DE2846584A1

DE2846584A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von feinkoernigem gut

Info

Publication number: DE2846584A1
Application number: DE19782846584
Authority: DE
Inventors: Joachim Fleischer; Horst Herchenbach; Hubert Dipl Ing Ramesohl
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1978-10-26
Filing date: 1978-10-26
Publication date: 1980-04-30
Also published as: GB2037411A; JPS5559841A; ES485194A1; DE2846584C2; DK449779A; FR2439964A1; GB2037411B; US4288213A

Description

Anlage zum Patentgesuch der - 10 - H 78/76

Klöckner-Humboldt-Deutz Va/Wr

Aktiengesellschaft

vom 23. Oktober 1978

Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut in den heißen Gasen eines Wärmebehandlungssystems, bestehend aus Vorwärmzone, Kalzinierzone, Sinterzone und Kühlzone. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Herstellung von Zement nach dem Trockenverfahren wird das feinkörnige bis mehlförmige Zementrohgut in den bekannten Zementanlagen einem Gutvorwärmer aufgegeben, durchsetzt diesen im Gegenstrom und/oder Gleichstrom zu heißen Behandlungsgasen, die in einem Drehofen erzeugt werden, in welchem das Gut bei hohen Temperaturen gesintert wird. An den Drehofen schließt sich ein Kühler an, in dem das zu Zementklinker gesinterte Gut auf Weiterverarbeitungstemperatur gekühlt wird. Während der Gutvorwärmer ein stationäres und wenig verschleißanfälliges Anlagenteil darstellt, besitzt der Drehofen eine Reihe von drehbeweglichen Teilen, die in der staubigen und heißen Arbeitsatmosphäre einem starken Verschleiß unterworfen sind· Außerdem bedürfen die Anschlüsse des Drehofens zu dem stationären Gutvorwärmer bzw. zu dem stationären Gutkühler einer besonders intensiven Wartung und Überprüfung.

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Es ist der Versuch gemacht worden, den Drehofen als Brennbzw. Sinterapparat durch eine horizontal liegende rohrförmige Kammer zu ersetzen (DE-AS 1 807 292). In diese Kammer wird von der Stirnseite her vorgewärmtes Feingut, heiße Kühlerabluft und gasförmiger Brennstoff eingeblasen. Am Ende der horizontalen rohrförmigen Brennkammer wird über eine Ringleitung kalte Kühlluft eingeblasen. Diese Brennkammer hat bei der Wärmebehandlung von Zementrohmehl eine Reihe gravierender Nachteile. So darf die Brennkammer nur mit gasförmigen Brennstoffen beaufschlagt werden.

Zur gleichmäßigen Verteilung des Gutes in der Brennkammer muß mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten gearbeitet werden. Dabei wird das Gut einer zu kurzen Behandlungszeit ausgesetzt, so daß eine Sinterung des Gutes nicht gewährleistet sein kann_o Zur Vermeidung von Ansatzbildung in der Brennkammer muß am Ende der Brennkammer Kühlluft eingeblasen werden. Die technische Arbeitsfähigkeit der Heißgase aus der Brennkammer wird so erheblich herabgesetzt und der thermische Wirkungsgrad der Gesamtanlage entsprechend niedrig. Diese Nachteile treffen auch auf eine stationäre Brenneinrichtung zu, bei der zur Vermeidung von Gutansätzen in der Brennkammer eine kalte Drallströmung aufrechterhalten werden soll. (DE-OS 23 50 768)

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Schließlich wird in der DE-OS 26 29 082 eine Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut mit einer Brennkammer beschrieben, in der zwar feste oder flüssige Brennstoffe verwendet werden können, die jedoch vorher in einer separaten Vergasungseinrichtung vergast werden müssen, weil in die Brennkammer selbst nur gasförmige Brennstoffe eingeleitet werden dürfen. Dies erhöht den baulichen Aufwand einer solchen Anlage ganz erheblich, zumal entsprechende regeltechnische und prozeßtechnische Einrichtungen erforderlich sind. Ausweislich dieser Druckschrift können in dieser Brennkammer nur feinkörnige Tonerdehydrate bzw. feinkörnige Erze wärmetechnisch behandelt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur mehrstufigen Wärmebehandlung, insbesondere von feinmehligem Zementrohmaterial zu schaffen, mit welchem die Sinterung des Materials in der Schwebe unabhängig vom eingesetzten Brennstoff unter genau einstellbaren Bedingungen und bei größtmöglichem Durchsatz durchgeführt werden kann. Dieses Verfahren sollte aufgabengemäß in einer Anlage durchführbar sein, die im wesentlichen stationäre Einheiten enthält, sich durch kompakte Bauweise auszeichnet und geringe Abstrahlungs- bzw. Wärmeverluste verursacht und bei deren Betrieb Verschleiß- und Wartungsprobleme weitgehend ausgeschlossen werden können.

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Gut mit niedrigen Schmelzphasenanteilen, vorzugsweise Zementrohmaterial die Sinterung des weitgehend kalzinierten Gutes in einer Suspensions-Reaktionszone, vorzugsweise im Gleichstrom durchgeführt wird. Es hat sich in überraschender Weise herausgestellt, daß Zementrohmaterialien gegebenenfalls nach einer entsprechenden Entsäuerung in einer HeißgaswGutsuspension in kürzester Zeit gesintert werden können, sofern sie niedrige Schmelzphasenanteile aufweisen. Die Suspension bleibt selbst bei verschiedenen Betriebszuständen unbeeinflußt erhalten. Ein Zusammenbrechen der Suspension durch Agglomerationsvorgänge infolge Schmelzphasenbildungen können im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren völlig ausgeschlossen werden. Erstmalig ist eine wesentliche Voraussetzung dafür gegeben, daß eine kontrollierte Sinterung eines weitgehend kalzinierten Gutes in der Schwebe bei hoher Durchsatzleistung stattfinden kann. Desweiteren können nunmehr Brennstoffe jeder Art in die Suspensions-Sinterzone eingeführt werden, ohne daß diese mit großem apparativem Aufwand vorher vergast werden müssen.

In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß zwischen der Suspensions-Sinterzone und der Kühlzone das Gut von den Heißgasen in einer gesonderten Trennzone separiert wird. Hierdurch können die Heißgase der Sinterzone in das Wärme-

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behandlungssystem zurückgeführt werden und zur Kalzinierung bzw. zur Vorwärmung des Gutes verwendet werden, wodurch deren technische Arbeitsfähigkeit optimal ausgenutzt wird. Zweckmäßig ist, daß das aus der Suspensions-Sinterzone austretende Gut in der Kühlzone ebenfalls in der Schwebe oder in einer Wirbelschicht gekühlt wird. Aufgrund dieser Maßnahme ist eine sehr schnelle und effektvolle Kühlung des gesinterten Feingutes gewährleistet. Dieses gekühlte Feingut kann dann zum Teil ohne Zwischenmahlung direkt den Fertiggutsilos zugeführt werden, was zu einer erheblichen Senkung der Anlageninvestitionen führt.

Es ist weiterhin zweckmäßig, einen Teil der in der Trennzone abgeschiedenen Klinkermineralien zur Ausbildung von Kristallisationskernen in die Reaktionszone des Sinterreaktors zurückzuführen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der für die Wärmebehandlung des Gutes erforderliche Brennstoff auf die Kalzinier- und Sufpensions-Sinterzone aufgeteilt wird, wobei vorzugsweise minderwertiger Brennstoff in die Kalzinierzone und hochwertiger Brennstoff in die Suspensions-Sinterzone aufgegeben wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn infolge knapper werdender hochwertiger Brennstoffe auf minderwertige Brennstoffe ausgewichen werden muß. So kann zum Beispiel die Kalzinierung des feinkörnigen Gutes

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mit Ölschiefer oder Abfallbrennstoffen vorgenommen werden. Hierdurch ist eine sehr gute Anpassung des Verfahrens an die jeweils günstigsten ökonomischen Verhältnisse gegeben, unabhängig davon, ob die verwendete Brennstoffart gasförmig, flüssig oder fest ist.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß das zur Brennstoffverbrennung benötigte Oxidationsmittel als Heißluft der Kühlzone entnommen und nach Maßgabe der Brennstoffaufteilung auf die Kalzinierzone bzw. Suspensions-Sinterzone in diese eingeleitet wird, eo daß in vorteilhafter Weise gleichzeitig die Aufteilung der Brennstoffe nach hochwertigen bzw. minderwertigen Brennstoffen berücksichtigt werden kann.

Zweckmäßig ist hierbei, daß die der Kühlzone entnommene Heißluft nach Maßgabe der in der Suspensions-Sinterzone erforderlichen Gasgeschwindigkeit aufgeteilt wird, so daß je nach Aufmahlung des Feingutes eine stabile Suspension des Gutes in den Heißgasen der Sinterzone aufrechterhalten werden kann.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Teil des in der Gas/Gut-Trennzone abgeschiedenen Gutes in die Suspensions-Sinterzone zurückgeführt wird, so daß zumindest ein Teil des Gutes mehrmals in der Sinterzone den Heißgasen ausgesetzt wird und hierdurch eine lange Verweilzeit des zu sinternden Gutes in der Suspensionszone erzielt wird.

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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil des weitgehend kalzinierten Gutes aus der Kalzinierzone vor Eintritt in die Suspensions-Sinterzone einer gesonderten Wärmebehandlung zur Verflüchtigung der schmelzphasenbildenden, insbesondere alkalihaltigen Bestandteile des Gutes zugeführt. Auf diese Weise kann selbst ein Zementrohmaterial in der Schwebe gesintert werden, welches zwar niedrige Schmelzphasenanteile aufweist, die jedoch so hoch sind, daß bei einer Sinterung des Gutes in der Suspension die Gefahr von Gutagglomeraten nicht ausgeschlossen werden kann. In diesem Fall kann der Schmelzphasenanteil im Gut auf die Werte eingestellt werden, bei denen die Suspension des Gutes in der Sinterzone kontrolliert und in Abhängigkeit von den eingestellten Gasgeschwindigkeiten aufrechterhalten werden kann. Vorteilhaft ist hierbei, daß die schmelzphasenbildenden Gutanteile bei der Aufgabe in die Suspensions-Sinterzone, errechnet nach Lea, unter 25 %_f vorzugsweise zwischen 10 % und 20 % liegen.

Bei diesem Verfahren ist besonders zweckmäßig, wenn die verflüchtigten Gutbestandteile aus dem Wärmebehandlungssystem abgezogen, unmittelbar danach gekühlt und als separierter Staub verworfen werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Verbesserung der Flüchtigkeit der schmelz-

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phasenbildenden Gutanteile Zuschlagstoffe, insbesondere Wasserdampf der gesonderten Wärmebehandlung und/oder der Suspensions-Sinterzone zugeführt werden, wodurch erreicht wird, daß insbesondere die alkalihaltigen Bestandteile im Gut so weit verflüchtigt werden können, daß das Gut in der Suspensions-Sinterzone mit Sicherheit in der Schwebe gesintert werden kann. Während dieser Sinterung kann dann der restliche schmelzphasenbildende Anteil aus dem Gut verflüchtigt werden, so daß in der Suspensions-Sinterzone direkt ein feinkörniger bis mehlförmiger Zementklinker mit sehr niedrigem Alkaligehalt hergestellt werden kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Wärmebehandlungssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bestehend aus einem Gutvorwärmer, einem Gutkalzinator, vorzugsweise mit gesonderter Brennstoffzuführung und einem diesen in Durchlaufrichtung des Gutes gesehen nachgeschalteten Suspensions-Sinterreaktor, der vorzugsweise im Gleichstrom betrieben wird, welchem seinerseits ein Gutkühler nachgeschaltet ist. Dieses Wärmebehandlungssystem besteht vorteilhafterweise ausschließlich aus stationären Anlagenteilen, die konstruktiv unkompliziert und leicht herzustellen sind. Drehbewegliche Teile, die einem besonderen Verschleiß unterworfen und besonders gewartet werden müssen, wie zum Beispiel Drehrohröfen, entfallen

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gänzlich. Die Klinkermineralbildung findet in der Schwebe statt, so daß der Klinker feinkörnig bis mehlförmig anfällt. Hierdurch können die aufwendigen und teuren Klinkermahlanlagen in wesentlichen Teilbereichen verkleinert werden.

In Ausgestaltung des Wärmebehandlungssystems ist sowohl der Gutkalzinator als auch der Suspensions-Sinterreaktor mit gesonderten Brennstoffzuführungen ausgestattet, so daß in dem Kalzinator das Gut weitestgehend kalziniert werden kann und in dem Suspensions-Sinterreaktor ausschließlich die Sinterung des Gutes durchgeführt werden kann. Hierdurch wird der Suspensions-Sinterreaktor von der Wärmearbeit zur Kalzinierung des Gutes vollständig entlastet.

In weiterer Ausgestaltung des Wärmebehandlungssystems weist der Gutkalzinator und der Suspensions-Sinterreaktor eine Heißluftverbindung mit dem Gutkühler auf, so daß heiße Abluft aus dem Gutkühler als sauerstoffreiche Verbrennungsluft dem Kalzinator bzw. dem Suspensions-Sinterreaktor zugeführt werden kann. Hierbei ist es zweckmäßig, daß in der Heißluftverbindung vorzugsweise in der Verbindung zwischen dem Gutkalzinator und dem Suspensions-Sinterreaktor Drosselorgane angeordnet sind. Durch diese konstruktiven Mittel wird in einfacher

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Weise diejenige Heißluftmenge dem Gutkalzinator zugeführt, die zur stöchiometrischen Verbrennung der dort eingeführten Brennstoffe erforderlich ist. Andererseits kann in den Suspensions-Sinterreaktor soviel Heißluft eingeführt werden, wie zur Aufrechterhaltung der Gutsuspension im Reaktor und zur Verbrennung der dort eingeführten Brennstoffmenge erforderlich ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gutabscheider abgasseitig eine Bypaßführung für einen Teil der vom Gut getrennten Heißgase aufweist, so daß ein Teil der bei der Sinterung aus dem suspendierten Gut verflüchtigten schmelzphasenbildenden Verbindungen aus dem System abgeführt werden kann. Auf diese Weise kann sich kein Schadstoffkreislauf einstellen, der anderenfalls unter Umständen die Aufrechterhaltung einer Gutsuspension im Sinterreaktor verhindern könnte. Von Vorteil ist hierbei, daß die Bypaßführung der Heißgase im Bereiche des Gutabscheiders eine Kühleinrichtung aufweist, an die sich ein Staubabscheider anschließt, so daß die in den Heißgasen verflüchtigten Schadstoffe abgeschreckt und in kristalline staubförmige Stoffe überführt werden, die in einfacher Weise mit Staubscheidern üblicher Bauart aus den Gasen niedergeschlagen werden können.

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In Sonderfällen können die gesamten Abgase des Sinterreaktors abgezogen, direkt oder indirekt abgekühlt und danach separat entstaubt werden, wobei das abgeschiedene Material einen höheren Alkaligehalt aufweist als das übrige gesinterte Endprodukt .

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in Durchlaufrichtung des Gutes gesehen vor dem Suspensions-Sinterreaktor ein gesonderter Wärmebehandlungsofen für das Gut angeordnet ist, der mit einer zusätzlichen. Brennstoffzugabe ausgestattet ist. Auf diese Weise werden die Schadstoffanteile in dem Feingut kontrolliert und in dem Maße verflüchtigt, wie es für die Aufrechterhaltung der Feingutsuspension im Sinterreaktor erforderlich ist. Als besonders geeignet für den gesonderten Wärmebehandlungsofen ist ein Wirbelschichtofen oder ein Kurzurehofen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gutaustragsleitung des Gutkalzinators über ein Verzweigungsorgan sowohl mit dem gesonderten Wärmebehandlungsofen als auch mit dem Suspensions-Sinterreaktor in Verbindung steht. Auf diese Weise läßt sich die Dimensionierung des Wärmebehandlungsofens so gestalten, daß die vom Suspensions-Sinterreaktor an die Eigenschaften des Gutes gestellten Grenzwerte bezüglich der Schadstoffanteile nicht überschritten werden. Zweckmäßig ist, daß der Suspensions-Sinterreaktor

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über eine Rezirkulationsleitung mit dem gesonderten Wärmebehandlungsofen gutseitig in Verbindung steht, so daß auch über diese Maßnahme eine gezielte Einstellung der für den Suspensions-Sinterreaktor zulässigen Höchstwerte an schmelzphasenbildenden Stoffen im zu sinternden Gut gewährleistet werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles, dem weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zu entnehmen sind, näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Wärmebehandlungssystem mit dem Suspensions-Sinterreaktor in schematischer Darstellung,

Fig. 2 der Suspensions-Sinterreaktor mit vorgeschaltetem Schwebegaswärmetauscher und nachgeschaltetem Schwebegaskühler,

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung des Wärmebehandlungssystems gemäß Fig. 2,

Fig. 4 der Suspensions-Sinterreaktor mit nachgeschaltetem Abscheidezyklon und Bypaßleitung in vergrößerter Darstellung,

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Fig. 5 der Suspensions-Sinterreaktor mit vorgeschaltetem Wirbels chi chtreaktor,

Flg. 6 der Suspensions-Sinterreaktor mit vorgeschaltetem Kurzdrehofen,

Das in Fig. 1 dargestellte Wärmebehandlungssystem besteht aus einem Vorwärmer 1, dem bei 2 das zu behandelnde Gut aufgegeben wird. In Gutdurchlaufrichtung gesehen ist dem Vorwärmer 1 ein Gutkalzinator 3 nachgeschaltet, der mit einer gesonderten Brennstoffzuführung 4 versehen ist. Diesem Gutkalzinator ist ein stationärer Suspensions-SinterreMktor 5 nachgeschaltet. Der Suspensions-Sinterreaktor besteht aus einer senkrecht angeordneten Brennkammer 6, in deren unteren Bereich BrennstoffZuführungen 7 angeordnet sind. Der Suspensions-Sinterreaktor steht über einen Gutabscheider 8 mit einem Gutkühler 9 in Verbindung, aus dem das Gut bei 10 abgezogen wird.

In den Gutkühler 9 wird über ein Gebläse 11 kalte Kühlluft eingeblasen, die als Heißluft den Gutkühler über die Luftleitung 12 verläßt. Die Luftleitung 12 steht ihrerseits mit dem unteren Bereich des Suspensions-Sinterreaktors 5 in Verbindung und mit dem unteren Bereich des Gutkalzinators 3. Der Gutabscheider 8 steht gasseitig ebenfalls mit dem Gut-

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kalzinator 3 über eine Abgasleitung 13 in Verbindung. Die aus h&a Gutkalzinator abgezogenen Heißgase werden über eine weitere Gasleitung 14 dem Schwebegasvorwärmer 1 zugeführt. Mit Hilfe des Vorwärmer-Abgasgebläses 15 werden die heißen Brenngase des Suspensions-Sinterreaktors durch den Gutkalzinator 3 und den Vorwärmer 1 gezogen und einem dem Gebläse nachgeschalteten Jedoch nicht näher öezeichneten Staubabscheider zugeführt.

In Fig. 2 ist der Vorwärmer 1 dargestellt als ein Schwebegasvorwärmer der Zyklonbauart, fcei welchem drei Wärmetauscherzyklone gas- und gutseitig übereinander angeordnet sind, wobei der oberste Zyklon als Doppelzyklon ausgebildet ist. Der Gutkalzinator 3 besteht aus einer Brennstrecke 16, in die im unteren Bereich das dreistufig vorgewärmte Rohmehl aus dem dem Vorwärmer 1 und Brennstoff über die Brennstoffzuführung 4 eingegeben werden. Im Anschluß an die Brennstrecke 16 befindet sich der Gutabscheidezyklon 17 des Gutkalzinator s. Der Gutabscheidezyklon 17 steht über eine Gutaustragsleitung 18 mit dem unteren Teil des Suspensions-Sinterreaktors 5 in Verbindung. Dem Suspensions-Sinterreaktor ist der Gutabscheider 8 in Zyklonbauweise zugeordnet, der über die Brennstrecke 16 und die Abgasleitung 13 mit dem Zyklon 17 des Kalzinators in Verbindung steht. Gutaustragsseitig ist der Gutabscheider 8 mit dinem Gutkühler 9 der

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Zyklonbauart verbunden. Mit dem untersten Zyklon dieses Gutkühlers ist das Gebläse 11 zur Zuführung der Kühlluft verbunden, welche aus dem obersten Zyklon des Gutkühlers als Heißluft abgezogen wird. Die Heißluftleitung 12 steht einerseits mit der Brennstrecke 16 des Gutkalzinators 3 und andererseits mit dem Suspensionssinterreaktor 5 in Verbindung.

Gemäß Fig. 3 ist in Abänderung des in Fig. 2 dargestellten Systems die aus dem Gutabscheider 8 herausführende Abgasleitung 13 in Strömungsrichtung der Gase gesehen zuerst senkrecht nach unten und anschließend wieder senkrecht aufsteigend zu dem Zyklon 17 des Kalzinators zurückgeführt. Diese Abgasleitung dient als Brennstrecke 16 für den Gutkaizinator. Im Bereich der Ausmündung dieser Abgasleitung aus dem Gutabscheidezyklon wird das dreistufig erwärmte Gut aus dem Vorwärmer 1 zugegeben. Getrennt von der Gutzufuhr ist dort eine Brennstoffzuführung 19 angeordnet. Die Brennstoffzuführung 4 befindet sich in einem .Bereich, wo die Heißluftleitung 12 aus dem Gutkühler in die Brennstrecke 16 einmündet.

In Fig. 4 ist der Suspensions-Sinterreaktor 5 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Die senkrecht ausgerichtete Brennkammer weist im unteren Bereich eine Querschnittsverengung 21 auf. Oberhalb und unterhalb dieser Querschnittsverengung sind die BrennstoffZuführungen 7 angeordnet„ In diesem Bereich steht die Brennkammer mit der Luftleitung 12 aus dem Gmtkühler in

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Verbindung. An der Verengung 21 ist der Förderdruck des Gebläses 11 und der Saugzug des Gebläses 15 gemäß Fig. 3 annähernd ausgeglichen. Oberhalb der Querschnittsverengung 21 mündet die Gutaustragsleitung 18 des Zyklons 17 des Kalzinators 3 ein. Der obere Bereich der Brennkammer 6 besteht aus einzelnen Elementen 20, so daß die Länge der Brennkammer veränderbar ist. Hierdurch ist eine optimale Anpassung des Suspensionssinterreaktors an die notwendige Reaktionszeit des exothermen Vorgangs der Klinkermineralbildung durchführbar. Der Gutabscheidezyklon 8 des Suspensions-Sinterreaktors weist austragsseitig eine Rezirkulationsleitung 22 auf, die in die Brennkammer des Suspensions-Sinterreaktors zurückgeführt ist. Unterhalb der Einmündung der Gutaustragsleitung 18 und unterhalb der Einmündung der Rezirkulationsleitung 22 in die Brennkammer 6 sind vorzugsweise verstellbare Prallschieber 23 angeordnet. Die durch ein Stellorgan 24 regelbare Austragsleitung 25 des Gutabscheiders 8 ist mit dem nicht näher dargestellten Gutkühler 9 verbunden. Aus dem Gutabscheider 8 mündet gasseitig ein Tauchrohr 26 aus, über welches die heißen Brenngase des Sinterreaktors abgezogen werden. Im Bereich des Tauchrohres ist eine By-passführung 27 angeordnet, die mit Kaltluft gekühlt wird. Die By-passleitung ist mit einer nicht näher dargestellten Entstaubungseinrichtung verbunden. Im Anschluß an das Tauchrohr verläuft die Brennstrecke 16 des Gutkalzinators. In diese Brennstrecke ist die Gutleitung 28 für das im Vorwärmer 1 dreistufig vorgewärmte Zementrohmehl geführt. Unter-

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halb der Gutzuführung ist ein verstellbarer Prallschieber 29 und auf etwa gleicher Höhe ist die Brennstoffzuführung 4 angeordnet. Die Heißluftleitung 12 ist dort in die Brennkammer 6 des SuspensionsSinterreaktors geführt, wo die Klinkerbildung bereits abgeschlossen ist.

Gemäß Fig. 5 ist vor dem Suspensions-Sinterreaktor 5 ein Wirbelschichtreaktor 30 zur Verflüchtigung der schmelzphasenbildenden Anteile im Gut angeordnet. Der Wirbelschichtreaktor steht mit der Gutaustragsleitung 18 des Zyklons 17 des Kalzinators in Verbindung. Aus dem Wirbelschichtreaktor ist eine Gutleitung 31 in den unteren Bereich des Suspensions-Sinterreaktor s geführt. Der Wirbelschichtreaktor ist mit einer Brennstoffzuführung 32 üblicher Bauart versehen. Die im Wirbelschichtreaktor verflüchtigten Schadstoffanteile des Gutes werden über die Abgasleitung 33 aus dem System abgezogen. Die Abgasleitung 33 weist eine Kühleinrichtung 34 auf, durch die die abgezogenen Gase so weit abgekühlt werden, daß die darin enthaltenen Schadstoffe in kristaliner Form anfallen und über nicht näher dargestellte Entstaubungseinrichtungen üblicher Art aus dem System entfernt werden können. Sowohl der Wirbelschichtreaktor 30 wie auch der Suspensions-Sinterreaktor 5 sind über Rezirkulationsleitungen 22, 35 mit dem Zyklonabscheider 8 verbunden. In die Gutleitung 31 mündet ein Gutbypass 36 aus dem Zyklon 17 des Kalzinators 3.

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Gemäß Fig. 6 weist das Wärmebehandlungssystem statt eines Wirbelschichtreaktors zur Ausdampfung der schmelzphasenbildenden Gutanteile einen Kurzdrehofen 37 auf. Das Längen-Durchmesserverhältnis des Drehofens beträgt vorzugsweise L/D = 2/1 bis 4/1. In den Einlaufbereich des Drehofens mündet die Gutaustragsleitung 18 des Zyklons 17 des Kalzinators. Der Drehofen ist über Laufringe 38 und Druckrollen 39 drehbar gelagert und wird von einem nicht näher bezeichneten Antrieb über einen Zahnkranz 40 angetrieben. Am gutaustragsseitigen Ende des Drehrohrofens ist ein Brenner 41 angeordnet. Der Drehofenaustrag ist über das Gehäuse 42 und über die Gutleitung 31 mit dem Suspensionssinterreaktor verbunden. Die Gutleitung 31 weist eine Bypassleitung 36 zur Gutaustragsleitung 18 des Zyklons 17 des Kalzinators auf. Das Gehäuse 42 sowie der Einlaufbereich des Drehofens weisen eine Anordnung 43 zur Einführung von Wasser oder Wasserdampf zwecks Erhöhung der Flüchtigkeit der schmelzphasenbildenden Anteile im Gut auf.

Im Betrieb durchsetzt das dem Zyklonvorwärmer 1 bei 2 aufgegebene feinkörnige bis mehlfßrmige Zementrohgut den dreistufigen Zyklonvorwärmer von oben nach unten in bekannter Weise im Gegenstrom zu den das System durchströmenden heißen Gasen. Das Behandlungsgut ist ein Zementrohmehl mit niedrigen Schmelzphasenanteilen wie zum Beispiel Alkalien, Schwefelverbindungen und dergleichen. Das in dem Zyklonvorwärmer dreistufig

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vorgewärmte Zementrohmehl wird bei 28 dem Gutkalzinator 3 aufgegeben und unter Brennstoffzugabe in der Brennstrecke 16 des Kalzinators in den heißen Brenngasen kalziniert und anschließend im Zyklon 17 des Kalzinators von dem heißen Gasstrom getrennt (Fig. 2).

Das weitgehend kalzinierte Gut wird anschließend zur Verflüchtigung der eventuell noch zu hohen Anteile an schmelzpTiasenbildenden Komponenten dem Wirbelschichtreaktor 30 aufgegeben, in dem unter Brennstoffzufuhr das Gut wiederum heißen Gasen ausgesetzt wird. Die Temperatur dieser heißen Gase wird so hoch eingestellt, daß mit Sicherheit die restliche Ausdampf ung der schmelzphasenbildenden Anteile im Gut erfolgt. Die mit den verflüchtigten Gutanteilen, zum Beispiel Alkalien, oder Schwefelverbindungen angereicherten Abgase des Wirbelschichtreaktors werden mit Kaltluft der Kühleinrichtung 34 abgeschreckt, so öaB die in den Gasen verflüchtigten Stoffe kondensieren und mittels der Abgasleitung 33 einem nicht näher dargestellten Entstaubungssystem zugeführt werden können.

Aus dem Wirbelschichtreaktor 30 wird das von den schmelzphasenbildenden Anteilen befreite Gut mittels der Gutleitung 31 in den unteren Bereich der Brennkammer 6 des Suspensions-Sinterreaktors 5 aber oberhalb der Querschnittsverengung 21 zugegeben. An der Zugabestelle wird Brennstoff und heiße Kühlerabluft zuge-

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führt, entsprechend der Maßgabe, daß in dem Suspensions-Sinterreaktor Temperaturen von ca. 1.400 bis 1.500 ⁰C aufrechterhalten werden. Bei diesen Temperaturen wird das, wie oben beschrieben, vorbehandelte Zementrohmehl in der Schwebe gesintert. Die zur Sinterung des Gutes erforderliche Verweilzeit in der Brennkammer des Suspensions-Sinterreaktors wird durch eine entsprechend lang ausgelegte Brennkammer erreicht. Die Länge der Brennkammer kann zum Beispiel durch einzelne Kammereiemente 20 an das jeweilige Gut angepaßt werden. Das gesinterte feinkörnige Gut wird in dem an die Brennkammer 6 angeschlossenen Gutabscheider 8 aus den heißen Brenngasen abgeschieden und mit Hilfe des Stellorgans 24 entweder teilweise über die Rezirkulationsleitung 22 in den Sinterreaktor zurückgeführt oder aber direkt in den Zyklongutkühler 9 geleitet. In den Zyklonen des GutkUhlers wird das Gut mit Hilfe vom Gebläse 11 geförderter Kaltluft abgekühlt und wird ganz oder teilweise ohne weitere Vermahlung oder sonstige Aufbereitung direkt in die Fertiggutsilos eingebracht (Fig. 4, 5).

Die heiße Abluft des Gutkühlers wird einesteils als Verbrennungsluft dem Gutkalzinator 3 anderenteils dem Suspensioas-Sinterreaktor zugeführt und zwar bei ersterem wahlweise über den Sinterreaktor an einer Stelle, wo die Klinkermineralbildung bereits abgeschlossen ist. Bevorzugterweise wird dies am Ende der Brennkammer 6 sein, bevor die heißen Brenngase in den

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Abscheidezyklon 8 strömen. Hierdurch wird eine relative Abkühlung der Brenngase erzielt, so daß der Abscheidezyklon, insbesondere dessen Tauchrohr höhere Standzeiten aufweisen (Fig. 4).

Die heißen, mit Sauerstoff angereicherten Brenngase des Suspensions-Sinterreaktors werden aus dem Gutabscheider abgezogen und der Brennstrecke 16 des Gutkalzinators zugeführt. Mit Hilfe der im Gutkalzinator anfallenden heißen Abgase wird das dem Vorwärmer bei 2 aufgegebene Gut beim Durchgang durch die einzelnen Zyklone des Vorwärmers auf Kalzinationstemperaturen aufgeheizt.

Der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist nicht nur auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erstreckt sich auf jede anlagentechnische Ausführung und eingesetzte Verfahrenstechnik, die im Rahmen der Ansprüche der Anmeldung liegen.

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Claims

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Patentansprüche

1.^; Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut in den heißen Gasen eines Wärmebehandlungssystemes, bestehend aus Vorwärmzone, Kalzinierzone, Sinterzone und Kühlzone, d adurch gekennzeichnet, daß bei einem Gut mit niedrigen Schmelzphasenanteilen,vorzugsweise Zementrohmaterial die Sinterung des weitgehend kalzinierten Gutes in einer Suspensions-Reaktionszone, vorzugsweise im Gleichstrom durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Suspensions-Sinterzone und der Kühlzone das Gut von den Heißgasen in einer gesonderten Trennzone separiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Suspensions-Sinterzone austretende Gut in der Kühlzone in der Schwebe oder in einer Wirbelschicht gekühlt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der für die Wärmebehandlung des Gutes erforderliche Brennstoff auf die Kalzinier- und Suspensions-Sinterzone aufgeteilt wird, wobei vorzugsweise minderwertiger

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ORIGINAL INSPECTED

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Brennstoff in die Kalzinierzone und hochwertiger Brennstoff in die Suspensions-Sinterzone aufgegeben wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß gasförmige und/oder flüssige und/oder feste Brennstoffe verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Brennstoff verbrennung benötigte Oxidationsmittel als Heißluft der Kühlzone entnommen und nach Maßgabe der Brennstoffaufteilung auf die Kalzinierzone bzw. Suspensions-Sinterzone in diese eingeleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung der Kühlerheißluft auf Kalzinierzone und Suspensions-Sinterzone durch Drosselung der Heißluft in der zur Kalzinierzone führenden Heißluftleitung erfolgt.

8ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kühlzone entnommene Heißluft nach Maßgabe der in der Suspensions-Sinterzone erforderlichen Gasgeschwindigkeit aufgeteilt wird.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Abluft der Kühlzone der Suspensions-Sinterzone dort zugeführt wird, wo die Klinkermineralbildung abgeschlossen ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Suspensions-Sinterzone der Kalzinierzone zugeführt weuden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Abgasen der Suspensions-Sinterzone enthaltene Restsauerstoff zur Verbrennung von Brennstoff verwendet wird, der vor Einleitung dieser Abgase in die Kalzinierzone gesondert zugeführt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des in der Trennzone abgeschiedenen Gutes in die Suspensions-Sinterzone zurückgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des in der Trennzone vom Gut separierten Gases im Bereich zwischen der Trennzone und der Kalzinierzone aus dem Wärmebehandlungssystem abgezogen

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KHD - 4 - H 78/76

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Wärmebehandlungssystem abzuziehenden Gase innerhalb der Trennzone aus deren gutarmen Bereich abgezogen werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Wärmebehandlungssystem abgezogenen Gase unmittelbar nach dem Abzug gekühlt und nachfolgend entstaubt werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des weitgehend kalzinierten Gutes aus der Kalzinierzone vor Eintritt in die Suspensions-Sinterzone einer gesonderten Wärmebehandlung zur Verflüchtigung der schmelzphasenbildenden, insbesondere alkali-Kaltigen Bestandteile des Gutes zugeführt wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzphasenbildende Anteil im Gut bei der Aufgabe in die Suspensions-Sinterzone kleiner 25 % ist, vorzugsweise zwischen 10 und 20 % liegt.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die verflüchtigten Gutbestandteile aus dem Wärmebehandlungssystem abgezogen, unmittelbar danach gekühlt und als separierter Staub verworfen werden. - 5 -

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KHD - 5 - H 78/76

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Flüchtigkeit der schmelzphasenbildenden Gutanteile Zuschlagstoffe, vorzugsweise Wasserdampf der gesonderten Wärmebehandlung und/oder der Suspensions-Sinterzone zugeführt werden.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamten Abgase aus der Suspensions-Sinterzone abgezogen, direkt oder indirekt abgekühlt und danach separat entstaubt werden.

21. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch ein Wärmebehandlungssystem, bestehend aus einem Gutvorwärmer (1), einem Gutkaizinator (3) vorzugsweise mit gesonderter Brennstoffzuführung (4) und einem diesen in Durchlaufrichtung des Gutes gesehen nachgeschalteten Suspensions-Sinterreaktor (5), der vorzugsweise im Gleichstrom betrieben wird, welchem seinerseits ein Gutkühler (9) nachgeschaltet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Suspensions-SinterreMktor (5) und dem Gutkühler (9) ein Gutabscheider (8), vorzugsweise ein Abscheidezyklon angeordnet ist_o - 6 -

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KHD - 6 - H 78/76

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Gutkalzinator (3) als auch der Suspensions-Sinterreaktor (5) gesonderte Brennstoffzuführungen (4, 7) aufweisen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21, 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutkalzinator (3) und der Suspensions-Sinterreaktor (5) eine Heißluftverbindung (12) mit dem Gutkühler (9) aufweisen.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heißluftverbindung (12), vorzugsweise in der Verbindung zwischen dem Gutkalzinator (3) und dem Suspensions-Sinterreaktor (9) Drosselorgane (45) angeordnet sind·

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspensions-Sinterreaktor (5) abgasseitig mit dem Gaseintritt des Gutkalzinators (3) in Verbindung steht.

27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutabscheider (8) gutaustragsseitig über eine Rezirkulationsleitung (22) mit dem Suspensions-Sinterreaktor (5) in Verbindung steht.

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KHD - 7 - H 78/76

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutabscheider (8) abgasseitig eine Bypass-Führung (27) für einen Teil der vom Gut getrennten Heißgase aufweist.

29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Führung (27) der Heißgase im Bereich des Gutabscheiders eine Kühleinrichtung (44) ' aufweist, an die sich ein Staubabscheider anschließt.

30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchlaufrichtung £es Gutes gesehen, vor dem Suspensions-Sinterreaktor ein gesonderter Wärmebehandlungsofen für das Gut angeordnet ist, der mit einer zusätzlichen Brennstoffzugabe (32) ausgestattet ist.

31· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Wärmebehandlungsofen ein Wirbelschichtofen (30) ist.

32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Wärmebehandlungsofen ein Kurzdrehofen (37) ist.

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" " H 78/76

33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Wärmebehandlungsofen (30, 37) zwischen dem Gutkalzinator (3) und dem Suspensions-Sinterreaktor (5) angeordnet ist.

34. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsleitung (18) des Gutkalzinator s (3) sowohl mit dem gesonderten Wärmebehandlungsofen (30, 37) als auch mit dem Suspensions-Sinterreaktor (5) in Verbindung steht.

35. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmebehandlungsofen (30, 37) eine mit einer Kühleinrichtung (34) versehene Abgasleitung (33) aufweist, die mit einer Entstaubungseinrichtung in Verbindung steht.

36. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmebehandlungsofen (30, 37) und/oder der Suspensions-Sinterreaktor (5) eine Einrichtung (43) zur Zuführung von Zuschlagstoffen zu dem Behandlungsgut aufweisen.

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37. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspensions-Sinterreaktor (5) über eine Rezirkulationsleitung (35) mit dem gesonderten Wärmebehandlungsofen (30, 37) gutseitig in Verbindung steht.

38. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (6) des Suspensions-Sinterreaktors (5) aus mehreren, vorzugsweise miteinander verbindbaren Kammerelementen (20) besteht.

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