DE2325468B2

DE2325468B2 - Verfahren zum sintern von zementrohmehl oder aehnlichen stoffen

Info

Publication number: DE2325468B2
Application number: DE19732325468
Authority: DE
Inventors: Yoshio Musashino; Yamamoto Yoshimi Kurume Tokio; Hirai (Japan)
Original assignee: Ishikawajima-Harima Jukogyo K.K., Tokio
Priority date: 1972-05-20
Filing date: 1973-05-19
Publication date: 1977-01-27
Also published as: IT987726B; ES414871A1; FR2186125A5; CA1013567A; CS199240B2; DE2365591B2; AU5500873A; GB1428828A; DK138435C; DE2365591A1; CH565979A5; PL89125B1; IN139189B; DK138435B; DE2325468A1; US3869248A; AU471315B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sintern von Zementrohmehl oder ähnlichen Stoffen, bei dem das Rohmehl nach Verlassen eines Vorwärmers und vor Eintritt in einen Drehrohrofen in einem Röstofen direkt erhitzt wird, indem das Rohmehl und Brennstoff einerseits und Brennluft im Gegenstrom dazu andererseits in den Röstofen eingeführt werden.

Verfahren der vorstehend genannten Art, in denen die Röstreaktion zum überwiegenden Teil Sichon vor dem Eintritt des Rohmehls in den Drehrohrofen in einem Röstofen ausgeführt wird, sind bekannt (US-PS 52 968). Weiterhin ist auch schon bekannt, als Brennluft hierfür ein Gemisch aus Drehofenabgas und verbrauchter Kühlluft des Klinkerkühlers in den Röstofen einzuführen (GB-PS 10 90 706). Dadurch, daß die Röstreaktion zum überwiegenden Teil schon vor dem Drehrohrofen in einem Röstofen ausgefü'irt wird, läßt sich das Volumen des Drehrohrofens erheblich verringern. Allerdings steigt hierdurch die thermische Belastung des Röstofens, insbesondere wenn im Sinne eines weitgehenden Ablaufes der Rost reaktion im Röstofen die Temperatur stark erhöht wird. Außerdem verdampft der Alkaligehalt des Rohmehls im Temperaturbereich über 1100⁰C und setzt sich bei Temperaturen f>5 unter 800 —900⁰C an den Wandungen der Anlage ab. Auch Stickoxyde werden in erheblichen Mengen erzeuet. sobald die TemDeratur im Röstofen örtlich über 1200⁰C ansteigt, so daß Umweltverschmutzungsprobleme auftreten.

Bei dem bekannten Verfahren der eingangs geschilderten Art wird Brennluft von unten her in den Röstofen eingeleitet, so daß sich im Zentrum des Röstofens eine Unterdruckzone bildet, in der ein Teil des Gases zurückströmt In diese Unterdruckzone strömen Brennstoff aus dem Brenner an der Oberseite des Röstofens sowie das zugeführte Rohmehl ein und werden daher im Zentrum des Röstofens erhitzt und zur Reaktion gebracht. Dadurch entsteht jedoch eine lokalisierte Verbrennung mit hoher Wärmeabstrahlung, die den Innenaufbau des Röstofens thermisch stark belastet und infolge der dadurch notwendigen Beschränkung die Produktausbeute verringert. Infolge der Vermischung des Rohmehls mit den Brennstoffteilchen im Bereich der Brennzone besteht jedoch andererseits die Gefahr, daß bei einer niedrigen Temperatur die Verbrennung unterbrochen wird, was zu erheblichen Betriebsstörungen führt.

Die Fig. IA, IB. IC zeigt Ausführungsformen verschiedener Röstofen. Dabei entspricht der in Fig. IA gezeigte Röstofen dem vorstehend geschilderten, wie er auch in dem Verfahren der eingangs genannten Art zur Anwendung kommt. Bei dem in F i g. 1B gezeigten Röstofen ist die Luftzuführung b tangential zum Röstofen a angeordnet und die Beschickungsöffnung dals auch der Brenner csind in die Luftzuführung b eingebaut. Auch hier ist jedoch die thermische Belastung und der daraus resultierende Verschleiß der Innenausmauerung erheblich, da die Verbrennung in Wandnähe stattfindet.

Bei dem in Fig. IC gezeigten Röstofen sind Luftzuführung b und Brenner c am Boden angeordnet, während die Beschickungsöffnung d sich an der Oberseite befindet. Da die Rohmehldichte in der Nähe des Brenners c relativ gering ist, bildet sich dort eine Brennzone mit sehr hoher Temperatur aus, die ebenfalls zu hoher thermischer Belastung führt. Außerdem läßt sich infolge des nach oben gerichteten Brenners die Verbrennung schwer stabilisieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß eine intensive Flammbildung im Röstofen und die damit einhergehende hohe Wärmebelastung vermieden werden, so daß die Verdampfung der Alkalibestandteile des Rohmehls und die Entstehung von Stickoxyden verhindert wird, trotzdem aber der Wärmeaustausch zwischen dem umgesetzten Brennstoff und dem Rohmehl intensiviert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise der Brennstoff durch eine Mehrzahl von Brennern zugeführt und die Brennstoffzufuhr der einzelnen Brenner derart gesteuert wird, daß unmittelbar unter dem Rohmehleinlaß die Wärmezufuhr auf das Rohmehl ein Maximum wird, daß die zugeführte Brennluft einen geringen Überschuß über dem Sauerstoffmindestgehalt von etwa 12 — 15% aufweist und daß die Strömungsgeschwindigkeit der resultierenden Gasströmung größer als die Flammgeschwindigkeit des verwendeten Brennstoffes gehalten wird.

Durch die an sich bekannte Aufrechterhaltung eines Gegenstromes zwischen Brennstoff und Rohmehl einerseits und Brennluft andererseits, wobei die Strömungsgeschwindigkeit jedoch höher als die Flammgeschwindigkeit des Brennstoffes gewählt wird, wird ein Dispersionseffekt erzielt, in dessen Verlauf die Roh-

mehlteilchen praktisch allseitig von sich entzündendem - Brennstoff umhüllt werden, jedoch praktisch ohne Ausbildung einer Flamme in Richtung der resultierenden Gasströmung fortgetragen werden. Die Gefahr einer örtlichen Überhitzung mit damit umhergehender Flammenbildung und hoher Wärmeabstrahiung wird weiterhin dadurch herabgesetzt, daß die BrenrJ.uft einen verringerten Sauerstoffgehalt hat Hierdurch wird die Verbrennung verlangsamt und erstreckt sich über eine

größer ist, als die Flammengeschwindigkeit ist, wird der Wärmeübergang auf das Rohmeh' weitgehend durch die erzwungene Konvektion bewirkt und der Wärmeübergang durch Strahlung beträgt ungefähr nur 10%. Dadurch wird ein ausreichender Wärmeübergang auch dann bewirkt, wenn der Röstofen auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten wird. Die optimale Stellung und die Leistungsfähigkeit der Brenner können in Abhängkeit von dem Aufbau des Röstofens und von

h jsx Verbrennung vciiaiigaanii uuu c-aucui muh uDer eine in Abhängkeit von dem Aufbau des Kostoiens uno vun P f5- größere Weglange der in der Strömung schwebenden io der Strömung des Rohmehls und des Brennstoffes

Teilchen. Schließlich wird durch die entsprechende Leistungssteuerung der einzelnen Brenner eine solche Verbrennungsabstufung erreicht daß unmittelbar unter dem Rohmehleinlaß, wo die Hauptmasse des relativ kühlen Rohmehls noch in dichterer Form vorliegt, eine entsprechend hohe Wärmezufuhr gewährleistet ist. Zweckmäßigerweise wird hierzu mit zunehmendem Abstand der Brenner von dem Rohmei.leinlaß in Richtung der Gasströmung die Brennleistung der Brenner verringert.

Nach einer weiteren zweckmäßigen und an sich bekannten Ausgestaltung wird als Brennluft ein Gemisch aus Drehofenabgas und verbrauchter Kühlluft eines Klinkerkühlers zugeführt. Dadurch läßt sich die

20 verändert werden.

Das Verfahren läuft in der in F i g. 3 gezeigten Anlage folgendermaßen ab:

Das Rohmehl wird über eine Beschickungsvorrichtung 19 in eine Röhre 12 eingegeben und wird vorerhitzt, während es durch den Zyklon 8, die Röhre 13, den Zyklon 9, die Röhre 14 und den Zyklon 10 in der angegebenen Reihenfolge zum Röstofen 1 fließt.

In dem Röstofen 1 wird es mittels der Verbrennungshitze des über die Brenner 2, 3 und 4 eingespritzten Brennstoffes fast vollständig geröstet. Mit dem gerösteten Rohmehl wird ein Drehrohrofen 16 über eine Leitung 7, einen Zyklon 11 und eine Beschickungskammer 15 beschickt. Im Drehrohrofen 16 wird das

erwünschte Reduzierung des Sauerstoffgehalls ohne 25 Rohmehl durch die Verbrennungshitze von Brennstoff weiteres einstellen. gebrannt, das über einen Brenner 20 eingespritzt wird.

der in der Abzugshaube 17 des Drehrohrofens angeordnet ist. Der Klinker gelangt in einen Kühler 18 und wird dort abgekühlt.
3°

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Flg. IA. IB, IC Röstöfen, wie sie in bekannten Verfahren benutzt werden, die vorstehend bereits geschildert sind.

Fig. 2A, 2B Draufsicht und Seitenansicht eines Röstofens zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g- 3 schematisch eine Anlage, in der das Verfahren nach der Erfindung ausgeführt wird,

Fig.4 eine Detaildarstellung einer Verbindung zwischen dem Röstofen und der Zuführleitung von prenoienabgäS, and

Die von dem rotglühenden Klinker im Kühler 18 auf hohe Temperatur erhitzte Luft wird einem Staubabscheider 24 zugeführt. Anschließend wird sie staubfrei über die Brennluftleitung 6 dem Röstofen 1 zugeführt. Außerdem ist eine Drosselöffnung 25 (Fig.4) in einer Abgasleitung 21 ausgebildet, über die Drehofenabgase aus der Beschickungskammer 15 in die Brennluftleitung 6 strömen. Die Brennluftleitung 6 enthält eint verstellbare Drosselklappe 26.

Die Abgase dc» Diciiufena strömen mit einer

Fig. 5 schematisch eine weitere Anlage zur Durch- 40 Temperatur von ungefähr 1100 bis 1200^C von der

führung des Verfahrens nach der Erfindung.

In dem in den F i g. 2A und 2B gezeigten Röstofen ist eine Brennluftleitung 6 mit dem Boden des Röstofens 1 verbunden, und eine Abgasleitung 7 ist an seiner oberen Peripherie vorgesehen. Das Rohmehl wird über eine Beschickungsöffnung 5 in den Röstofen 1 eingebracht, die oben am Röstofen angeordnet ist. Es fließt in die durch die gestrichelte Linie angedeutete Richtung. Mehrere Brenner, beispielsweise drei Brenner 2,3 und 4 Beschickungskammer 15 über die Abgasleitung 21 zu der Brennluftleitung 6, in der sie mit der verbrauchten Kühlluft vermischt werden, die eine Temperatur von 700 bis 750⁰C aufweist. Das Gasgemisch wird anschließend in den Röstofen 1 eingeführt.

Die Abgase des Röstofens 1 können das Rohmehl noch genügend erhitzen, wenn sie durch den Zyklon 11. die Leitung 14, den Zyklon 10, die Leitung 13, den Zyklon 9, die Leitung 12 und den Zyklon 8 strömen.

beim gezeigten Ausführungsbeispiel, sind ebenfalls in 50 Anschließend werden die Abgase über die Abgasleitung

der Deckplatte des Röstofens 1 angeordnet. Die Leistungsfähigkeit der Brenner 2, 3 und 4 ist in der Reihenfolge ihrer Numerierung verkleinert, so daß die Verbrennungsbedingungen veränderbar sind. Die Wärmezufuhr kann auch durch die Anzahl der gezündeten Brenner verändert werden.

Die Geschwindigkeit der über die Brennluftleitung 6 zugeführten Brennluft ist so gewählt, daß sie genügend größer als die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit 22 mittels eines Gebläses 23 abgeführt.

Der Druckverlust ,4P₅ im Brennluftleitungssystem ist im wesentlichen gleich dem Druckverlust APk = 20 bis 30 mm Ws des Drehofensystems. Mittel, um einen Druckverlust im Brennluftleitungssystem zu kompensieren sind daher nicht nötig. Es ist lediglich der Staubabscheider 24 vorzusehen, dessen Aufbau einfach ist. Der Druckverlust AP_S, der dem Druckverlust im Sta-ibabscheider 24 einschließt, beträgt ungefähr 50 bis

bzw. Flammendurchsatzgeschwindigkeit ist. Damit kann 60 60 mm Ws. Die Druckdifferenz Δ ft -APk beträgt daher eine Gegenstrom-Verbrennung durchgeführt werden. ungefähr 30 mm Ws. Um diese geringfügige Druckdiffebei der fast keine Flamme erzeugt wird, sondern die fein " ' ' '"'

verteilten Brennstoffteilchen verbrannt werden, die zusammen mit dem Rohmehl in Richtung des Pfeiles renz zu kompensieren, könnte eine verstellbare Drosselklappe in der Abgasleitung 21 angeordnet werden. Die Temperatur der Abgase des Drehofens ist

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gefördert werden. Daraus folgt, daß sich keine Zone mit 65 jedoch so extrem hoch, daß die Drosselklappe leicht extrem hoher Temperatur ausbildet, sondern daß man beschädigt werden kann. Deshalb ist eine Drosselöffeine Zone mit gleichförmig niedriger Temperatur (850
bis 900⁰C) erhält. Da die Geschwindigkeit der Brennluft

nung 25 vorgesehen, so daß der Druckverlust unbedeutend größer als der Druckverlust AP_S wird. Die

verstellbare Drosselklappe 26 ist bei dieser Ausführungsform in der Brennluftleitung 6 angeordnet, durch die nur Gas mit relativ niedriger Temperatur strömt, so daß eine Beschädigung der Drosselklappe 26 weitgehend ausgeschlossen ist.

Versuche zeigten, daß ungünstige Auswirkungen auf die Verbrennung im Röstofen 1 aufgrund des geringeren -Sauerstoffgchalts vermieden werden können, wenn die Verbrennung in dem Drehofen und in dem Röstofen so reguliert wird, daß der Sauerstoffgehalt der Brennluft am F.ingang des Röstofens 1 über einer bestimmten Mindestmenge (beispielsweise Ch = größer als 12 bis 15'Hi) gehalten wird.

Die in F ι g. 5 gezeigte /weite Anlage gleicht im wesentlichen im Aufbau und im Betrieb derjenigen nach Fig. i. Ks ist jedoch eine /weite Drosselklappe 27 in der Brennluftlei'.ung 6 angeordnet, und es ist eine Luftleitung 29 vorgesehen, in der eine weitere Drosselklappe 28 angeordnet ist. Diese Luftleitung 29 ist an die Brennluftleitung 6 angeschlossen. Außerdem ist eine Drosselklappe 30 in der Abgasleitung 22 angeordnet und ein Gebläse 31 ist mit dem Kühler 18 verbunden, um überschüssige Luft abzuführen.

Das vorerhit/te Rohmehl wird in den Röstofen 1 aus dem Z>klon 10 der dritten Stufe eingeführt. Vom Röstofen 1 wird das geröstete Rohmehl dem Zyklon 11 der vierten Stufe zugeführt und dort gesammelt. Mit dem gerösteten Rohmehl des Zyklons 11 wird der Drehrohrofen 16 über seine Beschickungskammer 15 beschickt. Die dem Röstofen 1 zugeführte Brennluft ist wieder verbrauchte Kühlluft hoher Temperatur, die von dem rotglühenden Klinker erhitzt wurde.

lsi der Drehrohrofen 16 gezündet, so ist die Drosselklappe 28 in der Luftleitung 29 normalerweise geschlossen und das Abzugsgebläse 23 ist in Betrieb, so daß kühle Luft vom Kühler 18 über die Brennluftleitung 6 abgesaugt werden kann, wenn die Drosselklappe 27 offen ist Kine 'Ulfheizung des Vorerhitzerteils der Anlage über eine bestimmte Temperatur wird daher verhindert. Ist die Temperatur des Drehrohrofens 16 genügend hoch, so wird der Röstofen 1 gezündet und das Rohmehl über die Beschickungsvorrichtung 19 eingegeben Verbleiben Rohmaterialien in dem Drehrohrofen 16. wenn der Betrieb gestartet oder gestoppt wird, so wird der rotglühende Klinker in den Kühler 18 abgeführt, so daß verbrauchte Kühlluft hoher Temperatur entsteht. In diesem Falle wird die Drosselklappe 28 in der Luftleitung 29 geöffnet, so daß die Brennluft abgekühlt wird, um ein Überhitzen des Vorerhitzerteils der Anlage zu vermeiden. Außerdem wird beim Abschalten des Drehrohrofens eine genügende Menge Luft über die Luftleitung 29 dem Vorerhitzerteil zugeführt, so daß ein Ausscheiden und Anhäufen des suspendierten bzw. aufgewirbelten Rohmehls zu vermeiden ist. Die überschüssige Kühlluft kann mittels des Gebläses 31 abgeführt werden, nachdem sie vom Staub befreit ist. Im Störungsfall kann kühle Luft über die Luftleitung 29 angesaugt werden, womit ebenfalls eine Überhitzung des Vorerhitzerteils zu vermeiden ist. Fällt das Gebläse 23 aus. so wird die Drosselklappe 30 in der Abgasleitung 22 geschlossen, wodurch der Gasstrom in der Anlage unterbrochen wird, was ebenfalls eine Überhitzung verhindert

Durch das Verfahren nach der Erfindung wird die Verdampfung des Alkaligehaltes im Rohmehl verhindert, wodurch die ungünstigen Auswirkungen vermieden werden, die bei herkömmlichen Vorrichtunger dadurch ausgelöst werden. Man erhält eine Verbrennung mit einem geringen Luftüberschuß und es läßt sich eine Atmosphäre relativ geringer Temperatur (ungefähr 850 bis 900°C) einstellen, womit die Bildung vor Steckoxyden und die damit verbundene Umweltverschmutzung zu verhindern ist. Da die Temperatur in dem Ofen sich relativ niedrig halten läßt, ist es niehl

ίο erforderlich, beim Aufbau der Wandungen des Ofens feuerfestes Material zu benutzen, das extrem hohen Temperaturen standhalten kann. Damit lassen sich außerdem die Wartungsperioden für die Wand des Ofens verlängern. Da mehrere Brenner vorgesehen sind, ist eine Wiederzündung möglich, so daß ein vollständiges Abschalten des Ofens zu umgehen ist Wegen der Dispersionsverbrennung kann der thermische Wirkungsgrad erhöht werden.

In der Anlage nach Fig. 3 ist ein Gebläse zur Druckerhöhung der Brennluft für den Röstofen 1 nicht erforderlich, so daß die Brennluft sich auf eine genügend hohe Temperatur erhitzen läßt, woraus eine Verringerung der Brennstoffkosten resultiert. Alle Drücke in der Brennvorrichtung sind negativ, d. h. kleiner als der Atmosphärendruck, so daß ein Ausbruch von Gasen mn hoher Temperatur verhindert werden kann und sich die Hitze der Abgase des Drehrohrofens wirksam wieder benutzen läßt, was zu einer weiteren Verringerung der Brennstoffkosten führt. Die Temperatur der dem Zyklonsystem /ugefuhrten Gase kann relativ stark erniedrigt werden, so daß Ringbildungen nicht auftreten. Die Temperatur der Abgase der Sintervorrichtung kann ebenfalls erniedrigt werden, woraus eine Vergrößerung des thermischen Wirkungsgrades resultiert.

In der Anlage nach Fig. 5 ist eine mit einer Drosselklappe versehene Luftleitung mit der Brenniuftleitung verbunden, so daß der Hilfsabzug weggelassen werden kann, der bei herkömmlichen Anlagen vorzusehen ist. Dadurch läßt sich vermeiden, daß Abgase laufend in die Atmosphäre abgegeben werden. Das Problem der Umweltverschmutzung ist damit völlig umgangen. Da außerdem der negative Druck, d. h. der Unterdruck in der Brennluftleitung 6. immer in der Größe von - 10 bis - 50 mm Ws liegt, ist die Dichtung der Drosselklappe in der Luftleitung einfach. Die Auswirkung des Ofenzuges kann wegen der Einstellung der Drosselklappe ebenfalls minimal gehalten werden, so daß sich die Gastemperaturen an verschiedenen Teilen gut regulieren lassen, ohne daß dadurch der Betrieb ungünstig beeinflußt wird. Die Bauhöhe der Anlage ist niedrig, so daß ein Abzug der erhitzten Gase aus dem Ofen vermieden werden kann. Daher kann man nur ein Vorerhitzerteil kühlen, ohne auch den Drehrohrofen zu kühlen. (Es ist nicht vorteilhaft, den Drehofen zu rasch abzukühlen, um die feuerfesten Steine zu schützen). Die Luftleitung 29 kann mit jedem Teil der Brennluftleitung 6 verbunden sein, ohne daß dadurch der Betrieb ungünstig beeinflußt wird. Beispielsweise kann sie in der Nähe der Abzugshaube des Drehrohrofens angeordnet sein, wo das Bedienungspersonal immer arbeitet so daß nicht nur die Inspektion, die Wartung und eventuelle Reparaturen erleichtert werden, sondern auch eine manuelle Betätigung der Drosselklappe 28 im Störungsfalle erfolgen kann, wenn das Fernsteuersystem aussetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Λ; Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sintern von Zementrohmehl ,oder ähnlichen Stoffen, bei dem das Rohnnehl nach S ^Verlassen eines Vorwärmers und vor Eintritt in einen Drehrohrofen in einem Röstofen direkt erhitzt wird, indem das Rohmehl und Brennstoff einerseits und Brennluft im Gegenstom dazu andererseits in den Röstofen eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Brennstoff durch eine Mehrzahl von Brennern zugeführt und die Brennstoffzufuhr der einzelnen Brenner derart gesteuert wirci, daß urimi'telbar unter dem Rohmehleinlaß die Wärmezufuhr auf das J5 fRohmehl ein Maximum wird, daß die zugeführte BrennJuft einen geringen Überschuß über dem Sauerstoffmindestgehalt von etwa 12-15% aufweist und daß die Strömungsgeschwindigkeit der resultierenden Gasströmung größer als die Flamm- *o geschwindigkeit des verwendeten Brennstoffes gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmendem Abstand der Brenner (2,3,4) von dem Rohmehleinlaß in Richtung der Gasströmung die Brennleistung der Brenner verringert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das Rohmehl und Brennstoff von oben und Brennluft von unten in Form einer Wirbelströmung in den Röstofen eingeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennluft in an sich bekannter Weise ein Gemisch aus Drehofenabgas und verbrauchter Kühlluft eines Klinkerkühlers zugeführt wird.