WO2009101170A1 - Brennkammer für einen calcinator - Google Patents

Brennkammer für einen calcinator Download PDF

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WO2009101170A1
WO2009101170A1 PCT/EP2009/051694 EP2009051694W WO2009101170A1 WO 2009101170 A1 WO2009101170 A1 WO 2009101170A1 EP 2009051694 W EP2009051694 W EP 2009051694W WO 2009101170 A1 WO2009101170 A1 WO 2009101170A1
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calciner
raw meal
horizontal arrangement
chamber according
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PCT/EP2009/051694
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Carsten Eckert
Claus-Jürgen Steffler
Andreas Hand
Klaus KÜHNE
Original Assignee
Khd Humboldt Wedag Gmbh
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge
    • F27B7/2025—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones
    • F27B7/2033—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones with means for precalcining the raw material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/32—Arrangement of devices for charging
    • F27B7/3205—Charging

Definitions

  • the innovation relates to a combustion chamber for a plant for the calcination of cement raw meal, which is attached from the outside to the calciner, and a discharge shaft for raw meal, through which raw meal flows into the calciner.
  • ground high-limestone rock powder is converted against the flow of a gas stream with the release of CO 2 from the carbonate in the gas / solid phase and then sintered in the solid phase to cement clinker.
  • the rock meal is first heated in a preheating stage by the hot exhaust gases of a rotary kiln, then heated in a calciner to carry out the deacidification reaction in which the limestone is converted to quick lime with formal loss of CO 2 and then passed into a rotary kiln in which the sintering with silicate-containing rock is made into cement clinker.
  • additional heat is supplied to the calciner through a burner.
  • the object of the innovation is therefore to provide a combustion chamber for calciners in which the above-mentioned problems do not arise.
  • the discharge chute has a substantially horizontal arrangement, via which the raw meal flows transversely to the gas flow direction of the calciner into the calciner.
  • the horizontal arrangement within the discharge chute influences the direction of the flowing flour and leads to a stable operation of the rotary kiln. This may be because the horizontal arrangement transports the raw meal across the calciner as though it were a ski jump, where the raw meal is transported up through the ascending rotary kiln exhaust gases into the calciner for complete deacidification, or it may be that the horizontal arrangement the extended length of the kiln exhaust gas, in contrast to the shorter path of the kiln exhaust gas without the horizontal arrangement according to the invention, is sufficient for the raw meal used for cooling purposes to be of the order of magnitude Furnace exhaust gas is absorbed and dispersed therein without falling directly into the rotary kiln. It is also possible that a combination of the two effects for the unexpectedly stable operation of the rotary kiln is the cause.
  • the horizontal arrangement can be designed as a fixed table inside the discharge chute, the table being sealed at the sides to the walls of the discharge chute. But it is also possible to carry out the horizontal arrangement as a baffle slide, wherein the baffle slide may additionally have locking options to vary the impact slider in its length. The locking positions allow a reproducible adjustment of the impact damper at different burner conditions, for example when using different fuels, which have a different flame propagation speed and different heating values and thus form different flames, which in turn generate different flow conditions within the combustion chamber.
  • the baffle has a possibility for adjusting the angle relative to the horizontal, so that the baffle slider is indeed substantially horizontal, but still slightly angled, to develop an optimal effect.
  • the variation of the angle varies both the distance from the discharge chute to rotary kiln inlet chamber and the angle at which the raw meal impinges in the rising exhaust gases of the rotary kiln.
  • the horizontal arrangement at the end of an angled end, through which the raw meal flowing above receives an upward-facing pulse.
  • the angled end will further change the angle and the effective path of the raw meal within the calciner will be so dimensioned in that complete deacidification takes place and trouble-free operation of the rotary kiln is possible.
  • the combustion chamber has the horizontal arrangement in the calciner, so that the raw meal is introduced in extreme cases to the middle of the rotary kiln exhaust gas, where higher gas velocities than directly on the wall, where the gas velocity may not be sufficient to disperse the raw meal whereupon the raw meal then flows down or falls in a small channel on the wall of the calciner.
  • An advantageous embodiment of the invention has a possibility for moving the horizontal arrangement, or an arrangement to paint over, if necessary, to remain lying on the horizontal arrangement remained raw meal, it should be baked there.
  • a rake or a slide, and compressed air nozzles which are known as a shock-blower, and can be removed by very sudden air blasts material from the surface of the horizontal arrangement.
  • the horizontal arrangement is arranged in the path of the gas flow of the burner in the combustion chamber, so that the horizontal arrangement influences the path of the burner gas, advantageously the burner gas even enticed to a deflection, so that forms a rotating gas cylinder, the leads to a higher residence time of the raw meal in the calciner, which is used for cooling.
  • FIG. 1 shows a sketch with parts of a generic plant for the production of cement clinker with external combustion chamber and marked detail.
  • FIG. 1 shows parts of a plant 1 for producing cement clinker with a preheater 2, a calciner 3, a rotary kiln 4 and a combustion chamber 5 arranged next to the calciner 3.
  • the path of the ground limestone through the plant runs counter to the gas direction of the preheater 2 in the calciner 3, where the limestone is deacidified with release of CO 2 .
  • the combustion chamber 5 has a flame for generating hot gases which are conducted via a discharge chute 7 into the calciner 3.
  • the raw meal stream 1 which is introduced by the raw meal task 6 in the combustion chamber 5 for thermal protection of the combustion chamber 5 itself in the combustion chamber 5, falls into the discharge chute 7, after which it has protected by strong turbulence the walls of the combustion chamber 5.
  • the discharge chute 7 can be seen on the right and, as indicated by the arrow from the right, raw meal 11 is passed from the combustion chamber 5 into the ascending gases 12 of the calciner 3.
  • a substantially horizontal arrangement 9 diverts the raw meal stream 1 1 from the discharge chute 7 so that the raw meal stream 1 1 passes almost vertically into the rising exhaust gases 12 of the rotary kiln.
  • the horizontal component 9 an angled end 10, which gives the raw meal stream 1 1 an upward pulse.
  • the horizontal arrangement 9 can be designed in the form of a fixed table or as a baffle slide, wherein in the case of the baffle slide both the position with respect to the Hininragen in the calciner 3 as well as the angular position can be adjusted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer (5) für eine Anlage zur Calcinierung von Zementrohmehl, die von außen an einen Calcinator (3) angesetzt ist, und einen Auslaufschacht (7) für Rohmehl (11) aufweist, durch welchen Rohmehl (11) in den Calcinator (3) fließt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Auslaufschacht (7) eine im Wesentlichen waagrechte Anordnung (9) aufweist, über welche das Rohmehl (11) quer zur Gasstromrichtung des Calcinators (3) in den Calcinator (3) fließt. Durch die waagrechte Anordnung (9) wird sichergestellt, dass der dadurch bewirkte Fluss des Rohmehls (11) zu einem stabileren Betrieb eines in der Anlage eingesetzten Drehrohrofens führt.

Description

Brennkammer für einen Calcinator
Die Neuerung betrifft eine Brennkammer für eine Anlage zur Calcinie- rung von Zementrohmehl, die von außen an den Calcinator angesetzt ist, und einen Auslaufschacht für Rohmehl aufweist, durch welchen Rohmehl in den Calcinator fließt.
TECHNISCHES GEBIET
Bei der Herstellung von Zementklinker wird gemahlenes Gesteinsmehl mit hohem Kalksteinanteil entgegen dem Fluss eines Gasstroms unter Abgabe von CO2 aus dem Carbonatanteil in der Gas/Feststoffphase umgewandelt und anschließend in der Feststoffphase zu Zementklinker gesintert . Dabei wird das Gesteinsmehl zunächst in einer Vorwärmstufe durch die heißen Abgase eines Drehrohrofens erwärmt, dann in einem Calcinator erhitzt, um die Entsäuerungsreaktion vorzunehmen, bei welcher der Kalkstein unter formalem Verlust von CO2 zu gebranntem Kalk umgewandelt und dann in einen Drehrohrofen geleitet wird, in welchem das Sintern mit silikathaltigem Gestein zu Zementklinker vorgenommen wird. Damit innerhalb des Calcinators eine nahezu vollständige endotherm stattfindende Entsäuerung geschieht, wird dem Calcinator weitere Wärme durch einen Brenner zugeführt. Dabei spielt die Positionierung einer Brennerflamme zur Wärmezufuhr eine große Rolle in Bezug auf das Zündverhalten des einzusetzenden Brennstoffes. In Altanlagen ist man dazu übergegangen, zur Modernisierung neben dem Calcinator eine optimierte Brennkammer anzuordnen, in welcher eine nach unten weisende Flamme ausgebildet wird und heiße Gase durch einen Auslaufschacht in den Calcinator gezogen werden. Um lokale Überhitzungen innerhalb der Brennkammer und im Auslaufschacht zu vermeiden, ist man dazu übergegangen, einen Teil des Rohmehls, das unter eigener Entsäuerung hohe Wärmemengen absorbieren kann, in die Brennkammer selbst und in den Auslaufschacht zum Calcinator kaltes Rohmehl aufzugeben. Innerhalb der Brennkammer wird ein Wirbel aus Rohmehl erzeugt innerhalb dessen die Brennerflamme brennt und durch den die Brennerflamme keine zu große Wärme an die Wand der Brennkammer abgeben kann.
Bei einer nachträglichen Umrüstung bestehender Anlagen, bei der eine Brennkammer seitlich an den Calcinator angesetzt werden soll, wurde beobachtet, dass häufig der zur Verfügung stehende Platz nicht ausreicht, problemlos die neue Brennkammer mit ihrer notwendigen Höhe neben dem bestehenden Calcinator unterzubringen. Das hat zur Folge, dass das aus dem Auslaufschacht der Brennkammer heraustretende Rohmehl direkt in den Drehrohrofen fällt, weil möglicherweise der kurze Abstand des Auslaufes zum Drehrohrofeneinlauf- schacht oder die nach unten gerichtete Geschwindigkeitskomponente des Rohmehls dazu führt, dass das Rohmehl statt in den Calcinator direkt in den Drehrohrofen transportiert wird. Dadurch ist ein gleichmäßiger Betrieb des Drehrohrofens nicht möglich.
Aufgabe der Neuerung ist es daher, eine Brennkammer für Calcinato- ren zur Verfügung zu stellen, bei der die oben genannten Probleme nicht auftauchen.
Die neuerungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Auslaufschacht eine im Wesentlichen waagerechte Anordnung aufweist, über welche das Rohmehl quer zur Gasstromrichtung des Calcinators in den Calcinator fließt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die waagerechte Anordnung innerhalb des Auslaufschachtes die Richtung des fließenden Mehls beeinflusst und zu einem stabilen Betrieb des Drehrohrofens führt. Dies kann daran liegen, dass die waagerechte Anordnung das Rohmehl wie über eine Sprungschanze quer in den Calcinator befördert, wo das Rohmehl durch die aufsteigenden Drehrohrofenabgase nach oben in den Calcinator zur vollständigen Entsäuerung transportiert wird, oder es kann daran liegen, dass die waagerechte Anord- nung die effektive Länge zwischen dem unteren Ende des Auslaufschachtes und dem oberen Ende einer unterhalb des Auslaufschachtes angeordneten Drehrohrofeneinlaufkammer verlängert, wobei der verlängerte Weg des Ofenabgases im Gegensatz zum kürzeren Weg des Ofenabgases ohne die erfindungsgemäße waagerechte Anordnung dafür ausreicht, dass das zu Kühlzwecken verwendete Rohmehl vom Ofenabgas aufgenommen und darin dispergiert wird, ohne direkt in den Drehrohrofen zu fallen. Möglich ist auch, dass eine Kombination der beiden Effekte für den unerwartet stabilen Betrieb des Drehrohrofens ursächlich ist.
Die waagerechte Anordnung kann als fest montierter Tisch innerhalb des Auslaufschachtes ausgeführt sein, wobei der Tisch an den Seiten zu den Wänden des Auslaufschachtes abgedichtet ist. Es ist aber auch möglich, die waagerechte Anordnung als Prallschieber auszuführen, wobei der Prallschieber zusätzlich Arretiermöglichkeiten aufweisen kann, um den Prallschieber in seiner Länge zu variieren. Die Arretierstellungen erlauben eine reproduzierbare Einstellung des Prallschiebers bei verschiedenen Brennerzuständen, beispielsweise bei der Verwendung verschiedener Brennstoffe, die eine unterschiedliche Flammausbreitungsgeschwindigkeit und unterschiedliche Heizwerte aufweisen und damit unterschiedliche Flammen ausbilden, die wiederum innerhalb der Brennkammer unterschiedliche Strömungsverhältnisse erzeugen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Prallschieber eine Möglichkeit zur Verstellung des Winkels gegenüber der Waagerechten aus, so dass der Prallschieber zwar im Wesentlichen waagrecht, aber dennoch geringfügig angewinkelt ist, um eine optimale Wirkung zu entfalten. Die Variation des Winkels variiert dabei sowohl den Abstand von Auslaufschacht zu Drehrohrofeneinlaufkammer wie auch den Winkel, unter dem das Rohmehl in die aufsteigenden Abgase des Drehrohrofens auftrifft. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die waagerechte Anordnung am Ende ein angewinkeltes Ende auf, durch welches das darüber fließende Rohmehl einen nach oben weisenden Impuls erhält. Sofern die Wirkung der waagerechten Anordnung auf einer Veränderung des Winkels basiert, unter dem das Rohmehl in die nach oben steigenden Abgase des Drehrohrofens eintrifft, so wird durch das angewinkelte Ende der Winkel noch weiter verändert und der effektive Weg des Rohmehls innerhalb des Calcinators ist so bemessen, dass eine vollständige Entsäuerung stattfindet und ein störungsfreier Betrieb des Drehrohrofens möglich ist.
In besonderer Ausfϋhrungsform der Brennkammer weist die waagerechte Anordnung in den Calcinator hinein, so dass das Rohmehl im Extremfall bis in die Mitte des Drehrohrofenabgases eingeleitet wird, wo höhere Gasgeschwindigkeiten vorliegen als direkt an der Wand, wo die Gasgeschwindigkeit möglicherweise nicht ausreicht, das Rohmehl zu dispergieren, worauf das Rohmehl dann in einem kleinen Kanal an der Wand des Calcinators herunterfließt oder -fällt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung weist eine Möglichkeit zur Bewegung der waagrechten Anordnung auf, oder eine Anordnung zum darϋberstreichen, um ggf. auf der waagrechten Anordnung liegen gebliebenes Rohmehl zu entfernen, sollte es dort verbacken sein. Neben einer Anordnung zum Darϋberstreichen, im einfachsten Fall ein Rechen oder ein Schieber, eignen sich auch Pressluftdϋsen, die als Shock-Blower bekannt sind, und durch sehr plötzliche Luftstöße Material von der Oberfläche der waagerechten Anordnung entfernen können.
In besonders bevorzugter Ausfϋhrungsform ist die waagerechte Anordnung in den Weg des Gasstromes des Brenners in der Brennkammer angeordnet, so dass die waagerechte Anordnung den Weg des Brennergases beeinflusst, vorteilhaft das Brennergas sogar zu einer Umlenkung verleitet, so dass sich eine rotierende Gaswalze bildet, die zu einer höheren Verweilzeit des Rohmehls im Calcinator führt, das zum Kühlen eingesetzt wird.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figur näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine Skizze mit Teilen einer gattungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit externer Brennkammer und eingezeichnetem Detail.
In Figur 1 sind Teile einer Anlage 1 zur Herstellung von Zementklinker mit einem Vorwärmer 2, einem Calcinator 3, einem Drehrohrofen 4 und einer neben dem Calcinator 3 angeordneten Brennkammer 5 dargestellt. Der Weg des gemahlenen Kalksteins durch die Anlage läuft entgegen der Gasrichtung vom Vorwärmer 2 in den Calcinator 3, wo der Kalkstein unter Abgabe von CO2 entsäuert wird. Die Brennkammer 5 weist eine Flamme zur Erzeugung von heißen Gasen auf, die über einen Auslaufschacht 7 in den Calcinator 3 geleitet werden. Der Rohmehlstrom 1 1 , der durch die Rohmehlaufgabe 6 in die Brennkammer 5 zum thermischen Schutz der Brennkammer 5 selbst in die Brennkammer 5 eingeführt wird, fällt in den Auslaufschacht 7, nach dem es durch starke Verwirbelung die Wände der Brennkammer 5 geschützt hat. In der Detailzeichnung 8 ist rechts der Auslaufschacht 7 zu sehen und wie - angedeutet durch den von rechts kommenden Pfeil - Rohmehl 1 1 aus der Brennkammer 5 in die aufsteigenden Gase 12 Calcinators 3 geleitet wird. Eine im Wesentlichen waagerechte Anordnung 9 leitet den Rohmehlstrom 1 1 aus dem Auslaufschacht 7 so um, dass der Rohmehlstrom 1 1 nahezu senkrecht in die aufsteigenden Abgase 12 des Drehrohrofens gelangt. In besonderer Ausführungsform der Erfindung weist die waagerechte Komponente 9 ein angewinkeltes Ende 10 auf, das dem Rohmehlstrom 1 1 einen nach oben gerichteten Impuls verleiht. Die waagerechte Anordnung 9 kann in Form eines fest montierten Tisches oder als Prallschieber ausgeführt sein, wobei im Fall des Prallschiebers sowohl die Stellung in Bezug auf das Hineinragen in den Calcinator 3 wie auch die Winkelstellung eingestellt werden kann.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Anlage 8 Detailzeichnung
2 Vorwärmer 9 waagerechte Anordnung
3 Calcinator 10 Anordnungsende
4 Drehrohrofen 11 Rohmehlstrom
5 Brennkammer 12 aufsteigende Gase
6 Rohmehlaufgabe
7 Auslaufschacht

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE
1. Brennkammer (5) für eine Anlage zur Calcinierung von Zementrohmehl, die von außen an einen Calcinator (3) angesetzt ist, und einen Auslaufschacht (7) für Rohmehl (11 ) aufweist, durch welchen Rohmehl (11 ) in den Calcinator (3) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslaufschacht (7) eine im Wesentlichen waagrechte Anordnung (9) aufweist, über welche das Rohmehl (11 ) quer zur Gasstromrichtung des Calcinators (3) in den Calcinator (3) fließt.
2. Brennkammer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die waagrechte Anordnung (9) ein fest eingebauter Tisch oder ein verstellbarer Prallschieber ist, der im Auslaufschacht (7) die Richtung des fließenden Rohmehls (11 ) beeinflusst.
3. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die waagrechte Anordnung (9) den effektiven Abstand vom unteren Endes des Auslaufschachtes (7) bis zum oberen Ende einer unterhalb des Auslaufschachtes (7) angeordneten Drehrohrofeneinlaufkammer verlängert.
4. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die waagrechte Anordnung (9) ein angewinkeltes Ende (10) aufweist, durch welches das über die waagrechte Anordnung (9) fließende Rohmehl (11 ) einen nach oben weisenden Impuls erhält.
5. Brennkammer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallschieber mehrere Arretierstellungen und/oder eine Winkelverstellung aufweist.
6. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die waagrechte Anordnung (9) in den Calcinator (3) hineinragt.
7. Brennkammer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallschieber eine Vorrichtung zur Bewegen oder zum darüberstreichen aufweist, um auf dem Prallschieber liegen bleibendes Rohmehl (11 ) zu entfernen.
8. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die waagrechte Anordnung im Weg des Gasstromes eines in der Brennkammer (5) angeordneten Brenners angeordnet ist.
9. Brennkammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom des Brenners durch die Wirkung der waagrechten Anordnung (9) eine nach oben gerichtete Komponente erfährt, vorzugsweise eine rotierende Walze im Calcinator (3) ausbildet.
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