DE2933289A1

DE2933289A1 - Verfahren und anlage zum brennen von rohstoffen

Info

Publication number: DE2933289A1
Application number: DE19792933289
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1979-08-17
Filing date: 1979-08-17
Publication date: 1981-02-19
Also published as: FR2463754A1; GB2060845A; ES8104777A1; JPS5628632A; US4363668A; ES494159A0; GB2060845B; DE2933289C2

Description

Anlage zum Patentgesuch der - 4 - H 79/42

Klöckner-Humboldt-Deutz Gr/Wr

Aktiengesellschaft

vom 15. Aug. 1979

Verfahren und Anlage zum Brennen von Rohstoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von Rohstoffen, insbesondere zur Herstellung von Klinker aus Zementrohstoffen, wobei Zementrohstoffe aufbereitet, zu Granalien agglomeriert und diese getrocknet und teilweise entsäuert werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zum Brennen von Rohstoffen, insbesondere zur Herstellung von Klinker aus Zementrohstoffen, mit einem von heißem Gas durchströmten Wanderrost und einem nachgeschalteten Sinterofen, sowie mit einem diesem nachgeschalteten Kühler.

Verfahren und Anlagen der genannten Kategorie sind bekannt und beispielsweise in der Publikation von Walter H. DUDA, ^MCement-Data-Book^w, internat. Verfahrenstechniken der Zementindustrie"¹, 2. Auflage, Wiesbaden, Berlin: Bauverlag; ISBN 3-7625-0834-8, 1977, Seiten 375 bis 378 beschrieben.

Der Wärmeverbrauch beträgt bei derartigen Anlagen nach dortigen Angaben zwischen 1.000 und 800 kcal/kg Klinker.

130008/0558

KHD - 5 - H 79/42

Aufgrund der technischen Weiterentwicklung und gegebenenfalls auch wegen Erweiterung der örtlichen Absatzmöglichkeiten besteht vielfach der Wunsch, solche Anlagen und insbesondere amortiesierte ältere Anlagen im Durchsatz aufzustocken und dabei nach Möglichkeit auch die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Brennanlage zur Verfügung zu stellen, die es gestatten, unter möglichst weitgehender Erhaltung vorhandener Anlagenteile der eingangs genannten Kategorie ein integriertes, neues Verfahrens- und Anlagenkonzept insgesamt derart zu erstellen, daß primär die Produktionskapazität signifikant gesteigert wird.

Darüberhinaus soll nach Möglichkeit der spezifische Verbrauch an Wärmeenergie Je kg Klinker einschließlich der Rohmaterialtrocknung insgesamt gesenkt werden.

Ein weiteres wichtiges Ziel der Aufgabenstellung besteht darin, das gewünschte Ergebnis mit möglichst sparsamem Einsatz an Investitionskosten und Montagearbeit zu erreichen. Weiter wird angestrebt, das erforderliche Umbau- und Neubauvorhaben so zu gestalten, daß eine längere Produktionsunterbrechung der vorhandenen Anlagenteile nach Möglichkeit vermieden wird.

130008/0558

KHD - 6 - H 79/42

Und schließlich soll das mit der Erfindung verwirklichte Gesamtkonzept die genannten Forderungen mit dem geringsten Bedarf an zusätzlicher Baufläche ermöglichen, da die Platzverhältnisse gerade bei vorhandenen Anlagen oftmals ein besonders schwierig zu lösendes Problem darstellen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gleichzeitig mindestens ein zusätzlicher Teil der Zementrohstoffe als Rohmehl einem Schwebegaswärmetauscher aufgegeben, darin erwärmt und mindestens teilweise entsäuert sowie in einem Kalzinator annähernd vollständig entsäuert wird, worauf Granalien und entsäuertes Mehl zu einer Mischung vereinigt und die Mischung in einem thermischen Reaktor vollständig entsäuert und zu Klinker fertiggebrannt wird.

Dabei ergibt sich der überraschende Vorteil, daß der Wärmeübergang vom heißen Brenngas zu der aus Granalien plus Mehl bestehenden Mischung wesentlich besser ist als zwischen Gas und Granalien allein.

Infolge dieses überraschend positiven Effektes ergeben sich mit der Erfindung insgesamt folgende Vorteile:

1. Produktionssteigerung bis zu 100 %,

2. weitestgehende Erhaltung der vorhandenen Anlagenteile,

— 7 —

130008/0558

KHD H 79/42

3. niedrige spezifische Investitionskosten für den Aufstockungs-Neubau-Umfang,

4. geringer Feuchtigskeitsgehalt des Rohmehls gegenüber den grünen Granalien, sowie verringerte spezifische Abstrahlungsverluste der Brennanlage senken den spezifischen Wärmeverbrauch des integrierten Prozesses,

5. Wegfall des Agglomerations-Aufwandes beim Rohmehl,

6. bei Feuchte des Rohmaterials bis zu ca. 8 % kann die Trocknung der gesamten eingesetzten Rohmehlmenge ohne zusätzliche Feuerung mit dem Wärmeinhalt der Abgase aus dem Wärmetauscher und Kühlerabluft erfolgen, infolgedessen ergibt sich eine weitere Verringerung des spezifischen Wärmeaufwändes beim integrierten Prozeß, inclusive Mahltrocknung,

7. geringer Platzbedarf des zusätzlichen Anlagenumfanges.

In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Mischung Granalien mit einem durchschnittlichen Entsäuerungsgrad zwischen 0 und 60 %, und Mehl mit einem Entsäuerungsgrad zwischen 30 und 95 % enthält. Weiter ist vorgesehen, daß die Mischung Granalien mit einer Temperatur zwischen 300 und 700 C

und Mehl mit einer Temperatur zwischen 700 und 980 C enthält.

130008/0558

K HD - 8 - H 79/42

Durch den im Verhältnis zu den Granalien hohen Entsäuerungsgrad sowie die hohe Temperatur des Mehles ergibt sich der Vorteil, daß der notwendige Wärmeaufwand im ursprünglich vorhandenen thermischen Reaktor, üblicherweise einem Drehrohrofen, bei der vollständigen Entsäuerung der Mischung sowie beim Fertigbrand zu Klinker innerhalb der äußerst zulässigen Grenzen gehalten wird.

In gleicher Richtung wirkt eine zusätzliche Ausgestaltung der Erfindung, wonach die Temperatur und/oder der Entsäuerungsgrad der Granalien durch zusätzliche Zufuhr von Wärmeenergie vor Abwurf vom Wanderrost heraufgesetzt wird.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Mischung Brennstoff, vorzugsweise vor Eintritt und/oder im Einlaufbereich des thermischen Reaktors zugesetzt wird. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß dieser Brennstoff anteil einen Wärmebedarfsanteil bei der Kalzination im thermischen Reaktor deckt, und dadurch die thermische Belastung der Sinterzone reduziert. Der Brennstoff kann dabei vorzugsweise in stückiger Form zugegeben werden.

Eine Anlage zum Brennen von Rohstoffen, mit einem von heißem Gas durchströmten Wanderrost und einem nachgeschalteten Sinterofen sowie mit einem diesem nachgeschalteten Kühler, ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch einen oberhalb des Sinter-

- 9 _ 130008/0558

KHD - 9 - H 79/42

ofeneinlaufes zusätzlich angeordneten und bezüglich des Materialdurchlaufes zum Wanderrost parallel geschalteten Schwebegaswärmetauscher, insbesondere mit Kalzinator und Zweitfeuerung.

Es ist zwar an und für sich schon bekannt, bei einer Anlage zum Brennen von Rohstoffen der genannten Kategorie oberhalb des Sinterofeneinlaufes einen Schwebegaswärmetauscher zusätzlich anzuordnen (deutsche Auslegeschrift 26 57 621), dieser bekannte Schwebegaswärmetauscher ist jedoch bezüglich des Materialdurchlaufes im Gegensatz zur Erfindung dem Wanderrost nachgeschaltet. Er besitzt darüberhinaus keinen Kalzinator und keine Zweitfeuerung.

Im Gegensatz zur bekannten Anordnung hat die Anlage zum Brennen von Rohstoffen nach der Erfindung, wobei der zusätzlich angeordnete Schwebegaswärmetauscher in einer erfindungswesentlichen Weise bezüglich des Materialdurchlaufes zum Wanderrost parallel geschaltet ist, den Vorteil, daß eine zusätzliche Belastung des Wanderrostes durch das von der integrierten Gesamtanlage zusätzlich durchzusetzende Gut vermieden wird.

Da der Wanderrost ausschließlich nur mit stückigem Gut, beispielsweise mit Pellets, beschickt werden kann, fällt weiterhin bei der erfindungsgemäßen Parallelschaltung der Aufwand für die Agglomeration des zusätzlich aufzugebenden Rohmehls

- 10 130008/0558

KHD - 10 - H 79A2

weg und darüberhinaus die für diese Agglomeration z.B. im Falle der Pelletierung notwendige Menge an Bindungswasser, welche bei Pellets bis zu 15 Gewichts-Proζent betragen kann. Dadurch wird bei der erfindungsgemäßen Anlage auch der zusätzliche Aufwand an Wärmeenergie vermieden, welcher notwendig wäre, um die Granalien vor dem eigentlichen Brennvorgang zu trocknen.

In Ausgestaltung der Anlage ist weiterhin eine parallel zum Sinterofen angeordnete, vom Kühler zum Schwebegaswärmetauscher und vorzugsweise zur Zweitfeuerung führende Tertiärluftleitung vorgesehen.

Durch diese Tertiärluftleitung wird der Sinterofen, welcher üblicherweise als Drehrohrofen ausgeführt ist, von erhöhtem Gasdurchsatz entlastet.

In weiterer Ausgestaltung ist eine aus der Tertiärluftleitung abzweigende und in den Wanderrost einmündende Zweigleitung vorgesehen.

Diese Zweigleitung dient in vorteilhafter Weise dazu, den erhöhten Bedarf an heißer Brennluft im Wanderrost zu decken, insbesondere bei der mit der Erfindung weiter vorgesehenen Ausstattung durch einen Zusatzbrenner, welcher vorzugsweise im abwurfseitigen Bereich des Wanderrostes angeordnet ist.

- 11 -

130008/0558

KHD - 11 - H 79/42

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung beschrieben und dabei näher erläutert. Die Figur enthält ein Blockschaltbild der integrierten Brennanlage nach der Erfindung.

Die Brennanlage umfasst den Wanderrost 1, der vom Pelletierteller 2 mit Granalien 3 beschickt wird. Die mit der endlosen Rostkette 4 in Richtung des Pfeiles 5 bewegte Schicht von Granalien wird von heißem Gas, symooxisch angedeutet durch die Pfeile 6 und 7 durchströmt, und dabei mit steigender Temperatur zunächst getrocknet, sodann vorgebrannt und mindestens teilweise kalziniert. Die vom Wanderrost 1, 4 abrollenden, thermisch behandelten Granalien laufen über die Schurre 8 in den Aufgabebereich 9 des Drehrohrofens 10 ein. An den Drehrohrofen 10 schließt sich an der Seite des Brenners 11 ein Klinkerkühler 12 an. Oberhalb vom Einlaufbereich 9 des Drehrohrofens 10 ist ein Schwebegaswärmetauscher 13 angeordnet und gemäß der Erfindung bezüglich des Materialdurchlaufes parallel zum Wanderrost 1 geschaltet. Dieser Schwebegaswärmetauscher 13 besteht aus vier Stufen 14, 15, 16 und 17 und ist zusätzlich mit einem Kalzinator in Form einer Reaktionsstrecke 18 mit einer schematisch angedeuteten Zweitfeuerung 19 ausgestattet. Parallel zum Drehrohrofen 10 ist eine Tertiärluftleitung 20 angeordnet, welche an der Stelle 21 an den Kühler angeschlossen ist und an der Stelle 22 in den Kalzinator 18 mündet. Aus dieser Tertiär-

- 12 130008/0558

KHD H 79/42

luftleitung 20 zweigt eine Leitung 23 ab und mündet an der Stelle 24 in den Wanderrost 1. Sowohl in der Tertiärluftleitung 20 als auch in der Zweigleitung 23 sind Absperrorgane 25, 25' angeordnet. Der Wanderrost 1 ist weiterhin mit einem Abgas-Auslaßstutzen 26 ausgestattet, er weist darüberhinaus entsprechend der Erfindung einen Zusatzbrenner auf, welcher rein symbolisch durch den Pfeil 27 angedeutet ist.

Aus dem höchsten Teil des Schwebegaswärmetauschers 13 wird Abgas durch die Leitung 28 und ein Gebläse 29 einer Rohgutmahlanlage 30 zugeführt. Diese umfasst die Schlaghammermühle 31, die Rohrmühle 32, den Sichter 33 mit der Grießrückführleitung 34, ferner den Abscheider 35 mit dem Exhaustor 36 und dem Luftfilter 37 mit Exhaustor 38 und Kamin 39. Das zu mahlende Rohgut wird einem Homogenisiersilo 40 in an sich bekannter Weise mittels einer gravimetrisch dosierenden Zuteilanordnung 41 entnommen und durch die Doppelklappenschleuse 42 der Hammermühle 31 aufgegeben. Das fertige Rohmehl wird mit Hilfe der Zellenradschleuse dem Abscheider 35 entnommen und gemeinsam mit dem im Filter 37 anfallenden Feingut durch die Leitung 44 in einer Batterie von Rohmehl-Homogenisiersilos 45 bevorratet. Diesen Rohmehl-Homogenisiersilos 45 wird Rohmehl durch gravimetrisch dosierende Zuteilorgane 46 und 47 entnommen und einerseits,

- 13 -

130008/0558

KHD - 13 - H 79/42

wie durch den Pfeil 48 angedeutet, dem Pelletierteller 2 zusammen mit dosierend zugeteiltem Bindewasser entsprechend dem Pfeil 49 aufgegeben. Mit der Dosiereinrichtung 47 entnommenes Rohmehl wird andererseits, wie durch den Pfeil 50 angedeutet, durch eine Transporteinrichtung, beispielsweise eine Fuller-Pumpe 51 durch die Leitung 52 in die vom Wärmetauscherzyklon 15 in den Wärmetauscherzyklon 14 führende Gasleitung 53 aufgegeben.

Für den Fall, daß der ursprünglich allein vorhanden gewesenen Anlage, bestehend aus Wanderrost 1, Drehrohrofen und Klinkerkühler 12 eine - in der Figur nicht dargestellte Rohgut-Mahltrocknungsanlage mit gegebenenfalls separatem Heißgaserzeuger zugeordnet ist, so kann diese unter Beibehaltung ihrer Funktion ohne den Heißgaserzeuger weiterverwendet werden, indem dieser Mahltrocknungsanlage Heißgas aus dem Wärmetauscher 13 mit Hilfe der Verbindungsleitung zugeführt wird. In diesem Falle wird die Mahltrocknungsanlage 30 lediglich für die Zerkleinerung des dem zusätzlichen Wärmetauscher 13 zugeführten Rohmehlbedarfs ausgelegt.

Im Wärmetauscher 13 wird das Rohmehl unter ständiger Erhitzung von Stufe zu Stufe in an sich bekannter Weise nach unten gefördert und dabei mindestens teilweise kalziniert. Aus dem dritten Zyklon 16 wird erhitztes und mindestens teilweise kalziniertes Rohmehl durch die Leitung 54 in die

- 14 -

130008/0558

KHD - 14 - H 79/42

Reäktionsstrecke 18 des Kalzinators eingetragen und mit Brennstoff der Zweitfeuerung 19 sowie mit heißer Kühlerabluft aus der Tertiärluftleitung 20 untermischt einer spontanen Kalzinations-Reaktion unterzogen, und nach nochmaligem Wärmetausch im Zyklon 17 durch die Leitung 55 in Richtung auf die Einlaufschurre 8 in den Einlaufbereich 9 des Drehrohrofens 10 geleitet, wo das kalzinierte Feingut mit den Granalien eine innige Mischung bildet.

Eine Vorrichtung zur Zugabe von Brennstoff - vorzugsweise von stückigem Brennstoff - ist mit der Ziffer 59 bezeichnet. Es kann sich dabei um Kohle, minderwertige Kohle, Abfallstoffe wie zerkleinerten Autoreifen-Schrott, Hausmüll oder andere brennbare Substanzen handeln.

Die Füllung 56 des Drehrohrofens 10, bestehend aus dieser Mischung von Granalien und Mehl und gegebenenfalls Zusatzbrennstoff, durchläuft zunächst die Kalzinierzone ^wKaⁿ und anschließend die Klinkerzone "Klⁿ des Drehrohrofens 10. Fertiggebrannter Klinker wird durch den Schacht 57 in den Klinkerkühler 12 ausgetragen und dort in an sich bekannter Weise gekühlt.

Die Erfindung ist nicht allein auf das im Blockschaltbild gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Erfindungswesentlich ist die - in Richtung des Gutdurchlaufes gesehen - parallele Anordnung von Wanderrost 1 und Schwebegaswärmetauscher 13.

- 15 130008/0558

KHD - 15 - H 79/42

Art und Ausführung dieser Organe ist jedoch, wie an sich bekannt, in verschiedenen Variationen möglich. So kann beispielsweise der Wanderrost 1 ein- oder mehrflutig ausgebildet sein, der nachgeschaltete Drehrohrofen 10 kann als sogenannter Kurzdrehofen ausgebildet sein, der Kühler 12 kann jeder bekannten Kühlerkategorie entsprechen, sei es als Klinkerrostkühler, als Rohrkühler, als Satellitenkühler oder in beliebiger anderer Ausführung.

Der im Beispiel gezeigte Schwebegaswärmetauscher 13 kann vierstufig oder auch mit einer anderen Stufenzahl ausgestattet sein, er kann beispielsweise auch mit zwei parallelen Rohmehl-Vorwärmerlinien ausgestattet sein und/oder einen sogenannten Vorkalzinator aufweisen. Auch ein Fließbettreaktor kann alternativ als Kalzinator angeordnet sein. In der Tertiärluftleitung kann beispielsweise ein Zyklon-Entstauber angeordnet sein und schließlich kann der Schwebegaswärmetauscher z.B. auch als schachtartiger Gegenstrom-Wärmetauscher ausgeführt sein, wie dies an sich ebenfalls bekannt ist. Desgleichen ist die Rohgut-Mahlanlage lediglich stellvertretend für eine den jeweiligen Rohgut-Verhältnissen anzupassende Rohgutaufbereitungsanlage dargestellt, deren tatsächliche Größenordnung und Ausgestaltung im Rahmen anerkannter Regeln des fachmännischen Handelns frei gestellt sein soll.

16 -

13000S/0558

KHD H 79/42

Alle diese und andere dem Fachmann ohne erfinderische Leistung zugänglichen Abwandlungen der Brennanlage fallen unter die Erfindung, sofern sie einem der geltenden Patentansprüche genügen.

130008/0558

Claims

2933230

15.8.1979 KHD

Gr/Wr H 79/42

Patentansprüche

(i. Verfahren zum Brennen von Rohstoffen, insbesondere zur Herstellung von Klinker aus Zementrohstoffen, wobei Zementrohstoffe aufbereitet, zu Granalien agglomeriert und diese getrocknet und teilweise entsäuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mindestens ein zusätzlicher Teil der Zementrohstoffe als Rohmehl einem Schwebegaswärmetauscher aufgegeben, darin erwärmt und mindestens teilweise entsäuert sowie in einem Kalzinator annähernd vollständig entsäuert wird, worauf Granalien und entsäuertes Mehl zu einer Mischung vereinigt und die Mischung in einem thermischen Reaktor vollständig entsäuert und zu Klinker fertiggebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung Granalien mit einem durchschnittlichen Entsäuerungsgrad zwischen 0 % und 60 % und Mehl mit einem Entsäuerungsgrad zwischen 30 % und 95 % enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung Granalien mit einer Temperatur zwischen 300 und 700 ⁰C, und Mehl mit einer Temperatur zwischen 700 und 980 ⁰C enthält.

130008/0558

KHD - 2 - H 79/42
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Ms 3, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatur und/oder Entsäuerungsgrad der Granalien durch zusätzliche Zufuhr von Wärmeenergie vor Abwurf vom Wanderrost heraufgesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung vorzugsweise vor Eintritt und/ oder im Einlaufbereich des thermischen Reaktors Brennstoff zugesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in stückiger Form zugegeben wird.
7. Anlage zum Brennen von Rohstoffen, insbesondere zur Herstellung von Klinker aus Zementrohstoffen, mit einem von heißem Gas durchströmten Wanderrost und einem nachgeschalteten Sinterofen, sowie mit einem diesem nachgeschalteten Kühler, gekennzeichnet durch einen oberhalb des Sinterofeneinlaufes (9) zusätzlich angeordneten und bezüglich des Materialdurchlaufes zum Wanderrost (1) parallel geschalteten Schwebegaswärmetauscher (13), insbesondere mit Kalzinator (18) und Zweitfeuerung (19).
8. Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine parallel zum Sinterofen (10) angeordnete, vom Kühler (12) zum Schwebegaswärmetauscher (13) und vorzugsweise zur Zweitfeuerung (19) führende Tertiärluftleitung (20).

130008/0558

KHD - 3 - H 79/42
9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine aus der Tertiärluftieitung (20) abzweigende und in den Wanderrost (1) einmündende Zweigleitung (23).
10. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9» gekennzeichnet durch einen Zusatzbrenner (27), welcher vorzugsweise im abwurf seitigen Bereich des Wanderrostes (1) angeordnet ist.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung (58) zwischen dem Wärmetauschergebläse (29) und einer dem Wanderrost (1) zugeordneten Mahlanlage angeordnet ist.

130008/055B