DE2708486A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von alkaliarmem zementklinker aus alkalihaltigem rohmaterial - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von alkaliarmem zementklinker aus alkalihaltigem rohmaterialInfo
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Description
2 7 Q β 4 8
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.
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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.
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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
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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.
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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-
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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-
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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.
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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.
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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.
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Claims (1)
- KHD H 77/1627ÜÖ486Patentansprüche1* 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 -809835/0340ORIGINAL INSPECTEDTj KHD- 20 - H 77/165. 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/0848610. 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 -809835/0340KHD15. 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 -809836/0340ς KHD- »3 Η 77/1623 270848g19. 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 809835/0340fc> K H D-Ä- H 77/16vorzugsweise 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 809835/0340KHD29. 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
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