· Infolge der hohen Sintertemperatur von etwa 1.400° C werden dabei die im Material enthaltenen Alkalien weitgehend verdampft und bilden gemeinsam mit den Verbrennungsgasen aus der Sinterstufe 6 den Abgasstrom 15· Dieser wird in einer Mischeinrichtung 16 mit dem Kühlluftstrom 17 der KUhlstufe β innig vermischt und die Mischung so vorgenommen, daß sich eine Mischtemperatur von unterhalb etwa 700° C vorzugsweise um 500° C ergibt. Dabei kondensiert nahezu alles Alkali im Gas und liegt praktisch im festen Aggregatzustand staubfein verteilt vor. Das so entstandene Abgas-Alkali-Aerosol 18 tritt dann in die Vorwärmstufe 2 ein und gibt dort Wärme in direktem Kontakt an das Rohmaterial 1 ab, das damit für die weitere Behandlung vorgewärmt wird.

Da alles Alkali schon in fester Form vorliegt, kann es sich nicht mehr durch Kondensation auf das Rohmaterial niederschlagen. Bei der nach dem Yirmetausch erforderlichen Trennung von Oas und Material bleibt das in Form von Rauch und Gas schwebende Alkali la der Gasphase und verläßt als Teil des Aerosols 18 den Prozeß.

- 13 -

809835/0340

KHD - t3 - H 77/16

Die Einrichtungen zur Durchführung der einzelnen in Fig. 1 schematisch dargestellten Verfahrensschritte bestehen grundsätzlich aus einer Einrichtung zur Vorwärmung des Rohmaterials, zu dessen Hocherhitzung und Kalzinierung, einer Einrichtung zur Sinterung des Materlales zu Zementklinker und einer Einrichtung zur Kühlung des gebrannten Klinkers. Diese Einrichtungen sollten aus den Gründen einer optimalen Wärmewirtschaftlichkeit einer Zementherstellungsanlage im Gegenstrom arbeiten und die Einrichtung zur Kalzinierung des Zementrohmaterials sollte zumindest in ihrem Hocherhitzungsteil ebenfalls im Gegenstrom arbeiten. Es sind aber für die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auch im Querstrom oder Gleichstrom arbeitende Einrichtungen und schließlich Kombinationen aller selbstverständlich möglich.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungeform einer Zementanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Diese Zementanlage besteht aus zwei nebeneinander angeordneten Zyklonwärmetauschern 19 und 20, die einem Drehrohrofen 21 vorgeschaltet sind, dem seinerseits ein Rostkühler 22 nachgeschaltet ist. Der Wärmetauscher 19 ist gaaseitig mit dem Sinterofen 21 verbunden und besteht aus zwei übereinander angeordneten Zyklonstufen während der Wärmetauscher 20 aus vier übereinander angeordneten Zyklonstufen besteht und über eine Reaktionsstrecke 33 und eine Rohrleitung 3k gasseitig mit dem Rostkühler 22 verbunden ist.

- 14 -

809835/0340

KHD ^{Η 77/16}

Zwischen dem Drehrohrofen 21 und dem Wärmetauscher 19 1st In der vom Drehofen zur untersten Zyklonstufe dieses Wärmetauschers führenden Abgasleitung 24 eine Mischkammer 23 für die Abkühlung der Abgase des Drehofens angeordnet. In diese Mischkammer 23 führt eine mit einem Regelorgan 26 versehene Abluftleitung 25» die über eine als Abscheidezyklon ausgebildete Entstaubungseinrichtung 27 mit dem Rostkühler 22 In Verbindung steht. Ein an der Mischkammer angeordneter Ansaugstutzen 28 mit verschlleebarem Regelorgan 29 erlaubt die Zumlschung von Frischluft. Der Wärmetauscher 19 weist Im oberen Bereich eine Zuleitung 30 für kaltes Rohmehl und Im unteren Bereich eine Ableitung 31 für das vorgewärmte Rohmehl auf. Dem Wärmetauscher 19 1st schließlich abgasseitig ein regelbares Gebläse 32 nachgeschaltet.

Im oberen Bereich des Wärmetauschers 20 ist eine Zuleitung für die andere Teilmenge von kaltem Rohmehl angeordnet. Die beiden Wärmetauscher 19 und 20 sind über die Gutableitung 31 für das In dem Wärmetauscher 19 vorgewärmte Rohmehl verbunden. In unmittelbarer Nähe der RohmehleinfUhrung 35 aus der vorletzten Zyklonstufe des Wärmetauschers 20 in die Reaktionestrecke 33 mündet eine Brennstoffzuführung 36. Die unterste Zyklonstufe des Wärmetauschers 20 steht über eine Leitung 38 für die Überführung des kalzinierten Mehle· mit dem Drehrohrofen 21 in Verbindung· Gasseitig ist dem Wärmetauscher 20 schließlich ein regelbares Abgasgebläse 39 nachgeschaltet.

- 15 809835/0340

KHD

Der Drehrohrofen 21 weist im Bereich des Guteinlaufes einen größeren Querschnitt auf als im Auslaufbereich und steht gutauslaufseitig über den Ofenkopf 40 mit dem Rostkühler 22 in Verbindung. Im Ofeneinlaufkopf ist zur Steuerung und Regelung der Zugverhältnisse ein Drosselorgan 41 vorgesehen· Die Befeuerung des Drehrohrofens erfolgt mittels Brennstoffzuleitung 42. Die Verbrennungsluft für den Brennstoff wird dem Rostkühler 22 dort entnommen, wo die anfallende Kühlluft am heißesten ist.

Die schematisch dargestellte Anlage gemäß Fig. 2 weist die aus der modernen Verfahrenstechnik zur Herstellung von Zement bekannten Meß- und Regeltechniken auf, die der Überwachung und Regelung des Zementherstellungsprozesses auch unter Einsatz programmierter Elektronenrechner dienen. Die hierzu erforderlichen Meßwertgeber und Stellorgane sind im einzelnen nicht dargestellt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist folgende:

Eine größere Rohmehlteilmenge wird über die Zuleitung 30 dem Wärmetauscher 19 aufgegeben und durchsetzt diesen im Gegenstrom zu den aufsteigenden Ofenabgasen. Die so vorgewärmte Rohmehlteilmenge wird über die Ableitung 31 dem Wärmetauscher zugeführt. Diesem Wärmetauscher wird die geringere Ronmehl-

- 16 809835/0340

2/08486

KHD - Κ - H 77/16

teilmenge über die Zuleitung 37 aufgegeben. Diese Rohmehlteilmenge durchsetzt ebenfalls im Gegenstrom zu den heißen Brenngasen der Reaktionsstrecke 33 die beiden oberen Zyklonstufen und wird danach mit der vorgewärmten Rohmehlteilmenge des Wärmetauschers 19 in der Ableitung 31 zusammengeführt· Dort haben beide Rohmehlteilmengen etwa die gleiche Temperatur erreicht. Die gesamte Rohmehlmenge durchsetzt dann die vorletzte Zyklonstufe des Wärmetauschers 20 und wird aus dieser über die RohmehleinfUhrung 35 in die Reaktionsstrecke 33 eingegeben und mittels zugeführtem Brennstoff aus der Brennstoffzuführung 36 kalziniert, in der heißesten Zyklonstufe des Wärmetauschers 20 aus dem Gasstrom abgeschieden und über die Leitung 38 in den Drehofen 21 geleitet, dort fertiggebrannt und schließlich als Zementklinker 7 aus dem Ofenauslaufkopf 40 in den Rostkühler 22 zur Kühlung geleitet.

Die Ofenabgase 15, die infolge der Querschnittsvergrößerung des Drehofens im Einlaufbereich Geschwindigkeiten unter 10m/see. vorzugsweise etwa 5 m/sec. haben, strömen, von dem Drosselorgan 41 geregelt, durch die Abgasleitung 24 in die Mischkammer 23· In diese Mischkammer werden durch die Abluftleitung 25 Kühlerabluft 17 und gegebenenfalls durch den Ansaugstutzen 28 Frischluft derart eingeleitet, daß die Mischgase eine Temperatur unter 700° C, vorzugsweise um 500° C aufweisen, so daß die Alkalien in kristalline Form sublimieren.

- 17 809835/0340

KHZ,

1? . H 77/16

Die zur Vorwärmung des größeren Rohmaterialanteiles Im Wärmetauscher 19 verwendeten Mischgase sind dann hinsichtlich der Möglichkeit der Alkallübertragung auf das Rohmaterial Inert geworden. Das In Form von Rauch Im Gas schwebende Alkall wird dann als Teil des Aerosols über das Gebläse 32 aus dem Wärmetauscher 19 abgezogen.

Heiße Kühlerabluft 10 wird etwa aus dem mittleren Bereich des Rostkühlers 22 über die Abluftleitung 34 der Reaktionsstrecke 33 zugeleitet. Die Verbrennungsgase dieser mit Brennstoff befeuerten Reaktionsstrecke durchströmen dann als wärmeabgebendes Medium Im Gegenstrom zu der dem Wärmetauscher 20 aufgegebenen Rohmehlteilmenge denselben und werden über das Abgasgebläse 39 aus diesem abgezogen.

Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Zementanlage sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Variationen möglich. So kann beispielsweise die dargestellte Mischkammer aus einem oder mehreren Mischzyklonen bestehen. Auch kann der Wärmetauscher 19 statt zwei eine oder auch drei Zyklonstufen aufweisen, wobei dessen Materialabgabe an den Wärmetauscher 20 mit dem Gutaustrag des ersten bzw. des vorletzten Zyklons dieses Wärmetauschers 20 verbunden ist.

- 18 -

809835/0340

KHD 2708A86

- IS - ^H 77/¹⁶

Auch kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Fig. 1 selbstverständlich auch dann angewendet werden, wenn das Rohmaterial in Fora von Schlamm oder als Granalien vorliegt. Bs ist dann nur dafür zu sorgen» daß das Alkalipartikel enthaltende Abgas der Vorwärmstufe nicht mit noch feuchten Rohmaterialpartikeln in Berührung kommt.

- 19 -

809835/0340

Claims

KHD H 77/16

27ÜÖ486

Patentansprüche

1* Verfahren zur Herstellung von alkaliarmem Zementklinker aus alkallhaltlgem Rohmaterial durch dessen stufenweise thermische Behandlung mittels Vorwärmstufe, Kalzinierstufe, Sinterstufe und Kühlstufe, wobei Wärme aus Brennstoff Jeglicher Art sowohl in der Kalzinierstufe als auch in der Sinterstufe zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Sinterstufe durch Mischung mit einem kälteren, gasförmigen Medium abgekühlt werden, und daß das entstandene Mischgas hierauf in der Vorwärmstufe im direkten Kontakt mit dem Rohmaterial als wärmeabgebendes Medium verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Abgase der Sinterstufe so gesteuert wird, daß die entstehende Mischtemperatur unterhalb 700° C, vorzugsweise um 300° C liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der Sinterstufe vor der Mischung weitgehend entstaubt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3$ dadurch gekennzeichnet, daß das kältere gasförmige Medium vor der Mischung mit dem Abgas entstaubt wird.

- 20 -

809835/0340

ORIGINAL INSPECTED

Tj KHD

- 20 - ^{H 77/16}

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der Sinterstufe und das kältere gasförmige Medium während der Mischung entstaubt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Abgase der Sinterstufe innerhalb kürzester Zeit nach Austritt der Abgase aus der Sinterstufe erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als kälteres, gasförmiges Medium für die Abkühlung der Abgase der Sinterstufe Abluft aus der Kühlstufe verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß als kälteres, gasförmiges Medium für die Abkühlung der Abgase der Sinterstufe Abgas aus der Kalzinierstufe verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Teil des kalten Rohmateriales der Vorwärmstufe und der kleinere Teil der Kalzinierstufe aufgegeben wird.

- 21 -

809835/0340

~*"~ ^H77/T/08486

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des der Vorwärmstufe aufgegebenen Rohmaterialanteiles unterhalb von 1 % liegt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Vorwärmstufe vorgewärmte Rohmaterialanteil der Kalzinierstufe an jenem Ort zugeführt wird, wo der der Kalzinierstufe direkt aufgegebene Rohmaterialanteil etwa die gleiche Temperatur erreicht hat wie der vorgewärmte Rohmaterialanteil·

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft für die Sinterstufe der Kühlstufe an jener Stelle entnommen wird, wo die anfallende Kühlluft am heißesten ist»

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des aus der Sinterstufe austretenden heißen Klinkers in mehr als einer Kühlstufe erfolgt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der den Verfahrensablauf bestimmenden Gas- und Luftströmungen durch Drehzahlregelung der diese Strömungen bewirkenden Gebläse erfolgt. •I

- 22 -

809835/0340

KHD

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entstaubung der Abgase der Vorwärmstufe einerseits und der Kalzinierstufe andererseits Jeweils so erfolgt, daß die abgeschiedenen Stäube nicht miteinander vermischt werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Vorwärmstufe in zwei aufeinanderfolgenden Schritten entstaubt werden, wobei der im ersten Schritt abgeschiedene Staub dem Brennverfahren wieder zugeführt und der im zweiten Schritt abgeschiedene Staub verworfen wird.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bestehend aus Einrichtungen zur Vorwärmung, Kalzinierung, Sinterung und Kühlung von Zementrohmaterial bzw. Zementklinker, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmeinrichtung (2) gasseitlg eine Einrichtung (16) zur Vermischung von Abgasen der Sintereinrichtung (6) mit einem kälteren, gasförmigen Medium vorgeschaltet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Sintereinrichtung (6) abgasseitig unmittelbar mit der Mischeinrichtung (16) in Verbindung steht.

- 23 -

809836/0340

ς KHD

- »3 ^Η 77/16

²³ 270848g

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur Vermischung von Abgasen der Sintereinrichtung (6) mit einem kälteren, gasförmigen Medium eine Ansaugleitung für Frischluft besitzt und Über weitere Leitungen (17) mit der Abluftseite der Kühleinrichtung (8) bzw. mit der Abgasseite der Kalziniereinrichtung (4) in Verbindung steht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitungen zwischen Kühleinrichtung (8) und Kalziniereinrichtung (4) einerseits sowie Mischeinrichtung (16) andererseits jeweils Entstaubungseinrichtungen eingeschaltet sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die kälteren, gasförmigen Medien zur Vermischung mit den Abgasen der Sintereinrichtung (6) der Mischeinrichtung (16) mittels Gebläse zugefördert werden.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmeinrichtung (2) ein vorzugsweise im Gegenstrom arbeitender Zyklon-Wärmetauscher (19) ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalziniereinrichtung (4) aus einem

- 24 809835/0340

fc> K H D

-Ä- H 77/16

vorzugsweise im Gegenstrom arbeitenden Hocherhitzungsteil für das Rohmaterial und einem in Materialflußrichtung nachgeschalteten vorzugsweise im Gleichstrom arbeitenden Reaktionsteil (33) für die Kalzinierung selbst besteht.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23» dadurch gekennzeichnet, daß der Hocherhitzungsteil der Kalziniereinrichtung (4) ein mehrstufiger Zyklon-Wärmetauscher (20) ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintereinrichtung (6) ein Drehrohrofen (21) ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der als Sintereinrichtung dienende Drehrohrofen (21) in seinem Einlaufbereich mit größerem Durchmesser ausgeführt ist als in seinem übrigen Bereich.

27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (16) ein
Mischzyklon mit Staubabscheidung ist.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (8) ein Rostkühler (22) ist, dessen Abluft vollständig für die Kühlung der Abgase der Sintereinrichtung durch Zumischung verwendet wird.

- 25 809835/0340

KHD

29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (8) ein Rohrkühler 1st, dem für die Kühlung der Abgase der Sinterstufe durch Zumlschung Luft in der Nähe seines Klinkeraustritts entnommen wird.

30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströme durch die Sintereinrichtung (6, 21), anschließend durch die Mischeinrichtung (16, 23) und hierauf durch die Vorwärmeinrichtung (2, 19) mittels eines Abgasgebläses (32) und die Gasströme durch die Hocherhitzungs- und Kalziniereinrichtung (4, 20) mittels eines anderen Abgasgebläses (39) gefördert werden.

31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasgebläse (32, 39) mit drehzahlregelbaren Antrieben ausgerüstet sind·

32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Abgasgebläsen (32, 39) Einrichtungen zur Konditionierung der Abgase für elektrostatische Entstaubung vorgeschaltet sind.

809835/0340