DE2946991A1

DE2946991A1 - Anlage zur calzinierung von tonerde (aluminiumoxyd) u.ae. produkten

Info

Publication number: DE2946991A1
Application number: DE19792946991
Authority: DE
Inventors: Robert Bitsch; Gilbert Labriot; Jean Lebesgue; Michel Wattelle
Original assignee: Aluminium Pechiney SA; Fives Cail Babcock SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1978-11-27
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1980-06-12
Also published as: FR2442414A1; AU519447B2; HU180038B; GR68696B; US4286944A; YU288279A; FR2442414B1; YU40584B; AU5191779A; DE2946991C2; CA1138643A; JPS6110172B2; IN152099B; JPS5581738A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. A. WEDDE OiPl .-ΙΝβ. Κ. ElVIPL

Deuteohe Bank 00/28 001 BLZ 7OO 7O01 ο Bayer. Hypobank 172ΟΟ28ΟΟΟ BLZ 7OO 200 07 Poetaoheok Mohn. 473S2-8OSBLZ 7OO 10080

8OOO MÜNCHEN ΘΟ Schumannetr. 2 - Tel. COSOJ 47 10 47 Telegramme: Patentwedele - München

21. November 1979

Akte; P 23 768

ALUMINIUM PECHINEY LYON (Frankreich)

und

PIVES-CAIL BABCOCK S.A. PARIS (Frankreich)

Anlage zur Calzinierung von Tonerde (Aluminiumoxyd) und ähnlichen Produkten

Die Erfindung betrifft Anlagen zur Calzinierung von Tonerde oder ähnlichen Produkten mit einem Drehrohrofen von großer Länge, in welchen das zu calzinierende, gegebenenfalls feuchte Produkt in kaltem Zustand an einem Ende eingeführt wird, während ein am anderen Ende angeordneter Bren-

W arme
ner die erforderliche ' Kalorien liefert. Bekanntlich ist der thermische Wirkungsgrad einer derartigen Anlage schlecht, insbesondere, weil die Verluste durch Strahlung

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und Rauchgase groß sind, wobei diese den Ofen bei Temperaturen zwischen 300° und 400° C verlassen.

"Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Modifizierung dieser Anlagen ihren thermischen Wirkungsgrad zu verbessern und damit ihren Brennstoffverbrauch zu verringern.

Es sind schon Calzinierungsanlagen mit einem kurzen Drehrohrofen und einem am Kopf des Ofens angeordneten Zyklonen-Wärmetauscher ausgeführt worden, der die Rauchgase des Ofens zur Trocknung und Vorwärmung des zu calzinierenden Produktes verwendet; diese Anlagen haben einen besseren thermischen Wirkungsgrad als die Anlagen mit langem Ofen. Aber diese lösung ist uninteressant, wenn es sich darum handelt, eine vorhandene Anlage mit langem Ofen zu ändern, denn in diesem Pail verlassen die Gase den Ofen mit relativ niedriger Temperatur, und der geringe Gewinn, der aus dem Einbau eines Wärmetauschers am Kopf des Ofens resultieren würde, würde bei wirtschaftlicher Arbeitsweise nicht ausreichen, die Kosten des Wärmetauschers zu amortisieren.

Erfindungsgemäß wird der thermische Wirkungsgrad von Calzinierungsanlagen mit einem langen Drehrohrofen und einem oder mehreren Zyklonen zur Entstaubung der Rauch-

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gase des Ofens dadurch verbessert, daß der Brenner in die obere Hälfte des Ofens eingesetzt wird, während die untere Hälfte als Kühler für das calzinierte Produkt verwendet wird, und dadurch, daß an dem Kopf des Ofens ein Wärmetauscher mit wenigstens einem Zyklon, dessen Einlaß mit dem Einlaß des Ofens verbunden ist, und mit einer Leitung angeordnet ist, welche den Auslaß dieses Zyklons mit dem Einlaß des oder der Entstaubungszyklone verbindet und einen vertikalen Teil aufweist, wobei das zu calzinierende Produkt an der Basis des vertikalen Teiles dieser Leitung eingeführt, durch die dort zirkulierenden Hauchgase bis zu den Entstaubungszyklonen mitgenommen, in diesen Zyklonen von den Rauchgasen getrennt, vor dem genannten Zyklon in den Rauchgasstrom wiedereingeführt, dann von den Rauchgasen in diesem Zyklon getrennt und wieder in den Ofen eingeführt wird.

Vorzugsweise befindet sich der Brenner um etwa ein Drittel der Länge des Ofens vc*i seinem oberen oder Eintragsende her entfernt. Er wird mit Brennstoff und gegebenenfalls mit Primärluft durch Rohrleitungen versorgt, die am Ofen entlanglaufen und an ortsfeste Leitungen durch an einem Ende des Ofens angeordnete Drehverbindungen angeschlossen sind. Als Variante kann die Primärluft dem Brenner von einem am Ofen befestigten Gebläse geliefert werden. Die Sekundärluft wird am unteren oder Austrags-

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ende des Ofens eingeführt und durchströmt den Ofen bis zum Brenner im entgegengesetzten Sinne wie das calzinierte Produkt. Im Inneren des Ofens im Bereich des Brenners ist eine venturiförmige Einengung ausgebildet.

Die den Zyklon mit den EntstaubungsZyklonen verbindende Leitung weist einen absteigenden und einen ansteigenden Teil auf, die durch einen U-förmigen Teil verbunden sind, und das zu calzinierende Produkt wird unten am ansteigenden Teil in einem Bereich mit eingeengtem Querschnitt eingebracht. Ober diesem Bereich befindet sich ein Bereich zur Wirbelbildung, dessen Querschnitt größer als derjenige des oberen Abschnittes des ansteigenden Teiles der Leitung ist. Es kann eine Einrichtung vorgesehen werden, um Druckgas in den U-förmigen Teil der Leitung zur Vermeidung ihrer Verschlammung einzublasen.

Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Pig. 1 das Schema einer herkömmlichen Calzinierungsanlage mit langem Ofen; und

Pig. 2 das Schema einer gemäß der Erfindung modifizierten Anlage.

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Die in Pig. 1 dargestellte Anlage weist im wesentlichen einen Drehrohrofen 10 von großer Länge, einen Kühler 12, einen Multizyklon 14 und ein zur Entstaubung der Rauchgase des Ofen dienendes Filter 16 auf. Der Multizyklon besteht aus einer Batterie von parallel beschickten Zyklonen.

Das zu calzinierende Produkt wird in das obere Ende des Ofens zusammen mit dem im Multizyklon 14 und dem Filter aufgefangenen Staub eingebracht. Der Ofen weist eine geringe Neigung auf, dergestalt, daß das Produkt vom oberen Ende zum unteren Ende unter der Einwirkung der Schwerkraft und der Drehung des Ofens vorrückt. Während seines Aufenthaltes im Ofen befindet sich das Produkt in Kontakt mit den Rauchgasen, die von der Verbrennung eines durch einen am unteren Ende des Ofens angeordneten Brenner 18 eingespritzten Brennstoffes und von an demselben Ende zugeführter Luft herrühren. Bei seinem Austritt aus dem Ofen wird das calzinierte Produkt im Kühler 12 gekühlt. Die Rauchgase des Ofens werden von einem Gebläse 15 angesaugt und an die Atmosphäre durch den Kamin 17 abgegeben, nachdem sie im Multizyklon 14 und dem Filter 16 von Staub gereinigt worden sind.

Bei der Anlage gemäß Fig. 2 wurde der lange Ofen 10, der Multizyklon 14 und das Filter 16 in den Positionen bei-

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behalten, die sie in der ursprünglichen Anlage innehatten, um die Kosten des Umbaues auf ein Minimum zu beschränken.

Der Brenner 18 wurde fortgelassen und an seine Stelle ein Brenner 20 im oberen Teil des Ofens angeordnet, etwa um ein Drittel der länge des Ofens vom oberen Ende her entfernt. Der Brenner 20 wird mit Brennstoff durch eine Rohrleitung 22 beschickt, die am Ofen entlangläuft und an eine Versorgungsleitung über eine am unteren Ende des Ofens angeordnete Drehverbindung angeschlossen ist. Die Primärluft wird dem Brenner 20 durch ein Gebläse 28 zugeführt, das am Mantel des Ofens befestigt und von einem Elektromotor angetrieben wird; dieser wird über einen zwischenliegenden Kollektor gespeist, dessen Schleifringe am Ofen befestigt sind. Im Inneren des Ofens im rechten Winkel zum Brenner ist eine venturiförmige Einengung 30 vorgesehen.

Der Ofen ist mit dem Einlaß eines Zyklons 34 durch ein Rohr 32 verbunden, deren unterer Abschnitt 33 eine Be-Schickungsschurre bildet, die in den Ofen eindringt; zwischen dem Ofen und der Schurre ist ein Dichtungselement vorgesehen. Der Auslaß für die Gase aus diesem Zyklon ist an den Einlaß des Multizyklons 14 durch eine Leitung 36 mit einem absteigenden Teil 36· und einem ansteigenden Teil 36^M angeschlossen, welche an ihrer Basis

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durch einen U-förmigen Teil verbunden sind. Der ansteigende Teil ist annähernd vertikal und enthält an seinem unteren Abschnitt einen Bereich 38 mit einer Einengung. Duroh einen Trichter 40 und eine Beschickungseinrichtung mit Schnecke erfolgt die Einführung des zu calzinierenden Produktes gerade oberhalb des engsten Querschnittes des Bereiches 38. Dieser Bereich ist venturiförmig ausgebildet, und der Teil 39 der Leitung, der sich an den divergierenden Teil des Venturi-Bereiches anschließt, weist einen Durchmesser auf, der ausreichend groß ist, um eine den Wärmeaustauech begünstigende Wirbelbildung entstehen zu lassen. Hinter diesem Leitungsteil verringert aich der Durchmesser der Leitung, so daß die Mitnahme des Produktes durch die Rauchgase erfolgen kann. Die Auslässe für den Staub an Multizyklon 14 und Filter 16 sind durch Rohre mit dem Rohr 32 verbunden, und die Spitze des Zyklons 34 ist an die Schurre 33 durch ein Rohr 46 angeschlossen.

Durch im unteren U-förraig^n Teil der Leitung 36 vorgesehene Düsen 48 kann Luft oder ein anderes Gas eingeblasen werden, um eine Verschlammung der Leitung zu vermeiden.

Im Betrieb strömt am unteren Ende des Ofens durch das Ansauggebläse 15 angesaugte Luft, gegebenenfalls durch den Kühler 12 hindurch, in den Ofen zum Brenner 20, wo die Verbrennung des eingespritzten Brennstoffes in den Luftstrom Rauchgase mit hoher Temperatur erzeugt, die

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bis zum oberen Ende des Ofens gelangen, dann das Bohr 32, den Zyklon 34, die leitung 36, den Multizyklon 14 und das Filter 16 durchströmen, bevor sie durch den Kamin 17 an die Atmosphäre abgegeben werden.

Das zu calzinierende Produkt wird in die Leitung 36 durch die Beschickungseinrichtung 42 eingeführt und von den Rauchgasen bis zum Multizyklon 14 mitgenommen. Wenn das Produkt feucht ist, wird es bei seinem Aufenthalt in der Leitung 36 getrocknet, deren Länge dementsprechend gewählt wird, so daß die Gefahr einer Verschlammung des Multizyklons vermieden wird. In diesem wird das Produkt von den Rauchgasen getrennt und durch das Rohr 44 in dae Rohr 32 geführt, wo es in Berührung mit den Rauchgasen gebracht wird, die den Ofen mit hoher Temperatur verlassen. Es wird von den Rauchgasen bis zum Zyklon 34 mitgenommen, dann von diesen getrennt und durch das Rohr 46 und die Schurre 33 in den Ofen eingebracht.

Im ersten Abschnitt des Ofens wird das Produkt der letzten Phase der Calzinierung unterworfen. Hinter der Einengung 30 wird das calzinierte Produkt durch die Luft gekühlt, die den unteren Teil des Ofens durchströmt.

Am Auslaß des Ofens kann das Produkt einem zusätzlichen Kühlvorgang im Kühler 12 ausgesetzt werden.

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Da der Wärmeaustausch zwischen Gasen und Feststoffen im durch das Rohr 32, den Zyklon 34, die Leitung 36 und den Multizyklon H gebildeten Wärmetauscher viel intensiver ist als im Ofen, wird der Brennstoffverbrauch wesentlich geringer als in der Anlage gemäß Pig. 1 für ein und denselben Ertrag; im Falle der Erzeugung von Aluminiumanhydrid aus Aluminiumhydrat bei 13$ Feuchtigkeit beträgt die Reduzierung des Verbrauchs etwa #

Da außerdem die am Ofen vorgenommenen Modifikationen nicht bedeutend und die zusätzlichen Teile: Rohr 32, Zyklon 34 und Leitung 36 statische Elemente, einfach im Aufbau und wenig kostspielig sind, sind die Investierungskosten relativ niedrig und amortisieren sich schnell.

Selbstverständlich ist die beschriebene Anlage nur als Ausführungsbeispiel anzusehen und können zahlreiche Änderungen daran vorgenommen werden, vor allem durch Anwendung technisch gleichwertiger Einrichtungen, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Insbesondere könnten mehrere in Reihe oder parallel angeordnete Zyklone zwischen dem Ofen und dem Multizyklon 14 vorgesehen werden. Es könnte auch eine Vorcalzinierung des Produktes vor seinem Eintritt in den Ofen entweder in dem Rohr 32 oder in einer vor dem Ofen angeordneten Kammer in Betracht gezogen werden, wobei die für diesen

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Vorgang erforderliche Wärme durch Verbrennung eines Brennstoffes unter luftzufuhr geliefert wird, welche beispielsweise dem Kühler 12 entnommen und der Vorcalzinierungszone durch den Ofen hindurch oder durch eine Außenleitung zugeführt wird.

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Claims

NAOMor:»f:iCHT| 21. November 1979 Akte; P 23 768 PATENTANSPRÜCHE

1. Anlage zur Calzinierung mit einem langen Drehrohrofen, welcher mit einem Brenner und einem oder mehreren Zyklonen zum Entstauben der Rauchgase des Ofens ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner, in Pließrichtung des Produktes im Ofen gesehen, in der oberen Hälfte des Ofens angeordnet wird, wobei der hinter dem Brenner gelegene Abschnitt des Ofens zur Kühlung des calzinierten Produktes verwendet wird, und daß am Kopf des Ofens ein Wärmetauscher mit wenigstens einem Zyklon,dessen Einlaß mit dem Einlaß des Ofens verbunden ist, und mit einer leitung angeordnet ist, welche den Auslaß dieses Zyklons mit dem Einlaß des oder der Entstaubungszyklone verbindet und einen vertikalen Teil aufweist, dergestalt, daß das zu calzinierende, an der Basis des vertikalen Teiles dieser leitung eingeführte Produkt durch die dort zirkulierenden Rauchgase zu den Entstaubungszyklonen mitgenommen, in diesen Zyklonen von den Rauchgasen getrennt, vor dem genannten Zyklon wieder in den Rauchgasstrom eingeführt, dann in diesem Zyklon von den Rauchgasen getrennt und in den Ofen eingeführt wird.

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2. Anlage zur Calzinierung mit einem Drehrohrofen, welcher mit einem Brenner und einem am Kopf des Ofens angeordneten Zyklonen-Wärmetauscher ausgerüstet ist, wo das zu calzinierende Produkt durch die den Ofen verlassenden Rauchgase erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Brenner, in Fließrichtung des Produktes im Ofen gesehen, in der oberen Hälfte des Ofens angeordnet ist, daß am unteren Ende des Ofens ein Lufteinlaß vorgesehen ist, und daß das obere Ende des Ofens, an welchem die Rauchgase austreten, durch ein Rohr mit dem Wärmetauscher verbunden ist, wobei dieser aus wenigstens zwei Zyklonen und einer diese beiden Zyklone verbindenden Leitung mit einem vertikalen Teil besteht, welcher von den Rauchgasen von unten nach oben durchströmt und mit einem Einlaß für das zu calzinierende Produkt an seinem unteren Teil versehen ist.

3. Anlage zur Calzinierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne⁺ , daß sich der Brenner um etwa ein Drittel der Länge des Ofens von seinem oberen Ende her entfernt befindet.

4. Anlage zur Calzinierung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen im Bereich des Brenners eine konvergierend-divergierend düeenförmige Einengung aufweist.

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5. Anlage zur Calzinierung nach Anspruch 2, 5 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher einen Zyklon aufweist, dessen Einlaß mit dem oberen Ende des Ofens und mit mehreren parallel geschalteten Zyklonen verbunden ist, deren Einlasse mit dem Auslaß des genannten Zyklons durch die genannte Leitung mit einem absteigenden und einem ansteigenden Teil verbunden sind, welche an ihrer Basis durch einen U-förmigen Teil verbunden sind, und daß der Einlaß des zu calzinierenden Produktes an der Basis des ansteigenden Teiles der genannten Leitung in einem Bereich mit eingeengtem Querschnitt, angeordnet ist.

6. Anlage zur Calzinierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die mit Druckgas versorgten Düsen im U-förmigen Teil der Leitung angeordnet sind, um ihre Verschlammung zu vermeiden.

7. Anlage zur Calzinierung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Bereich mit eingeengtem Querschnitt ein Bereich zur Wirbelbildung angeordnet ist, dessen Durchmesser größer als derjenige des oberen Abschnittes des ansteigenden Teiles der Leitung ist.

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