DE3035967A1

DE3035967A1 - Verfahren zum herstellen von zement und anlage zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3035967A1
Application number: DE19803035967
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1979-10-19
Filing date: 1980-09-24
Publication date: 1981-04-30
Also published as: FR2467827A1; DK439980A; ATA681779A; JPS5920624B2; IT8012679A0; IT1133516B; AT365772B; US4318745A; JPS5663850A

Description

Verfahren zum Herstellen von Zement und Anlage zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Zement, bei dem das in einem mehrstufigen Wärmeaustausch mit dem heißen Abgasstrom aus einem vertikalen Kalzinator vorgewärmte, in diesem Kalzinator mit zerkleinertem, vorgewärmtem Brennstoff gemischte und durch das Verbrennen des Brennstoffes zum Kalzinator zusätzlich mit Wärmemengen versorgte Rohmehl nach einem Austragen aus dem Kalzinator durch den heißen Abgasstrom aus diesem ausgeschieden und in einem Drehrohrofen zu Zementklinker gebrannt wird, der anschließend mit Kühlluft abgekühlt wird, wobei zumindest ein Teilstrom der Abgase aus dem Drehrohrofen von unten in den Kalzinator geführt wird, der vorzugsweise mit wenigstens einem Teil der erwärmten Kühlluft als Verbrennunfsluft versorgt wird, sowie auf eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Da die Vorgänge der Vorwärmung und der Kalzinierung des Rohmehls in einem Drehrohrofen, der sich ür das Brennen von Zementklinker an sich sehr gut eignet, zwangsläufig zu langsam und zu aufwendig verlaufen, ist man dazu übergegangen, das Vorwärmen und Kalzinieren des Rohmehls möglichst außerhalb des Drehrohrofens durchzuführen. Zu diesem Zweck wurden bei bekannten Anlagen den Drehrohröfen sogenannte Kalzinatoren vorgeordnet, in denen das vorgewärmte Rohmehl mit zerkleinertem Brennstoff ge-

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mischt wird, so daß beim Verbrennen des Brennstoffes dem Rohmehl die für das Austreiben des Kohlendioxids aus der Kalksteinkomponente erforderliche Wärmemenge zugeführt werden kann. Die heißen Abgase dieser Kalzinatoren werden außerdem zum Vorwärmen des Rohmehls herangezogen, was eine entsprechende Ausnützung der anfallenden Abwärme erlaubt. Im Drehrohrofen braucht folglich das weitgehend vorkalzinierte Rohmehl nur mehr zu Klinker gebrannt zu werden. Durch das Herausnehmen des Kalnziniervorganges aus dem Drehrohrofen wurde es möglich, für das Kalzinieren minderwertigere Brennstoffe einzusetzen, was als weiterer Vorteil des Vorkalzinierverfahrens angesehen werden muß. Allerdings müssen diese Brennstoffe, bevor sie in den Kalzinator gelangen, aufbereitet werden. Diese Aufbereitung umfaßt im allgemeinen eine Trocknung und eine Mahlung auf Mehlfeinheit der festen Brennstoffe, damit die für das Kalzinieren erforderlichen Wärmemengen auch tatsächlich zur Verfügung gestellt werden können. Der mögliche Einsatz von minderwertigeren festen Brennstoffen für das Kalzinieren außerhalb des Drehrohrofens ist folglich mit einem vergleichsweise großen Aufwand verbunden, der die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von minderwertigeren Brennstoffen wiederum herabsetzt.

Um den eingesetzten Brennstoff besser ausnützen zu können, wird dieser Brennstoff vorgewärmt. Zu diesem Zweck ist es bekannt (DE-OS 25 41 564), den gemahlenen Brennstoff über eine Einblasleitung in den Kalzinator einzubringen, wobei zur Förderung des Brennstoffes die erwärmte Kühlluft aus dem an den Drehrohrofen angeschlossenen Kühler dient. Diese Kühlluft bewirkt nicht nur eine Vorwärmung des Brennstoffes, sondern kann auch als Verbrennungsluft verwendet werden. Da die fühlbare Abwärme

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der Kühlluft nicht ausreicht, um den Brennstoff auf das gewünschte Temperaturniveau zu bringen, muß für eine zusätzliche Erwärmung des Brennstoffes gesorgt werden. Bevor der Brennstoff in den Kalzinator gelangt, wird der Brennstoff durch eine den Kalzinator umschließende Ringkammer geleitet,so daß über die Wandung des vom heißen Abgasstrom aus dem Drehrohrofen durchströmten Kalzinators eine Wärmeübertragung auf die Brennstoffteilchen erfolgt. Trotz dieser schrittweisen Vorwärmung des Brennstoffes ist es jedoch nicht möglich, auf eine besondere Aufbereitung des Brennstoffes, vor allem eine Trocknung zu verzichten, auch dann nicht, wenn die Einblasleitung mit einer Prallmühle in Verbindung steht, der beispielsweise grobstückige Kohle zugeführt wird, die fein zerschlagen von dem Sichtstrom in der Einblasleitung mitgenommen wird. Mit Hilfe der bekannten Anlage kann daher ebenfalls minderwertiger Brennstoff nur nach einer Vorbehandlung eingesetzt werden, ganz abgesehen davon, daß durch das Einbringen des Brennstoffes über den Kalzinator umschließende, Wirbelräume bildende Ringkammern eine aufwendige Konstruktion erhalten wird, die kaum den durch die hohe Wärmebelastung gegebenen Anforderungen gerecht werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß auch minderwertigerer Brennstoff mit einem vergleichsweise hohai Feuchtigkeitsgehalt ohne besondere Aufbereitung in üblichen, einfachen Kalzinatoren Verwendung finden kann. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Brennstoff in dem dem Kalzinator zugeführten Abgas- . strom aus dem Drehrohrofen zerkleinert und mit diesem Trägergasstrom in den Kalzinator gefördert wird.

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Da der Brennstoff in dem heißen Abgasstrom aus dem Drehrohrofen zerkleinert wird, erübrigt sich eine Vortrocknung des Brennstoffes, der auf Grund der hohen Temperaturdifferenz rasch während der Zekleinerung trocknet, wobei den heißen Ofenabgasen die Verdampfungswärme entzogen wird, so daß wegen der dadurch bedingten Abkühlung der Ofenabgase die Gefahr einer Überhitzung ausgeschlossen wird. Während der Förderung des zerkleinerten Brennstoffes in dem Abgasstrom wird dem Brennstoff weiter Wärme zugeführt, was eine bessere Ausnützung des Brennstoffes sicherstellt, so daß ein Mahlen auf Mehlfeinheit überflüssig wird. Eine Mahlung auf eine Korngröße von beispielsweise 20 mm Durchmesser ist daher ausreichend.

Damit sich der Brennstoff erst unmittelbar vor dem Eintritt in den Kalzinator entzünden kann, soll der Brennvorgang im Drehrohrofen so geführt werden, daß der Sauerstoffgehalt der Ofenabgase gering ist. Wird bei einer solchen Führung des Brennvorganges dem von unten in den Kalzinator eingeführten Abgasstrom aus dem Drehrohrofen nach der Brennstoffzerkleinerung Verbrennungsluft zugemischt, so entzündet sich der Brennstoff in erwünschter Weise. Dem in den Kalzinator eingeführten Rohmehl, das mit dem in den Kalzinator unten eintretenden Brennstoff innig vermischt wird, kann somit die für das Austreiben der Kohlensäure erforderliche Wärmemenge ohne besonderen Aufwand zugeführt werden. Die dem Abgasstrom zugemischte Verbrennungsluft bewirkt eine zusätzliche Kühlung des Abgasstromes, wobei über die Verbrennungsluft-Temperatur die Eintrittstemperatur des Abgasstromes aus dem Drehrohrofen in den Kalzinator gesteuert werden kann. Bei einer entsprechenden Auslegung kann folglich die gesamte Abgasmenge aus dem Drehrohrofen zur Trocknung und Vorwärmung

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des Brennstoffes ausgenützt werden, was nicht nur vergleichsweise kurze Förderwege für den Brennstoff sichersteRt, sondern auch eine wirtschaftliche Gasführung, weil die anfallenden Gasmengen dem Prozeß erhalten bleiben.

Da durch das erfindungsgemäße Verfahren eine gute Ausnützung minderwertigerer Brennstoffe gewährleistet wird, ist es auch möglich, einen Teil des im Drehrohrofen selbst zum Einsatz kommenden, hochwertigen Brenn-" stoffes durch einen minderwertigeren zu ersetzen, dann nämlich, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung in dem dem Kalzinator zugeführten Abgasstrom aus dem Drehrohrofen eine größere Brennstoffmenge zerkleinert wird, als zum Kalzinieren des Rohmehls erforderlich ist, weil dann die überschüssige Brennstoffmenge mit dem kalzinierten Rohmehl in den Drehrohrofen gefördert wird.

Um das erfindungsgemäße Verfahren in möglichst einfacher Weise durchführen zu können, wird bei einer Anlage mit einem vertikalen Kalzinator, der an einen mehrstufigen mit den heißen Abgasen des Kalzinators beheizten Wärmetauscher für das zu behandelnde Rohmehl angeschlossen ist, einer in dem Kalzinator mündenden, an eine Mühle angeschlossenen Zubringereinrichtung für zerkleinerten Brennstoff und mit einem im Abgasstrom aus dem Kalzinator angeordneten, mit einem Drehrohrofen verbundenen Abscheider für das kalzinierte Rohmehl, wobei eine Leitung für das Abgas aus dem Drehrohrofen von unten in den Kalzinator führt, vorgeschlagen, daß das Gehäuse -der Mühle einen Teil der Leitung für das Abgas aus dem Drehrohrofen bildet, und daß die Zubringereinrichtung für den Brennstoff aus der als Förderleitung dienenden Abgasleitung besteht. Diese Ausbildung gewährleistet

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eine kompakte Bauweise bei vergleichsweise kurzen Leitungen, wobei sich an der Konstruktion des Kalzinators nichts ändert. Es können folglich auch bestehende Anlagen ohne weiteres ungebaut und nach dem neuen Verfahren betrieben werden.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens schematisch im Blockschaltbild dargestellt.

Das zu behandelnde Rohmehl wird über eine absperrbare Leitung 1 einem mehrstufigen Wärmetauscher zugeführt, der im Ausführungsbeispiel aus drei in Serie geschalteten Zyklonen 2,3 und 4 besteht. Aus dem Zyklon 4 wird das auf ca. 800 bis 850 C vorgewärmte Rohmehl über eine Zuleitung 5 einem Kalzinator 6 zugeführt, dem zur Erzeugung zusätzlicher Wärmemengen Brennstoff zuleitbar ist. Dieser Brennstoff wird mit dem vorgewärmten Rohmehl im Kalzinator6 vermischt, so daß die durch das Verbrennen des Brennstoffes entstehende Wärmemenge gut an das Rohmehl abgegeben werden kann, wodurch die Entsäuerung des Kalksteins durch ein Austreiben des Kohlendioxids eingeleitet und beim Erreichen von etwas über 900⁰C beendet wird. Das mit dem heißen Abgasstrom mitgerissene Rohmehl gelangt in einen Zyklonabscheider 7, wo es vom Abgasstrom getrennt und einem Drehrohrofen 8 zugeleitet wird. Das weitgehend von den Feststoffen gereinigte heiße Abgas aus dem Kalzinator gelangt in den Zyklon 4, wobei es das Rohmehl aus dem Zyklon 3 in den Zyklon 4 mitfördert. Im Zyklon 4 wird das Rohmehl vom Gasstrom wieder abgeschieden, um, wie bereits beschrieben, in den Kalzinator 6 gefördert zu werden. Das heiße Abgas strömt aus dem Zyklon 4 in den Zyklon 3, wobei sich der Vorgang wiederholt. Das heiße

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Abgas aus dem Kalzinator 6 wird folglich unter entsprechender Wärmeabgabe an das Rohmehl stufenweise abgekühlt, das entsprechend mehrstufig aufgewärmt wird. Ein Gebläse 9 in der Abzugleitung 10 sorgt dabei für eine entsprechende Strömungsgeschwindigkeit für das Abgas.

Das weitgehend vorkalzinierte Rohmehl aus dem Zyklonabscheider 7 wird im Drehrohrofen auf ca. 14OO°C weiter erwärmt, um die chemische Umwandlung der Rohstoffkomponenten zu den Klinkermineralien einzuleiten, welcher Brennvorgang exotherm abläuft. Die gebrannten Zementklinker werden dann in üblicher Weise auf annähernd Umgebungstemperatur abgekühlt, und zwar mit einem Kühlluftstrom. Der hiefür vorgesehene, übliche Kühler ist jedoch aus Übersichtlichkeit sgründen nicht dargestellt.

Das Abgas aus dem Drehrohrofen 8 wird zumindest teilweise über eine Leitung 11 durch das Gehäuse 12 einer Schlägermühle 13 geleitet, in der der feste Brennstoff für den Kalzinator 6 zerkleinert wird. Der zu zerkleinernde Brennstoff gelangt über eine Brennstoffaufgabe 14 in die Mühle 13, wo er von den Schlägern erfaßt und entsprechend zerkleinert wird. Das Ofenabgas erfaßt den zerkleinerten Brennstoff und fördert ihn von unten in den Kalzinator 6, wo der Brennstoff in beschriebener Weise mit dem Rohmehl aus der Leitung 5 vermischt wird. Das Ofengas wirkt somit als Trägergas für den zerkleinerten Brennstoff, der durch den heißen Abgasstrom aus dem Drehrohrofen 8 zusätzlich getrocknet und vorgewärmt wird. Es kann daher vergleichsweise minderwertiger Brennstoff zum Einsatz kommen. Die für die Verbrennung des nur "zerkrümelten" Brennstoffes erforderliche Sauerstoffmenge wird aus dem noch im Ofenabgas enthaltenen Restsauerstoff und vorzugsweise aus dem

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Sauerstoff der bei der Klinkerkühlung erwärmten Kühlluft gedeckt, die über Zuleitungen 15 und 16 dem Kalzinator 6 zugeführt werden kann.

Wird über die Brennstoffaufgabe 14 eine größere Menge an Brennstoff der Mühle 13 zugeführt, als für das Kalzinieren des vorgewärmten Rohmehls erforderlich ist, so wird bei einer entsprechenden Auslegung der Anlage ein Teil des Brennstoffes mit dem vorkalzinierten Rohmehl in den Drehrohrofen 8 gelangen, wo diese Brennstoffmenge zum Aufwärmen des Rohmehls auf die Sintertemperatur herangezogen wird. Es kann daher zumindest ein weiterer Teil des im Drehrohrofens verwendeten hochwertigen Brennstoffes durch minderwertigeren Brennstoff ersetzt werden, weil dieser minderwertigere Brennstoff in der Anlage selbst entsprechend aufbereitet wird.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Anlage ist es möglich, das vorgewärmte Rohmehl rasch auf einen Temperaturbereich von 850 bis 95O⁰C aufzuheizen und diesen Temperaturbereich durch konzentrierte Wärmezufuhr zu halten, so daß die angestrebte Entsäuerung des Rohmehls außerordentlich rasch durchgeführt werden kann. Mit der Abgastemperatur des Kalzinators steht selbstverständlich auch die Vorwärmung des Rohmehls im Zusammenhang, was zugleich auch eine rasche und hohe Mehlvorwärmung und damit konstante Verhältnisse für den Kalzinator bedingt.

Wegen des möglichen Einsatzes minderwertigerer Brennstoffe zum Kalzinieren des Rohmehls können auch sonst nicht für diesen Zweck verwendbaren Braunkohlen Ver-f wendung finden, ohne eine aufwendige Aufbereitung durchführen zu müssen.

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Obwohl in der Zeichnung über die Steuerung der Gasmengen, der Dosierung des Brennstoffes und über die Mengensteuerung des Rohmehls aus Übersichtlichkeitsgründen nichts angegeben ist, sind entsprechende Einrichtungen selbstverständlich vorhanden. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß das dargestellte Ausführungsbeispiel nur eine mögliche Ausführung zeigt. In Abänderung dieser Ausführung könnte beispielsweise nur ein Teil des Abgasstromes aus dem Drehrohrofen durch das Mühlengehäuse geführt werden.

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Claims

Patentansprüche

_V1. Verfahren zum Herstellen von Zement, bei dem das in einem mehrstufigen Wärmeaustausch mit dem heißen Abgasstrom aus einem vertikalen Kalzinator vorgewärmte, in diesem Kalzinator mit zerkleinertem, vorgewärmtem Brennstoff gemischte und durch das Verbrennen des Brennstoffes zum Kalzinieren zusätzlich mit Wärmemengen versorgte Rohmehl nach einem Austragen, aus dem Kalzinator durch den heißen Abgasstrom aus diesem ausgeschieden und in einem Drehrohrofen zu Zementklinker gebrannt wird, der anschließend mit Kühlluft abgekühlt wird, wobei zumindest ein Teilstrom der Abgase aus dem Drehrohrofen von unten in den Kalzinator geführt wird, der vorzugsweise mit wenigstens einem Teil der erwärmten Kühlluft als Verbrennungsluft versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in dem dem Kalzinator zugeführten Abgasstrom aus dem Drehrohrofen zerkleinert und mit diesem Trägergasstrom in den Kalzinator gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem von unten in den Kalzinator eingeführten Abgasstrom aus dem Drehrohrofen nach der Brennstoffzerkleinerung Verbrennungsluft zugemischt wird.

3- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Kalzinator zugeführten Abgasstrom aus dem Drehrohrofen eine größere Brennstoffmenge zerkleinert wird, als zum Kalzinieren des Rohmehls erforderlich ist, und daß die überschüssige Brennstoffmenge mit dem kalzinierten Rohmehl in den Drehrohrofen gefördert wird.

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4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem vertikalen Kalzinator, der an einen mehrstufigen, mit den heißen Abgasen des Kalzinators beheizten Wärmetauscher für das zu behandelnde Rohmehl angeschlossen ist, einer in dem Kalzinator mündenden, an eine Mühle angeschlossenen Zubringereinrichtung für zerkleinerten Brennstoff und mit einem im Abgasstrom aus dem Kalzinator angeordneten, mit einem Drehrohrofen verbundenen Abscheider für das kalzinierte Rohmehl, wobei eine Leitung für das Abgas aus dem Drehrohrofen von unten in den Kalzinator führt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Mühle (13) einen Teil der Leitung (11) für das Abgas aus dem Drehrohrofen (8) bildet und daß die Zubringereinrichtung für den Brennstoff aus der als Förderleitung dienenden Abgasleitung (11) besteht.

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