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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorwärmen von Zementrohgut
in einem dem Drehrohrofen vorgeschalteten Schachtvorwärmer, wobei die Abgase des
Drehrohrofens unter Einsatz eines Ventilators mit Staubabscheider durch die Materialschicht
im Schachtvorwärmer hindurchgeführt werden, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei der Herstellung von Zement gehört es zum Fachwissen, daß es für
zu brennenden Zementklinker nachteilig ist, wenn die in den Ofenabgasen befindlichen
Alkalidämpfe sich im Brenngut niederschlagen, und daß es sich ebenfalls nachteilig
auf die Betriebseigenschaften von Vorwärmern auswirkt, wenn sich die Alkalien an
deren Wänden auskondensieren bzw. auskristallisieren. Man hat auch bereits erkannt,
daß die Kristallisation der Alkalibestandteile der Ofenabgase bei etwa 600 bis 800"=
C stattfindet.
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Es ist bereits bekannt, unter Ausnutzung dieser Erkenntnisse einen
Drehrohrofen zum Brennen von Zement mit einem Vorwärmer auszurüsten, der seinerseits
mit einer Entstaubungseinrichtung gekuppelt ist. Hierbei wird als Vorwärmer ein
Lepolwanderrost eingesetzt, bei dem aus dem Drehrohrofen kommende, Alkalidämpfe
und Gutstaub enthaltende Abgase von oben dem auf dem Wanderrost befindlichen Materialbett
zugeführt und durch dieses hindurch in eine darunter befindliche Entstaubungsanlage
geleitet werden. Entscheidend soll hierbei sein, daß in demjenigen Temperaturbereich
des Wärmebehandlungssystems, in welchem sich die Alkalidämpfe auf den mit den Ofengasen
mitgeführten Gutstaub niederschlagen, eine Entstaubung stattfindet zur Abscheidung
und Abfuhr des mit Alkalien angereicherten Gutstaubes, und daß anschließend eine
Aufbereitung zur Aufteilung dieses abgeschiedenen Gutstaubes in alkalireiche und
alkaliarme Fraktionen sowie eine Rückführung der alkaliarmen Fraktionen in das Rohgut
vorgenommen wird.
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Diese bekannten Maßnahmen weisen den Nachteil auf, daß einerseits
ein Teil der in den Ofenabgasen befindlichen Alkalidämpfe zusammen mit dem Gutstaub
sich auf dem Zementrohgut abgelagert und so zu einem Alkalikreislauf führt und daß
andererseits auf Grund der durch die geringe Stärke der Materialschicht auf dem
Wanderrost bedingten geringen Wärmeausnutzung eine schlechte Vorentsäuerung des
Zementrohgutes stattfindet.
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Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zum Vorwärmen von Zementrohgut in einem dem Drehrohrofen vorgeschalteten
Schachtvorwärmer, wobei die Abgase des Drehrohrofens unter Einsatz eines Ventilators
mit Staubabscheider durch die Materialschicht im Schachtvorwärmer hindurchgeführt
werden, so auszugestalten, daß praktisch keine Alkaliausscheidungen an den Wänden
des Vorwärmers bzw. im Zementrohgut auftreten und daß gleichzeitig aber eine gute
Abgaswärmeausnutzung sowie eine gute Vorentsäuerung des Zementrohgutes stattfindet.
Weiterhin soll ein Schachtvorwärmer zur Ausführung eines derartigen Verfahrens angegeben
werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird im wesentlichen dadurch
gelöst, daß die Abgase den Drehrohrofen mit einer Temperatur von 1100 bis 1200°
C verlassen, die Materialschicht im Schachtvorwärmer quer durchströmen und anschließend
dem Staubabscheider mit der Kondensations-bzw. Kristallisationstemperatur der Alkalien
(z.B. 600° C) zugeführt werden.
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Wenn die Abgase mit einer Temperatur von 1100 bis 1200° C vom Drehrohrofen
in die Materialschicht des Schachtvorwärmers übergehen, dann ist die Gefahr völlig
behoben, daß an dem Übergangsstück zwischen Drehrohrofen und Schachtvorwärmer sich
die Alkalibestandteile in kristallisierter Form absetzen können. Das Verfahren nach
der Erfindung hat also zunächst den Vorteil, daß an diesem übergang zwischen Drehrohrofen
und Schachtvorwärmer keine Verengung des Durchtrittsquerschnittes für die Abgase
des Ofens eintreten kann. Dieser erste Teil der Lehre der Erfindung besagt also,
daß der Drehrohrofen in einer solchen Weise betrieben werden soll, daß die Abgastemperatur
am Einlauf des Drehrohrofens mindestens 1100 bis 1200° C aufweist. Dies bedeutet,
daß der Drehrohrofen bewußt mit einer höheren Abgastemperatur betrieben wird, als
es bisher im allgemeinen der Fall war.
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Sollte es im Einzelfall durch die besonderen Umstände bedingt sein,
z. B. durch eine entsprechend große Länge des Drehrohrofens, daß die Einhaltung
einer solch hohen Abgastemperatur von 1100 bis 1200-' C am Einlaufende des Drehrohrofens
nicht ohne weiteres möglich ist, dann kann vorteilhafterweise die Aufrechterhaltung
der Temperatur der Abgase in der genannten Höhe am übergang vom Drehrohrofen zur
Materialschicht des Vorwärmers auch erfolgen mittels eines hier vorgesehenen Zusatzbrenners.
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Dadurch, daß die Abgase die Materialschicht im Schachtvorwärmer quer
durchströmen, wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Gase nicht zu lange
im Vorwärmer verbleiben und nicht so stark abkühlen, daß bei dem relativ niedrigen
Alkalienanteil in den Abgasen eine Kondensation der Alkalien im Zementrohgut erfolgt.
Andererseits ist die Berührungszeit weit länger als in den bekannten Lepolrosten,
so daß eine bessere Ausnutzung der Wärme und eine weitgehende Vorentsäuerung möglich
ist.
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Erfindungsgemäß werden die Abgase anschließend dem Staubabscheider
mit der Kondensations- bzw. Kristallisationstemperatur der Alkalien von etwa 600
bis 800° C zugeführt. Der Eintritt der Abgase in den Staubabscheider erfolgt also
erst dann, wenn durch den Durchtritt der Abgase durch die Materialschicht des Vorwärmers
die Abkühlung dieser Abgase so weit erfolgt ist, daß in dem Staubabscheider, und
zwar erst in diesem Staubabscheider die Kondensierung und Kristallisierung der Alkalibestandteile
so weit fortgeschritten ist, daß in dem Staubabscheider die Alkalibestandteile in
der kristallisierten Form ohne irgendwelche besondere Schwierigkeiten aus den Abgasen
ausgeschieden werden können. Eine schnelle Absenkung der Abgastemperatur trägt dazu
bei, daß die Abscheidung der kondensierten bzw. kristallisierten Alkalibestandteile
im Staubabscheider einwandfrei ohne sonstige Nebenwirkungen erreicht wird.
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Falls durch die Art der Ausgestaltung des Vorwärmers es nicht ohne
weiteres möglich sein sollte, daß die durch die Materialschicht des Vorwärmers hindurchgetretenen
Abgase des Drehrohrofens eine entsprechend starke Temperaturerniedrigung beim Eintritt
in den Staubabscheider erhalten haben sollten, kann nach der Erfindung auch in der
Weise vorgegangen werden, daß den in den Staubabscheider
eintretenden
Abgasen in dosierter Menge Frischluft zugeführt wird.
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Um eine weitere Wärmeausnutzung dieser von den Alkalidämpfen gereinigten
Abgase zu ermöglichen, können diese Abgase in dem gereinigten Zustand noch durch
eine weitere Materialschicht des Vorwärmers hindurchgedrückt werden. Man erkennt,
daß durch dieses Verfahren nach der Erfindung die Abgase des Drehrohrofens in den
weiteren Teil des Vorwärmers gelangen, nachdem die schädlichen Alkalibestandteile
des Rohmaterials aus dem Brennsystem bereits ausgeschieden sind. Dies bedeutet,
daß das dem Vorwärmer aufzugebende Rohmaterial durch die Abgase des Drehrohrofens
nicht mehr zusätzlich mit Alkalibestandteilen angereichert werden kann.
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Es kann auch der Fall eintreten, daß die niedrige Temperatur, mit
der die Abgase in den Staubabscheider eintreten sollen, dadurch zwangsweise erreicht
wird, daß nicht die gesamten Abgase des Drehrohrofens durch die Materialschicht
des Vorwärmers und damit dem Staubabscheider zugeleitet werden, sondern daß statt
dessen in regulierbarer Weise ein Teil der Abgase des Drehrohrofens sofort aus dem
Vorwärmer abgelassen wird, bevor diese Abgase überhaupt mit dem Rohmaterial im Vorwärmer
in Verbindung kommt.
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Damit die Abgase des Drehrohrofens in der notwendigen Weise geregelt
durch die Materialschichten des Vorwärmers ohne einen zusätzlichen Widerstand möglichst
glatt hindurchziehen können, ist es wichtig, daß der Vorwärmer selbst eine entsprechende
Ausgestaltung erfährt. Hierzu schlägt die Erfindung den Einsatz eines Schachtvorwärmers
vor. Zur Begrenzung der Materialschicht im Schachtvorwärmer empfiehlt es sich, im
Abstand übereinander und seitlich versetzt zueinander Abböschungs-Einbaustücke vorzusehen,
und zwar derart, daß zwischen übereinanderliegenden Abböschungs-Einbaustücken Materialschichthöhen
verbleiben, die ausschließlich durch die natürliche Materialabböschung gehalten
werden. Hierdurch werden verhältnismäßig große freie Durchtrittsflächen in der Materialschicht
des Schachtvorwärmers geschaffen, durch die die Abgase des Drehrohrofens ungehindert
durch irgendwelche Einbauteile quer hindurchtreten können. Durch diese Anordnung
ist es auch möglich, daß die Querschnittsfläche der Materialsäule in dem Schachtvorwärmer
von oben nach unten allmählich zunimmt. Es werden auch jegliche Gefahren der Verstopfung
der Eintrittsflächen für die Abgase in die Materialsäule des Schachtvorwärmers ausgeschaltet.
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Schließlich wird gemäß der Erfindung auch noch vorgeschlagen, daß
der Schachtvorwärmer nur in seinem unteren Teil mit den Abböschungs-Einbaustücken
versehen ist, daß jedoch der obere Teil des Schachtvorwärmers aus einem z. B. aus
senkrechten Stäben gebildeten Rostkäfig besteht. Hierbei werden die Abgase des Drehrohrofens
durch die Materialschicht im unteren Teil des Schachtvorwärmers hindurchgesaugt,
und die von den Alkalidämpfen gereinigten Abgase werden durch die gleiche Ventilatoranlage
durch die Materialschicht im Rostkäfig hindurchgedrückt. Die einzelnen Stäbe des
Rostkäfigs können von Hand oder durch einen maschinellen Antrieb verschwenkbar gemacht
werden, damit die etwa durch das noch feuchte Aufgabegut sich zusetzenden Durchtrittsflächen
zwischen benachbarten Roststäben immer wieder für den Durchtritt der Abgase frei
gemacht werden können.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar ist das obere Ende eines Drehrohrofens mit dem sich daran anschließenden
Schachtvorwärmer im Längsschnitt in der Zeichnung wiedergegeben.
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Mit Ziffer 1 ist das Einlaufende des Drehrohrofens bezeichnet. Dieses
Einlaufende des Drehrohrofens ragt hinein in eine Öffnung 2 des Schachtes 3, der
den unteren Teil des Schachtvorwärmers darstellt. Oberhalb dieses Schachtes 3 ist
ein Rostkäfig 4
vorgesehen, der den oberen Teil des Schachtvorwärmers darstellt.
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In dem unteren Teil 3 des Schachtvorwärmers sind Abböschungs-Einbaustücke
5, 5 a, 5 b, 5 c, 5 d vorgesehen. Der Schacht 3 kann einen quadratischen
oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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Das Rohmaterial wird durch eine Beschickungseinrichtung 6 über einen
Zulaufschacht 7 dem oberen Schachtraum zugeführt; von hier aus wandert das Rohmaterial
nach abwärts und böscht sich in den unteren Teil 3 des Schachtvorwärmers auf den
Abböschungs-Einbaustücken 5 bis 5 d in der Weise ab, wie es in der Zeichnung
mit gestrichelten Linien angedeutet ist.
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Die Bodenfläche des unteren Schachtteiles 3 wird gebildet durch das
Mauerwerk 8, welches eine schräg nach abwärts geneigte Oberfläche 9 aufweist. Auf
dieser Oberfläche 9 können Stößel 10 als Austragvorrichtung vorgesehen
sein, die mittels einer Hydraulik- oder Pneumatikanordnung, die mit 11 angedeutet
ist, dafür sorgen, daß das Material aus dem unteren Teil 3 des Schachtvorwärmers
auf der Fläche 9 allmählich zu dem Übergangsstück 12 kommt. Dieses Übergangsstück
12 ragt seinerseits in das Einlaufende 1 des Drehrohrofens hinein. Es ist eine etwas
nach aufwärts gerichtete Nase 13 an dem Auslaufende der Fläche 9 vorgesehen, damit
hier nicht ungewollt das Material aus den unteren Teil 3 des Schachtvorwärmers über
das Übergangsstück 12 in den Drehrohrofen hindurchschießen kann.
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An den unteren Schachtvorwärmerteil3 schließt sich eine Haube 14 an,
die zu dem Ventilator 15 und damit zu dem Staubabscheider (Zyklon) 16 führt.
An diesem Zyklon bzw. an der Ventilatoranlage 15
ist eine Rohrleitung 17 vorgesehen,
die zu einer Haube 18 führt. Diese Haube 18 ist angeschlossen an dem aus senkrechten
Stäben gebildeten Rostkäfig 4, der den oberen Teil des Schachtvorwärmers bildet.
Von hier aus können über die Haube 19 und den Gasabgangskanal 20 die Abgase
ins Freie treten.
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Am oberen Ende des unteren Schachtvorwärmerteiles 3 ist auch noch
ein Abgasanschluß 21 vorgesehen, der über das Rohrknie 22, die Drehofenabgase
unmittelbar in die Leitung 23 führen kann zur weiteren Ausnutzung, z. B. zur Rohmaterialtrocknung
außerhalb des Brennsystems.
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Eine solche Brennanlage wird nun in einer solchen Weise betrieben,
daß die Abgase des Drehrohrofens bei ihrem Übergang von dem Einlaufende 1 des Drehofens
zu dem unteren Teil des Schachtvorwärmers 3, also im Bereich des Übergangsstückes
12 eine Temperatur von mindestens 1100 bis 1200°C aufweisen. Durch die Wirkung des
Ventilators 15 werden die Abgase des Drehrohrofens durch die freien Flächen zwischen
den Abböschungs-Einbaustücken 5 bis 5 a quer durch die Materialschicht im
unteren
Schachtvorwärmer hindurchgesaugt. Diese Abgase gelangen
in den Staubabscheider 16, und zwar mit einer so niedrigen Temperatur, daß hier
nun die Abgasdämpfe nicht nur kondensiert, sondern auch kristallisiert sind. Es
hat sich gezeigt, daß in einem solchen Zustand die gebildeten Alkalikristalle sehr
leicht aus dem Abgas ausgeschieden werden können. Die Abgase, die nun von der Ventilatorstaubabscheidereinheit
15, 16 in das Rohr 17 und damit zu dem oberen Teil 4 des Schachtvorwärmrs
gelangen, sind nunmehr praktisch alkalifrei; d. h., die Alkalibestandteile sind
auf dem Wege der Abgase vom Drehrohrofen 1 bis zum oberen Teil 4 des Schachtvorwärmers
völlig ausgeschieden worden, jedenfalls praktisch völlig ausgeschieden worden. In
dem oberen Teil 4 des Schachtvorwärmers erfolgt nun die restliche Ausnutzung der
Wärme in dem Abgas, bevor dieses Abgas durch die Leitung 20 ins Freie gelangt.
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Mit Ziffer 24 ist noch ein zusätzlicher Brenner angedeutet,
der dann zum Einsatz kommen kann, wenn durch die Art des Drehrohrofens 1, z. B.
durch eine übergroße Länge des Drehrohrofens 1, die geforderte Abgastemperatur des
Drehrohrofens am Übergang zu dem unteren Teil 3 des Schachtvorwärmers in der gewünschten
Höhe von 1100 bis 1200° C nicht ohne weiteres gehalten werden kann.
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Mit Ziffer 25 ist in der Zeichnung ein Frischluftrohrstutzen bezeichnet,
der erforderlichenfalls dann zum Einsatz kommt, wenn die Abkühlung der Ofengase
bei dem Eintritt in den Staubabscheider noch nicht genügend stark herbeigeführt
sein sollte. Die Abgase sollten bei ihrem Eintritt in den Staubabscheider auf etwa
600° C und darunter abgekühlt sein.
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Mit Ziffer 26 ist ein Zahnkranz bezeichnet, der nach innen in die
Zahnungen der einzelnen Roststäbe 4 a an ihrem oberen Ende eingreifen kann. Dieser
Zahnkranz kann auch an seinem Außenumfang mit einer Zahnung versehen sein, so daß
in diese Zahnung das Ritzel 27 eingreift. Das Ritzel 27 sitzt auf der Welle
28, und am oberen Ende der Welle 28 ist eine Handrad 29 vorgesehen.
Bei Betätigung des Handrades 29
können also sämtliche senkrechten Stäbe 4
a des Rostkäfigs 4 in der einen oder in der anderen Richtung verschwenkt
werden, um dadurch immer wieder die Spalte zwischen den einzelnen Roststäben völlig
frei von einer Materialverstopfung zu machen.
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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung können in allen
Fällen Anwendung finden, in denen Rohmaterialien zum Einsatz kommen, die Alkalibestandteile
enthalten. Die Erfindung ist auch nicht beschränkt auf die im Ausführungsbeispiel
im einzelnen dargestellte und beschriebene Anordnung der Brennanlage mit dem zugehörigen
Schachtvorwärmer. Es kann das Verfahren der Erfindung auch verwirklicht werden bei
Verwendung eines Drehrohrofens mit einer Vorwärmreinrichtung abweichender Bauart,
wenn nur dafür gesorgt wird, daß beim Übergang der Abgase vom Drehrohrofen in die
Vorwärmanlage diese Abgase eine Temperatur haben, bei der die Alkalibestandteile
noch in Dampfform verbleiben und bei der weiterhin gesorgt wird, daß die Abgase
beim Durchtritt durch die Vorwärmeinrichtung so stark abgekühlt werden, daß die
Alkalianteile als kristallisierte Alkalibestandteile aus dem Abgas der Brennanlage
mittels eines Staubabscheiders abgeschieden werden können und damit also auch nicht
mehr zur Anreicherung des Rohmaterials mit Alkalibestandteilen beitragen können.