DE2944659A1

DE2944659A1 - Regeleinrichtung fuer eine brennanlage mit kalzinierbrenner

Info

Publication number: DE2944659A1
Application number: DE19792944659
Authority: DE
Inventors: Takashi Kawata; Norio Nakamura; Satoshi Tominaga
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1979-04-24
Filing date: 1979-11-06
Publication date: 1980-10-30
Also published as: BR7907165A; FR2455258A1; JPS55144457A; DE2944659C2; GB2047392B; US4299560A; CA1120713A; JPS629370B2; FR2455258B1; GB2047392A

Description

Ishikawajima-Harima Jukogyo 19.893

Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan 5. November 1979

Regeleinrichtung für eine Brennanlage mit Kalzinierbrenner

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Brennanlage mit Kalzinierbrenner, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Zementherstellung wird eine Kombination eines Naßverfahrens zur Vorbereitung der Rohstoffe und eines Trockenverfahrens in der Klinkerbrennanlage eingesetzt, um hohen thermischen Wirkungsgrad und eine hohe Produktivität zu erzielen. Dabei werden Schlämme in einem Preßfilter zur Erzeugung einer kuchenartigen Preßmasse gefiltert, die sodann in einem Drehrohrofen mit einem einen Kalzinierofen enthaltenden Suspensions- oder Schwebegasvorwärmer zu Zementklinker gebrannt wird.

Bei üblichen Zementherstellungsverfahren dieser Art erfolgt jedoch überhaupt keine Regelung der Verbrennung im Kalzinierofen, so daß sich die angestrebte Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades und die Steigerung der Produktionskapazität tatsächlich nicht oder jedenfalls nicht in vollem Umfange verwirklichen lassen.

Hier greift die Erfindung an und schafft eine Regeleinrichtung für die Verbrennungsgeschwindigkeit in der Kalzinierzone mit einem Kalzinierbrenner, wobei die Regelung

030044/0540

29U659

in Abhängigkeit von der Wärmemenge erfolgt, die zur Trocknung der Preßmasse erforderlich ist, so daß sich ein maximaler thermischer Wirkungsgrad und eine stabile Betriebsweise ergeben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den Ansprüchen.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch vereinfacht eine schaltbildliche Darstellung einer Brennanlage mit einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung und

Fig. 2 und 3 abgewandelte Ausführungsformen der Erfindung in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung.

Entsprechende Teile sind bei allen Ausführungsformen zur Verbesserung der Übersichtlichkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 werden Aufschlämmungen durch ein Preßfilter 1 zur Bildung kuchenarti— ger Preßmassen gefiltert, die dann einem Trockner 2 beispielsweise in der Form eines Mischers, eines Schnelltrockners oder eines Drehtrockners zugeführt wird. Die aus dem Trockner 2 kommende Preßmasse wird sodann in eine Mühle 3 eingeführt. Die Mühle 3 und eine mit ihrem unteren Ende an den Auslaß der Mühle 3 angeschlossene Steigleitung 4 bilden eine Trocknungseinheit. Die Steigleitung 4 ist mit ihrem oberen Ende an ein Zyklon 5 angeschlossen sowie über eine Leitung 25 an den Trockner 2 angeschlossen. Stromab des Zyklons 5 ist ein Schwebegasvorwärmer vorgesehen, der aus einer

030044/0540

Mehrzahl von Zyklonen besteht, wobei in der Zeichnung lediglich zwei Zyklone 6 und 26 veranschaulicht sind, die über eine Gasleitung 27 miteinander verbunden sind. Das untere Auslaßende des Zyklons 5 ist über eine Schurre 28 mit der Leitung 27 etwa in deren Mitte verbunden. Eine Schurre 29, die vom unteren Austragsende des Zyklons 6 ausgeht, und eine Gasleitung 30, die sich vom Gaseinlaß des Zyklons 26 erstreckt, sind an einen Kalzinierofen 7 mit einem Kalzinierbrenner 13 angeschlossen. Das untere Austragende des Zyklons 26 ist über eine Zuführschurre 31 an einen Drehrohrofen 8 mit einem Brenner 12 angeschlossen. Der Drehrohrofen 8 ist über eine Abgasleitung 32 mit dem Kalzinierofen verbunden. Ein am austragsseitigen Ende des Drehrohrofens angeordneter Klinkerkühler 9 ist über eine Sekundärleitung mit dem Kalzinierofen 7 sowie über eine andere Luftleitung mit einem Abgasgebläse 37 verbunden, welches überschüssige Kühlluft in die Umgebungsatmosphäre entweichen läßt.

Der Drehrohrofen 3 ist durch Stützen 10 gehalten und wird durch einen Antrieb 11 gedreht. Der veranschaulichte Drehrohrofen 8 für das Trockenverfahren besteht grundsätzlich aus dem entsprechenden, abgeschnittenen Teil eines Drehrohrofens für das Naßverfahren.

In eine Brennstoffzuführleitung 33, mit der der Kalzinierbrenner 13 des Kalzinierofens 7 beschickt wird, sind ein Strömungssteuerventil 18 zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchströmmenge und ein Strömungsmeßgerät 19 eingesetzt und elektrisch mit einer Temperatursteuereinheit 17 bzw. einer Geschwindigkeitssteuereinheit verbunden, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß in den Figuren die Strömungswege für Rohstoff oder Klinker mit ausgezogenen Linien, die Strömungswege für Gas mit gestrichelten Linien, die Strömungswege für Brennstoff mit strichpunktierten Linien sowie die Fühl- und Steuerleitungen, üblicherweise also die

030G44/0540

"⁶" 29U659

elektrischen Leitungen, mit quergestrichelten Linien veranschaulicht sind, so daß sich Einzelheiten der entsprechenden Strömungs- und Leitungsführungen unmittelbar aus der Zeichnung ergeben. Der Gasauslaß des SchwebegasVorwärmers, also das obere Ende des Zyklons 6, ist durch eine Leitung mit dem Aufgabeende der Mühle 3 für die Preßmasse verbunden· Der Gasauslaß des Zyklons 5 ist über eine Leitung 35 mit einem elektrostatisch arbeitenden Staubsammler 15 verbunden. In die Leitung 35 ist ein Abgasgebläse 14 eingesetzt, dessen Antriebsmotor 21 elektrisch an die Geschwindigkeitssteuereinheit 20 angeschlossen ist. Die Temperatursteuereinheit 17 ist mit der Leitung 35 verbunden. Der Staubsammler 15 und der Trockner 2 sind über einen Förderer 36 miteinander verbunden, so daß der Rohstoffstaub, der im Staubsammler 15 gesammelt wird, zum Trockner 2 zurückgeführt werden kann. Wenn ein Schnelltrockner oder Drehtrockner verwendet wird, erstreckt sich die Leitung 34 ausgehend vorn Zyklon 6 auch zum Einlaß des Trockners 2.

Wenn Aufschiämmungen mit einem Wassergehalt von 35 bis 40% durch das Preßfilter 1 hindurchgedrückt werden, so erfolgt eine Absenkung des Wassergehaltes auf 17 bis 20%. Die Preßmasse aus dem Preßfilter 1 wird im Trockner 2 gemischt oder gemischt und vorgetrocknet, und wird bei weiterer Trocknung in der Mühle 3 zu Pulver oder Mehl aufgelöst. Das Rohstoffmehl wird von dem durch die Leitung 34 aus dem Zyklon 6 zugeführten Gas mitgerissen und die Steigleitung 4 hochgeführt, wobei neben dem Transport eine weitere Trocknung erfolgt.

Das so getrocknete Rohstoffmehl wird sodann in den Zyklon eingeführt und aus dem Fördergasstrom abgeschieden sowie über die Schurre 28 in die Gasleitung 27 eingeführt, wo das Rohstoffmehl vom Gas mitgerissen und bei gleichzeitiger Vorwärmung zusammen mit dem Gas aus dem Zyklon 26 in den

0300U/0540

Zyklon 6 gefördert wird. Die im Zyklon 6 abgeschiedenen Rohstoffpartikel werden sodann über die Schurre 29 dem Kalzinierofen 7 zugeführt und kalziniert oder entsäuert. Die kalzinierten Rohstoffpartikel werden sodann über die Gasleitung 30 in den Zyklon 26 eingeführt, und die im Zyklon 26 abgeschiedenen Rohstoffpartikel werden über die Zuführschurre 31 dem Drehrohrofen 8 zugeführt. Der am Austragsende des Drehrohrofens 8 austretende Klinker wird im Klinkerkühler 9 gekühlt und sodann ausgetragen.

Das mittels des Abgasgebläses 14 aus dem Klinkerkühler 9 abgezogene Gas wird durch die Sekundärleitung 16 dem Kalzinierofen 7 als Sekundärluft für die Verbrennung des über den Brenner 13 zugeführten Brennstoffes eingeführt. Ebenso werden die Abgase des Drehrohrofens an dessen Aufgabeende über die Abgasleitung 32 dem Kalzinierofen 7 zugeführt und mittels des Brenners 13 verbrannt, um die Rohstoffpartikel zu kalzinieren oder zu entsäuern. Die kalzinierten Rohstoffpartikel werden über die Gasleitung 30 in den Zyklon 26 eingeführt, und das im Zyklon 26 abgeschiedene Gas wird über die Gasleitung 27 ausgetragen und dient zur Vorwärmung der Rohstoffpartikel, die über die Schurre 28 in die Gasleitung 27 eingeführt werden. Das Gas reißt Rohstoff partikel in den Zyklon 6 mit. Das vom Zyklon 6 abgeschiedene und austretende Gas wird über die Leitung 34 der Mühle 3 und sodann der Steigleitung 4 zugeführt. Ein Teil des in der Gasleitung 34 strömenden Gases kann in den Trockner 2 eingeführt werden, um die Preßmasse vorzutrocknen, und das aus dem Trockner 2 ausgetragene Gas kann in die Steigleitung 4 eingeführt werden.

Wie bereits erläutert wurde, trocknet das zusammen mit den Rohstoffpartikeln aus der Mühle 3 in der Steigleitung 4 nach oben strömende Gas das Rohstoffmehl und führt es in den Zyklon 5· Das im Zyklon 5 von den Rohstoffpartikeln ab-

Q300U/05A0

29U659

geschiedene Gas wird von dem Abgasgebläse 14 über die Gasleitung 35 abgesaugt und dem elektrostatischen Staubsammler 15 zugeführt. Der im Staubsammler 15 abgeschiedene Rohstoffstaub wird sodann über den Förderer 36 zum Trockner 2 zurückgeführt, während das staubfreie Gas in die Umgebungsatmosphäre entweichen kann.

Der Wassergehalt des aus dem Preßfilter 1 austretenden Preßkuchens hängt von einer Mehrzahl von Einflußgrößen wie der Partikelgröße und Partikelart des Rohmaterials, der Temperatur der Aufschlämmung, der Filterkapazität des Filters 1 usw. ab. Vom Wassergehalt der Preßmasse wiederum hängt die erforderliche Wärmemenge ab, die aus der theoretisch erforderlichen Wärmemenge zuzüglich einer Kompensation für Wärmeverluste infolge Strahlung, Konvektion usw. besteht. Daher muß in Abhängigkeit vom Wassergehalt der ■ Preßmasse die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes zum Brenner 13 des Kalzinierofens 7 gesteuert werden, um eine optimale Verbrennung im Kalzinierofen 7 zu erhalten, wobei die Temperatur der aus dem Zyklon 6 ausgetragenen Gase gesteuert wird, also die Wärmemenge der ausgetragenen Abgase.

Hierzu ist erfindungsgemäß die Temperatursteuereinheit 17 mit der Leitung 35 derart verbunden, daß die Temperatur-Steuereinheit 17 die Temperatur des Abgases aus dem Zyklon erfaßt, die in Abhängigkeit vom Wassergehalt der Preßmasse schwankt. Wenn die so erfühlte Temperatur nicht mit einer Solltemperatur von beispielsweise 120C übereinstimmt, so erzeugt die Temperatursteuereinheit 17 ein Steuersignal und übermittelt dieses dem Strömungssteuerventil 18, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des zum Brenner 13 strömenden Brennstoffes so beeinflußt wird, daß je nach ermittelter Überoder Untertemperatur die Temperatur der Abgase sich wieder dem Sollwert oder dem Sollbereich nähert. Gleichzeitig wird

Q300U/0540

die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes durch das Strömungsmeßgerät 19 erfaßt und ein dieser Strömungsgeschwindigkeit analoges Meßsignal der Geschwindigkeitssteuereinheit 20 zugeführt, die ihrerseits die Drehzahl des Motors 21 für das Abgasgebläse 14 in der Weise ansteuert, daß das Volumen der durch das Abgasgebläse 14 ausgetragenen Abgase eine vollständige Verbrennung des über den Brenner 13 in den Kalzinierofen 7 eingeführten Brennstoffes sicherstellt.

Auf diese Weise wird die Menge des im Kalzinierofen 7 verbrannten Brennstoffes in Abhängigkeit vom Wassergehalt des Kuchens gesteuert, und wird das Volumen des über die Sekundärluftleitung 16 aus dem Klinkerkühler 9 kommenden Sekundärluftstromes so bemessen, daß sich wiederum in Abhängigkeit von der Zufuhrgeschwindigkeit des Brennstoffes eine vollständige Verbrennung im Kalzinierofen 7 ergibt. Auf diese Weise wird stets der Anlage eine minimale Wärmeenergie zugeführt, die erforderlich ist, um das Wasser in der Preßmasse vollständig zu verdampfen, so daß sich ein höherer Wärmewirkungsgrad und eine stabile Betriebsweise ergeben.

Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und ergibt sich derselbe Grundaufbau, jedoch mit dem Unterschied, daß einerseits der Motor 21 des Abgasgebläses 14 mit konstanter Geschwindigkeit läuft und andererseits ein Dämpfungsglied oder eine Drossel 23 in der Gasleitung 35 vorgesehen ist, die über eine Drosseleinstelleinheit 20* derart einstellbar ist, daß sie das Volumen des vom Abgasgebläse 14 ausgetragenen Gases steuert. Ansonsten entsprechen Aufbau und Wirkungsweise dieser Ausführungsform derjenigen gemäß Fig. 1.

030044/0540

Bei der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 3, die wiederum gleichen Grundaufbau besitzt, spricht die Steuereinheit für die Drehzahlsteuerung des Motors 21 und/oder die Einstellung der Drossel 23 nicht auf ein Signal des Strömungsmeßgerätes 19 an, sondern auf ein Steuersignal eines Fühlers für den Sauerstoffgehalt in der Leitung 27 an einer Stelle stromauf der Einführungsstelle der Schurre 28 in die Leitung 27, so daß die Drehzahl des Motors 21 des Abgasgebläses 14 und/oder der Öffnungsgrad der Drossel 23 derart eingestellt werden können, daß der durch ein Analysegerät 22 für die Sauerstoffkonzentration ermittelte Sauerstoffgehalt stromab des Kalzinierofens 7 auf einem Sollwert von beispielsweise 2% gehalten wird. Ansonsten arbeitet diese Ausführungsform entsprechend den beiden anderen Ausführungsformen.

Wenn angenommen wird, daß das Trockengewicht des Rohstoffes für die Herstellung eines Kilogramms Zementklinker 1,65 kg beträgt, und wenn weiter angenommen wird, daß der Wassergehalt der aus dem Preßfilter 1 auslaufenden Preßmasse 18% beträgt, dann ergibt sich ein theoretischer Wärmebedarf für die Verdampfung des Wassers in der Preßmasse mit 212 kcal pro Kilogramm Klinker. Wenn der Wassergehalt bei 20% liegt, so ergibt sich ein Wärmebedarf von 242 kcal.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 3 beschränkt, sondern sind vielfache Abwandlungen und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen· So kann beispielsweise die Abgasleitung 32 aus dem Drehrohrofen 8 direkt an den Zyklon 26 angeschlossen werden, und kann ein Kalzinierbrenner in diese Abgasleitung 32 eingefügt werden. Weiterhin ist die Erfindung vorstehend im Zusammenhang mit der Herstellung von Portland-

030044/0540

zement näher erläutert worden, jedoch ist die Erfindung ebensogut anwendbar auf andere Verfahren zur Wiedergewinnung von Kalziumoxiden aus Kalkschlämmen aus einer Schlämmanlage (craft pulp plant), oder aber auch zum Brennen von Tonerde oder Magnesia bzw. Bittererde. In jedem Falle schafft die Erfindung eine Regeleinrichtung, mit der sichergestellt ist, daß jeweils in Abhängigkeit vom Wassergehalt

der Preßmasse nur die erforderliche Minimalwärme zugeführt wird, so daß sich ein hoher thermischer Wirkungsgrad ergibt und eine stabile Betriebsweise sichergestellt ist. Da keine Hilfswärmequelle verwendet wird, ist das Verbrennungssystem sowohl hinsichtlich der Baukosten als auch der Betriebskosten günstig.

03Q0U/0540

L e e r s e ι t e

Claims

Bb m. ML DIETER

inpi-nys. claus pohlav;

M»U*.HtANZ LOHRENTZ
• ••0 NORNBERQ

Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha,

Tokyo, Japan 19.893

5. November 1979

Patentansprüche

Regeleinrichtung für eine Brennanlage, bei der Rohstoffschi amme zu Preßkuchen gefiltert werden, der getrocknet und sodann pulverisiert wird, wonach die Pulverpartikel in einem Drehrohrofen mit einem Schwebegasvorwärmer, der einen Kalzinierbrenner aufweist, gebrannt werden, und bei der die aus dem Schwebegasvorwärmer ausgetragenen Gase als Wärmequelle für die Trocknung dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des einer Kalzinierzone zugeführten Brennstoffes so gesteuert wird, daß die Temperatur der aus der Trocknungszone austretenden Abgase auf einem vorbestimmten Sollwert oder in einem vorbestimmten Sollbereich in Abhängigkeit vom Wassergehalt der Preßmasse gehalten wird, und daß das Volumen der ausgetragenen Abgase so gesteuert wird, daß es der Menge des der Kalzinierzone zugeführten Brennstoffes entspricht.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Abgase dadurch eingestellt wird, daß die Drehgeschwindigkeit eines Motors (21) eines Abgasgebläses (14) einstellbar gehalten ist.
3· Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des ausgetragenen Abgases durch Einstellung des Öffnungsgrades einer Drosseleinrichtung (23) einstellbar gehalten ist.
4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

030044/0540

ORIGINAL INSPECTED

gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Motors (21) des Abgasgebläses (14) und/oder der Öffnungsgrad der Dros— seleinrichtung (23) in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des der Kalzinierzone zugeführten Brennstoffes einstellbar sind.

Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Motors (21) für das Absauggebläse (14) und/oder der Öffnungsgrad der Drosseleinrichtung (23) in Abhängigkeit der Sauerstoffkonzentration stromab der Kalzinierzone einstellbar gehalten sind.

030044/0540