DE2846584C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem GutInfo
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Description
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein Wärmebehandlungssystem, bestehend in
Durchsatzrichtung des Gutes gesehen aus Gutvorwärmer, Gutkalzinator und einem diesem nachgeschalteten Suspensions-Sinterreaktor, welchem seinerseits ein Gutkühler nachgeschaltet ist, wobei vor
dem Suspeniions-Sinterreaktor ein gesonderter Wärmebehandlungsofen (30,37) zur Verflüchtigung
der schmelzphasenbildenden Anteile im Gut angeordnet ist, der mit einer zusätzlichen Brennstoffzugabe (32) ausgestattet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Wärmebehandlungsofen ein Wirbelschichtofen (30) ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Wärmebehandlungsofen ein Kurzdrehofen (37) ist
15. Vorrichtung nach Anspruch 12,13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsleitung (18)
des Gutkalzinators (3) sowohl mit dem gesonderten Wärmebehandlur-gsofen (30, 37) als auch mit dem
Suspcnsions-Sinierreaktor (5) in Verbindung steht
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmebehandlungsofen (30, 37) eine mit einer Kühleinrichtung
(34) versehene Abgasleitung (33) aufweist, die mit einer Entstaubungseinrichtung in Verbindung steht
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmebehandlungsofen (30,37) und/oder der Suspensions-Sinterreaktor (S) eine Einrichtung (43) zur Zuführung von
Zuschlagstoffen zu dem Behandlungsgui aufweisen.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspensions-Sinterreaktor (5) über eine Rezirkulationsleitung (35) mit dem gesonderten Wärmebchandlungsofen (30,37) gulseitig in Verbindung steht.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (6) des Suspensions-Sinterreaktors (5) aus
mehreren, vorzugsweise miteinander verbindbaren Kammerelementen (20) besteht.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der
Gutkalzinator (3) als auch der Suspensions-Sinterreaktor (5) gesonderte Brennstoffzuführungen aufweisen und daß der Gutkalzinator (3) und der Suspensions-Sinterreaktor (5) eine Heißluftverbindung (12)
mit dem Gutkühler (9) aufweisen.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
dem Suspensions-Sinterreaktor (5) und dem Gutkühler (9) ein Gutabscheider (8), vorzugsweise ein
Abscheidezyklon angeordnet ist, und daß der Gutabscheider (8) gutaustragsseitig über eine Rezirkula·
tionsleitung (22) mit dem Suspensions-Sinterreaktor (5) in Verbindung steht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere von Zementrohmchl in den heißen Gasen eines Wärmebc-
iandlungssystems, bestehend aus Vorwärmzone, Kalzilierzone,
Sinterzone und Kühlzone, wobei die Sinterung des weilgehend kalzinierten Gutes in einer Suspensions-Reaktionszone
durchgeführt wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
Zur Herstellung von Zement nach dem Trockenverfahren
wird das feinkörnige bis mehlförmige Zementrohgut in den bekannten Zementanlagen einem Gutvorwärmer
aui gegeben, durchsetzt diesen im Gegenstrom und/oder Gleichstrom zu den heißen Behandlungsgasen,
die in einem Drehofen erzeugt werden, in welchem das Gut bei hohen Temperaturen gesintert
wird. An den Drehofen schließt sich ein Kohler an, in dem das zu Zementklinker gesinterte Gut auf Weiterverarbeitungstemperatur
gekühlt wird. Während der Gutvorwärmer ein stationäres und wenig verschieißanfälliges
.Anlagenteil darstellt, besitzt der Drehofen eine Reihe von drehbeweglichen Teilen, die in der staubigen
und heißen Arbeitsatmosphäre einem starken Verschleiß unterworfen sind. Außerdem bedürfen die Anschlüsse
des Drehofens zu dem stationären Gutvorwärmer beziehungsweise zu dem stationären Guikühler einer
besonders intensiven Wartung und Überprüfung.
Es ist der Versuch gemacht worden, den Drehofen als Brenn- beziehungsweise Sinterapparat durch eine horizontal
liegende rohrförmige Kammer zu ersetzen (DE-AS 18 07 292). In diese Kammer wird von der Stirnseite
her vorgewärmtes Feingut, heiße Kühlerabluft und gasförmiger Brennstoff eingeblasen. Am Ende der horizontalen,
rohrförmigen Brennkammer wird über eine Ringleitung kalte Kühlluft eingeblasen. Diese Brennkammer
hat bei der Wärmebehandlung von Zementrohmehl eine Reihe gravierender Nachteile. So darf die Brennkammer
nur mit gasförmigen Brennstoffen beaufschlagt werden. Zur gleichmäßigen Verteilung des Gutes in der
Brennkammer muß mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten gearbeitet werden. Dabei wird das Gut einer zu
kurzen Behandlungszeit ausgesetzt, so daß eine Sinterung des Gutes nicht gewährleistet sein kann. Zur Vermeidung
von Ansatzbildung in der Brennkammer muß am Ende der Brennkammer Kühlluft eingeblasen werden.
Die technische Arbeitsfähigkeit der KeiQgase aus der Brennkammer wird so erheblich herabgesetzt und
der thermische Wirkungsgrad der Gesamtanlage entsprechend niedrig. Diese Nachteile treffen auch auf eine
stationäre Brenneinrichtung zu, bei der zur Vermeidung von Gutansätzen in der Brennkammer eine kalte Drallströmung
aufrechterhalten werden soll (DE-OS 23 50 768).
Ferner wird in der DE-OS 26 29 082 eine Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut mit einer
Brennkammer beschrieben, in der zwar feste oder flüssige Brennstoffe verwendet werden können, die jedoch
vorher in einer separaten Vergasungseinrichtung vergast werden müssen, weil in die Brennkammer selbst
nur gasförmige Brennstoffe eingeleitet werden dürfen. Dies erhöht den baulichen Aufwand einer solchen Anlage
ganz erheblich, zumal entsprechende regeltechnische und prozeßtechnische Einrichtungen erforderlich sind.
Ausweislich dieser Druckschrift können in dieser Brennkammer nur feinkörnige Tonerdehydrate beziehungsweise
feinkörnige Erze wärmcicchnisch behandelt werden.
Schließlich ist aus der DE-OS 25 SO 469 ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Tonerde in den heißen Gasen
eines Wärmeberpndlungssystcms bekannt. Dieses Wärmcbchandlungssystem besteht aus einer Vorerhitzungszone,
in die heiße Abgase einer Brennzone eingeleitet werden. Das in der Brennzone gebrannte Gut wird
nach Separierung aus den heißen Gasen der Brennzone in eine Kühlzone geführt. Die Brennzone weist dabei
zwei vom Gut nacheinander duichsetzte gesondert beheizte
Brennräume auf. Der eine Brennraum ist hierbei eine horizontal verlaufende Gasleitung, der zweite
Brennraum ist ein im wesentlichen senkrecht angeordneter Reaktionsraum, der einen größeren Durchmesser
ίο aufweist, als der erste Brennraum. In den einzelnen
Brennräumen sollen unterschiedliche Aufenthaltszeiten des Guies erreicht sein. Mit diesem bekannten Verfahren
zum Brennen von Tonerde ist eine Sinterung von Zementrohmaterialien mit hohen Alkalibestandteilen
zu Zementklinker nicht möglich. In den Brennräumen dieser bekannten Anlage werden die schmelzphasenbildenden
alkalihaltigen Bestandteile im Zementrohmehl sofort Aufschmelzungen bilden und es treten sofort
Gutagglomerationen auf. Abgesehen davon, daß im ersten Brennraum der Anlage das Gut an den Wänden
dieses Brennraumes anhaften wird -:nd diesen Brennraum
langsam zusetzt, kann in dem zweiten Brennraum
infolge der Verklebung der Zementrohmehlpartikel miteinander keine Suspension aufrechterhalten werden,
so daß ein Brennen in der Schwebe nicht stattfinden kann. Aus r\cr DE-OS 25 50 418 ist ein Verfahren und eine
Anlage zum Brennen von feinkörnigem Gut bekannt, die eine weitere Ausgestaltung der oben gewürdigten
DE-OS 25 50 469 enthält. Das aus der DE-OS 25 50 413 3d bekannte Verfahren ist ebenfalls nur zur Wärmebehandlung
von Tonerde, Kalk, Dolomit. Magnesit oder ähnlichen Materialien geeignet, die keine oder nur geringfügige
schmelzphasenbildenden Alkalibestandteile enthalten. Die Wärmebehandlungsanlage besteht dabei
3ü aus einer Vorerhitzungszone, in die heiße Abgase einer
Brennzone eingeleitet werden. Das in der Brennzone gebrannte Gut wird nach Separierung aus den heißen
Gasen der Brennzone in eine Kühlzone geführt. Die Brennzone weist dabei zwei vom Gut nacheinander
durchsetzte gesondert beheizte Brennräume auf und zwar einen ersten Brennraum und einen nachfolgenden
Reaktionsraum. Der erste Brennraum ist auch hier eine horizontal verlaufende Gasleitung, der zweite Brennraum
ist ein im wesentlichen senkrecht tngeordneter as Reaktionsraum, der einen größeren Durchmesser aufweist,
als der erste Brennraum. Mit diesem bekannten Verfahren zum Brennen von Tonerde oder gleichartigen
Materialien ist eine Sinterung von Zementrohmaterialien mit hohen Alkalibestandteilen zu Zementklinker
jo ebenfalls nicht möglich. In den Brennräumen dieser bekannten Anlage werden die alkalihaltigen Bestandteile
im Zementrohmehl die erwähnten Schmelzphasen und Gutagglomerationen bilden. Die Wände des Brennrauticj
wsrden sich durch Verklebungen langsam zusetzen und in dem Reaktionsraum kann infolge der Verklebung
der Zemcntrohmaterialien keine Suspension aufrechterhalten werden. Ein Brennen von Zement in der
Schwebe ist damit nicht möglich.
Die Aufgabe Her vorliegenden Erfindung liegt dariii,
μ ein Verfahren zur mehrstufigen Wärmebehandlung, insbesondere
von feinmehligem Zementrohmehl zu schaffen, mit welchem die Sinterung des Materials in der
Schwebe durchgeführt werden kann unü zwar unabhängig von der Qualität des Ausgangsmaterials und unabhängig
von der A η des eingesetzten Brennstoffes und
zudem unter genau einstellbaren Bedingungen und bei größtmöglichem Durchsatz. Ferner ist es die Aufgabe
der vorliegender. Erfindung, ein solches Verfahren in
einer Anlage durchzuführen, die im wesentlichen stationäre Einheiten enthält, sich durch Kompaktbauweise
auszeichnet und geringe Abstrahlungs- beziehungsweise Wärmeverluste verursacht und bei deren Betrieb
Verschleiß- und Wartungsproblcme weitgehend ausgeschlossen werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil des weitgehend kalzinierten Gutes aus der Kalzinierzone vor Eintritt in die Suspensions-Sinterzonc
einer gesonderten Wärmebehandlung zur Verflüchtigung der schmel/.phasenbildenden, insbesondere alkalihaltigen Bestandteile zugeführt wird. Mil den erfindungsgemäßen Maßnahmen kann in überraschender
Weise nach jahrzehntelanger Entwicklung des Zementbrennens ein Zementrohmehl in der Schwebe gesintert
werden, wobei das Ausgangsmaterial hohe Anteile an schmclzphasenbildcnden, insbesondere alkalihaltigen
Bestandteilen aufweisen kann. Mit der gesonderten Wärmebehandlung zur Austreibung der alkalihaltigen
schmelzphasenbildcnden Bestandteile aus dem Gut wird der Schmelzphascnantcil dabei so weil erniedrigt,
daß eine Sinterung des Gutes in der Suspension erfolgen kann, ohne daß die Gefahr von Gutagglomerationen oder von Ansatzbildungen in einem Suspensionsreaktor besteht. Mit der Erfindung kann der schädliche
Schmelzphasenanteil im Zementrohmehl auf solche Werte eingestellt werden, bei denen die Suspension des
Gutes in der Sinterzonc kontrolliert und in Abhängigkeit von den eingestellten Gasgeschwindigkeiten mit
Sicherheit aufrechterhalten werden kann. Damit ist eine wesentliche Voraussetzung dafür gegeben, daß eine
kontrollierte Sinterung eines weilgehend kalzinierten Gutes in der Schwebe bei hoher Durchsatzlcistung
stattfinden kann. Vorteilhaft ist hierbei, daß die schmelzphasenbildenden Anteile im Gut nach der gesonderten Wärmebehandlung und bei der Aufgabe in
die Suspensionssinterzone auf einen Wert kleiner 25%, vorzugsweise zwischen 10 und 20% eingestellt wird. Da
die Flüchtigkeit der Alkalien in Abhängigkeit von der Temperatur, der Haltezeit der Alkaliträger im Rohmaterial, sowie vom SOi-Gehalt im Rohmehl und von weiteren ebenfalls bekannten Parametern abhängt, brauchen lediglich diese Daten regeltechnisch erfaßt und
beeinflußt zu werden, um die anspruchsgemäße Einstellung der schmelzphasenbildenden Anteile im Gut kontinuierlich aufrechtzuerhalten. Bei diesem Verfahren ist
besonders zweckmäßig, wenn die verflüchtigten Gutbestandteile aus dem Wärmebehandlungssystcm abgezogen, unmittelbar danach gekühlt und als separierter
Staub verworfen wird, wobei eine spätere Verwertung des verworfenen Staubes zu hochwertigem Düngemitte! in die weiteren wirtschaftlichen Vorteile einzubeziehen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Verbesserung der
Flüchtigkeit der schmelzphasenbildenden Gutanteile Zuschlagstoffe, vorzugsweise Wasserdampf der gesonderten Wärmebehandlung und/oder der Suspensions-Sinterzone zugeführt werden, wodurch erreicht wird,
daß insbesondere die alkalihaltigen Bestandteile im Gut soweit verflüchtigt werden können, daß das Gut in der
Suspensions-Sinterzone mit Sicherheit in der Schwebe gesintert werden kann. Während dieser Sinterung kann
dann der restliche schmelzphasenbildende Anteil aus dem Gut verflüchtigt werden, so daß in der Suspensions-Sinterzone direkt ein feinkörniger bis mehlförmiger Zementklinker mit sehr niedrigem Alkaligehalt hergestellt werden kann.
In besonderer Ausgestaltung des crfindungsgcmäBcn
Verfahrens wird vorgeschlagen, zur Verflüchtigung der schmel/.phasenbildenden Gutbestandteile gasförmige
und/oder flüssige und/oder feste Brennstolfe zu ver·
j brennen. wofOr Brennstoff jeglicher Art verwendet werden kann. Vorteilhaft ist hierbei, das zur Brennstoffverbrennung benötigte Oxidationsmittel als Heißluft der
Kühlzonc zu entnehmen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese
hen. daß der für die Kalzinierzone und für die Suspen
sions-Sinterzone benötigte Brennstoff so aufgeteilt wird, daß vorzugsweise minderwertiger Brennstoff in
die Kalzinicr/.one und hochwertiger Brennstoff in die Suspensions-Sinterzone aufgegeben wird und daß Küh-
is lerheißluft als Oxidationsmittel sowohl der Kalzinier/onc als auch der Suspensions-Sinterzone zugeführt wird.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn infolge knapper werdender hochwertiger Brennstoffe auf minderwertige Brennstoffe ausgewichen werden muß. So
kann zum Beispiel die Kalzinierung des feinkörnigen Gutes mit Ölschiefer oder Abfallbrcnnstoffen vorgenommen werden. Hierdurch ist eine sehr gute Anpassung des Verfahrens an die jeweils günstigsten ökonomischen Verhältnisse gegeben, unabhängig davon, ob
die verwendete Brennstoffart gasförmig, flüssig oder fest ist. Die Aufteilung der Kühlerheißluft als Oxidationsmittel für die Kalzinierzone und die Suspensions-Sinterzone kann vorteilhafterweise durch einfache
Drosselung der Heißluft in der zur Kalzinationszone
führenden Heißluftleitung erfolgen.
Andererseits kann es vorteilhaft sein, daß die der
Kühlzone entnommene Heißluft nach Maßgabe der in der Suspensions-Sinterzone erforderlichen Gasgeschwindigkeit aufgeteilt wird, so daß je nach Aufmah-
u lung des Feingutes eine stabile Suspension des Gutes in
den Heißgasen der Sinterzonc aufrechterhalten werden kann.
in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß zwischen der Suspensions-Sinterzone
und der Kühlzone das GuI von den Heißgasen in einer gesonderten Trennzone separiert wird und ein Teil des
in der Sinterzonc abgeschiedenen Gutes in die Suspensions-Sinterzone zurückgeführt wird. Hierdurch können
die Heißgase der Sinterzonc in das Wärmcbchandlungs
systems zurückgefOhrt werden und zur Kalzinicrung be
ziehungsweise zur Vorwärmung des Gutes verwendet werden, wodurch deren technische Arbeitsfähigkeil optimal ausgenutzt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Wärmebehandlungs
system zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens, bestehend, in Durchsatzrichtung des Gu* ■« gesehen, aus Gutvorwärmer, Gutkalzinator und einem
diesem nachgeschalteten Suspensions-Sinterreaktor. welchem seinerseits ein Gutkühler nachgeschaltet ist,
wobei vor dem Suspensions-Sinterreaktor ein gesonderter Wärmebehandlungsofen zur Verflüchtigung der
schmelzphasenbildenden Anteile im Gut angeordnet ist. der mit einer zusätzlichen Brennstoffzugabe ausgestattet ist. Diese? Wärmebehandlungssystem besteht damit
ω vorteilhafterweise ausschließlich aus stationären Anlagenteilen, die konstruktiv unkompliziert und leicht herzustellen sind. Drehbewegliche Teile, die einem besonderen Verschleiß unterworfen sind und besonders gewartet werden müssen, wie zum Beispiel Drehrohröfen
entfallen gänzlich. Die Klinkermineralbildung findet in der Schwebe statt, so daß der Klinker feinkörnig bis
mehlförmig anfällt. Hierdurch können die aufwendigen und teuren Klinkermahlanlagen in wesentlichen Teilbe-
reichen verkleinert werden. Durch den gesonderten Wärmebehandlungsofen werden Schadstoffanteile in
dem Feingut kontrolliert gesenkt und in dem Maße verflüchtigt, wie es für die Aufrcchterhaltung der Feingutsuspension im Sinterreaktor erforderlich ist. Als besonders geeignet für den gesonderten Wärmebehandlungsofen ist ein Wirbelschichtofen oder ein Kurzdrehofen,
welcher y.weckmäßigerweise zwischen dem Gulkal/inator lii'.J dem Suspensions-Sinterreaktor angeordnet sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Austragsleitung des Gutkaizinators sowohl
mit dem gesonderten Wärmebehandlungsofen als auch mit dem Suspensions-Sinterreaktor in Verbindung steht.
Auf diese Weise läßt sich die Dimensionierung des Wärmebehandlungsofens so gestalten, daß die vom Suspensions-Sinterreaktor an die Eigenschaften des Gutes gestellten Grenzwerte bezüglich der Schadstoffanteile
nicht überschritten werden. Zweckmäßig ist. daß der Suspensions-Sinterreaktor über eine Rezirkulationsleitung mit dem gesonderten Warmebehandiungsoien gutscitig in Verbindung steht, so daß auch über diese Maßnahme eine gezielte Einstellung der für den Suspensions-Sinterreaktor zulässigen Höchstwerte an
schmelzphasenbildenden Stoffen im /u sinternden Gut gewährleistet werden kann.
In Ausgestaltung des Wärmcbehandlungssysiems besteht die Brennkammer des Suspensions-Sinterreaktors
aus mehreren, vorzugsweise miteinander verbindbaren Kammerelementen, so daß die Brennkammerlänge an
den Sinterablauf im Suspensions-Sinterreaktor und damit an die verschiedenen Gutqualitäten angepaßt werden Kann.
Ferner ist in Ausgestaltung des Wärmebehandlungssystems sowohl der Gutkalzinator als auch der Suspensions-Sinterreaktor mit gesonderten Brennstoffzuführungen ausgestattet, und der Gutkalzinator und der Suspensions-Sinterreaktor weisen eine Heißluftverbindung
ϊΐΐϊΐ uctu GüikuiiicT SUi. ι~ΊΐΓ€ιΐ uicSc mäuftäiiiTic ιΐαΐΐΩ in
dem Kalzinator das Gut weitestgehend kalziniert werden und in dem Suspensions-Sinterreaktor ausschließlich die Sinterung des Gutes durchgeführt werden. Hierdurch wird der Suspensions-Sinterreaktor von der Wärmearbeit zur Kalzinierung des Gutes vollständig entlastet. Und um die Verbrennung zu optimieren, wird die
heiße Abluft aus den Gulkühlern als sauerstoffreiche Verbrennungsluft sowohl dem Kalzinator als auch dem
Suspensions-Sinterreaktor zugeführt. Die Aufteilung der jeweiligen Heißluftmengen, die zur stöchiometrischen Verbrennung der dort eingeführten Brennstoffe
erforderlich ist, kann dann vorteilhafterweise mit einem einfachen Drosselorgan durchgeführt werden, welches
in der Verbindungsleitung zwischen dem Gutkalzinator und dem Suspensions-Sinterreaktor angeordnet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, dem weitere Merkmale und Vorteile
der Erfindung zu entnehmen sind, näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 der Suspensions-Sinterreaktor mit vorgeschaltetem Schwebegas-Wärmetauscher und nachgeschaltetem Schwebegaskühler,
F i g. 2 der Suspensions-Sinterreaktor mit vorgeschaltetem Wirbelschichtreaktor,
F i g. 3 der Suspensions-Sinterreaktor mit vorgeschaltetem Kurzdrehofen,
Fig.4 der Suspensions-Sinterreaktor mit nachgeschalieiern Abscheidezyklon und Bypassleitung in vergrößerter Darstellung.
besteht aus einem Vorwärmer 1, dem bei 2 das zu behandelnde Gut aufgegeben wird. In Gutdurchlaufrichtung gesehen, ist dem Vorwärmer 1 ein Gutkalzinator 3
nachgeschaltet, der mit einer gesonderten Brennstoffzu
führung 4 versehen ist. Diesem Gutkalzinator ist ein
stationärer Suspensions-Sinterreaktor 5 nachgeschaltet. Der Suspensions-Sinterreaktor besteht aus einer senkrecht angeordneten Brennkammer 6, in deren unteren
Bereich Brennstoffzuführungen 7 angeordnet sind. Der
ίο Suspensions-Sinterreaktor steht über einen Gutabscheider 8 mit einem Gutkühler 9 in Verbindung, aus
dem das Gut bei 10 abgezogen wird.
In den Gutkühler 9 wird über ein Gebläse ti kalte
Kühlluft eingeblasen, die als Heißluft den Gutkühler
Ii über die Luftleitung 12 verläßt. Die Luftleitung 12 steht
ihrerseits mit dem unteren Bereich des Suspensions-Sinterreaktors 5 in Verbindung und mit dem unteren Bereich des Gutkaizinators 3. Der Gutabscheider 8 steht
gasseitig mit dem Gutkalzinator über eine Abgasleitung
13 in Verbindung. Die aus dem Gutkalzinator abgezogenen Heißgasc werden über eine weitere Gasleitung 14
dem Schwebegasvorwärmer 1 zugeführt. Mit Hilfe des Vorwärmer-Abgasgebläses 15 werden die heißen
Brenngase des Suspensions-Sinterreaktors durch den
Gutkalzinator 3 und den Vorwärmer I gezogen und einem dem Gebläse IS nachgeschalteten, jedoch nicht
näher bezeichneten Staubabscheider zugeführt. Der Gutabscheidezyklon 17 des Vorwärmers 1 steht über
eine Gutaustragsleitung 18 mit dem unteren Teil des
Suspensions-Sinterreaktors 5 in Verbindung. Der Gutabscheider 8 steht über die Brennstrecke 16 und die
Abgasleitung 13 mit dem Zyklon 17 Vorwärmers 1 in Verbindung. In der Abgasleitung 13 ist getrennt von der
Gutzufuhr 28 eine Brennstoffzuführung 19 angeordnet.
J5 Gemäß F i g. 2 ist vor dem Suspensions-Sinterreaktor
5 e:n Wirbelschichtreaktor 30 zur Verflüchtigung der
schmelzphasenbildenden Anteile im Gut angeordnet, der 'A'ifbelschichtreakior steht mit der Guiausiragsieitung 18 des Zyklons !7 des Vorwärmers in Verbindung.
♦o Aus dem Wirbelschichtreaktor ist eine Gutleitung 31 in
den unteren Bereich des Suspensions-Sinterreaktors geführt. Der Wirbelschichtreaktor ist mit einer Brennstoffzuführung 32 üblicher Bauart versehen.
Die im Wirbelschichtreaktor verflüchtigten Schad-
Stoffanteile des Gutes werden über die Abgasleitung 33
aus dem System abgezogen. Die Abgasleitung 33 weist eine Kühleinrichtung 34 auf, durch die die abgezogenen
Gase soweit abgekühlt werden, daß die darin enthaltenen Schadstoffe in kristalliner Form anfallen und über
so nicht näher dargestellte Entstaubungseinrichtungen üblicher Art aus dem System entfernt werden können. Sowohl der Wirbelschichtreaktor 30 wie auch der Suspensions-Sinterreaktor 5 sind über Rezirkulationsleitungen
22, 35 mit dem Zyklonabscheider 8 verbunden, in die
Gutleitung 31 mündet ein Gutbypass 36 aus dem Zyklon 17desKalzinators3.
Gemäß F i g. 3 weist das Wärmebehandiungssysiem statt eines Wirbelschichtreaktors zur Ausdampfung der
schmelzphasenbildenden Gutanteile einen Kurzdreh
ofen 37 auf. Das Längen-Durchmesserverhältnis des
Drehofens beträgt vorzugsweise L/B « 2/1 bis 4/1. In
den Einlaufbereich des Drehofens mündet die Gutaustragsleitung 18 des Zyklons 17 des Vorwärmers. Der
Drehofen ist über Laufringe 38 und Druckrollen 39
drehbar gelagert und wird von einem nicht näher bezeichneten Antrieb über einen Zahnkranz 40 angetrieben. Am gutaustragsseitigen Ende des Drehrohrofens
ist ein Brenner 41 angeordnet. Der Drehofenaustrag ist
IO
15
über das Gehäuse 42 und über die Gutleitung 31 mit dem Suspensions-Sinterreaktor verbunden. Die Gulleitung 31 weist eine Bypassleitung 36 zur Gutauslragsleitung 18 des Zyklons 17 des Vorwärmers 1 auf. Das
Gehäuse 42 sowie der Einlaufbereich des Drehofens weisen eine Anordnung 43 zur Einführung von Wasser
oder Wasserdampf zwecks Erhöhung der Flüchtigkeit der schmelzphasenbildcnden Anteile im Gut auf.
In Fig.4 ist der Suspensions-Sinterreaktor 5 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Die senkrecht ausgerichtete Brennkammer 6 weist im unteren Bereich eine
Querschnittsverengung 21 auf. Oberhalb und unterhalb dieser Querschnittsverengung sind die Brennstoffzuführungen 7 angeordnet. In diesem Bereich steht die Brennkammer mit der Luftleitung 12 aus dem Gutkühler in
Verbindung. An der Verengung 21 ist der Förderdruck des Gebläses 11 und der Saugzug des Gebläses 15 gemäß Fig. I annähernd ausgeglichen. Oberhalb der
Querschnittsverengung 21 mündet die Gutaustragsleiiüiig IS des Zyklons J7 des Vorwärmer» ■ ein. Der obere
Bereich der Brennkammer 6 besteht aus einzelnen Elementen 20, so daß die Länge der Brennkammer veränderbar ist. Hierdurch ist eine optimale Anpassung des
Suspensions-Sinterreaktors an die notwendige Reaktionszeit des exothermen Vorgangs der Klinkermineralbildung durchführbar. Der Gutabschcidczyklon 8 des
Suspensions-Sinterreaktors weist austragsscitig eine Rezirkulationsleitung 22 auf, die in die Brennkammer
des Suspensions-Sinterreaktors zurückgeführt ist. Unterhalb der Einmündung der Gutaustragsleitung 18 und
unterhalb der Einmündung der Rezirkulationsleitung 22 in die Brennkammer 6 sind vorzugsweise verstellbare
Prallschieber 23 angeordnet. Die durch ein Stellorgan 24 regelbare Austragsleitung 25 des Gutabscheiders 8
ist mit dem nicht näher dargestellten Gutkühler 9 verbunden.
Aus dem Gutabscheider 8 mündet gasseitig ein Tauchrohr 26 aus, über weiches die heißen Brenngase
des Sinterreaktors abgezogen werden. Im Bereich des Tauchrohres ist eine Bypassführung 27 angeordnet, die
mit Kaltluft 44 gekühlt wird. Die Bypassleitung ist mit einer nicht näher dargestellten Entstaubungseinrich·
tung verbunden. Im Anschluß an das Tauchrohr verläuft die Brennstrecke 16 des Gutkalzinators. In diese Brennstrecke ist die Gutlcitung 28 für das im Vorwärmer 1
dreistufig vorgewärmte Zementrohmehl geführt. Unterhalb der Gutzuführung ist ein verstellbarer Prallschieber 29 und auf etwa gleicher Höhe ist die Brennstoffzuführung 4 angeordnet. Die Heißluftleitung 12 ist dort in
die Brennkammer 6 des Suspensions-Sinterreaktors geführt, wo die Klinkerbildung bereits abgeschlossen ist
Im Betrieb durchsetzt das dem Zyklonvorwärmer 1 bei 2 aufgegebene feinkörnige bis mehlförmige Zementrohgut den Zyklonvorwärmer von oben nach unten in
bekannter Weise im Gegenstrom zu den das System durchströmenden heißen Gasen. Das Behandlungsgut
ist ein Zementrohmehl mit niedrig schmelzenden Phasenanteilen wie zum Beispiel Alkalien, Schwefelverbindungen und dergleichen. Das in dem Zyklonvorwärmer
dreistufig vorgewärmte Zementrohmehl wird bei 28 w dem Gutkalzinator 3 aufgegeben und unter Brennstoffzugabe in der Brennstrecke 16 des Kalzinators in den
heißen Brenngasen kalziniert und anschließend im Zyklon 17 des Vorwärmers von dem heißen Gasstrom getrennt (F ig. 1).
Das weitgehend kalzinierte Gut wird anschließend zur Verflüchtigung der eventuell noch zu hoten Anteile
an schmelzphasenbildenden Komponenten dem Wirbelschichtreaktor 30 aufgegeben, in dem unter Brennstoffzufuhr das G1Jt wiederum heißen Gasen ausgesetzt
wird. Die Temperatur dieser heißen Gase wird so hoch eingestellt, daß mit Sicherheit die restliche Ausdampfung der schmelzphasenbildenden Anteile im Gut erfolgt. Die mit den verflüchtigten Gutanteilen, zum Beispiel Alkalien, oder Schwefelverbindungen angereicherten Abgase des Wirbelschichtreaktors werden mit Kaltluft der Kühleinrichtung 34 abgeschreckt, so daß die in
den Gasen verflüchtigten Stoffe kondensieren und mittels der Abgasleitung 33 einem nicht näher dargestellten
Endstaubungssystcm zugeführt werden können.
Aus dem Wirbelschichtreaktor 30 wird das von den schmelzphasenbildcnden Anteilen befreite Gut mittels
der Gutleitung 31 in den unteren Bereich der Brennkammer 6 des Suspensions-Sinterreaktors 5 aber oberhalb der Querschnittsverengung 21 zugegeben. An der
Zugabcstclle wird Brennstoff und heiße Kühlcrabluft
zugeführt, entsprechend der Maßgabe, daß in dem Sus
perisiüriS-SiüicFfcukiOf Tcüipcräiüi'cfi VOn Ca. !400 bis
150O0C aufrechterhalten werden. Bei diesen Temperaturen wird das, wie oben beschrieben, vorbchandelte
Zementrohmehl in der Schwebe gesintert. Die zur Sinterung des Gutes erforderliche Verweilzeit in der
Brennkammer des Suspensions-Sinterreaktors wird durch eine entsprechend lang ausgelegte Brennkammer
erreicht. Die Länge der Brennkammer kann zum Beispiel durch einzelne Kammerelemente 20 an die Eigenschaften des jeweiligen Gutes angepaßt werden. Das
gesinterte feinkörnige Gut wird in dem an die Brennkammer 6 angeschlossenen Gutabscheider 8 aus den
heißen Brenngasen abgeschieden und mit Hilfe des Stellorgans 24 entweder teilweise über die Rezirkulalionsleitung 22 in den Suspensions-Sinterreaktor zurückgeführt oder aber direkt in den Zyklongutkühler 9
geleitet. In den Zyklonen des Gutkühlers wird das Gut mit Hilfe der vom Gebläse 11 geförderten Kaltluft ab-
gen Aufbereitung zugeführt (F i g. 2,4).
Die heiße Abluft des Gutkühlers wird einesteils als Verbrennungsluft dem Gutkalzinator 3 anderenteils
dem Suspensions-Sinterreaktor zugeführt m.d zwar bei erstercm wahlweise über den Sinterreaktor an einer
Stelle, wo die Klinkermineralbildung bereits abgeschlossen ist Bevorzugterweise wird dies am Ende der
Brennkammer 6 sein, bevor die heißen Brenngase in den Abscheidezyklon 8 strömen. Hierdurch wird eine relative Abkühlung der Brenngase erzielt, so daß der Abscheidezyklon, insbesondere dessen Tauchrohr höhere
Standzeiten ausweisen (F ig. 4).
Die heißen, mit Sauerstoff angereicherten Brenngase des Suspensions-Sinterreaktors werden aus dem Gutabscheider 8 abgezogen und der Brennstrecke 16 des Gutkalzinators zugeführt. Mit Hilfe der im Gutkalzinator
25
30
35
45
anfallenden heißen Abgase wird das dem Vorwärmer 1 bei 2 aufgegebene Gut beim Durchgang durch die einzelnen Zyklone des Vorwärmers auf Kalzinationstemperatur aufgeheizt (F i g. 1).
Der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist nicht nur auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erstreckt sich auf jede anlagentechnische Ausführung und eingesetzte Verfahrenstechnik, die im Rahmen der Ansprüche der Anmeldung liegen.
Claims (11)
1. Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere von Zementrohmehl in den
heißen Gasen eines Wärmebehandlungssystems, bestehend aus Vorwärmzone, Kalzinierzone. Sinterzone und Kühlzone, wobei die Sinterung des weitgehend kalzinierten Gutes in einer Suspensions-Reaktionszone durchgeführt wird, dadurch ge-
kennzeichnet, daß zumindest ein Teil des weitgehend kalzinierten Gutes auy der Kalzinierzone
vor Eintritt in die Suspensions-Sinterzone einer gesonderten Wärmebehandlung zur Verflüchtigung
der schmelzphasenbildenden, insbesondere alkalihaltigen Bestandteile des Gutes zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schmelzphasenbildenden Anteile
im Gut nach der gesonderten Wärmebehandlung und bei der \ufgabe in die Suspensions-Sinterzone
auf einen Wert kleiner 25%. vorzugsweise zwischen
10 und 20% eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verflüchtigten Gutbestandteile aus dem Wärmebehandlungssystem abgezogen,
unmittelbar danach gekühlt und als separierter Staub verworfen werden.
4. Verfahren nach Anspruch I. 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Flüchtigkeit der schmslzphasenbildenden Gutanteile Zu-
schlagstoffe, vorzugsweise Wasserdampf der gesonderten Wärmebehandlung und/oder der Suspensions-Sinterzone zugeführt wtiden.
5. Verfahren nach Anspruch 1.2,3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß zur '- crflUchtigung der schmelzphasenbildenden Gutbestandteile gasförmige und/oder flüssige und/oder feste Brennstoffe verbrannt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Brennstoffverbrennung benötigte Oxidationsmittel als Heißluft
der Kühlzone entnommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis b. dadurch gekennzeichnet, daß der für die Kalzinier-
und Suspensions-Sinterzone benötigte Brennstoff so «5
aufgeteilt wird, daß vorzugsweise minderwertiger Brennstoff in die Kalzinierzone und hochwertiger
Brennstoff in die Suspensions-Sinterzone aufgegeben wird und daß Kühlerheißluft als Oxidationsmittel sowohl der Kalzinierzone als auch der Suspen- ·μ
sions-Sinterzone zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kühlzone entnommene Heißluft nach Maßgabe der in der Suspensions-Sinterzonc erforderlichen Gasgeschwin·
digkeit aufgeteilt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Suspensions-Sinterzone und der Kühlzone das Gut von den
Heißgasen in einer gesonderten Trennzone sepa- bo riert wird und ein Teil des in der Trennzone abgeschiedenen Gutes in die Suspensions-Sinter/.onc zurückgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Suspensions-Sinterzone der Kalzinierzone zugeführt
werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in den
Abgasen der Suspensions-Sinterzone enthaltene Restsauerstoff zur Verbrennung von Brennstoff verwendet wird, welcher vor Einleitung dieser Abgase
in die Kalzinierzone gesondert zugeführt wird.
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