DE2350768A1 - Verfahren zum brennen oder sintern von feinkoernigem gut - Google Patents
Verfahren zum brennen oder sintern von feinkoernigem gutInfo
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Description
P 2610
FolyslEts ÄS, Neiibeekum
Verfahren zum Brennen oder Sintern von felwk&imlgßm ffut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren ztim Brennen oder
Sintern von feinkörnigem SEt,. das oberhalb einer- kritischen
Temperatur agglomeriert™,. , , ■, , , wie Zemeritrohmehl,
^ Tanerdehydrat etc. *
Kalk, Dolomit» Magnesit» bei dem das Gut in einer ersten
Zone zunächst vorerhitzt * dann in einer zweiten Zone durch
Passieren einer Flamme auf Endbehändlungstempepator erhitzt
und anschließend In einer dritten Zone von den heißen
Abgasen der zweiten Zone ■ getrennt wird,, wobei diese heißen
Abgase der zweiten Zone zur Vorerhitzung des Gutes in der ersten Zone verwendet werden«
Es Ist bekannt, zum Brennen ©der Sintern vor feinkörnigem
&i£t die Erhitzung des vorerwärmten Stttes amt Endbehandliingstemperatiir
In eimern Dretaro&rofen. dtiFffiBszufOhren.
Dieses Verfahren bedingt Jeöoeht beträchtliche !Klagekosten,
und eine sorgfältige Martwung, Insbesonidere wegen des Verschleißes
der drehbeweglicher Teile»
Es Ist weiterhin bekannt CBT-PS 47* 12J}m feinkörzilges
Gat In einem vertikalem Sefeacht zn bFennens dem das Gut
von oben nach outen und üas ßas von unten n&xsM oben durch- .
setzt, wobei las Brf.ttlereEE Teil des Scfeaciites eiime nsit
Brennern bestickte Bremisoae vorharaeieim Ist, dtereö nacfe oben
strömende Abgase das Sat vorw^rmeis, während d!as gebrannte
Gut im untereß Teil des Schachtes ψοη der
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Sekundärluft gekühlt wird« Ba sich bei einem derartigen Verfahren
das Gut im ßegenstrom zu den Gasen nach unten bewegen
muß, ist bei feinkörnigem Gut die Anwendung hoher Gasgeschwindigkeiten und damit die Erzielung hoher Durchsatzleistungen
ausgeschlossen.
Eine weitgehend unkontrollierte Relativbewegung von Gut und Gas ist auch bei einem' weiteren bekannten Verfahren
(DT-PS 498 4O6) vorhanden, bei dem das Sut von unten nach
oben in einen Schachtofen eingeblasen wird und in Gestalt
einer Wolke entgegen den aufsteigenden Heißgasen wieder nach unten fallen soll. Die Heißgase werden hierbei durch im
unteren Bereich des Ofens dicht über der Guteinblasstelle
angeordnete Brenner erzeugt. Da sich auch bei diesem Verfahren die Aufenthaltszeit der einzelnen Gutteilchen in der
heißen Zone nicht exakt steuern läßt, ist ein gleichmäßiges Brennen des gesamten Materiales nicht möglich.
Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt (DT-PS 1 218 927)*
bei dem das in Zyklonen vorgewärmte Feingut in eine Rohrleitung eingetragen wird, die von einer Brennkammer zu einem
Peingutabscheider führt. Das Feingut kommt hier jedoch mit
der Zone höchster Temperatur, d.h. mit der eigentlichen Flammenzone, nicht in Berührung. Infolgedessen ist es bei diesem
bekannten Verfahren nicht möglich, auf der verhältnismäßig kurzen Wegstrecke, auf der sieh die heißen Abgase der Brennkammer
in Berührung Bit dem Feingut befinden, die zum Erreichen
der Endbehandlungstemperatur erforderliche hohe Wärmemenge
gleichmäßig auf das gesamte Gut zu übertragen.
Es ist ferner ein Verfahren zur Behandlung von feinkörnigem
Erz bekannt (DT-PS iS23 620), bei dem das Gemisch von Erzstaub,
Luft und Brennstoff in einem vor der Reaktionskammer liegenden
Raum In eine Wirbelbewegung versetzt und dann in den Reaktfcnseingab
lasen wird. Bie Erz teilchen schmelzen in der Re-
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aktionskammer und sollen in geschmolzenem Zustand aus der
Kammer abgezogen werden. Ein solches Verfahren führt jedoch leicht zu Ansatzbildungen in der Reaktionskammer, was
erhebliche Wartungsarbeiten mit sich bringt. Wegen der weitgehend Undefinierten Wirbelbewegung der Erzteilchen im
Reaktionsraum ist im übrigen die thermische Behandlung des Erzes recht ungleichmäßig.
Zur Vermeidung dieser Nachteile der geschilderten Verfahren sieht ein weiteres, von der Anmelderin entwickeltes
bekanntes Verfahren (DT-AS 1 807 292) vor, das vorgewärmte und mit Verbrennungsluft gemischte Feingut sowie
Brennstoff derart durch die eine Stirnseite einer rohrförmigen Brenn- bzw. Sinterkammer einzuführen, daß das Gut die
Brenn- bzw. Sinterzone mit hoher Geschwindigkeit in einer definierten Zeit durchfliegt und zusammen mit den Heißgasen
in einen an die andere Stirnseite der Brenn- bzw. Sinterkammer angeschlossenen Feingutabscheider gelangt. Auf diese
V/eise wird das gesamte Gut gleichmäßig einer durch die Flugzeit definierten Hochtemperaturbehandlung ausgesetzt
und zuverlässig auf Endbehandlungstemperatur gebracht. Da das Feingut bei diesem Verfahren mit Sicherheit der Zone
höchster Temperatur ausgesetzt wird, kann mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten gearbeitet werden, was die Erzielung
großer Durchsatzleistungen mit einem verhältnismäßig geringen baulichen Aufwand gestattet.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das letztgenannte Verfahren dahin weiterzuentwickeln, daß auch Gut,
das oberhalb einer unter der Endbehandlungstemperatur liegenden kritischen Temperatur agglomeriert bzw. Schnielzphase bildet.
und damit zum Kleben sowie zur Ansatzbildung neigt (beispielsweise
Zementrohmehl), einwandfrei, insbesondere gleichmäßig sowie ohne störende Ansatzbildungen an den Anlagentelle,
gebrannt bzw. gesintert werden kann.
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-n-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
in die erste Zone (in der das Gut vorerhitzt wird) außer den heißen Abgasen der zweiten Zone (in der das Gut auf Endbehandlungstemperatur
erhitzt wird) soviel zusätzlicher Brennstoff mit der hierfür erforderlichen Verbrennungsluft eingeführt
wird, daß einerseits die zum Erreichen der Endbehandlungstemperatur
der zweiten Zone erforderliche Wärmemenge beim Passieren der Flamme auf das Gut übertragen werden
kann und andererseits in der ersten Zone die kritische Temperatur nicht überschritten wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die außerordentlich kurze Zeit, in der das Feingut mit hoher Geschwindigkeit
die Flamme der zweiten Zone passiert, nur dann ausreicht, um das gesamte Feingut gleichmäßig auf Endbehandlungstemperatur
zu bringen, wenn das Gut bereits sehr hoch erhitzt der zweiten Zone zugeführt wird. Wie genauere
Untersuchungen für verschiedene Materialien zeigten, kann diese hohe Vorerhitzung des Gutes nicht allein mit den
heißen Abgasen der zweiten Zone erreicht werden. Erfindungsgemäß wird demgemäß in die erste Zone noch zusätzlicher
Brennstoff eingeführt. Bei der Dosierung dieses Brennstoffes muß andererseits darauf geachtet werden, daß in der ersten
Zone die kritische Temperatur (oberhalb der das vorerhitzte Gut agglomeriert und damit zum Kleben und
zu Ansatzbildungen neigt) nicht überschritten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich damit vor allem dadurch aus, daß mit einem außerordentlich geringen
anlagentechnisehen Aufwand feinkörniges Gut sehr gleichmäßig
und mit großer Durchsatzleistung gebrannt bzw. gesintert werden kann. Ein besonderer Vorteil besteht ferner darin, daß
das gebrannte bzw. gesinterte Gut im Feinkornzustand bleibt,
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so daß nach seiner Abscheidung und Kühlung eine nennenswerte Mahlung im allgemeinen nicht erforderlich ist. Auf diese
Weise verringert sich zugleich beträchtlich der für die Kühlung des gebrannten bzw. gesinterten Gutes erforderliche
bauliche Aufwand.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß in die zweite Zone ein die Flamme
umgebender Luftstrom eingeführt wird, der die Wandung des Flammenraumes vor Ansatzbildung schützt, das Gut und die
heißen Abgase auf dem Weg zur dritten Zone auf einen Wert unterhalb der kritischen Temperatur abkühlt und schließlich
als Verbrennungsluft für den zusätzlichen Brennstoff der ersten Zone zugeführt wird.
Durch diese dreifache Ausnut ζ ungjies genannten Luftstromes
wird nicht nur der Aufbau der Anlage vereinfacht, sondern es wird zugleich ein großer Teil der in der zweiten
Zone vorhandenen, sonst ungenutzten Strahlungswärme sowie der Wärme des gebrannten bzw. gesinterten Gutes zur Vorwärmung
der Verbrennungsluft für den zusätzlichen Brennstoff der ersten Zone nutzbar gemacht.
Eine weitere Verbesserung der Wärmebilanz des Verfahrens läßt sich dadurch erreiehens daß ein für die Nachkühlung
des in der dritten Zone abgeschiedenen Gutes benutzter Luftstrom anschließend als d©r die Flamme umgebende
Luftstrom und/oder als Verbrennungsluft für die zweite Zone verwendet wird.
Eine weitere Optimierung besteht darin, daß die Nachkühlung
des in der dritten Zone abgeschiedenen Gutes in mehreren Stufen mit einer solchen Kühlluftführung erfolgt,
daß die Kühlluft höherer Temperatur die Verbrennungsluft
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der zweiten Zone und die Kühlluft niedrigerer Temperatur den die Flamme umgebenden Luftstrom bildet.
Zwei Ausführungsbeispiele einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung
veranschaulicht.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum Brennen von feinkörnigem Gut, wie Zementrohmehl, enthält einen Vorwärmer 1,
der unter anderem zwei (oder.mehr) Zyklone 2, 3 und eine Rohrleitung H mit Brennern 5 enthält, wobei diese Brenner
eine Vorerhitzungszone 6 bilden, die die "erste Zone" des
erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Die Anlage gemäß Fig. 1 enthält weiterhin eine Brennbzw. Sintereinrichtung 7» deren wesentlicher Bestandteil
eine verhältnismäßig kurze, rohrförmige Brennkammer 8 ist, die die "zweite Zone" des erfindungsgemäßen Verfahrens
darstellt. Der Brennkammer 8 ist eine Mischkammer 9 vorgeschaltet, in die einerseits durch eine Injektordüse IO
Verbrennungsluft (Pfeil 11) und andererseits vorerhitztes
umschlossen.
■ An die Brennkammer 8 schließt sieh über eine
Rohrleitung Ik ein Abscheider 15 an,
der die "dritte Zone" des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet
Zur Anlage gehören weiterhin zwei Kühlzyklone 16, 17, die über Leitungen 18, 19, 20, 21 mit den bereits erwähnten
Anlagenteilen wie aus der Zeichnung ersichtlich verbunden sind.
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- 7 -Die Wirkungsweise der Anlage ist folgendermaßen:
Das Gut, dessen Bewegung durch voll ausgezogene Pfeile versinnbildlicht ist (während die Gasströmung durch gestrichelte
Pfeile dargestellt ist), wird in die Leitung 22 eingeführt (Pfeil 23) und gelangt mit den Abgasen des
Zyklons 3 in den Zyklon 2, wird dort abgeschieden und fällt dann durch die von den Brennern 5 gebildete Vorerhitzungszone
6. Durch die vom Abscheider 15 kommenden Gase (Pfeil 24)
wird das Gut unterhalb der Vorerhitzungszone 6 umgelenkt und wieder nach oben mitgenommen, so daß es diese Vorerhitzungszone
wenigstens zweimal durchsetzt. Das Gut wird dabei sehr hoch vorerhitzt, und zwar zweckmäßig bis an die kritische
Temperatur, oberhalb der Agglomerate gebildet werden. Im Falle des Brennens von Zementrohmehl erfolgt
also praktisch die gesamte kalzinierung des Gutes in dieser Vorerhitzungszone 6.
Das Gut gelangt dann mit den Gasen in den Abscheider 3· Das darin abgeschiedene Gut (Pfeil 12) tritt in die Mischkammer
9 ein, Wo es mit der durch die Düse 10 zugeführten Verbrennungsluft (Pfeil 11) innig gemischt wird, ehe dieses
Gemisch (Pfeil 25) beim Eintritt in die Brennkammer 8 in Berührung mit dem Brennstoff (Pfeil 26) kommt. Das mit hoher
Geschwindigkeit in die Brennkammer 8 eingeblasene Gut durchsetzt die Flamme 27 in einer sehr kurzen, definierten Zeit,
wobei die Flamme 27 von einem Luftstrom (Pfeil 28) umgeben
wird, der durch die Leitung 21 zweckmäßig in Form einer Drallströmung um die Flammenachse eingeführt wird. Dieser Luftstrom
schützt damit die Wandung der Brennkammer 8 vor Ansatzbildung und kühlt zugleich das Gut und die heißen Abgase
auf dem Weg zum Abscheider 15 so weit ab, daß dort die kritische Temperatur, oberhalb der Ansatzbildung auftritt,
bereits unterschritten ist.
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Das im Abscheider 15 abgeschiedene Gut (Pfeil 29) wird
durch Kühlluft (Pfeil 30) in den Zyklon 16 transportiert. Das darin abgeschiedene Gut (Pfeil 31) gelangt durch Kühlluft
(Pfeil 32) in den Zyklon 17, aus dem die Kühlluft der Brennkammer 8 zuströmt. Bei dieser Kühlluftführung wird
also die Kühlluft höherer Temperatur (Pfeil 11, d.h. Abluft des Zyklons 16) als Verbrennungsluft für die zweite
Zone (Brennkammer 8) verwendet, während die Kühlluft niedrigerer Temperatur (Pfeil 283 d.h. Abluft des Zyklons 17)
den die Flamme 27 umgebenden Luftstrom bildet.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführung der Vorerhitzungszone
6'. Das im Zyklon 2 vorgewärmte Gut (Pfeil 33) wird über eine Leitung 34 in die vom Abscheider 15 zum
Zyklon 3 führende Leitung 4 eingeführt. Vor seiner vollständigen Auflösung im aufsteigenden heißen Gasstrom
(Pfeil 24), der vom Abscheider 15 kommt, wird dem Gut Brennstoff zugesetzt, was beispielsweise mittels einer in der
Leitung 34 angeordneten Brennstoffleitung 35 erfolgen kann. Die Mischung von Gut und Brennstoff kann dabei teils in
der Leitung 34, teils im Bereich der Einmündung der Leitung
34 in die Leitung 4 erfolgen.
Ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erfolgt auch bei der Anlage nach Fig. 2 die hohe Vorerhitzung
des Gutes (bis an die kritische Temperatur) einerseits durch die heißen Abgase der Brennkammer 8 und andererseits durch
den zusätzlich in die Vorerhitzungszone 6 bzw. 6' eingeführten Brennstoff.
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Claims (6)
1. Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, das oberhalb einer kritischen Temperatur agglomeriert,
^Tonerdehydrai?-® Zementrohmehl, Kalk, Dolomit,
Magnesit} bei dem das Gut in einer ersten Zone zunächst vorerhitzt, dann in einer zweiten Zone durch Passleren
einer Flamme auf Endbehandlungstemperatur erhitzt und anschließend in einer dritten Zone von den heißen Abgasen
der zweiten Zone getrennt wirds wobei diese heißen
Abgase der zweiten Zone zur Vorerhitzung des Gutes in der ersten Zone verwendet vjerden, dadurch
gekennzeichnet , daß in die erste Zone außer den heißen Abgasen der zweiten Zone soviel zusätzlicher
Brennstoff mit der hierfür erforderlichen Verbrennungsluft eingeführt wird, daß einerseits die
zum Erreichen der Endbehandlungstemperatur in der zweiten
Zone erforderliche Wärmemenge beim Passieren der Flamme auf das Gut übertragen werden kann und andererseits in der ersten Zone die kritische Temperatur nicht
überschritten xfird.
2. Verfahren nach Anspruch ls dadurch gekennzeichnets daß
in die zweite Zone ein die Flamsie umgebender Luftstrom eingeführt wirds der die Wandung des Flämmenraumss voi"
Ansatzbildung schützt, das Gut und die heißen Abgase
auf dem Weg zur dritten Zone auf einen Wert unterhalb der kritischen Temperatur abkühlt und schließlich als
Verbrennungsluft für den zusätzlichen Brennstoff der ersten Zone zugeführt wird.
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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Nachkühlung des in der dritten Zone abgeschiedenen
Gutes benutzter Luftstrom anschließend als der die Flamme umgebende Luftstrom und/oder als Verbrennungsluft
für die zweite Zone verwendet wird.
1I. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
die Nachkühlung des in der dritten Zone abgeschiedenen Gutes in mehreren Stufen mit einer solchen Kühlluftführung
erfolgt, daß die Kühlluft höherer Temperatur die Verbrennungsluft der zweiten Zone und die Kühlluft
niedrigerer Temperatur den die Flamme umgebenden Luftstrom bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der die Flamme umgebende Luftstrom in Form einer Drallströmung um die Flammenachse in die zweite Zone eingeführt
wird.
6. Verfahren nach Anspruch I9 bei dem die erste Zone durch
einen von den heißen Abgasen der zweiten Zone in etwa vertikaler Richtung von unten naeh oben durchströmten
Raum gebildet wlrd3 in den das Gut von oben eingeführt
und aus dem es unter umlenkung wieder nach oben ausgetragen
wird, dadurch gekennzeichnet9 daß der zusätzliche
Brennstoff derart in diesen Raum eingeführt wird, daß der hierdurch erzeugte, sich im wesentlichen über den ganzen
Querschnitt des Raumes erstreckende Brennbereich vom Gut mehr als einmal durchsetzt wird.
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Verfahren nach Anspruch 1s bei dem die erste Zone durch
einen von den heißen Abgasen der zweiten Zone in etwa vertikaler Richtung von unten nach oben durchströmten
Taum gebildet wird, wobei das in diesen Raum eingetragene Gut mit dem Gasstrom nach oben ausgetragen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des zusätzlichen Brennstoffes dem Gut .vor seiner vollständigen Auflösung
im Gasstrom zugesetzt wird.
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