DE2350768C3

DE2350768C3 - Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut

Info

Publication number: DE2350768C3
Application number: DE2350768A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Chem. Dr. 4735 Enniger Ritzmann
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1973-10-10
Filing date: 1973-10-10
Publication date: 1982-09-02
Also published as: HU172705B; CA1027357A; JPS5066521A; YU235974A; FR2247430A1; US3932117A; FR2247430B1; JPS5417581B2; DE2350768A1; DE2350768B2

Description

In die erste Zone wird außer den heißen Abgasen der zweiten Zone so viel zusätzlicher Brennstoff mit der hierfür erforderlichen Verbrennungsluft eingeführt, 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 wird;

ein aus der Kühlzone abgezogener, für die Nachkühlung des Gutes benutzter Luftstrom wird so in die zweite Zone eingeführt, daß er die Flamme umgibt und die Wandung des Flammenraums vor Ansatzbildung schützt, wobei dieser Luftstrom anschließend die heißen Abgase der Flamme auf den Weg vom Flammenraum bis zui dritten Zone auf einen Wert unterhalb der kritischen Temperatur abkühlt und schließlich in der ersten Zone als Verbrennungsluft für den zusätzlichen Brennstoff dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, 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.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Flamme umgebende Luftstrom in Form einer Drallströmung um die Flammenachse in die zweite Zone eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Zone durch einen von den heißen Abgasen der zweiten Zone in efva vertikaler Richtung von unten nach oben durchströmten Raum gebildet wird, in den das Gut von oben eingeführt und aus dem es unter Umlenkung wieder nach oben ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Brennstoff derart in diesen Raum eingeführt wird, das der hierdurch erzeugte, sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt des Raumes erstreckende Brennbereich vom Gut mehr als einmal durchsetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste

Zone durch einen von den heißen Abgasen der zweiten Zone in etwa vertikaler Richtung von unten nach oben durchströmten Raum gebildet wird, wobei das in diesen Raum eingetragene Gut mit dem Gasstrom nach oben ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des zusätzlichen Brennstoffs dem Gut vor seiner vollständigen Auflösung im Gasstrom zugesetzt

ίο wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, das oberhalb einer kritischen Temperatur agglomeriert, wie Zementrohmehl, Kalk, Dolomit, Magnesit, Tonerdehydrat, bei dem das Gut in einer ersten Zone zunächst vorerhitzt, dann in einer zweiten Zone durch Passieren einer Flamme auf Endbehandlungstemperatur 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, in die zweite Zone ein das Gut kühlender Luftstrom eingeführt wird und das in der dritten Zone abgeschiedene Gut in einer Kühlzone einer Nachkühlung unterworfen wird.

Es ist bekannt, zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut die Erhitzung des vorerwärmten Gutes auf Endbehandlungstemperatur in einem Drehrohrofen durchzuführen. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art zur Herstellung von Ä-Aluminiumoxyd (DE-AS 11 84 744, Fig. 4) erfolgt die Vorerhitzung (Dehydratisierung) des Gutes in einem mehrstufigen Zyklonwärmetauscher mittels der heißen Abgase des nachgeschalteten Drehrohrofens, wobei im unteren Teil der den Drehrohrofen mit dem untersten Zyklon verbindenden Gasleitung ein Brenner zur zusätzlichen Erhitzung der Drehrohrofenabgase vorgesehen ist Das im zweituntersten Zyklon abgeschiedene Gut wird hierbei in den oberen Teil diese.'- Gasleitung eingeführt, von Jen aufsteigenden Ofenabgasen umgelenkt und dem untersten Zyklon zugeführt Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Bewegung der Gutteilchen durch die vom Brenner zusätzlich beheizte Gasleitung und die Aufenthaltszeit des Gutes in dieser Gasleitung nicht eindeutig bestimmt und demgemäß für die einzelnen Gutteilchen recht ungleichmäßig ist, was eine inhomogene Wärmebehandlung des Gutes und damit eine verminderte Produktqualität zur Folge hat.

Es ist weiterhin bekannt (DE-PS 4 74 727), feinkörniges Gut in einem vertikalen Schacht zu brennen, den das

Gut von oben nach unten und das Gas von unten nach oben durchsetzt, wobei im mittleren Teil des Schachtes eine mit Brennern bestückte Brennzone vorhanden ist deren nach oben strömende Abgase das Gut vorwärmen, während das gebrannte Gut im unteren Teil des Schachtes von der aufsteigenden Sekundärluft gekühlt wird. Da sich bei einem derartigen Verfahren das Gut im Gegenstrom 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 (DE-PS 4 98 406) vorhanden, bei dem das

Gut 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 Outeinblasstelle 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 Materials nicht möglich.

Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt (DE-PS 12 18 927), bei dem das in Zyklonen vorgewärmte Feingut in eine Rohrleitung eingetragen wird, die von einer Brennkammer zu einem Feingutabscheider führt Das Feingut kommt hier jedoch mit der Zone höchster Temperatur, d.h. mit der eigentlichen Flammenzone, nicht in Berührung. Infolgendessen ist es bei diesem bekannten Verfahren nicht möglich, auf der verhältnismäßig kurzen Wegstrecke, auf der sich die heißen Abgase der Brennkammer in Berührung mit dem Feingut befinden, die zum Erreichen der Endbehandlungstemperatur erforderliche hohe Wärmemenge gleichmäßig auf das gesamte Gut iu übertragen.

Es ist ferner ein Verfahren zur Behandlung von feinkörnigem Erz bekannt (DE-PS 4 23 620), bei dem das Gemisch von Erzstaub, Luft und Brennstoff in einem vor der Reaktionskammer liegenden Raum in eine Wirbelbewegung versetzt und dann in den Reaktionsraum eingeblasen wird. Die Erzteilchen schmelzen in der Reaktionskammer und sollen in geschmolzenem Zustand aus der Kammer abgezogen werden. Ein solches Verfahren führt jedoch leicht zu Ansatzb.ldungen 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 (DE-AS 18 07 292) 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. Winterkammer angeschlossenen Feingutabscheider gelangt Nahe dieser an den Feingutabscheider angrenzenden Stirnseite wird in die Brenn- bzw. Sinterkammer ein Kühlluftstrom eingeführt, der das fertiggebrannte Feingut so weit kühlt, daß Ansatzbildungen an den Innenwänden des Feingutabscheiders verhindert werden. Bei diesem Verfahren 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. Schmelzphase bildet und damit zum Kleben sowie zur Ansatzbildung neigt (beispielsweise Zementrohmehl), einwandfrei, insbesondere gleichmäßig sowie ohne störende Ansatzbildungen an den Anlagenteilen gebrannt bzw. gesintert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) In die erste Zone wird außer den heißen Abgasen der zweiten Zone so viel zusätzlicher Brennstoff mit der hierfür erforderlichen Verbrennungsluft

ίο eingeführt 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 wird;

b) ein aus der Kühlzone abgezogener, für die Nachkühlung des Gutes benutzter Luftstrom wird so in die zweite Zone eingeführt daß er die Flamme umgibt und die Wandung des Flammenraums vor Ansatzbildung schützt wobei dieser Luftstrom anschließend die heißen Abgase der Flamme auf dem Weg vom Flammenraum bis zur dritten Zone auf einen Wert unterhalb der kritischen Temperatur abkühlt und schließlich in der ersten Zone als Verbrennungsluft für den zusätzlichen Brennstoff dient

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 gleichmäßg 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 Brennstoffs 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 zeigt) nicht überschritten wird.

Wesentlich für die störungsfreie Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin die Einführung des aus der Kühlzone abgezogenen, zur Nachkühlung des Gutes benutzten Luftstroms in die zweite Zone derart, daß dieser Luftstrom die Flamme umgibt Durch die mehrfache Ausnutzung dieses Luftstroms (zur Kühlung des Gutes in der Nachkühlzone, zum Schutz der Wandung des Flammenraums, zur Kühlung der heißen Abgase des Flammenraums sowie als Verbrennungsluft in der ersten Zone) 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 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 der zweiten Zone und die Kühlluft niedrigerer Temperatur den die Flamme umgebenden Luftstrom bildet.
Zwei Ausführungsbeispiele einer Anlage zur Durch-

führung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung veranschaulicht.

Die in F i g. 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 4 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 Brenn- bzw. Sintereinrichtung 7, deren wesentlicher Bestandteil eine verhältnismäßige 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 10 Verbrennungsluft (Pfeil 11) und andererseits vorerhitztes Uut (Pfeil iü) aus dem Zyklon 3 gelangt Die Mündung der Mischkammer 9 wird bei diesem Ausführungsbeispiel koaxial von einer Brennstoffzuführung 13 umschlossen.

An die Brennkammer 8 schließt sich über eine Rohrleitung 14 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.

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 Änsatzbiidung äuuriu, bereits unterschritten ist

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 28, 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 kommit, 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 F i g. 1 erfolgt auch bei der Anlage nach F i g. 2 die hohe Vorerhitzung des Gutes (bis an die kritische Temperatur) einerseits durch die heißen Abgase der Brennkam-

mer 8 und andererseits durch den zusätzlich in die Vorerhitzungszone 6 bzw. 6' eingeführten Brennstoff.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum Brennen oder Sintern von feinkörnigem Gut, das oberhalb einer kritischen Temperatur agglomeriert, wie Zementrohmehl, Kalk, Dolomit, Magnesit, Tonerdehydrat, bei dem das Gut in einer ersten Zone zunächst vorerhitzt, dann in einer zweiten Zone durch Passieren einer Flamme auf Endbehandlungstemperatur 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, in die zweite Zone ein das Gut kühlender Luftstrom eingeführt wird und das in der dritten Zone abgeschiedene Gut in einer Kühlzone einer -Nachkühlung unterworfen wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: