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DE19909904B4 - Device for injecting a flow medium into a hot gas stream - Google Patents

Device for injecting a flow medium into a hot gas stream Download PDF

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DE19909904B4 DE19909904A DE19909904A DE19909904B4 DE 19909904 B4 DE19909904 B4 DE 19909904B4 DE 19909904 A DE19909904 A DE 19909904A DE 19909904 A DE19909904 A DE 19909904A DE 19909904 B4 DE19909904 B4 DE 19909904B4
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Abstract

Einrichtung zur Eindüsung eines Strömungsmediums, insbesondere des Kühlmediums Wasser (12), in einen Heißgasstrom, der mit zu Anbackungen neigenden Staubfrachten und/oder kondensierenden/kristallisierenden Dampfen belastet ist, insbesondere in der Mischkammer einer Bypass- bzw. Teilgasabzugs-Anlage zum Abzug eines schadstoffhaltigen Teilstromes des Drehofenabgases einer Zementklinkerproduktionslinie mit Kühlung des zu entstaubenden Teilgasstromes, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die Düse (10) des Strömungsmediums (12) wenigstens eine weitere Düse (13) zwecks Ausdüsung eines Abreinigungsmediums (15) zur selbsttätigen Abreinigung der Kühlmediumdüse (10) gerichtet ist.Facility for injection a flow medium, in particular the cooling medium Water (12), into a hot gas stream, with dust deposits which tend to caking and / or condensing / crystallizing Vapor is loaded, in particular in the mixing chamber of a bypass or partial gas exhaust system for the withdrawal of a pollutant-containing partial flow the rotary kiln exhaust of a cement clinker production line with cooling of the dedusting partial gas flow, characterized in that against the nozzle (10) of the flow medium (12) at least one further nozzle (13) for ejection a cleaning medium (15) for the automatic cleaning of the cooling medium nozzle (10) is directed.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Eindüsung eines Strömungsmediums, insbesondere des Kühlmediums Wasser, in einen Heißgasstrom, der mit zu Anbackungen neigenden Staubfrachten und/oder kondensierenden/kristallisierenden Dämpfen belastet ist, insbesondere in der Mischkammer einer Bypass- bzw. Teilgasabzugs-Anlage zum Abzug eines schadstoffhaltigen Teilstromes des Drehofenabgases einer Zementklinkerproduktionslinie mit Kühlung des zu entstaubenden Teilgasstromes.The The invention relates to a device for injecting a flow medium, in particular the cooling medium Water, in a hot gas stream, the with caking tendency to dust and / or condensing / crystallizing dampen is loaded, in particular in the mixing chamber of a bypass or Partial gas withdrawal system for the withdrawal of a pollutant-containing partial flow of the rotary kiln exhaust gas a cement clinker production line with cooling of the dedusting Partial gas stream.

In der Technologie der Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl, das in wenigstens einem vom Abgas eines Drehrohrofens durchströmten Wärmetauscherstrang insbesondere Zyklonschwebegaswärmetauschersystem vorerhitzt und in der Sinterzone des Drehrohrofens zu Zementklinker gebrannt wird, ist es bekannt, daß viele Einsatzstoffe, ggfs. auch die Brennstoffe, Nebenbestandteile wie z. B. Alkaliverbindungen, Chlor, Schwefelverbindungen, Schwermetalle etc. enthalten, die im Bereich der Sinterzone z. B. als Alkalichlorid- und Alkalisulfatverbindungen verdampfen, im Vorwärmerbereich wieder kondensieren/kristallisieren und somit Kreisläufe aufbauen, wodurch sowohl die Qualität des Zementklinkers ungünstig beeinflußt als auch der Brennprozeß selbst erheblich gestört werden können. Zur Unterdrückung solcher Kreisläufe in einer Zementklinkerbrennanlage sowie zur Reduzierung des Gehaltes kreislaufbildender Stoffe im Klinkerherstellungsprozeß ist es bekannt (z. B. DE-A- 197 18 259), durch einen sogenannten Bypassgasabzug bzw. Teilgasabzug einen Teil der die Alkaliverbindungen enthaltenden heißen staubbeladenen Ofenabgase aus dem unteren Bereich der Drehofenabgassteigleitung bzw. direkt aus der Drehofeneinlaufkammer abzuzweigen, in einer Mischkammer durch Einführung eines Kühlmediums wie Wasser und/oder Außenluft abzukühlen, die im Teilgasstrom enthaltenen dampfförmigen Schadstoffe an den Feststoffpartikeln kondensieren zu lassen und dann den abgekühlten Teilgasstrom durch Abtrennung des schadstoffhaltigen Staubes zu reinigen.In the technology of producing cement clinker from cement raw meal, in at least one of the exhaust gas of a rotary kiln through which flowed heat exchanger strand in particular, cyclone float gas heat exchanger system preheated and fired in the sintering zone of the rotary kiln to cement clinker it is known that many Starting materials, if necessary. Also the fuels, secondary components such as z. As alkali compounds, chlorine, sulfur compounds, heavy metals etc., which in the sintering zone z. B. as alkali chloride and alkali sulfate compounds evaporate, condense again in the preheater area / crystallize and thus cycles build, whereby both the quality of the cement clinker adversely affected as well the burning process itself considerably disturbed can be. For suppression such circuits in a cement clinker burning plant as well as to reduce the content of the circulation Fabrics in the clinker production process it is known (eg DE-A-197 18 259), by a so-called Bypassgasabzug or Teilgasabzug a part of the alkali compounds containing hot dust-laden kiln exhaust gases from the lower area of the rotary kiln exhaust gas riser or directly to branch off from the rotary kiln inlet chamber, in a mixing chamber through introduction a cooling medium like water and / or outside air cool, the vaporous pollutants contained in the partial gas flow on the solid particles to condense and then the cooled partial gas stream by separation to clean the pollutant-containing dust.

Um die zu behandelnden Volumina des Teilgasstromes nicht zu groß werden zu lassen, ist es vorteilhaft, in den z. B. 1100°C heißen Teilgasstrom statt Außenluft Wasser einzudösen, das eine Schockkühlung des Teilgasstromes bewirken soll. Gerade besonders bei der Eindüsung von Kühlwasser ist aber die Gefahr nicht ausgeschlossen, daß es im Bereich der Einspritzdüse zu Feststoffanbackungen kommt, weil der abzukühlende heiße Teilgasstrom die als Kondensationskeime dienenden Staubfrachten sowie die kondensierenden/kristallisierenden Schadstoffdämpfe mit sich führt, die bei ihrer raschen Abkühlung zu Anbackungen neigen, welche die Kühlmittel-Eindüsung funktionsunfähig machen können.Around the volumes of the partial gas stream to be treated do not become too large to let, it is advantageous in the z. B. 1100 ° C hot gas flow instead of outside air To dilute the water, that a shock cooling to cause the partial gas flow. Especially with the injection of cooling water but the risk is not excluded that it is in the injection nozzle to Feststoffanungen comes because the one to be cooled name is Partial gas stream serving as condensation nuclei dust loads and the condensing / crystallizing pollutant vapors with leads, in their rapid cooling tend to caking, which is the coolant injection inoperable can do.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach gebaute Einrichtung zur Eindüsung eines Strömungsmediums, insbesondere des Kühlmediums Wasser in einen Heißgasstrom zu schaffen, der wie bei einer Bypassgas- bzw. Teilgasabzugsanlage einer Zementklinkerproduktionslinie mit zu Anbackungen neigenden Staubfrachten und/oder kondensierenden/kristallisierenden Dämpfen belastet ist, wobei die Düse über eine lange Standzeit funktionsfähig bleiben soll.Of the Invention is therefore based on the object, a simply built Device for injection a flow medium, in particular the cooling medium Water in a hot gas stream to create, as in a bypass gas or partial gas exhaust a cement clinker production line with caking tendency Dust loads and / or condensing / crystallizing vapors loaded is, with the nozzle over a long service life should stay.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is according to the invention with a device with the characteristics of the identification part of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Charakteristisch für die erfindungsgemäße selbstreinigende Eindüsung insbesondere Kühlwassereindüsung ist, daß gegen die Kühlmediumdüse wenigstens eine weitere Düse zwecks Ausdüsung eines Abreinigungsmediums zur selbsttätigen Abreinigung der Kühlmediumdüse gerichtet ist. Das Abreinigungsmedium kann ein Druckgas und/oder eine Druckflüssigkeit sein. Das Kühlmedium, z. B. Kühlwasser, sowie das Abreinigungsmedium können sogar identisch sein. Eine einfache und doch wirkungsvolle Abreinigung der Kühlmitteldüse gelingt z. B. dann, wenn von der Abreinigungsdüse intermittierend Druckluftstöße abgegeben werden, wobei die Impulslänge und/oder die Impulsfrequenz der Druckluftstöße in Abhängigkeit der Meßgröße des Verkrustungszustandes der jeweiligen Kühlmediumdüse steuerbar sein können. Jedenfalls wird durch die Erfindung eine vollkommen selbsttätige Abreinigung der jeweiligen Kühlmitteleinspritzdüse erreicht.Characteristic for the Self-cleaning according to the invention injection especially cooling water injection, that against the cooling medium nozzle at least another nozzle for ejection a cleaning medium directed to the automatic cleaning of the cooling medium is. The cleaning medium can be a compressed gas and / or a pressure fluid be. The cooling medium, z. As cooling water, as well as the cleaning medium can even be identical. A simple yet effective cleaning the coolant nozzle succeeds z. B. when intermittently discharged from the Abreinigungsdüse compressed air surges be, with the pulse length and / or the pulse frequency of the blast of compressed air as a function of the measured variable of the crusting state the respective Kühlmediumdüse controllable could be. In any case, by the invention a completely automatic cleaning of achieved respective coolant injection nozzle.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung können die Kühlmediumdüse, insbesondere Kühlwassereinspritzdüse, die eine Zerstäubungsdüse bzw. Injektordüse ist, und die Abreinigungsdüse zur einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt sein, indem das Düsenrohr zur Heranführung des Kühlmediums zur Kühlmediumdüse mit Abstand von einem das Gasabreinigungsmedium heranführenden Mantelrohr umhüllt ist, wobei vom Mantelrohr ein Rohr-Rüssel abgezweigt ist mit der Abreinigungsdüse, deren Ausmündung mit geringem Abstand quer gegen die Kühlmediumdüse gerichtet ist.To a special feature of the invention, the cooling medium, in particular cooling water injection nozzle, the an atomizing nozzle or injector nozzle is, and the cleaning nozzle to a compact unit summarized by the nozzle tube for the introduction of the cooling medium to the cooling medium nozzle at a distance is enveloped by a jacket pipe leading the gas scrubbing medium, wherein from the casing pipe a pipe-trunk is branched off with the cleaning nozzle whose outlet with small distance is directed transversely against the cooling medium.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The Invention and its other features and advantages are based of the embodiment schematically illustrated in the drawing.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel den Kopf einer Einrichtung zur Eindüsung von Kühlwasser in einen Heißgasstrom mit der erfindungsgemäßen selbsttätig arbeitenden Abreinigung der Wasserspritzdüse 10, die an das Düsenrohr 11 zur Heranführung des Kühlwassers 12 angesetzt ist. Eingesetzt in einem Heißgasstrom, der mit zu Anbackungen neigenden Staubfrachten und/oder kondensierenden/kristallisierenden Dämpfen belastet ist, ist die Düse 10 der Gefahr von Feststoffanbackungen bzw. Verkrustungen ausgesetzt. Diese Gefahr wird vermieden, wenn – wie erfindungsgemäß vorgesehen – gegen die Düse 10 wenigstens eine Abreinigungsdüse 13 gerichtet ist, die an ein Düsenrohr 14 angesetzt ist, durch welches ein Abreinigungsmedium wie z. B. Wasser oder Druckluft 15 herangeführt wird, die mit Vorteil in Form von Druckluftstößen aus der Düse 13 austritt. Dabei können mit Vorteil die Impulslänge und/oder die Impulsfrequenz der Druckluftstöße bzw. Abreinigungsstöße in Abhängigkeit der Meßgröße des Verkrustungszustandes der Kühlmediumdüse 10 steuerbar sein, z. B. durch Betätigung eines Magnetventils, so daß auf diese Weise die Kühlwasserspritzdüse 10 vollkommen selbsttätig abgereinigt wird, wodurch die Funktionsfähigkeit der Düse 10 erhalten bleibt.The drawing shows an exemplary embodiment of the head of a device for the injection of cooling water in a hot gas stream with the erfindungsge according to automatic cleaning of the water spray nozzle 10 attached to the nozzle tube 11 for the introduction of the cooling water 12 is scheduled. Used in a hot gas stream, which is loaded with caking tendency to dust and / or condensing / crystallizing vapors, the nozzle is 10 exposed to the risk of solid deposits or encrustations. This danger is avoided if - as provided according to the invention - against the nozzle 10 at least one cleaning nozzle 13 directed to a nozzle tube 14 is attached, through which a cleaning medium such. As water or compressed air 15 is introduced, which is advantageous in the form of compressed air surges from the nozzle 13 exit. In this case, advantageously, the pulse length and / or the pulse frequency of the compressed air surges or Abreinigungsstöße depending on the measured variable of the crusting state of the cooling medium 10 be controllable, z. B. by actuation of a solenoid valve, so that in this way the Kühlwasserspritzdüse 10 completely self-cleaning, which improves the functionality of the nozzle 10 preserved.

Als Anwendungsbeispiel wird angegeben, daß die erfindungsgemäße Kühlmediums-Eindüsungsvorrichtung bei einer Zementklinkerproduktionslinie mit Abzug eines heißen schadstoffhaltigen Bypass- bzw. Teilgasstromes eingesetzt wird, und zwar in einer Mischkammer, in welche aus der Gut-Einlaufkammer des Drehrohrofens ein z. B. 1100°C heißer, mit Staub, Kondensationskeimen und kondensierenden/kristallisierenden Dämpfen belasteter Teilgasstrom eingesaugt wird und in welcher durch Eindüsung des Kühlwassers 12 der Teilgasstrom schockartig auf z. B. 800°C zwecks nachfolgender Staubabscheidung abgekühlt wird.As an application example, it is stated that the cooling medium Eindüsungsvorrichtung invention is used in a cement clinker production line with deduction of a hot pollutant bypass or partial gas flow, in a mixing chamber, in which from the good inlet chamber of the rotary kiln a z. B. 1100 ° C hot, with dust, condensation nuclei and condensing / crystallizing vapors loaded partial gas stream is sucked in and in which by injection of the cooling water 12 the partial gas flow shock-like z. B. 800 ° C for the purpose of subsequent dust separation is cooled.

Besonders kompakt gebaut ist die erfindungsgemäße Einrichtung dann, wenn das Düsenrohr 11 zur Heranführung des Kühlmediums 12 zur Kühlmediumdüse 10 mit Abstand von einem das Gasabreinigungsmedium 15 heranführenden Mantelrohr 16 umhüllt ist, von welchem ein Rohr-Rüssel 17 mit der Abreinigungsdüse 13 abgezweigt ist, deren Ausmündung mit geringem Abstand quer gegen die Kühlmediumdüse 10 gerichtet ist. Auf diese Weise dient das Mantelrohr 16 gleichzeitig als Schutzrohr für den Kopf der erfindungsgemäßen Eindüsungseinrichtung. Durch einen Spalt 18 zwischen dem Ende des Mantelrohres 16 und dem Außenumfang des Düsenkopfes 19 der Wassereinspritzdüse 10 kann ggfs. ebenfalls noch ein Teil des Abreinigungsmediums 15 mit Kühlung der gesamten Zuführungseinrichtung austreten.The device according to the invention is particularly compact when the nozzle tube 11 for the introduction of the cooling medium 12 to the cooling medium nozzle 10 at a distance from a gas purification medium 15 leading jacket pipe 16 is wrapped, of which a pipe-trunk 17 with the cleaning nozzle 13 branched off, the mouth of which at a small distance transversely against the cooling medium 10 is directed. In this way, the jacket tube is used 16 at the same time as a protective tube for the head of the injection device according to the invention. Through a gap 18 between the end of the jacket tube 16 and the outer periphery of the nozzle head 19 the water injection nozzle 10 if necessary. Can also be a part of Abreinigungsmediums 15 exit with cooling of the entire supply device.

Die in der Zeichnung dargestellte Eindüsungseinrichtung kann in mehreren Höhenebenen der oben angesprochenen Mischkammer einer Bypass- bzw. Teilgasstrom-Abzugsanlage einer Zementklinkerproduktionslinie eingesetzt werden. Es können auch in einer Ebene einer solchen Mischkammer mehrere erfindungsgemäße Eindüsungseinrichtungen um den Umfang verteilt angeordnet sein.The In the drawing shown injection device can in several Altitude levels of above-mentioned mixing chamber of a bypass or partial gas flow exhaust system a cement clinker production line. It can too in a plane of such a mixing chamber several injection devices according to the invention be arranged distributed around the circumference.

Als in den heißen Teilgasstrom eingespritztes Kühlwasser 12 kann auch Seewasser oder auch Brauchwasser herangezogen werden.As in the hot partial gas flow injected cooling water 12 It is also possible to use seawater or service water.

Claims (4)

Einrichtung zur Eindüsung eines Strömungsmediums, insbesondere des Kühlmediums Wasser (12), in einen Heißgasstrom, der mit zu Anbackungen neigenden Staubfrachten und/oder kondensierenden/kristallisierenden Dampfen belastet ist, insbesondere in der Mischkammer einer Bypass- bzw. Teilgasabzugs-Anlage zum Abzug eines schadstoffhaltigen Teilstromes des Drehofenabgases einer Zementklinkerproduktionslinie mit Kühlung des zu entstaubenden Teilgasstromes, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die Düse (10) des Strömungsmediums (12) wenigstens eine weitere Düse (13) zwecks Ausdüsung eines Abreinigungsmediums (15) zur selbsttätigen Abreinigung der Kühlmediumdüse (10) gerichtet ist.Device for injecting a flow medium, in particular the cooling medium water ( 12 ), in a hot gas stream, which is loaded with caking tendency to dust loads and / or condensing / crystallizing vapors, especially in the mixing chamber of a bypass or partial gas exhaust system for subtracting a polluted partial stream of the rotary kiln exhaust gas of a cement clinker production line with cooling of the dedusting partial gas stream, characterized in that against the nozzle ( 10 ) of the flow medium ( 12 ) at least one further nozzle ( 13 ) for the purpose of ejecting a cleaning medium ( 15 ) for automatic cleaning of the cooling medium nozzle ( 10 ). Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abreinigungsmedium (15) ein Druckgas und/oder eine Druckflüssigkeit ist.Device according to claim 1, characterized in that the cleaning medium ( 15 ) is a compressed gas and / or a pressure fluid. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (11) zur Heranführung des Kühlmediums (12) zur Kühlmediumdüse (10) mit Abstand von einem das Gasabreinigungsmedium (15) heranführenden Mantelrohr (16) umhüllt ist, von dem ein Rohr-Rüssel (17) abgezweigt ist mit der Abreinigungsdüse (13), deren Ausmündung quer gegen die Kühlmediumdüse (10) gerichtet ist.Device according to claims 1 or 2, characterized in that the nozzle tube ( 11 ) for the introduction of the cooling medium ( 12 ) to the cooling medium nozzle ( 10 ) at a distance from the gas scrubbing medium ( 15 ) leading casing pipe ( 16 ), from which a pipe trunk ( 17 ) is branched off with the cleaning nozzle ( 13 ), whose mouth transversely against the cooling medium nozzle ( 10 ). Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abreinigungsmedium (15) aus der Abreinigungsdüse (13) intermittierend oder permanent ausgedüst wird, wobei Impulslänge und/oder Impulsfrequenz der Abreinigungsstöße, z. B. Druckluft- oder Wasserstöße, in Abhängigkeit der Meßgröße des Verkrustungszustandes der Kühlmediumdüse (10) steuerbar sind.Device according to claims 1 to 3, characterized in that the cleaning medium ( 15 ) from the cleaning nozzle ( 13 ) is emptied intermittently or permanently, with pulse length and / or pulse frequency of Abreinigungsstöße, z. B. compressed or water surges, depending on the measured variable of the crusting state of the cooling medium nozzle ( 10 ) are controllable.
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