DE3800895A1 - Verfahren und anlage zur waermebehandlung von feinkoernigem gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1) und eine Anlage (gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 2) zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement.

Ein Verfahren sowie eine Anlage der im Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2 vorausgesetzten Art ist beispielsweise durch die EP-B-2 054 bekannt.

Im Hinblick auf die zur Leistungssteigerung einge­ setzten hohen Gasgeschwindigkeiten durchsetzt das zu calcinierende Gut die Calcinierzone sehr rasch. Es steht infolgedessen wenig Zeit für die Über­ tragung der Wärmeenergie vom Brennstoff auf das zu calcinierende Gut zur Verfügung. Werden nun schlecht zündende oder langsam ausbrennende Brenn­ stoffe in der Calcinierzone eingesetzt, so kann in der Calcinierzone der Brennstoff nicht voll ausgebrannt und infolgedessen seine Wärmeenergie nicht vollständig auf das Gut übertragen werden. Es ergibt sich infolgedessen ein unvollständiger Ausbrand und eine ungenügende Entsäuerung des Gutes.

Zum Stand der Technik gehört weiterhin ein Ver­ fahren (DE-B-22 47 172), bei dem ein einstellbarer Teil des aus dem untersten Zyklon des Vorwärmers ausgetragenen Gutes einem zusätzlichen Brennraum zugeführt und in diesem unter Einsatz von Brenn­ stoff und Kühlerabluft erhitzt wird, ehe es dann erneut in den untersten Zyklon des Vorwärmers ge­ langt. Ein einstellbarer Teil des Gutes wird bei diesem Verfahren somit in dem zusätzlichen Brenn­ raum entsäuert, ehe er in den Drehrohrofen gelangt. Bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch nicht mit Sicherheit gewährleistet, daß alle Gutteilchen nach der Vorwärmung eine Erhitzung und Entsäuerung in dem zusätzlichen Brennraum erfahren, ehe sie zum Fertigbrennen in den Drehrohrofen gelangen.

Durch die DE-C-13 03 507 ist weiterhin ein Ver­ fahren bekannt, bei dem ein Teil des aus der untersten Stufe des Zyklonvorwärmers ausgetragenen Gutes in die zu dieser untersten Stufe führende Abgasleitung des Drehrohrofens eingeführt und er­ neut der untersten Zyklonstufe zugeleitet wird. Ein Teil des vorgewärmten Gutes führt somit bei diesem Verfahren einen Kreislauf in der untersten Zyklonstufe aus. Eine Calcinierzone zur Erhitzung und Entsäuerung des vorgewärmten Gutes (vor Ein­ tritt in den Drehrohrofen) ist bei diesem bekannten Verfahren nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des An­ spruches 1) sowie eine Anlage (gemäß dem Gattungs­ begriff des Anspruches 2) so auszubilden, daß auch bei schlecht zündendem bzw. schwer ausbrennen­ dem, insbesondere minderwertigem Brennstoff ein verbesserter Ausbrand in der Calcinierzone sowie eine höhere Entsäuerung des zu calcinierenden Gutes erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. 2 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird ein Teil des Gutes nach Durchsetzen der Calcinierzone in Abluft der Kühl­ zone eingeführt und mit dieser zwecks Rezirkula­ tion erneut der Calcinierzone zugeleitet. Mit dem zu calcinierenden Gut wird zugleich ein wesentlicher Teil des noch nicht vollständig ausgebrannten, festen Brennstoffes in der Calci­ nierzone rezirkuliert. Auf diese Weise erreicht man für Gut und Brennstoff eine wesentlich längere Verweilzeit in der Calcinierzone und dadurch bedingt einen besseren Ausbrand des Brennstoffes sowie eine höhere Entsäuerung des Gutes.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dabei der rezirkulierte Teil des Gutes in Abluft der Kühlzone eingeführt und hierdurch pneumatisch der Calcinierzone zugeleitet. Dadurch gelangen das zu calcinierende Gut sowie die mit dem Gut rezirkulierten Brennstoffteilchen nach dem erst­ maligen Durchsetzen der Calcinierzone in eine sauerstoffreiche Atmosphäre bei gleichzeitig hohem Temperaturniveau. Dadurch sind optimale Verhältnisse für einen raschen vollständigen Aus­ brand des Brennstoffes und eine hohe Entsäuerung des Gutes gegeben.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung veranschaulicht.

Die Anlage gemäß Fig. 1 enthält einen mehrstufigen Vorwärmer 1, von dem lediglich die beiden unter­ sten Zyklone 2 und 3 dargestellt sind.

Weiterhin enthält die Anlage einen Drehrohrofen 4, der mit dem untersten Zyklon 2 des Vorwärmers 1 über eine als Schleife ausgebildete Ofenabgas­ leitung 5 verbunden ist.

Zur Erhitzung und Entsäuerung des im Vorwärmer 1 vorgewärmten Gutes (vor Eintritt des Gutes in den Drehrohrofen 4) dient eine Calcinierzone, die im wesentlichen durch eine Brennkammer 6 gebildet wird. Der obere Bereich dieser Brennkammer 6 ist an eine Tertiärluftleitung 7 angeschlossen, die der Brennkammer 6 Abluft von einem (in Fig. 1 nicht dargestellten) dem Drehrohrofen 4 nachge­ schalteten Kühler zuführt. Die Tertiärluftleitung 7 verzweigt sich zunächst in zwei Zweigleitungen 7 a, 7 b, von denen sich die Zweigleitung 7 a noch­ mals in Teilleitungen 7 a′, 7 a′′ aufteilt. Die Leitungen 7 b und 7 a′′ münden vorzugsweise tangential am Umfang der Brennkammer 6 ein, während die Teil­ leitung 7 a′ an die Decke der Brennkammer 6 ange­ schlossen ist.

Zur Einstellung der Luftmengen in den einzelnen Leitungen 7 a′, 7 a′′, 7 b sind Klappen 8, 9, 10 vorgesehen.

Im unteren Bereich der Brennkammer 6 ist ein Abgasanschluß 11 vorgesehen, der in die Ofenab­ gasleitung 5 einmündet. Dieser schurrenartig aus­ gebildete Abgasanschluß 11 stellt zugleich einen ersten Gutaustragsanschluß der Brennkammer 6 dar.

Ein zweiter, im unteren Bereich der Brennkammer 6 vorgesehener Gutaustragsanschluß 12 ist über eine Gutleitung 13 mit der Zweigleitung 7 b der Tertiär­ luftleitung 7 verbunden. Die Gutleitung 13 mündet dabei in die Zweigleitung 7 b oberhalb einer in der Zweigleitung 7 b vorgesehenen Drosselstelle 14 ein.

Die Zyklone des Vorwärmers 1 sind in bekannter Weise über ihre Gas- und Gutleitungen miteinander verbunden. So mündet die Gutaustragsleitung 15 des (nicht dargestellten) dritten Zyklons in die Gasleitung 16 ein, die den untersten Zyklon 2 mit dem zweituntersten Zyklon 3 verbindet.

Die Gutaustragsleitung 17 des Zyklons 3 mündet in die Teilleitung 7 a′′ der Tertiärluftleitung ein, während die Gutaustragsleitung 18 des Zyklons 2 an das Einlaufgehäuse des Drehrohrofens 4 ange­ schlossen ist.

Der Drehrohrofen 4 wird in bekannter Weise durch einen Brenner am (nicht dargestellten) Gutaustrags­ ende des Ofens beheizt.

Die Brennkammer 6 ist ferner mit wenigstens einem (nicht dargestellten) Brenner versehen.

Beim Betrieb der Anlage gemäß Fig. 1 gelangt das im Vorwärmer 1 vorgewärmte Gut über die Gutaus­ tragsleitung 17 des Zyklons 3 in die Teilleitung 7 a′′ der Tertiärluftleitung 7 und wird in der Brennkammer 6 weiter erhitzt und entsäuert. Ein Teil des Gutes wird aus der Brennkammer 6 zusammen mit den Abgasen dieser Brennkammer über den Ab­ gasanschluß 11 in die Ofenabgasleitung 5 einge­ führt, im Zyklon 2 aus dem Gasstrom abgeschieden und über die Gutaustragsleitung 18 dem Drehrohr­ ofen 4 zugeführt.

Ein weiterer Teil des in der Brennkammer 6 er­ hitzten und entsäuerten Gutes wird über den Gut­ austragsanschluß 12 und die Gutleitung 13 abgezogen und in die Zweigleitung 7 b der Tertiärluftleitung 7 eingeführt. Durch die Tertiärluft, die die Drosselstelle 14 mit hoher Geschwindigkeit durchsetzt, wird das über die Gutleitung 13 zuge­ führte Gut umgelenkt und erneut der Brennkammer 6 zugeführt. Ein bestimmter Teil des in der Brenn­ kammer 6 calcinierten Gutes durchläuft daher die Calcinierzone mehrfach, was zu einer insgesamt verlängerten Verweilzeit sowohl für das Gut als auch für den in der Brennkammer 6 eingesetzten Brennstoff führt.

Der zugleich als Gutaustragsanschluß dienende Abgasanschluß 11 sowie der weitere Gutaustrags­ anschluß 12 bilden eine Einrichtung zur Gutver­ zweigung, die zweckmäßig mit geeigneten Mitteln (wie Klappen) zur Erzielung einer gewünschten Gutaufteilung versehen ist.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2 bis 5 sind gleiche Elemente mit denselben Bezugs­ zeichen wie in Fig. 1 bezeichnet, so daß im fol­ genden nur die Abweichungen dieser Varianten vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erläutert werden.

Bei der Anlage gemäß Fig. 2 ist die Tertiärluft­ leitung 7 nicht verzweigt. Die Brennkammer 6 ist infolgedessen nur mit einem einzigen Luftanschluß versehen. Die Gutaustragsleitung 17 des Zyklons 3 mündet nahe der Brennkammer 6 in die Tertiärluft­ leitung 7 ein.

Die Gutleitung 13 der Brennkammer 6 ist an die Tertiärluftleitung 7 dicht oberhalb der Drossel­ stelle 14 angeschlossen. Das über die Gutleitung 13 rezirkulierte Gut sowie der in diesem Gut­ strom mitgeführte, noch nicht vollständig ausge­ brannte Brennstoff gelangen infolgedessen zunächst in einen gutfreien, sehr sauerstoffreichen Luft­ strom und werden darin gleichmäßig über den ganzen Querschnitt verteilt, ehe dann (dicht vor der Ein­ mündung der Tertiärluftleitung 7 in die Brennkam­ mer 6) das über die Gutaustragsleitung 17 zuge­ führte, vorgewärmte Gut in diesen das rezirkulierte Gut bereits enthaltenden Luftstrom eingeführt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der untere Bereich der Brennkammer 6 über einen Ab­ gasanschluß 11′ mit der Ofenabgasleitung 5 ver­ bunden. Unterhalb dieses Abgasanschlusses 11′ be­ findet sich ein gesonderter Gutaustragsanschluß 12′ mit einer nur schematisch angedeuteten Ein­ richtung 19 zur Gutverzweigung. Von dieser Ein­ richtung 19 (beispielsweise einer Verteilerklappe) führt eine Gutleitung 13 zur Tertiärluftleitung 7 und eine Gutleitung 20 zur Ofenabgasleitung 5.

Abgesehen von dem gesonderten Gasabzug aus der Brennkammer 6 entspricht die Funktion der Anlage entsprechend Fig. 3 dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2. Auch hierbei wird das aus der Brennkammer 6 über die Gutleitung 20 in die Ofenabgasleitung 5 eingeführte Gut im Zyklon 2 aus dem Gasstrom abgeschieden und dann dem Drehrohrofen 4 zuge­ leitet, während das über die Gutleitung 13 und die Tertiärluftleitung 7 rezirkulierte Gut erneut die Brennkammer 6 durchsetzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 besitzt die Brennkammer 6 einen Abgasanschluß 11, der zugleich den einzigen Gutaustragsanschluß der Brennkammer bildet und an die Ofenabgasleitung 5 angeschlossen ist. Die Gutaustragsleitung 18 des untersten Zyklons 2 ist an eine Einrichtung 21 zur Gutverzweigung angeschlossen, von der eine Gutleitung 13 zur Tertiärluftleitung 7 und eine Gutleitung 22 zum Einlaufgehäuse des Drehrohr­ ofens 4 führt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt somit die Aufteilung des in der Brennkammer 6 calcinierten Gutes nicht unmittelbar nach Verlassen der Brenn­ kammer 6, sondern erst nach Abscheidung im Zyklon 2: der über die Gutleitung 13 in die Tertiärluft­ leitung 7 eingeführte Teil des Gutes wird erneut in die Brennkammer 6 rezirkuliert (und durchsetzt außerdem nochmals die Ofenabgasleitung 5 und den Zyklon 2), während der übrige Teil des Gutes über die Gutleitung 22 direkt in den Drehrohrofen 4 gelangt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist damit außer der Brennkammer 6 auch die Ofenabgasleitung 5 in die Rezirkulation miteinbezogen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 entspricht der Variante gemäß Fig. 4 mit dem Unterschied, daß eine gesonderte Brennkammer 6 fehlt. Die Calcinier­ zone wird hierbei durch die Ofenabgasleitung 5 gebildet, deren unterer Bereich zu diesem Zweck mit einem oder mehreren Brennern 23 versehen ist. Die Tertiärluftleitung 7 mündet direkt in die Ofenabgasleitung 5 ein, und zwar zweckmäßig mit einer leicht nach unten gerichteten Neigung. Das über die Gutaustragsleitung 17 zugeführte vorge­ wärmte Gut wird nahe der Stelle, an der die Ter­ tiärluftleitung 7 in die Ofenabgasleitung 5 ein­ mündet, in die Tertiärluftleitung eingeführt.

Das über die Gutaustragsleitung 18 ausgetragene Gut wird in der anhand von Fig. 4 bereits erläu­ terten Weise verzweigt, wobei der über die Gut­ leitung 13 in die Tertiärluftleitung 7 rezirku­ lierte Teil erneut die Calcinierzone, d.h. die Ofenabgasleitung 5 durchsetzt.

Auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 4 (bei denen als Calcinierzone die Brennkammer 6 vorgesehen ist) können zusätzlich im unteren Bereich der Ofenabgasleitung 5 ein oder mehrere Brenner vorgesehen werden, um eine noch höhere Entsäuerung des Gutes zu erreichen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement, wobei

• a) das Gut in einer Vorwärmzone mit heißen Gasen vorgewärmt wird,
• b) anschließend in einer Calcinierzone unter Einsatz von zusätzlichem Brennstoff weiter erhitzt und entsäuert wird,
• c) wobei das Gut dann in einer Brennzone fer­ tiggebrannt
• d) und schließlich in einer Kühlzone gekühlt wird,
• e) wobei Abluft der Kühlzone als Verbrennungs­ luft der Calcinierzone zugeführt wird,

gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

• f) ein Teil des Gutes wird nach Durchsetzen der Calcinierzone in Abluft der Kühlzone eingeführt und mit dieser zwecks Rezirku­ lation erneut der Calcinierzone zugeleitet.

2. Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement, ent­ haltend

• a) einen mehrstufigen Vorwärmer (1) zum Vor­ wärmen des Gutes,
• b) eine Calcinierzone (6) zum Calcinieren des vorgewärmten Gutes,
• c) einen Drehrohrofen (4) zum Fertigbrennen des calcinierten Gutes,
• d) einen Kühler zum Kühlen des fertiggebrannten Gutes,
• e) wobei der Kühler über eine Tertiärluftlei­ tung (7) mit der Calcinierzone verbunden ist und der Vorwärmer von den heißen Abgasen des Drehrohrofens und der Calcinierzone durchsetzt wird,

gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

• f) der Calcinierzone ist - in Gutströmungs­ richtung - eine Einrichtung zur Gutverzwei­ gung nachgeschaltet, über die ein Teil des Gutes dem Drehrohrofen (4) und ein weiterer Teil des Gutes zum Zwecke einer Rezirkulation über die Tertiärluftleitung (7) der Calci­ nierzone (6) zugeführt wird.

3. Anlage nach Anspruch 2, bei der die Calcinier­ zone durch eine Brennkammer (6) gebildet wird, deren Abgasanschluß (11) mit der Ofenabgas­ leitung (5) verbunden ist, die den Drehrohrofen (4) mit dem untersten Zyklon (2) des Vorwärmers (1) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (6) über die Einrichtung zur Gut­ verzweigung einerseits mit der Ofenabgasleitung (5) und andererseits mit der Tertiärluftleitung (7) verbunden ist.

4. Anlage nach Anspruch 2, bei der die Calcinier­ zone durch eine Brennkammer (6) gebildet wird, deren Abgasanschluß (11) mit der Ofenabgaslei­ tung (5) verbunden ist, die den Drehrohrofen (4) mit dem untersten Zyklon (2) des Vorwärmers (1) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutaustragsanschluß der Brennkammer (6) mit der Ofenabgasleitung (5) verbunden ist und die Gutaustragsleitung (18) des untersten Zyklons (2) des Vorwärmers (1) über die Einrichtung (21) zur Gutverzweigung einerseits mit dem Drehrohrofen (4) und andererseits mit der Ter­ tiärluftleitung (7) verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruch 2, bei der die Calcinier­ zone durch einen mit einer zusätzlichen Brenn­ einrichtung (23) versehenen Teil der Ofenab­ gasleitung (5) gebildet wird, die den Drehrohr­ ofen (4) mit dem untersten Zyklon (2) des Vor­ wärmers (1) verbindet, wobei die Tertiärluft­ leitung (7) im Bereich der Calcinierzone an die Ofenabgasleitung (5) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutaustrags­ leitung (18) des untersten Zyklons (2) des Vorwärmers (1) über die Einrichtung (21) zur Gutverzweigung einerseits mit dem Drehrohrofen (4) und andererseits mit der Tertiärluftleitung (7) verbunden ist.

6. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tertiärluftleitung (7) verzweigt und über wenigstens zwei Zweigleitungen (7 a′, 7 a′′, 7 b) mit der Brennkammer (6) verbunden ist, wobei die Gutaustragsleitung (17) des zweit­ untersten Zyklons (3) des Vorwärmers (1) mit der einen Zweigleitung (7 a′′) und die Brenn­ kammer (6) über die Einrichtung zur Gutver­ zweigung mit der anderen Zweigleitung (7 b) verbunden ist.

7. Anlage nach Anspruch 2, bei der die Calcinier­ zone durch eine Brennkammer (6) gebildet wird, deren Abgasanschluß (11) mit der Ofenabgas­ leitung (5) verbunden ist, die den Drehrohr­ ofen (4) mit dem untersten Zyklon (2) des Vorwärmers (1) verbindet, dadurch gekennzeich­ net, daß der im unteren Bereich der Brennkammer (6) vorgesehene Abgasanschluß (11) zugleich einen Gutaustragsanschluß bildet.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Gutaustragsanschluß, der zugleich den Abgasanschluß (11) der Brennkammer (6) bil­ det, ein weiterer Gutaustragsanschluß (12) im unteren Bereich der Brennkammer (6) vorgesehen ist.

9. Anlage nach Anspruch 2, bei der die Calcinier­ zone durch eine Brennkammer (6) gebildet wird, deren Abgasanschluß (11′) mit der Ofenabgas­ leitung (5) verbunden ist, die den Drehrohrofen (4) mit dem untersten Zyklon (2) des Vorwärmers (1) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Abgasanschlusses (11′) der Brennkammer (6) ein gesonderter Gutaustragsan­ schluß (12′) mit einer Einrichtung (19) zur Gutverzweigung vorgesehen ist.

10. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das rezirkulierte Gut führende Leitung (13) an einer Stelle an die Tertiärluftleitung (7) angeschlossen ist, die stromabwärts - in Strömungsrichtung der Tertiärluft betrachtet - einer in der Tertiärluftleitung vorgesehenen Drosselstelle (14) liegt.