DE3325670A1 - Device for the heat treatment of fine granular material - Google Patents
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Abstract
Description
Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigemDevice for the heat treatment of fine-grained
Gut Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.Good The invention relates to a device for the heat treatment of fine-grained material according to the preamble of claim 1.
Eine Vorrichtung entsprechend der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art (bei der somit die vom Drehrohrofen zur untersten Stufe des Zyklonvorwärmers verlaufende Gasleitung in ihrem unteren Bereich als schräger Calcinierschacht ausgebildet ist) ist durch die DE-AS 26 11 239 der Anmelderin bekannt. Die Umlenkung, die das Gut in dem Calcinierschacht erfährt, sowie die verhältnismäßig lange Aufenthaltszeit der einzelnen Gutteilchen in der Calcinierzone gewährleisten einen hohen Entsäuerungsgrad und eine gleichmäßige Wärmebehandlung des Gutes bei ausgezeichnetem wärmetechnischen Wirkungsgrad.A device according to the preamble of claim 1 required type (in which the rotary kiln to the lowest stage of the Cyclone preheater running gas line in its lower area as an inclined calcining shaft is formed) is known from DE-AS 26 11 239 of the applicant. The diversion, which the material experiences in the calcining shaft, as well as the relatively long residence time of the individual good particles in the calcining zone ensure a high degree of deacidification and a uniform heat treatment of the goods with excellent thermal engineering Efficiency.
Zum Stand der Technik gehört weiterhin eine Vorrichtung (DE-OS 22 48 030), bei der in die vertikal geführte Steigleitung zwischen Drehrohrofen und Zyklonvorwärmer die schurrenförmig schräg geführte Austragsleitung einer Brennkammer einmündet, die in eine Vor- und Hauptbrennkammer unterteilt ist und in die Brennstoff sowie ein Gemisch von Tertiärluft und Gut eingeführt wird.The prior art also includes a device (DE-OS 22 48 030), in which the vertical riser between the rotary kiln and Cyclone preheater the chute-shaped inclined discharge line of a combustion chamber opens, which is divided into a pre- and main combustion chamber and into the fuel and a mixture of tertiary air and material is introduced.
Diese bekannte Ausführung ist für die Verwendung von minderwertigem Brennstoff - wie er in der Praxis zunehmenieingesetzt wird - nicht geeignet.This known design is for the use of inferior Fuel - as it is increasingly used in practice - not suitable.
Minderwertiger Brennstoff würde nämlich sowohl in der Brennkammer der bekannten Anlage, als auch im Bereich der die Brennkammer mit der Steigleitung verbindenden, schurrenartigen schrägen Leitung zu erheblicher Ansatzbildung und damit zu häufigen Betriebsstörungen führen.Inferior fuel would namely both in the combustion chamber the known system, as well as in the area of the combustion chamber with the riser connecting, chute-like inclined line to considerable build-up and thus lead to frequent malfunctions.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß auch minderwertiger Brennstoff in der Calcinierzone eingesetzt werden kann, ohne daß es zu störenden Ansatzbildungen kommt.The invention is therefore based on the object of providing a device accordingly the preamble of claim 1 so that low quality fuel can be used in the calcining zone without causing disruptive buildup comes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es bei Einsatz von minderwertigem Brennstoff wesentlich darauf ankommt, eine ausgezeichnete Mischung von Gut, Brennstoff, Tertiärluft und Ofenabgas zu erzielen. Für die Vermeidung einer störenden Ansatzbildung ist es insbesondere wesentlich, daß das Gut und der noch nicht vollständig verbrannte Brennstoff innerhalb eines kritischen Temperaturbereiches möglichst wenig mit den Wandungen des Reaktionsraumes in Berührung kommen.The invention is based on the knowledge that when using Inferior fuel essentially depends on an excellent mix of good, fuel, tertiary air and furnace exhaust gas. For avoiding a disturbing buildup, it is particularly essential that the good and the still Incompletely burned fuel within a critical temperature range come into contact with the walls of the reaction chamber as little as possible.
Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäß die zur Vermischung von Brennstoff, Tertiärluft und vorgewärmtem Gut dienende Mischkammer (in der die Verbrennung des Brennstoffes allenfalls eingesetzt, jedoch nicht vollständig durchgeführt wird) vertikal über dem Einlaufgehäuse des Drehrohrofens angeordnet. Das Gemisch von Brennstoff, Tertiärluft und Gut fällt infolgedessen - im wesentlichen ohne Berührung der seitlichen Wände der Mischkammer - in den von unten kommenden Ofenabgasstrom und wird hierdurch unter Umlenkung und inniger Vermischung in den Calcinierschacht mitgenommen. Dadurch wird erreicht, daß der Brennstoff und das Gut gerade im kritischen Temperaturbereich die Mischkammer im wesentlichen im freien Fall bzw. in der Schwebe durchsetzen und an den Wänden der Mischkammer keine nennenswerte Ansatzbildung verursachen können. Gröbere Teilchen von Brennstoff und Gut fallen erst nach Austritt aus der Mischkammer und Umlenkung im schrägen Calcinierschacht aus dem Gasstrom aus. Da hierbei nach Vermischung mit den Ofenabgasen der für eine Ansatzbildung besonders kritische Temperaturbereich bereits passiert ist, können auch im Bereich des schurrenförmigen schrägen Calcinierschachtes keine störenden Ansatzbildungen auftreten.For this reason, according to the invention, the mixing of fuel, Tertiary air and preheated material serving mixing chamber (in which the combustion of the Fuel is used, but not completely carried out) arranged vertically above the inlet housing of the rotary kiln. The mixture of fuel As a result, tertiary air and material fall - essentially without touching the lateral air Walls of the mixing chamber - into the furnace exhaust gas stream coming from below and is thereby taken with deflection and intimate mixing in the calcining shaft. Through this it is achieved that the fuel and the material are in the critical temperature range enforce the mixing chamber essentially in free fall or in suspension and cannot cause any noticeable build-up on the walls of the mixing chamber. Coarser particles of fuel and material do not fall until they exit the mixing chamber and deflection in the inclined calcining shaft from the gas flow. Since here after Mixing with the furnace exhaust gases in the temperature range that is particularly critical for the formation of deposits has already happened can also be done in the area of the chute-shaped inclined calcining shaft no disturbing build-ups occur.
Die erfindungsgemäße Mischkammer gewährleistet nicht nur eine gerade bei minderwertigen Brennstoffen wichtige innige Vermischung von Gut, Brennstoff, Tertiärluft und Ofenabgasen, ehe Gut und Brennstoff in Berührung mit den Wänden des Reaktionsraumes kommen, sondern verlängert außerdem in erwünschter Weise die Aufenthaltszeit insbesondere gröberer Gutteilchen in der Calcinierzone. Bedingt durch die starke Umlenkung des vertikal nach unten aus der Mischkammer austretenden Gemisches in eine im Calcinierschacht schräg aufwärts verlaufende Strömung fallen im Bereich der Umlenkzone, d.h. im unteren Teil des schrägen Calcinierschachtes, bevorzugt gröbere Gutteilchen aus. Sie werden dann nach einer gewissen Abwärtsbewegung längs der Wandung des schrägen Calcinierschachtes im Bereich höherer Strömungsgeschwindigkeit der Ofenabgase erneut erfaßt und hochgetragen und führen somit in der Calcinierzone eine längere Kreislaufbewegung aus.The mixing chamber according to the invention not only ensures a straight line with inferior fuels important intimate mixing of goods, fuel, Tertiary air and furnace exhaust before goods and fuel come into contact with the walls of Reaction space come, but also extended in more desirable Determine the residence time, especially of coarser good particles, in the calcining zone. Due to the strong deflection of the vertically downward emerging from the mixing chamber The mixture falls into a current that runs diagonally upwards in the calcining shaft in the area of the deflection zone, i.e. in the lower part of the inclined calcining shaft, prefers coarser good particles. You will then after a certain downward movement along the wall of the inclined calcining shaft in the area of higher flow velocity the furnace exhaust gases are collected again and carried up and thus lead into the calcining zone a longer circulatory movement.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich damit auch beim Einsatz minderwertiger Brennstoffe durch die Vermeidung störender Ansatzbildungen und einen hohen, gleichmäßigen Entsäuerungsgrad des Gutes aus.The solution according to the invention is thus also distinguished during use inferior fuels by avoiding annoying buildup and a high, uniform degree of deacidification of the goods.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Mischkammer einen runden Querschnitt mit vertikaler Achse auf und ist mit einer tangentialen Tertiärluft-Zuführung versehen. Eine Brennstoff-Zuführung und eine Gut-Zuführung können hierbei in der Decke der Mischkammer vorgesehen sein.According to an advantageous embodiment of the invention, the mixing chamber has a round cross-section with a vertical axis and is tangential with a Provided tertiary air supply. A fuel feed and a good feed can be provided in the ceiling of the mixing chamber.
Im übrigen ist es im Rahmen der Erfindung möglich, Brennstoff-Zuführungen, Tertiärluft-Zuführungen und/oder Gut-Zuführungen sowohl im Bereich der Mischkammer, als auch im Bereich des Calcinier- schachtes anzubringen. Je nach Art des verwendeten Brennstoffes und des Gutes kann es zweckmäßig sein, nur Teilmengen des Brennstoffes (etwa nur minderwertige Brennstoffkomponenten) im Bereich der Mischkammer aufzugeben, die übrigen Brennstoffmengen dagegen im Calcinierschacht zuzuführen. Entsprechend können auch die Gut- und Tertiärluftmengen geteilt werden.In addition, it is possible within the scope of the invention, fuel supplies, Tertiary air supplies and / or material supplies both in the area of the mixing chamber, as well as in the area of calcining to attach the shaft. Depending on It may be appropriate to use only partial amounts of the type of fuel used and the goods of the fuel (e.g. only inferior fuel components) in the area of the mixing chamber give up, but feed the remaining amounts of fuel in the calcining shaft. The good and tertiary air quantities can also be divided accordingly.
Es ist weiterhin möglich, im Bereich der Mischkammer (gleiches gilt auch für den Calcinierschacht) jeweils mehrere, höhenmäßig gestaffelte Zuführungen für Brennstoff, Tertiärluft und/oder Gut vorzusehen.It is still possible in the area of the mixing chamber (the same applies also for the calcining shaft) each with several feeds staggered in height to be provided for fuel, tertiary air and / or goods.
So kann es etwa zweckmäßig sein, den minderwertigsten, reaktionsarmsten Brennstoff im obersten Teil der Mischkammer zuzuführen, eine reaktionsfreudigere Brennstoffkomponente dagegen an einer tieferen Stelle der Mischkammer aufzugeben, um auf diese Weise optimale Verhältnisse für die Mischung und Aufheizung der einzelnen Brennstoffkomponenten zu erzielen.For example, it can be useful to deal with the inferior, least reactive ones Feeding fuel in the uppermost part of the mixing chamber is more reactive On the other hand, to give up the fuel component at a lower point in the mixing chamber, in this way optimal conditions for the mixing and heating of the individual To achieve fuel components.
Zweckmäßig wird die Mischkammer mit wenigstens einer trichterförmigen Querschnittsverengung versehen, über die etwa an die Wand gelangtes Gut wieder in den Gasstrom eingeführt wird. Eine solche trichterförmige Querschnittsverengung kann in unterschiedlichen Höhenlagen der Mischkammer voruesehen werden.The mixing chamber is expediently provided with at least one funnel-shaped Narrowing the cross-section, through which any material that has come to the wall is returned to the gas stream is introduced. Such a funnel-shaped cross-sectional constriction can be provided at different heights of the mixing chamber.
Sind Brennstoff-, Tertiärluft- und/oder Gut-Zuführungen sowohl im Bereich der Mischkammer, als auch im Bereich des Calcinierschachtes vorgesehen, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung selbstverständlich auch in üblicher Weise, d.h.Are fuel, tertiary air and / or material feeds in both In the area of the mixing chamber and in the area of the calcining shaft, the device according to the invention can of course also be used in the usual way, i.e.
ohne Benutzung der Mischkammer, betrieben werden, wenn dies insbesondere im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Brennstoff angebracht erscheint.can be operated without using the mixing chamber, if this is the case in particular seems appropriate in view of the fuel available.
Die erfindungsgemäße Anlage zeichnet sich damit durch die Möglichkeit einer einfachen Anpassung an unterschiedliche Betriebsverhältnisse, insbesondere verschiedene Brennstoffarten, aus.The system according to the invention is thus characterized by the possibility a simple adaptation to different operating conditions, in particular different types of fuel.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen Fig.1 eine Stirnansicht der Calcinierzone der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig.2 eine Seitenansicht der Calcinierzone, Fig.3 eine Aufsicht auf die Calcinierzone.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing. 1 shows an end view of the calcining zone of the device according to the invention, FIG. 2 shows a side view of the calcining zone, FIG. 3 shows a plan view of the calcining zone.
Die dargestellte Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zementrohmaterial, enthält einen (nur teilweise veranschaulichten) mehrstufigen Zyklonvorwärmer 1, einen Drehrohrofen 2 und eine zwischen dem Drehrohrofen 2 und dem Zyklonvorwärmer 1 angeordnete Calcinierzone 3.The system shown for the heat treatment of fine-grained goods, especially for burning cement raw material, contains a (only partially illustrated) multi-stage cyclone preheater 1, a rotary kiln 2 and one between the rotary kiln 2 and the cyclone preheater 1 arranged calcining zone 3.
Diese Calcinierzone 3 wird im wesentlichen durch die Gasleitung 4 gebildet, die vom Einlaufgehäuse 5 des Drehrohrofens 2 zu den beiden Zyklonen 6, 8 der untersten Stufe des Zyklonvorwärmers 1 führt.This calcining zone 3 is essentially through the gas line 4 formed, which from the inlet housing 5 of the rotary kiln 2 to the two cyclones 6, 8 of the lowest stage of the cyclone preheater 1 leads.
Die Gasleitung 4 ist in ihrem unteren Bereich als schräger Calcinierschacht 8 ausgebildet und teilt sich in ihrem oberen Bereich in die Leitungen 4a, 4b, die zu den Zyklonen 6, 7 führen. Die Gutleitungen 6a, 7a der Zyklone 6, 7 münden seitlich in das Einlaufgehäuse 5 des Drehrohrofens 2 ein.The gas line 4 is in its lower area as an inclined calcining shaft 8 formed and divides in its upper area into the lines 4a, 4b, the lead to the cyclones 6, 7. The good lines 6a, 7a of the cyclones 6, 7 open laterally into the inlet housing 5 of the rotary kiln 2.
Vertikal über dem Einlaufgehäuse 5 ist eine Mischkammer 9 angeordnet, die einen runden Querschnitt mit vertikaler Achse 10 aufweist und an deren unteren Teil sich der schräge Calcinierschacht 8 anschließt.A mixing chamber 9 is arranged vertically above the inlet housing 5, which has a round cross-section with a vertical axis 10 and at its lower Part of the inclined calcining shaft 8 is connected.
Eine vom Kühler der Anlage kommende Tertiärluft-Zuführung 11 mündet tangential im oberen Bereich der Mischkammer 9 in diese ein. In der Decke der Mischkammer 9 ist eine vom Zyklon 12 der zweituntersten Stufe des Zyklonvorwärmers 1 kommende Gut-Zuführung 13 sowie eine Brennstoff-Zuführung 14 vorgesehen.A tertiary air supply 11 coming from the cooler of the system opens tangentially in the upper region of the mixing chamber 9 in this one. In the ceiling of the mixing chamber 9 is a coming from the cyclone 12 of the second lowest stage of the cyclone preheater 1 Good feed 13 and a fuel feed 14 are provided.
Weiterhin ist die Mischkammer 9 mit einer trichterförmigen Querschnittsverengung 15 versehen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dicht oberhalb der Höhe angeordnet ist, an der der schräge Calcinierschacht 8 anschließt.Furthermore, the mixing chamber 9 has a funnel-shaped cross-sectional constriction 15 provided, which in the illustrated embodiment just above the height is arranged, to which the inclined calcining shaft 8 connects.
Im Betrieb der Vorrichtung vermischen sich in der Mischkammer 9 die über die Tertiärluft-Zuführung 11 eintretende Tertiärluft (Pfeil 16) mit dem über die Gut-Zuführung 13 zugeführten vorgewärmten Gut (Pfeil 17) sowie dem über die Brennstoff-Zuführung 14 aufgegebenen Brennstoff. Das so gebildete Gemisch bewegt sich im wesentlichen abwärts und fällt damit in den aus dem Einlaufgehäuse 5 nach oben strömenden Ofenabgasstrom (Pfeil 18).During operation of the device, the mix in the mixing chamber 9 Tertiary air entering via the tertiary air supply 11 (arrow 16) with the above the material feeder 13 supplied preheated material (arrow 17) as well as over the Fuel supply 14 abandoned fuel. The mixture formed in this way moves essentially downwards and thus falls into the from the inlet housing 5 furnace exhaust gas stream flowing above (arrow 18).
Hierdurch erfolgt eine Umlenkung und starke Verwirbelung des aus der Mischkammer 9 kommenden Feststoff-Gas-Gemisches, was einen guten Ausbrand des Brennstoffes sowie eine gleichmäßige hohe Entsäuerung des Gutes in der Calcinierzone 3 gewährleistet.This results in a deflection and strong turbulence of the Mixing chamber 9 coming solid-gas mixture, resulting in a good burnout of the fuel and a consistently high level of deacidification of the material in the calcining zone 3 is guaranteed.
Bedingt durch die Anordnung der Mischkammer 9 vertikal über dem Einlaufgehäuse 5 wird verhindert, daß Brennstoff und Gut im besonders kritischen Temperaturbereich in Berührung mit der Wand des Reaktionsraumes kommen, ehe sich das aus der Mischkammer 9 nach unten bewegende Feststoff-Gas-Gemisch im entgegenkommenden Ofenabgasstrom aufgelöst hat.Due to the arrangement of the mixing chamber 9 vertically above the inlet housing 5 prevents fuel and material in the particularly critical temperature range come into contact with the wall of the reaction space, before the out of the mixing chamber 9 downward moving solid-gas mixture in the oncoming furnace exhaust gas flow has dissolved.
Auf diese Weise werden auch bei Verwendung minderwertiger Brennstoffe Ansatzbildungen im Bereich der Mischkammer 9 und des Calcinierschachtes 8 zuverlässig vermieden.This way, even when using poor quality fuels Formation of deposits in the area of the mixing chamber 9 and the calcining shaft 8 is reliable avoided.
Die Erfindung sei weiterhin an folgendem Beispiel erläutert: Zum Brennen von Zementrohmaterial wird als Brennstoff eine Mischung aus 50% Kohle und 50% Petrolkoks (unterer Heizwert 6200 kcal, Feinheit 8% Rückstand auf Sieb mit Maschenweite 90 Mikron) eingesetzt.The invention is further illustrated by the following example: For burning Cement raw material uses a mixture of 50% coal and 50% petroleum coke as fuel (lower calorific value 6200 kcal, fineness 8% residue on sieve with mesh size 90 Microns).
Der gesamte Wärmebedarf beträgt 780 kcal/kg Klinker wobei 45% des Brennstoffes, d.h. 350 kcal/kg Klinker im Drehrohrofen und 55% des Brennstoffes, d.h. 430 kcal/kg Klinker in der Mischkammer der Calcinierzone zugegeben werden.The total heat requirement is 780 kcal / kg clinker with 45% of the Fuel, i.e. 350 kcal / kg clinker in the rotary kiln and 55% of the fuel, i.e. 430 kcal / kg clinker are added in the mixing chamber of the calcining zone.
In die Mischkammer gelangt das Rohmehl aus der zweituntersten Stufe des Zyklonvorwärmers mit einer Temperatur von 6500C und die dem Kühler entnommene Tertiärluft (0,6 Nm3/kg Klinker) mit einer Temperatur von 7000C.The raw meal from the second lowest stage arrives in the mixing chamber of the cyclone preheater with a temperature of 6500C and that taken from the cooler Tertiary air (0.6 Nm3 / kg clinker) with a temperature of 7000C.
In der Mischkammer und im Calcinierschacht stellt sich eine intensive Mischung von Brennstoff, Rohmehl, Tertiärluft und Ofenabgasen ein, wobei sich eine gleichmäßige Calciniertemperatur des Rohmehles von ca. 8500C ergibt. Temperaturspitzen treten nicht auf, da alle Komponenten intensiv gemischt werden. Der Ausbrand des Brennstoffes ist fast vollständig. Am Gasaustritt der Calci- nierzone werden nur noch Spuren von CO gemessen.An intense process occurs in the mixing chamber and in the calcining shaft Mixture of fuel, raw meal, tertiary air and furnace exhaust gases, whereby a results in a uniform calcining temperature of the raw meal of approx. 8500C. Temperature peaks do not occur as all components are intensively mixed. The burnout of the The fuel is almost complete. At the gas outlet of the calci- kidney zone only traces of CO are measured.
Die Entsäuerung des Rohmehles erfolgt zu ca. 95% in der Calcinierzone; die restliche Entsäuerung vollzieht sich dann im Drehrohrofen.Approx. 95% of the raw meal is deacidified in the calcining zone; the remainder of the deacidification then takes place in the rotary kiln.
Die Temperatur der Gase am Austritt aus der Calcinierzone beträgt ca. 8500C. Die in die Calcinierzone eintretenden Abgase des Drehrohrofens besitzen eine Temperatur von 11500C. Die Abgastemperatur nach dem Zyklonwärmetauscher beträgt bei vier Zyklonstufen 3600C und bei fünf Zyklonstufen 3200C. Aus dem Drehrohrofen treten 0,5 Nm3/kg Klinker in die Calcinierzone ein. Leerseite -The temperature of the gases at the outlet from the calcining zone is approx. 8500C. Have the exhaust gases of the rotary kiln entering the calcining zone a temperature of 11500C. The exhaust gas temperature after the cyclone heat exchanger is with four cyclone stages 3600C and with five cyclone stages 3200C. From the rotary kiln 0.5 Nm3 / kg clinker enters the calcining zone. Blank page -
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