DE3149389A1

DE3149389A1 - Vorrichtung zum calcinieren von materialien in form von pulver oder teilchen

Info

Publication number: DE3149389A1
Application number: DE19813149389
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Kumagaya Saitama Ichiyanagi; Keisuke Yotsukaido Chiba Ogawa; Kanzaburo Kumagaya Saitama Sudo; Nobuhiko Tokyo Yamazaki
Original assignee: Chichibu Cement Co Ltd; Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1980-12-15
Filing date: 1981-12-12
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DE3149389C2; GB2090953B; FR2496244A1; FR2496244B1; US4407652A; GB2090953A; JPS6053267B2; JPS57101280A

Description

Vorrichtung zum Calcinieren von Materialien in Form von Pulver

oder Teilchen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Calcinieren von Rohmaterialien in Form von Pulver oder Teilchen zur Herstellung von beispielsweise Zement oder Aluminiumoxid.

Tm allgemeinen hat man Zement in Anlagen hergestellt, die mit einem Suspensions-Vorheizungssystem oder mit Systemen mit Culeinicr- oder Röstofen ausgerüstet sind. Der Calcinierofen weist einen Zylinder und einen umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich auf, der sich von ersterem nach unten erstreckt. Die Oberseite des Zylinders ist über eine Auslaßleitung mit einem Wirbelabscheider oder Abscheidern verbunden. . Die zu calcinierenden Teilehen werden in eine Brennofen-Abgasleitung gebracht und von den Brennofenabgasen nach

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oben in den umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich getragen, wo sie mit Verbrennungsluft gemischt werden, die durch eine Luttleitung eingeführt wird. Die TeJ lohen werden calciniert, während sie sich wendelförmig im Ofen nach oben bewegen.

Ein Calcinierofen der beschriebenen Art ist nicht mit einer Drosselkammer und einer Auslaßwirbelkammer an der Oberseite des Zylinders versehen. Um daher die Verweilzeit der Teilchen im Calcinierofen zu erhöhen, muß die Höhe des Ofens und/oder sein Innendurchmesser vergrößert werden. Infolgedessen treten verschiedene Probleme auf, z. B. ein Anwachsen der Anfangskosten.

Wenn die Abgase von einem Calcinierofen auf eine Vielzahl von Suspensionsvorheizsystemen verteilt wird, ist es vorzuziehen, für jedes Vorheizsystem einen Wirbelabscheider vorzusehen. Die Abgase, welche die calcinierten Teilchen darin mitgenommen haben, sind im allgemeinen verwirbelt, wenn sie aus dem Ofen austreten, so daß die calcinierten Teilchen wegen ihrer Trägheit mehr längs des Außenwandbereiches der Auslaßleitung konzentriert sind, was dem radial äußeren Bereich des Wirbels entspricht, als längs des Wandbereiches, der dem radial inneren Bereich des Wirbels entspricht. Wenn die Abgase in eine Vielzahl von Wirbelabscheidern verteilt werden, wird infolgedessen die Konzentration der calcinierten Teilchen von einem Wirbelabscheider zum anderen variieren, und infolgedessen ist der Betrieb der Suspensionsvorheizsysteme einschließlich der Wirbelabscheider nicht ausgeglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben genannten sowie andere Probleme von herkömmlichen Vorrichtungen zum Calcinieren von Rohmaterialien in Form von Pulver oder Teilchen zu überwinden. Ein Calcinierofen gemäß der Erfindung weist einen unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich, einen Zylinder und eine obere Drosselkammer einschließlich einer Auslaß-Wirbelkammer in der angegebenen Reihenfolge von der

Unterseite des Ofens zu seiner Oberseite auf. Somit wird das GasStrömungsmuster im Ofen zu einem Wirbel, bei dem sich das Gas wendelförmig oder schraubenförmig nach oben bewegt. Wenn die Gase eintreten und sich wendelförmig nach oben in die Drosselkammer bewegen, nimmt die Tangentialkomponente ihrer Geschwindigkeit allmählich zu und wird größer als die der Teilchen, die vom Gas getragen werden. Infolgedessen werden grobe Teilchen, die nicht vollständig calciniert worden sind, aus den wirbelnden Gasen in der Drosselkammer abgeschieden und zum Zylinder zurückgeführt, damit sie erneut calciniert werden. Anders ausgedrückt, die Verweilzeit der Teilchen im Ofen kann erhöht werden. Infolgedessen kann ihre Calcinierung wesentlich erleichtert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Auslaßleitung, die den Auslaß des Calcinierofehs mit den Wirbelabscheidern verbindet, einen Schieber und einen Bereich mit 180° Biegung auf, so daß eine ungleichmäßige Verteilung der Teilchen, die von den Gasen getragen sind, die durch die Leitung strömen, korrigiert werden kann und anschließend die calcinierten Teilchen gleichmäßig auf die Wirbelabscheider verteil L worden können.

Die Erfindung.wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Calciniervorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt eines derartigen Cälcinierofens;

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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei ein Drehofen weggelassen ist; und in

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 1.

In den Fig. 1 bis 5 erkennt man einen Calcinierofen, der allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist und zum Calcinieren von Rohmaterialien in Form von Teilchen verwendet wird, um beispielsweise Zement herzustellen. Der Calcinierofen 1 hat einen unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich 2, einen Zylinder 3, dessen Innendurchmesser gleich dem am oberen Ende des unteren Bereiches 2 ist, sowie eine obere Drosselkammer 4 mit einer Auslaßwirbelkammer 5, die über eine Auslaßleitung 6 und Zweigleitungen 19 und 20 (vgl. Fig. 5) mit Wirbelabscheidern 7 und 8 in Verbindung steht. Im unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich 2 werden die Gase dazu gebracht, daß sie sich nicht nur wendelförmig oder schraubenförmig nach oben,sondern auch radial nach außen bewegen, und im Zylinder 3 ist das Muster der Gasströmung ein Wirbel. In der oberen Drosselkammer 4 mit der Auslaßwifbelkammer 5, die im wesentlichen geschlossen ist, werden die Gase dazu gezwungen, daß sie radial nach innen strömen, wenn sie sich schraubenförmig nach oben bewegen, und werden dann gezwungen, zu verwirbeln und in die Auslaßleitung 6 zu strömen, die tangential zur Auslaßwirbelkammer 5 angeordnet ist.

Wie am deutlichsten in Fig. 1 dargestellt, sind die Einlasse zu den Wirbelabscheidern 7 und 8 niedriger angeordnet als der Auslaß vom Calcinierofen 1 oder sein Auslaßkopf 5. Die Abgase, die darin mitgenommene calcinierte Teilchen besitzen, werden in die Wirbelabscheider 7 und 8 eingeleitet, wo die

calcinierten Teilchen aus den Abgasen abgeschieden werden.

Brenner 9 erstrecken sich durch die Wand des umgekehrten kegelstumpf förmigen Bereiches 2. Ein Drehofen 10 besitzt eine Einlaßkammer 11, die über eine Abgasleitung 14 mit einer Wirbelkammer 13 in Verbindung steht, die mit dem unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich 2 in Verbindung steht. Die Wirbelkammer 13 steht auch über eine Verbrennungsluftleitung 16 mit einem nicht dargestellten Klinkerkühler in Verbindung. Die Zuführungsteilchen werden durch eine Zuführungsrutsehe 15 in die Abgasleitung 14 eingeführt, so daß sie von den Abgasen vom Drehofen 10 durch die Wirbelkammer 13 in den Calcinierofen 1 mitgenommen werden.

Die Böden der Wirbelabscheider 7 und 8 stehen über Schurren oder Rutschen 12 mit der Einlaßkammer 11 des Drehofens 10 in Verbindung.

Wie am deutlichsten in den Fig. 1, 4 und 5 dargestellt, weist die Auslaßleitung 6 einen horizontalen Bereich 17, der an einem Ende mit dem Auslaß der Wirbelkammer 5 verbunden ist, und einen gebogenen Bereich 18 auf, der in einer vertikalen Ebene um ungefähr 180° gebogen ist. Der gebogene Bereich 18 ist an seinem oberen Ende mit dem anderen Ende des horizontalen Bereiches 17 verbunden und an seinem unteren Ende an die Wirbelabscheider 7 und 8 angeschlossen, und zwar über die Zweigleitungen 19 und 20 (vgl. Fig. 5). Ein Dämpfer oder Schieber 21 ist im horizontalen Bereich 17 angeordnet und wird verwendet, um die Feineinstellung der Strömungsgeschwindigkeit der austretenden Gase vorzunehmen.

Bei dieser Ausführungsform sind zwei Wirbelabscheider 7 und 8 dargestellt, jedoch kann selbstverständlich die Anzahl von Wirbelabscheidern in Abhängigkeit von den Erfodernissen grös-

ser oder kleiner sein.

Als nächstes wird die Wirkungsweise der Calciniervorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau näher erläutert. Die Rohmaterialien in Form von Teilchen zur Herstellung von beispielsweise Zement werden in einem nicht dargestellten Suspensionssystem oder dergleichen vorgeheizt und durch die Zuführungsrutsche 15 in die Leitung 14 eingegeben. Sie werden in den Abgasen vom Drehofen 10 mitgenommen und in der oben beschriebenen Weise in den Calcinierofen 1 eingebracht. Die calcinierten Teilchon werden durch die Auslaßleitung 6 ausgetragen und durch die Zweigleitungen 19 und 20 in die Wirbelabscheider 7 und 8 verteilt. Die aus den Abgasen in den Wirbelabscheidern 7 und 8 abgeschiedenen Teilchen werden durch die Rutschen 12 und die Einlaßkammer 11 in den Drehofen 10 eingegeben, wobei Klinker hergestellt wird.

Gemäß der Erfindung wird der Calcinierofen 1 verwendet, der am deutlichsten in Fig. 2 dargestellt ist. Die sekundäre Verbrennungsluft wird durch die Luftleitung 16 in die Wirbelkammer 13 eingeleitet, in der die Luft verwirbelt wird. Die verwirbelte Luft wird in den unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich 2 eingeleitet und mit dem durch die Brenner 9 injizierten Brennstoff vermischt.

Die Rohmaterialien, die vom Suspensionsvorheizer oder dergleichen vorgeheizt worden sind, werden durch die Zuführungsrutsche 15 in die Leitung 14 eingeführt und in die Wirbelkammer 13 hinaufgetragen und dann von den Abgasen, die aus dem Drehofen 10 austreten, in den unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich 2 mitgenommen.

Die in den Gasen mitgenommenen Teilchen oder Verbronnungriprodukte bewegen sich im unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen

Bereich 2 schraubenförmig oder wendelförmig nach oben und werden teilweise calciniert. Während der schraubenförmigen Bewegung nach oben werden die Teilchen nahezu vollständig im Zylinder 3 calciniert. In der oberen Drosselkammer 4 werden die Gase dazu gezwungen, radial nach innen zu strömen, während sie schraubenförmig nach oben kommen. Infolgedessen nimmt die Wendelgeschwindigkeit mit einer Abnahme des Durchmessers der oberen Drosselkammer 4 zu. Die Wendelgeschwindigkeit der calcinierten Teilchen ist jedoch geringer als die der Gase. Infolgedessen werden die relativ groben Teilchen, die noch nicht vollständig calciniert worden sind, aus der Gasströmung abgeschieden und treffen auf die nach oben konvergierende Wand der oberen Drosselkammer 4 und die Wände der Auslaßwirbelkammer 5, so daß sie gezwungen werden, in den Zylinder 3 zurückzukehren. Sie werden erneut calciniert und wieder von den wendelförmig nach oben kommenden Gasen in die Drosselkammer 4 mitgenommen. Dieser Vorgang wiederholt sich viele Male, und die vollständig calcinierten Teilchen werden von den Abgasen mitgenommen und durch die Auslaßleitung 6 und die Zweigleitungen 19 und 20 in die Wirbelabscheider 7 und 8 ausgetragen.

Als nächstes wird die Auslaßleitung 6, welche den Calcinierofen 1 mit den Wirbelabscheidern 7 und 8 verbindet, im einzelnen beschrieben. Die Gase, welche die calcinierten Teilchen mitnehmen, sind in der Auslaßkammer 5 verwirbelt und strömen in den horizontalen Bereich 17. Wenn somit die Gase durch den Bereich 17 strömen, ist die Konzentration der calcinierten Teilchen längs des Wandbereiches, der den Auslaßkopf 5 tangiert, höher als längs des Wandbereiches, der nicht tangential dazu ist (vgl. Fig. 3). Diese ungleichmäßige Verteilung der calcinierten Teilchen in den Gasen, die durch den horizontalen Bereich 17 strömen, wird bis zu einem gewissen

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Grade unter Verwendung des Schiebers 21 korrigiert. Im gebogenen Bereich 18 werden die Gase und somit die von ihnen getragenen, calcinierten Teilchen dazu gezwungen, ihre Strömungsrichtung um ungefähr 180° in einer vertikalen Ebene zu ändern, so daß die Verteilung der calcinierten Teilchen nahezu gleichmäßig in der Richtung senkrecht zu der GasStrömungsrichtung wird. Infolgedessen werden die calcinierten Teilchen durch die Zweigleitungen 19 und 20 gleichmäßig in die Wirbelabscheider 7 und 8 verteilt. Infolgedessen werden die Gase aus den Wirbelabscheidern 7 und 8 unter nahezu gleichen Bedingungen abgelassen, so daß die Wirkungsweise der Vorheizungssysteme , die an die Wirbelabscheider 7 und 8 angeschlossen sind, ausgeglichen werden kann.

Wegen der Verwendung des gebogenen Bereiches 18 mit der 180°- Biegung können die Einlasse der Wirbelabscheider 7 und 8 niedriger angeordnet werden als der Auslaß des Calcinierofens 1, und zwar um eine Höhe oder einen Abstand, der gleich der vertikalen Länge des gebogenen Bereiches 18 ist. Somit können die Aufbauten zur Halterung der Wirbelabscheider 7 und 8 hinsichtlich ihrer Höhe verringert werden, so daß die Calciniervorrichtung mit geringer Größe herstellbar ist.

Im gebogenen Bereich 18 werden die Abgase und somit die von ihnen mitgenommenen, calcinierten Teilchen gezwungen, ihre Richtung um ungefähr 180° zu ändern, so daß daraus der Unterschied hinsichtlich der Geschwindigkeit zwischen den Abgasen und den calcinierten Teilchen resultiert, und infolgedessen kann die Calcinierung der Teilchen weiter gesteigert werden. Somit dient der gebogene Bereich 18 als Calcinierofen, so daß das Gesamtcalcinierungsverhältnis erheblich verbessert werden kann.

Boi dieser Ausführungsform sind die vorgeheizten Teilchen als

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solche beschrieben, die in die Leitung 14 eingegeben werden, welche die Abgase vom Drehofen 10 dem Calcinierofen 1 zuführt, jedoch darf darauf hingewiesen werden, daß sie auch in den unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich 2 oder durch die Oberseite der Drosselkammer 4 zugeführt werden können. Die Auslaßleitung 6 ist so beschrieben, daß sie tangential mit der Auslaßwirbelkammer 5 der Drosselkammer 4 verbunden, ist, jedoch darf darauf hingewiesen werden, daß auch eine wirbeiförmige Auslaßleitung an die Auslaßwirbelkammer 5 angeschlossen seih kann.

Die Wirkungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

(i) Der Calcinierofen weist den unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen Bereich, den Zylinder und die obere Drosselkammer 4 auf. Somit werden die Teilchen bis zu einem gewissen Grade calciniert, während sie zwangsläufig im unteren Bereich verwirbelt werden. Im Zylinder werden sie nahezu vollständig calciniert, während sie schraubenförmig oder wendelförmig nach oben bewegt werden, und in der anschließenden oberen Drosselkammer tritt der Unterschied der Wirbelgeschwindigkeit zwischen den Abgasen und den Teilchen auf> so daß die groben Teilchen, die noch nicht vollständig calciniert worden sind, dazu gezwungen werden, in den Zylinder für eine erneute Calcinierung zurückzukehren, wie es oben beschrieben worden: ist. Somit kann die Calcinierungs-Wirksamkeit verbessert werden.

(ii) Die obere Drosselkammer ist im wesentlichen geschlossen. Die groben Teilchen, die noch nicht vollständig calciniert worden sind, werden gezwungen, zum Zylinder zurückzukehren. Infolgedessen werden nur die vollständig und gleichmäßig calcinierten Teilchen aus der Auslaßwirbelkammer in die Auslaßleitung ausgetragen. Somit kann der Drehofen Klinker hoher

Qualität herstellen.

(iii) Die Verweilzeit, d. h, der Zeitraum, während dessen die Teilchen im Calcinierofen bleiben, ist lang, so daß sie in zufriedenstellender Weise calciniert werden können. Auch wenn ein Brennmaterial verwendet wird, das für eine lange Zeit brennt, kann darüber hinaus der Calcinierofen mit kleinen Abmessungen ausgebildet werden, und infolgedessen lassen sich die Anfangs- oder Installationskosten reduzieren. Außerdem können Brennstoffeinsparungen erzielt werden.

(iv) Die calcinierten Teilchen, die aus einem Calcinierofen ausgetragen werden, werden auf die Wirbelabscheider über den gebogenen Bereich mit 180 -Biegung verteilt, so daß die Konzentration oder Verteilung der Teilchen in der Richtung senkrecht zur Gasströmung nach der Umkehrung der Strömungsrichtung im wesentlichen gleichmäßig ist. Mit anderen Worten, die calcinierten Teilchen werden in den Abgasen gleichmäßig verteilt, welche in die Wirbelabscheider strömen.

(v) Wegen der Verwendung des gebogenen Bereiches mit 180°-Blc~ gung kann die Calciniervqrrichtung mit kompakter Größe ausgebildet werden, und die Calcinierwirksamkeit läßt sich erheblich verbessern.

(vi) Der Dämpfer oder Schieber zur Feineinstellung der Gasströmung ist im horizontalen Bereich der Auslaßleitung vor oder stromaufwärts vom gebogenen Bereich angeordnet, so daß die ungleichmäßige Verteilung der calcinierten Teilchen in den Abgasen bis zu einem gewissen Grade korrigiert werden kann, bevor sie in den gebogenen Bereich mit 180°-Biegung strömen.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Calcinieren von Rohmaterialien in Form von Pulver oder Teilchen, gekennzeichnet durch (A) einen Calcinierofen (1), bestehend aus

(a) einem unteren umgekehrten kegelstumpfförmigen
Bereich (2) zur Bildung einer nach oben und radial nach außen gerichteten wendeiförmigen Bewegung von Gasen, welche die Teilchen tragen,

(b) einem Zylinder, der an das obere Ende des unteren kegelstumpfförmigen Bereiches (2) angeschlossen ist, um einen Wirbel der Gase zu bilden, wobei der Zylinder (3) einen Innendurchmesser besitzt, der
gleich dem am oberen Ende des unteren Bereiches (2) ist, und

(c) einer oberen Dfosselkammer (4), die an das obere Ende des Zylinders (3) angeschlossen ist, um die Wirbelströmung radial zu begrenzen, wobei die obere Drosselkammer (4) an ihrer Oberseite im wesentlichen geschlossen ist und einen Innendurchmesser besitzt, der kleiner als der des Zylinders (3) ist, und wobei die obere Drosselkammer (4) eine Auslaßwirbelkämmer (5) aufweist, und durch

(B) mindestens einen Wirbelabscheider (7, 8) zur Aufnahme der Gase, die die calcinierten Teilchen aus dem Calcinierofen (1) tragen, um die calcinierten Teilchen aus den Gasen abzuscheiden, wobei der Wirbelabscheider (7, 8) über eine Auslaßleitung (6) an die Auslaßwirbelkämmer (5) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (6) folgende Baugruppen aufweist: (Λ) einon hörLzonLalen Bereich (17), der an einem Ende an die Auslaßwirbelkammer (5) angeschlossen ist,

(B) einen gebogenen Bereich (18), der eine Biegung um ungefähr 180° in einer vertikalen Ebene besitzt und der an seinem oberen Ende an das andere Ende des horizontalen Bereiches

(17) angeschlossen ist, und

(C) eine Leitung (19, 20) zur Verbindung des unteren Endes des gebogenen Bereiches (18) mit einem bzw. jedem Einlaß des oder jedes Wirbelabscheiders (7, 8), wobei der oder jeder Einlaß des oder jedes Wirbelabscheiders (7, 8) tiefer angeordnet ist als die Auslaßwirbelkämmer (S) des Calcinierofens (1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dämpfer oder Schieber (21) im horizontalen Bereich (17) der Auslaßleitung (6) angeordnet ist, um eine ungleich-

mäßige Verteilung der Teilchen zu korrigieren, die von den Abgasen mitgenommen werden, welche aus dem Auslaß des Calcinierofens (1) austreten.