DE3237689A1 - Anlage zur waermebehandlung von feinkoernigem gut - Google Patents
Anlage zur waermebehandlung von feinkoernigem gutInfo
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Description
-r-Z
Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zur
Herstellung von Zement, mit einem aus mehreren übereinander angeordneten Stufen bestehenden Zyklonvorwärmer, einem Drehrohrofen, einem Kühler sowie
einer von der Ofenabgasleitung zwischen Drehrohrofen
und Zyklonvorwärmer gebildeten, mit zusätzlichem Brennstoff versorgten Vorcalcinierzone / die
von den Abgasen des Drehrohrofens im wesentlichen von unten nach oben durchströmt wird und in die
zwei an den Kühler angeschlossene Kühlluftleitungen einmünden.
Bei einer bekannten Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut (DE-OS 28 01 161) ist die vom Drehrohrofen
zur untersten Zyklonstufe des Vorwärmers führende Abgasleitung mit mehreren übereinander liegenden
Einschnürungen versehen, wobei im Bereich dieser Querschnittseinschnürungen jeweils Brennstoff
und Luft eingeführt wird. Das aus der zweituntersten Zyklonstufe ausgetragene Gut wird hierbei in den
untersten Bereich der Ofenabgasleitung eingeführt.
Diese bekannte Ausführung ist mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Bedingt durch die mehreren
Querschnittseinschnürungen der Ofenabgasleitung ergibt sich eine verhältnismäßig komplizierte Bauweise,
die sich nicht zur Umrüstung bereits vorhandener Anlagen eignet. Im Bereich der Querschnittseinschnürungen der Ofenabgasleitung besteht ferner
ι οοα
-ψ,
die Gefahr störenden Materialablagerungen. Da ferner das vorzuwärmende Gut und der Brennstoff unabhängig
voneinander an verschiedenen Stellen in die Ofenabgasleitung eingeführt werden, ergibt sich ein wenig
günstiger Wärmeübergang vom Brennstoff über das Gas auf das Gut.
Diese Nachteile der bekannten Ausführung werden bei einer von der Anmelderin entwickelten Anlage
(EU-PS 2054) vermieden, bei der zwei Kühlluftleitungen an einander gegenüberliegenden Stellen in die
Ofenabgasleitung einmünden, wobei an diese Kühlluftleitungen
kurz vor ihrer Einmündung in die Ofenabgasleitung die Gutaustragsleitungen der zweituntersten
Zyklonstufe sowie gegebenenfalls zusätzliche Brenner angeschlossen sind. Eine solche Ausführung ermöglicht
es, mit geringem anlagentechnischen Aufwand für die
Vorcalcinierzone eine vollständige und sehr gleichmäßige Wärmeübertragung vom Brennstoff auf das Gut
zu erreichen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Anlage noch weiter dahin zu verbessern, daß
sich ein besonders hoher Entsäuerungsgrad des Rohmateriales und ein guter Ausbrand des Brennstoffes
ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
a) die beiden Kühlluftleitungen münden in unterschiedlicher Höhenlage in die Ofenabgasleitung ein;
b) beide Kühlluftleitungen sind nahe ihrer Einmündung in die Ofenabgasleitung mit Zuführungen für den
zusätzlichen Brennstoff versehen;
c) in die untere Kühlluftleitung mündet die Gutaustragsleitung
der zweituntersten Zyklonstufe ein.
Ehe der mit der erfindungsgemäßen Anordnung erzielte technische Fortschritt dargelegt wird, seien zunächst
einige Begriffe erläutert.
Unter "Entsäuerung" oder "Vorcalcination" versteht man das Austreiben des CO2 aus CaCO3 gemäß folgender
Gleichung:
15
15
Entsäuerung
CaCO,, w CaO + CO0
J ^ 2
Rekarbonatisierung
"Rekarbonatisierung" ist der umgekehrte Vorgang. Hierbei nimmt bereits entsäuertes Material (CaO)
aufgrund eines hohen CO^-Partialdruckes bzw. aufgrund
niedriger Materialtemperatur wieder CO0 auf. ^
Es wurde nun festgestellt, daß die Entsäuerungsreaktion bei bestimmten Temperatur- und CO0-Partialdruckverhältnissen
zu stagnieren beginnt, so daß es zu einem Quasigleichgewicht zwischen den beiden obigen Reaktionen kommt. In der Vorcalcinierzone
ist dann keine weitere Erhöhung des Entsäuerungsgrades zu erwarten.
Dabei versteht man unter dem wirklichen Entsäuerungsgrad das Verhältnis des aus dem Rohmaterial tatsächlich
ausgetriebenen CO2 zum ursprünglich im Rohmaterial vorhandenen CO2. Unter dem scheinbaren
Entsäuerungsgrad ist das Verhältnis des CO2~Gehaltes
einer an einer bestimmten Stelle der Anlage entnommenen Gutprobe zum CO2-Gehalt des Rohmateriales zu verstehen
(im Hinblick auf den in der Anlage vorhandenen Kreislauf von hochentsäuertem s taubförmigen Material
ist der scheinbare Entsäuerungsgrad in der Regel etwas
höher als der wirkliche Entsäuerungsgrad).
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß sich
durch eine zweite, in höherer Lage in die Ofenabgasleitung einmündende Kühlluftleitung der CO2~Partialdruck
senken und ein Fortschreiten der stagnierenden Entsäuerungsreaktion erzielen läßt. Wesentlich
ist hierbei allerdings, daß die durch die weitere Kühlluftzufuhr bewirkte Absenkung des CO2-Partialdruckes
ohne Verringerung der Temperatur erfolgt. Zu diesem Zweck ist auch die obere Kühlluftleitung
mit einer Zuführung für zusätzlichen Brennstoff versehen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung steigt damit in der ersten Vorcalcinierstrecke (d.h. von der Einmündung
der unteren Kühlluftleitung bis zur Einmündung der oberen Kühlluftleitung) der Entsäuerungsgrad zunächst sprungartig an. Ehe dann eine Rekarbo-
natisierung erfolgt und sich ein Quasigleichgewicht zwischen Entsäuerung und Rekarbonatisierung einstellt,
wird die CO~-Konzentration durch die über die obere
Kühlluftleitung zugeführte weitere Tertiärluftmenge verdünnt. Dadurch ergibt sich ein erneuter starker
Anstieg des Entsäuerungsgrades und ein guter Ausbrand des Brennstoffes.
5
5
Wie sich bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen zeigte, ist eine alleinige Brennstoffzufuhr
zur Vorcalcinierzone (ohne die obere Kühlluftzufuhr)
nicht sinnvoll, da der sich hierbei ergebende hohe CQ^-Partialdruck die Entsäuerung extrem behindert
und da ein geringes Sauerstoff- und hohes C0~-Angebot ungünstig für den Ausbrand sind. Die erforderliche
Verbrennungsluftmenge müßte in diesem Falle durch den Drehrohrofen gezogen werden. Bei alleiniger
Brennstoffzufuhr (Drittfeuerung ohne Tertiärluft,
d.h. Kühlerluft) würde eine weitere Entsäuerung in der Vorcalcinierzone nur mittels einer Temperaturerhöhung
möglich sein.Dadurch würde sich jedoch auch die Abgastemperatur und damit der spezifische Gesamtwärmeverbrauch
erhöhen.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht demgegenüber eine wesentliche Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorcalcinierzone
ohne nennenswerten zusätzlichen anlagentechnischen Aufwand.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang
mit der Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der 'Zeichnung zeigen
Fig.1 ein Prinzipschema einer erfindungsgemäßen
Anlage;
Fig.2 ein Diagramm, das die Entwicklung des Ent-Säuerungsgrades
in der Vorcalcinierzone
veranschaulicht.
Die Anlage gemäß Fig.1 enthält einen Drehrohrofen 1,
einen nur teilweise, nämlich nur hinsichtlich der untersten Zyklonstufe 2 dargestellten mehrstufigen
Zyklonvorwärmer bekannter Bauart sowie eine vom Drehrohrofen 1 zur untersten Zyklonstufe 2 führende
Ofenabgasleitung 3, die die Vorcalcinierzone bildet.
Von dem nicht veranschaulichten Kühler führt eine Leitung 4 zur Ofenabgasleitung 3. Die Leitung 4
teilt sich in eine untere und eine obere Kühlluftleitung 4a, 4b auf, die in unterschiedlicher Höhenlage
in die Ofenabgasleitung 3 einmünden.
Die untere Kühlluftleitung 4a mündet etwa mittig und die obere Kühlluftleitung 4b etwa tangential in die
Ofenabgasleitung 3 ein. Beide Kühlluftleitungen 4a, 4b weisen vor ihrer Einmündung in die Ofenabgasleitung
3 einen schräg nach unten gerichteten Leitungsteil 4'a bzw. 4'b auf.
Nahe der Einmündung der Kühlluftleitungen 4a, 4b sind
Zuführungen 5, 6 für zusätzlichen Brennstoff vorgesehen. Weiterhin mündet in die untere Kühlluftleitung
4a die Gutäustragsleitung 7 der (nicht dargestellten) zweituntersten Zyklonstufe des mehrstufigen Zyklon-
323788a
Vorwärmers ein.
In der unteren Kühlluftleitung 4a vermischt sich somit noch kurz vor der Einmündung dieser Kühlluftleitung
in die Ofenabgasleitung 3 der über die Zuführung 5 zugeführte Brennstoff mit dem über die
Leitung 7 eingetragenen, vorgewärmten Gut und der über die Leitung 4a zugeführten Kühlluft, so daß beim
Eintritt dieses Brennstoff-Gut-Luftgemisches in die Ofenabgasleitung 3 eine spontane Verbrennung des
Brennstoffes am Gut einsetzt.
Der Entsäuerungsgrad ψ steigt damit in dieser von
der Einmündung der unteren Kühlluftleitung 4a bis zur Einmündung der oberen Kühlluftleitung 4b reichenden
ersten Vorcalcinierstreeke s- sprunghaft an.
Wird dann durch die obere Kühlluftleitung 4b eine
weitere Brennstoff- und Luftmenge in die Ofenabgasleitung 3 eingeführt, so ergibt sich durch die Senkung
des COp-Partialdruckes ein Fortschreiten der Entsäuerungsreaktion in der zweiten Vorcalcinierstreeke
S2, die von der Einmündung der oberen Kühlluftleitung
4b bis zur untersten Zyklonstufe 2 des Vorwärmers reicht.
Bei einer praktischen Ausführung einer erfindungsgemäßen Anlage können beispielsweise folgende Werte
vorgesehen werden:
30
30
Länge s- der ersten Vorcalcinationsstrecke:
4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 6 m;
Länge s„ der zweiten Vorcalcinationsstrecke:
7 bis 15, vorzugsweise 9 bis 12 m;
Gesamtvorcalcinierrate: 50 bis 60%
Vorcalcinierrate der 1. Vorcalcinationsstrecke: 40 bis 50%;
Luftüberschußzahl (im Drehrohrofen) 1,0 bis 1,1
Luftüberschußzahl an der Zweitfeuerung,
d.h. Brennstoffzuführung 5 1,1 bis 1,2
Luftüberschußzahl an der Drittfeuerung,
d.h. Brennstoffzuführung 6 1,3 bis 2,5
Temperatur am Ende der Vorcalcinierzone (abhängig
von der Reaktivität des Rohmateriales) 830 bis 8600C.
Zur weiteren Erläuterung der Betriebsverhältnisse bei einer solchen Anlage seien die an den Meßpunkten
11 bis 22 (vgl. Fig.1) vorhandenen Meßdaten genannt:
BAD ORIGINAL
COPY
COPY
Meßpunkt: ■
Brennstoff 335 kcal/kg Klinker Luftüberschuß 1.1
Sekundärluft 0;0502 kg/kg Klinker
Gas- und Staubtemperatur 12400C C02-Konz. 22%
Staubrückführung aus dem Drehrohr 0,2 kg/kg Klinker (Staub ist zu 100% entsäuert)
Material aus zweituntersten Zyklonstufe 1,53 kg/kg Klinker (Entsäuerungsgrad 0%)
Staub aus zweituntersten Zyklonstufe 0,2 kg/kg Klinker (Entsäuerungsgrad 90%) Scheinbarer Entsäuerungsgrad 11 %
Material- und Staubteniperatur 7000C
C02~Konz. nach Mischung 12,6%
Max. scheinbarer Entsäuerungsgrad 20% '
Gas-, Material- und Staubtemperatür 87O0C
Wirklicher Entsäuerungsgrad 60% Scheinbarer Entsäuerungsgrad 69% ■ C02-Konz. 27%
C02-Konz. nach Mischung 24%
Luftüberschußzahl 1,2
COPY
11.
17 Material und Staub 1,48kg/kg Klinker Gas- Material- und Staubtemperatur 8400C
Wirklicher Entsäuerungsgrad 85% Scheinbarer Entsäuerungsgrad 89% C02-Konz. 30%
Tertiärlufttemperatur 70 30C
Tertiärluftmenge 0,0742 kg/kg Klinker
19 Tertiärluftmenge (Zweitfeuerung) 0,0513 kg/kg Klinker Tertiärlufttemperatur 703°C
Brennstoff/Zweitfeuerung 314 kcal/kg Klinker Luftüberschüßzahl 1 r2
Tertiärluftmenge (Drittfeuerung) 0,0206 kg/kg Klinker
Tertiärlufttemperatur 70 30C
Brennstoff/Drittfeueruna 101 kcal/kg Klinker
Luftüberschußzahl 1,5
Claims (5)
- Dr.-Ing. Dr. jur. VOLKMAR TETZNEU ":" ""* vW^VMea8000 MÜNCHEN 71 RECHTSANWALT und PATENTANWALT Tc,cfon: (M9) ?98803Telegramme: „Telznerpatent München" Telex: S 212 282 pate dP 5297Patentansprüche·(i/. Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zur Herstellung von Zement, mit einrnm aus mehreren übereinander angeordneten Stufen bestehenden Zyklonvorwärmer, einem Drehrohrofen, einem Kühler sowie einer von der Ofenabgasleitung zwischen Drehrohrofen und Zyklonvorwärmer gebildeten, mit zusätzlichem Brennstoff versorgten Vorcalcinierzone, die von den Abgasen des Drehrohrofens im wesentlichen von unten nach oben durchströmt wird und in die zwei an den Kühler angeschlossene Kühlluftleitungen einmünden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:a) die beiden Kühlluftleitungen (4a, 4b) münden in unterschiedlicher Höhenlage in die Ofenabgasleitung (3) ein;b) beide Kühlluftleitungen (4a, 4b) sind nahe ihrer Einmündung in die Ofenabgasleitung (3) mit Zuführungen (5r 6) für den zusätzlichen Brennstoff versehen;c) in die untere Kühlluftleitung (4a) mündet die Gutaustragsleitung (7) der zweituntersten Zyklonstufe ein.BAD ORIGINALο^ο/υοα
- 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kühlluftleitung (4b) tangential in die Ofenabgasleitung (3) einmündet.
- 3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kühlluftleitung (4a) mittig in die Ofenabgasleitung (3) einmündet.
- 4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (s..) der von der Einmündung derunteren Kühlluftleitung (4a) bis zur Einmündung der oberen Kühlluftleitung (4b) reichenden ersten Vorcalcinierstrecke 4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 6 m, beträgt.
15 - 5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (s2) der von der Einmündung der oberen Kühlluftleitung (4b) bis zur untersten Zyklonstufe (2) reichenden zweiten Vorcalcinierstrecke 7 bis 15, vorzugsweise 9 bis 12 m, beträgt.BAD ORIGINAL
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