DE3324580C2

DE3324580C2 - Vorrichtung zur Primärluftversorgung eines Drehrohrofens

Info

Publication number: DE3324580C2
Application number: DE3324580A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kamakura Kanagawa Nagai
Original assignee: Chichibu Cement Co Ltd; Nippon Furnace Co Ltd
Current assignee: Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd Chichibu Cement C
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1983-07-07
Publication date: 1986-06-19
Also published as: FR2531197B1; FR2531197A1; US4500286A; DE3324580A1

Abstract

Eine Primärluftversorgungseinheit eines Drehofens (11) und ein verbessertes Verfahren zur Reduzierung der Primärluftmenge bedient sich eines Hochdruckgebläses (26) für Primärluft, um die Primärluft durch einen Brenner (23) zusammen mit Brennstoff zu injizieren. Zum Vorwärmen der Primärluft und zum Schützen empfindlicher Abschnitte eines Klinkerkastens (1) zum Kühlen des vom Drehofen kommenden gesinterten Materials sind Heizrohrgruppen (25, 25Δ) vorgesehen, durch die die Primärluft strömt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf sine Vorrichtung zur Primärluftversorgung eines Drehrohrofens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 12 60 085 bekannt. Wenn Primärluft nach dem Vorheizen auf eine hohe Temperatur und unter hohem Druck zugeführt wird, erfolgt ein weiches und glattes Zünden und Verbrennen des Brennstoffes. Sekundärluft wird einem Kühlerkasten als Kühlluft zugeführt und gelangt in Verbindung mit dem Kühlerkasten. Dadurch wird die Kühlluft auf eine Temperatur nahe bei 1000° C angehoben. Diese hohe Temperatur kann vom Umfang des Brenners her zugeführt werden.

Wenn Primärluft übermäßig vorhanden ist, wird Sekundärluft reduziert. Daraus resultiert, daß letztere über das genannte Maß hinaus durch den Kühler vorgewärmt wird. Diese heiße Sekundärluft beschädigt dann den Kühlerkasten und reduziert den Gesamtverbrennungswirkungsgrad.

Aus der DE-PS 2 58 977 ist ein Drehrohrofen bekannt, bei dem Verbrennungsluft durch die in der Kühltrommel frei werdende Wärme vorgewärmt wird. Hierzu sind in die Kühltrommel ein oder mehrere feststehende Lufterhitzungsrohre eingebaut.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Primärluftmenge auf die richtige Menge reduziert und eine Beschädigung des Kühlers verhindert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich eine einzige und nützliche Primärluftversorgungseinheit, mit der der Verbrennungswirkungsgrad dadurch verbessert werden kann, daß die Primärluftmenge reduziert wird. Eine Beschädigung des Kühlers kann wirksam verhindert werden, indem die Primärluft durch Rohrgruppen geleitet und vorgewärmt wird, die an den empfindliche,!! Stellen des Kühlers angebracht sind. Die im Zusammenhang mit der Zeichnungsdarstellung beschriebene zweite Ausführungsform der Erfindung verbessert den thermischen Wirkungsgrad gegenüber der Basiserfindung

ίο um ungefähr 2%, da die Primärluft bei einer hohen Temperatur unter einem hohen Druck zugeführt wird und keine Gefahr besteht, daß Staub an den Hügeln des Primärluftgebläses sich absetzen kann und durch die Gefahr des Auftretens von Vibrationen durch Veränderung des Schwingungsverhaltens kleingehalten werden können. Die wirksame Staubentfernung erfolgt durch die Anordnung eines elektrischen Abscheiders in der Primärluftversorgungsleitung. Weiterhin wird das Verbrennen kritischer Abschnitte im Kühlerkasten dadurch verhindert, daß diese Abschnitte durch dort angebrachte Heizrohre geschützt werden. Deswegen ist ein kontinuierlicher Betrieb für lange Zeit möglich, was eine Verbesserung des gesamten thermischen Wirkungsgrades der Aniage zur Folge hat, welche mit einer Primärluft-Versorgungsvorrichtung entsprechend der Erfindung versehen ist

Die Merkmale des Anspruchs 4 dienen dazu, die Primärluft vorzuwärmen, wobei die so vorgewärmte Primärluft dem Brenner zuführbar ist.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es • zeigt

F i g. 1 eine erläuternde Darstellung eines Kühlers eines Drehrohrofens für das Sintern von Zement,

F i g. 2 eine erläuternde Darstellung einer herkömmlichen Vorrichtung zur Primärluft-Versorgung eines Drehrohrofens für das Sintern von Zement,
Fig.3 eine erläuternde Darstellung einer Vorrichtung zur Primärluft-Versorgung, die vom Erfinder der vorliegenden Erfindung zuvor untersucht wurde,

F i g. 4 eine erläuternde Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Primärluft-Versorgung eines Drehrohrofens für das Sintern von Zement,

F i g. 5 und 6 erläuternde Darstellungen anderer Vorrichtungen zur Primärluft-Versorgung und

F i g. 7 eine erläuternde Darstellung einer Vorrichtung zur Primärluft-Versorgung eines Drehrohrofens zum Sintern von Zement, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung basiert auf dem nachfolgend beschriebenen Arbeitsprinzip.

Ein Drehrohrofen, wie ein solcher zum Sintern von Zement, erlaubt das Einspritzen von Brennstoff in den Drehrohrofen durch Vorsehen eines Brenners oder von Brennern, die mit Schweröl; pulverisierter Kohle oder beiden betrieben werden. Gleichzeitig kann auch unter hohem Druck stehende Primärluft Brennstoff einspritzen, wenn diese Primärluft zugeführt wurde. Nachdem sie bei hohem Druck auf eine hohe Temperatur vorgewärmt wurde, erfolgt ein einwandfreies, glattes und sauberes Zünden und Verbrennen. Sekundärluft wird als Kühlluft in einen Kühlerkasten eingebracht und steht mit dem Klinker des Kühlerkastens in Berührung. Diese Kühlluft wird auf eine Temperatur von nahezu 1000°C angehoben. Die auf eine solche Temperatur aufgewärmte Luft kann dann vom Umfang des Brenners her als Sekundärluft eingeführt werden.

In einem Drehrohrofen gesinterter Zementklinker wird in einen Zylinderkasten eingebracht, welcher am vorderen Ende des Drehofens angeordnet ist und wird schnell in diesem Zylinderkasten gekühlt Dies erfolgt durch Einbringen von einer großen Luftmenge in den Zylinderkasten. Wenn der Klinker nicht schnell gekühlt wird, kehrt der mit Mühe gesinterte Klinker schnell wieder in den Ausgangszustand zurück.

Daher ist der Kühlerkasten 1 durch eine Trennwand 2 in eine Hochtemperaturkammer 3 und eine Niedrigtemperaturkamroer 4 unterteilt Diese Trennwand 2 besteht aus einem feuerfesten Materia! und ist von der Decke des Zylinderkastens 1 (Fig. 1) herabgehängt Kühlluft wird zuerst vom Boden der Niedrigtemperaturkammer 4 durch ein Gebläse 5 zugeführt Ein Teil dieser Kühlluft wird von der Decke der Niedrigtemperaturkammer 4 durch Abzugrohre 6 (Fig. 1) abgezogen. Die immer noch auf einer hohen Temperatur von ungefähr 200° C befindliche Luft nachdem aus dieser durch einen elektrischen Abscheider der Staub entfernt wurde, wird beispielsweise durch ein Versorgungsrohr 8 mit einem Gebläse für die" Energieerzeugung verwendet Der andere Teil der Luft wird von der Decke der Niedrigtemperaturkammer 4 durch ein Saugrohr 9 abgesaugt welches Rohr das Saugrohr eines Gebläses 10 ist Durch das Gebläse 10 wird diese Luft vom Boden der Hochtemperaturkammer 3 dieser Kammer zugeführt Ein Teil der auf eine Temperatur von 800°C bis 1000°C erwärmten Luft wird bei in der Hochtemperaturkammer 3 befindlichen erwärmten Klinker vom Umfang des Brenners 23 in den Drehofen 11 als Sekundärluft eingeführt Der andere Teil der überschüssigen Luft wird in einen zusätzlichen Ofen zur Unterstützung der Verbrennung eingebracht, welches ein dem Drehrohrofen 11 vorausgehender Prozeß ist. F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Hochdruckluftversorgungseinheit die Primärluft zum Brenner 23 für einen herkömmlichen Drehrohrofen 11 sendet. In Fig.2 ist ein Abzugsrohr 16 im oberen Raum 15 eines Eingangs 14 des Kühlerkastens angebracht. Ein Zyklon 17 ist für das Abscheiden von Staub aus dem Abzugsrohr 16 vorgesehen. Auf dem Ausgangsrohr des Zyklons 17 ist ein Regelventil 18 angebracht. Ein Regelventil 20 ist am Atmosphäreneinlaßrohr 19 angebracht. Mischgas mit einem geeigneten Verhältnis zwischen einem Hochtemperaturgas vom Abzugsrohr 16 und der Atmosphäre wird durch ein Saugrohr 21 einem Gebläse 22 für Primärluft zugeführt. Primärluft, die durch das Gebläse 22 für die Primärluft auf einen Hochdruck gebracht wird, wird dem Brenner 23 zugeführt. Bei der herkömmlichen Primärluftversorgungseinheit der F i g. 2 beträgt die Temperatur der Pnmärluft ca. 200⁰C bis 300°C. So kann ein Gebläse für derartige Primärluft nicht mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht werden. Der Druck der Primärluft beträgt von 200 bis 300 mm Wassersäule. Primä/luft war für 25 bis 30% der gesamten Luftmenge erforderlich, um vom genannten Brenner 22 injizierten Brennstoff zu verbrennen. Somit erforderte ein herkömmliches Gebläse 22 für Primärluft eine extrem große Kapazität. Weiterhin wird feines Pulver, welches nicht wirksam durch eine Zykloneinheit 17 getrennt werden kann, mit Primärluft vermischt. Außerdem war es gefährlich, wenn das Gebläse 22 für Primärluft mit einer hohen Drehzahl arbeiten konnte, weil die Primärluft sich auf einer hohen Temperatur und auf einem hohen Druck befindet. So konnte das feine Pulver an den Flügeln des Gebläses haften, so daß eine ernsthafte Abnützung der Flügel und/oder des Gehäuses erfolgte. Dies stellt einen erheblichen Nachteil dahingehend dar, daß die Lebensdauer derartiger Gebläse kurz war.

F i g. 3 kennzeichnet eine Primärluftversorgungseinheit eines Drehofens. Da in F i g. 3 die vordere Endecke des Klinkerkastens 1 einer extrem hohen Temperatur ausgesetzt ist und die feuerfeste Konstruktion in diesem Bereich bei hoher Temperatur mit dem Klinker in Berührung steht woraus eine chemische Reaktion resultiert ist der Eckbereich 24 am vorderen Ende der Decke

ίο mit Heizrohrgruppen 25,25' abgedeckt um die Primärluft vorzuwärmen. Die Heizrohrgruppe ist mit einem Saugrohr 27 des Gebläses für Primärluft verbunden. In diesem Fall war es erforderlich, daß eine erzielbare Lufttemperatur niedriger war als 100⁰C oder weniger, und es wurde eine Primärluftmenge erforderlich, die ungefähr 10% der Gesamtverbrennungsluftmenge ausmacht, sogar wenn ein Primärluftdruck von 100 bis 200 mm Wassersäule angehoben wurde. So betrug eine Sekundärluftmenge 90% der gesamten Verbrennungsluftmenge.

Die vorliegende Basiserfindung bezieht sich auf eine Primärluftversorgungseinheit, die in der Lage ist im Vergleich zu der Ausführung in F i g. 3 die Primärluftmenge zu reduzieren und die Gebläsekapazität herabzusetzen. Außerdem sorgt sie für eine weiche und glatte Brennstoffeinspritzung und -verbrennung sowie für eine Reduzierung der Brennstoffverbrauchsmenge.

Die erfindungsgemäße Primärluftversorgungseinheit wird nachfolgend in Übereinstimmung mit Fig.4 anhand eines ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. In Fig.4 wird unter Hochdruck stehende Primärluft zusammen mit Brennstoff vom Brenner 23 eines Drehrohrofens 11 eingespritzt und durch ein Gebläse 26 für Primärluft unter Druck gesetzt, wobei das Abgasrohr 28 des Gebläses mit Heizrohrgruppen 25,25' zum Vorheizen der Primärluft verbunden ist, welche Heizrohrgruppen am Eckbereich des feuerfesten Gebildes 24 am vorderen Ende der Decke des Kühlerkastens 1 angebracht sind. So wird die unter Hochdruck befindliche Primärluft erwärmt, während sie durch die genannten Heizrohrgruppen 25,25'... strömt und dem Brenner 23 unter DivCkerhaltung zugeführt und vom Brenner 23 zusammen mit dem Brennstoff zwangsweise injiziert wird. In diesem Fall beträgt die Temperatur der dem Brenner 23 zugeführten Primärluft ungefähr 500 bis 800⁰C. Der Druck beträgt ungefähr 1000 bis 2000 mm Wassersäule. Die Primärluftmenge kann auf 2% einer erforderlichen Gesamtverbrennungsluftmenge reduziert werden. Daher wird eine Hochtemperatur-Sekundärluftmenge, die

so dem Drehrohrofen 11 über den Klinkerkasten zugeführt wird, 98% der erforderlichen Gesamtverbrennungsluftmenge annehmen. Brennstoff wird fein mit Primärluft bei Hochdruck und hoher Temperatur verteilt und weich gezündet und schließlich durch Zuführen von Sekundärluft bei hoher Temperatur verbrannt. Wenn konsequenterweise die Primärluftversorgungseinheit entsprechend der Erfindung verwendet wird, kann der Brennstoffverbrauch um ungefähr 2% gegenüber früher reduziert werden. Insbesondere wenn pulverisierte Kohle als Brennstoff verwendet wird, kann diese weich und sauber verbrannt werden. Ein Gebläse für Primärluft mit dem Erfordernis eines Hochdruckbetriebes kann eine kleine Kapazität haben. Die Abnützung des Gebläses wird reduziert, so daß es möglich wird, das Gebläse lange Zeit einzusetzen.

Der Eckbereich 24 des feuerfesten Gebildes am vorderen Ende der Decke des Kühlerkastens 1 wurde weiterhin durch ernsthaftes Verbrennen üblicherweise be-

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schädigt. Jedoch kann der Beschädigungsgrad aufgrund der Verbrennung erheblich dadurch reduziert werden, daß dieser Eckbereich mit den Heizrohrgruppen 25, 25' ... zum Vorheizen der Primärluft abgedeckt wird.

Zum Sintern von Zement oder dergleichen wurde zufälligerweise klargestellt, daß die gute Qualität des Zementes nicht erzielt werden kann, ohne daß der Klinker mit einiger Mühe durch Sintern dadurch erzeugt werden kann, daß er im Drehofen schnell gekühlt wird. Man hat daher den herkömmlichen Kühlerkasten 1 mit der Trennwand 2 an einer obenliegenden Stelle zwischen der Hochtemperaturkammer 3 und der Niedrigtemperaturkammer 4 vorgesehen, um den Klinker schnell zu kühlen und um Hochtemperaturluft zuzuführen. Jedoch wurde die Trennwand 2, die mit der feuerfesten Konstruktion durch Herabhängen von der Decke des Kühlerkastens 1 installiert worden ist, ernsthaft beschädigt, weil sie den extrem hohen Temperaturen und einer gewissen chemischen Reaktion ausgesetzt wurde, die durch direkte Berührung mit dem Klinker bei hohen Temperaturen erfolgte.

Die anderen beiden Ausführungsformen dieser Erfindung sind in F i g. 5 und 6 dargestellt. In F i g. 5 wird unter Hochdruck vom Brenner 23 des Drehrohrofens 11 zusammen mit dem Brennstoff injizierte Primärluft weiterhin durch das Gebläse 26 unter Druck gesetzt. Heizrohrgruppen 29, 29' ... zum Vorheizen der Primärluft sind an einer Stelle des Klinkerkastens 1 befestigt, wo üblicherweise die Trennwand 2 (Fig.2) angebracht worden ist Das Abgaberohr 28 des Gebläses 26 mit Primärluft ist mit diesen Heizrohrgruppen 29, 29' ... verbunden. So wird die unter Hochdruck stehende Primärluft durch diese Heizrohrgruppen 29, 29' ... erwärmt Die Primärluft wird dem Brenner 23 zugeführt, während der Druck der Luft aufrechterhalten bleibt. Sodann wird die Primärluft zwangsweise vom Brenner 23 zusammen mit dem Brennstoff injiziert

In F i g. 6 wird die unter Hochdruck vom Brenner 23 des Drehofens 11 injizierte Primärluft durch das Gebläse 26 für die Primärluft unter Druck gesetzt und dem Brenner 23 zugeführt nachdem eine Erwärmung durch die Heizrohrgruppen 29, 29'... an einer Stelle erfolgte, wo die Trennwand üblicherweise installiert war. Weiterhin erfolgte eine Erwärmung dadurch, daß die Prirnärluft die Heizrohrgruppen 25, 25'... zum Vorheizen der Primärluft durchströmt, die im Eckbereich 24 am vorderen Ende der Decke des Kühlerkastens 1 angebracht sind, wonach die so erwärmte Primärluft vom Brenner 23 zusammen mit dem Brennstoff zwangsweise injiziert wird.

Diese Primärluftversorgungseinheiten gemäß F i g. 5 und 6 können das Verbrennen der Heizrohrgruppen 29, 29' ... erheblich reduzieren, welche Heizrohrgruppen die herkömmliche Trennwand 2 (F i g. 1 oder 2) ersetzen und nahezu an derselben Stelle angebracht sind. Dadurch kann die Versorgungsmenge an unter hoher Temperatur stehender Sekundärluft zum Drehrohrofen 11 adäquat sein, so daß ein Zement guter Qualität erzeugt werden kann.

Eine zweite Ausfuhrungsform ergibt sich aus F i g. 7. Wie bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 erläutert wurde, wird ein Klinkerkasten t durch eine feuerfeste Wand 2 in eine Hochtemperaturkammer 3 und eine Niedrigtemperaturkammer 4 aufgeteilt, welche Wand von der Decke des Klinkerkastens 1 herabhängt Ein Teil der großen Luftmenge, die vom Gebläse 5 zur Niedrigtemperaturkammer 4 versorgt wird, wird durch das Abzugsrohr 6 und eine Einlaßöffnung abgezogen.

die an der Decke der Niedrigtemperaturkammer 4 angebracht ist. Diese Luft wird einem anderen Verwendungsfeld zugeführt, was über das Luftversorgungsrohr 8 erfolgt, welches Rohr 8 mit einem Gebläse bestückt ist Diesem Gebläse ist ein elektrischer Abscheider 7 vorgeschaltet, welcher dazu dient, aus der Luft Staub zu entfernen bzw. abzuscheiden. Es ist eine Abzweigung für das genannte Luftversorgungsrohr vorgesehen. Ein Saugrohr 30 des Gebläses 26 für Primärluft steht mit dieser Abzweigung in Verbindung. Daher saugt das Gebläse 26 Luft von ungefähr 200⁰C an, setzt diese Luft unter Druck und gibt die Luft ab. Da die vom Gebläse 26 für Primärluft herangebrachte Luft bereits den elektrischen Abscheider 7 durchströmt hat, enthält diese Luft weniger Staub. Die Luft kann dann vom Arbeitsgebläse 26 mit einer hohen Drehzahl unter Druck gesetzt werden, wobei die Temperatur, wie bereits ausgeführt wurde, ungefähr 200⁰C beträgt. Es tritt keine wesentliche Vibration infolge der Änderung des Schwingungsverhaltens des Gebläses auf, da kein Staub sich an den Flügeln des Gebläses absetzen kann. Diese zweite Ausführungsform kann weiterhin den thermischen Wirkungsgrad ein wenig gegenüber der Basiserfindung verbessern.

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Primärluftversorgung eines Drehrohrofens mit feststehendem Kühler mittels eines Gebläses, das die Primärluft durch ein Rohrsystem im Schachtteil des Kühlers im erhitzten Zustand der Brennerdüse des Drehrohrofens zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß Heizrohrgruppen (25, 25'...) zum Vorheizen der Primärluft an empfindlichen Abschnitten des Kühlers (1) angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohrgruppen (25,25'...) an der Decke des Kühlers (1) angebracht sind.

3. Vorricktung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Heizrohrgruppen (29, 29'...) in einer oberen Lage dort angebracht sind, wo herkömmlicherweise eine Trennwand zwischen einer Hochtemperaturkammer (3) und einer Niedrigtemperaturkammer (4) angebracht ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgaberohr (28) des Gebläses (26) für Primärluft mit den Heizrohrgruppen (25,25'... oder 29,29'...) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Saugrohr (30) des Gebläses (26) für Primärluft von einer Luftversorgung (6) abgezweigt ist, die an der Decke der Niedrigtemperaturkammer (4) des Kühlers (1) angebracht ist, und daß die abgesaugte Primärluft durch einen elektrischen Staubabscheider (7) geführt ist.