DE3522839A1 - Verfahren und vorrichtung zur abkuehlung und weiteren behandlung von heissem weisszement-klinker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abkühlung und wei­ teren Behandlung von heißem Weißzement-Klinker, der nach Verlassen des Klinkerbrennofens mit Wasser besprüht wird, wonach der weiße Zementklinker unter Kontakt mit einem Gas­ strom getrocknet wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei allen Verfahren zur Herstellung von Zementklinker unter Verwendung eines Drehrohrofens hat der Zementklinker beim Austritt aus den Drehrohrofen eine Temperatur von nahezu 1400°C und er muß für seine weitere Verwendung auf ungefähr 100 bis 200°C abgekühlt werden, wobei die Abkühlung norma­ lerweise mit kalter Kühlluft vorgenommen wird. Bei der Her­ stellung von Weißzement-Klinker darf als Kühlmittel Luft nicht verwendet werden, da der in ihr enthaltene Sauerstoff insbesondere die metallischen Bestandteile des Klinkers oxi­ diert und gerade dieser Oxidationszustand ist es, der die Färbung des Zementklinkers, zum Beispiel Graufärbung in ver­ schiedener Tönung hervorruft, wobei die Verfärbung des Ze­ mentklinkers von der Menge und Beschaffenheit der im Klinker vorhandenen metallischen Bestandteile abhängig ist.

Zum Schutz vor unerwünschten Oxidationserscheinungen ist es bekannt, heißen Weißzement-Klinker bei seiner Abkühlung vor Sauerstoffzutritt zu schützen (DE-PS 25 44 343). Dazu wird der heiße gebrannte Weißzement-Klinker beim Austritt aus dem Drehrohrofen zunächst mit einem Reduktionsmittel wie zum Beispiel Öl besprüht und anschließend nach Verlassen des Drehrohrofens in ein Wasserbad geworfen, welches in Zellen einer rotierenden Trommel enthalten ist, wobei der im Was­ serbad abgeschreckte Weißzement-Klinker von oben noch mit Kühlwasser besprüht wird. Aufgrund der Wasserbadkühlung hat der abgeschreckte Weißzement-Klinker einen Wassergehalt von etwa 10 bis 16% oder noch höher, wenn der Klinker feinkör­ nig ist; dieser hohe Wassergehalt führt zu einer Reduzierung der Festigkeitswerte des aus derartigem Weißzement-Klinker hergestellten Zementes, da eine gewisse Hydratisierung nicht zu vermeiden ist, insbesondere bei feinkörnigen Klinkerteil­ chen. Beim bekannten Verfahren wird dann der abgeschreckte hoch wasserhaltige Weißzement-Klinker unter Zuhilfenahme eines Kühlluftstromes und unter Aufwand vergleichsweise hoher Wärmeenergie getrocknet, bevor der Klinker vermahlen werden kann. Bei dem bekannten Verfahren ist außerdem die Gefahr nicht ausgeschlossen, daß ein Teil der aus dem Kühl­ wasser erzeugten Wasserdämpfe beziehungsweise Brüden in den Drehrohrofen eintritt und dort die Flammentemperatur und Sintertemperatur herabsetzt, wodurch im Endergebnis die Energiebilanz verschlechtert, der Energiebedarf im Drehrohr­ ofen erhöht, die Wirtschaftlichkeit des bekannten Verfahrens vermindert und insgesamt infolgedessen das Endprodukt, näm­ lich Weißzement verteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abkühlung und weiteren Behandlung von heißem Weißzement-Klinker zu schaffen, bei dem beziehungs­ weise bei der die nachteiligen Folgen des Abschreckens des Klinkers im Wasserbad vermieden sind. Außerdem sollen eine Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Klinkerbrenn­ ofens durch Wasserdampf (Brüden) vermieden sowie weitere Vorteile erreicht werden. Schließlich soll der erfindungsge­ mäß behandelte Weißzement-Klinker einen hohen Weißgrad und der daraus hergestellte Zement hohe Festigkeitswerte aufwei­ sen und trotzdem wirtschaftlich herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Verfahren und mit einer Vorrichtung gelöst, die mit vorteilhaften Aus­ gestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 16 gekennzeichnet sind.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der weiße Zementklin­ ker in einer sauerstofffreien Atmosphäre mit Wasser besprüht und anschließend im Gegenstrom zu einem warmen Trocknungs­ gasstrom geführt, der zusammen mit den aus dem Zementklinker aufgenommenen Brüden getrennt vom abgekühlten getrockneten weißen Zementklinker abgezogen wird. Der warme Trocknungs­ gasstrom, dessen Hauptaufgabe im Abtransport der sich aus dem besprühten heißen Klinker ständig entwickelnden Brüden besteht, kann sich bis zur Erreichung der Sättigungsgrenze hoch mit Wasserdampf anreichern. Der mit etwa 1400°C den Klinkerbrennofen wie zum Beispiel Drehrohrofen verlassende heiße Zementklinker wird in einer Vorkühlstufe mit einer so großen Wassermenge besprüht, daß der Zementklinker schock­ artig auf eine Temperatur von etwa 500 bis 800°C abgekühlt wird, aber einen Feuchtigkeitsgehalt von doch nur fallweise etwa 3 bis 9% aufweist. Danach wird der so vorbehandelte Zementklinker in einer Endkühlstufe/Trocknungszone mit dem warmen Trocknungsgasstrom in der Weise behandelt, daß der diese Zone verlassende trockene Zementklinker eine Tempera­ tur von etwa 60 bis 100°C sowie eine Restfeuchte kleiner 0,5% aufweist. Durch den vergleichsweise niedrigen Feuch­ tigkeitsgehalt des in der Vorkühlstufe vorbehandelten Ze­ mentklinkers von etwa 3 bis 9%, z.B. etwa 6% und durch den kurzen Weg, den der Zementklinker zwischen der Vorkühlstufe und der Endkühlstufe/Trocknungszone zurücklegt, sind die Gefahr der unerwünschten Hydratation des Klinkers sowie der Wärmeaufwand zur Trocknung des Klinkers minimiert, so daß sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren WeißzementKlinker einerseits mit hoher Produktqualität und andererseits den­ noch vergleichsweise wirtschaftlich herstellen läßt.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird der den Klinkerbrennofen wie Drehrohrofen verlassende heiße Weißze­ ment-Klinker in der Vorkühlstufe nach der Wasserbesprühung zur innigen Vermischung des Klinkers untereinander und mit den Brüden sowie mit gegebenenfalls vorhandenem Wasserrück­ stand unter Abschluß von der Außenatmosphäre umgewälzt und gemischt, wodurch das eingesetzte Kühlwasser möglichst gleichmäßig verteilt an alle Klinkerteilchen herangebracht und die im abgeschreckten Klinker verbleibende Restwärme für die Verdampfungskühlung und gleichzeitige Trocknung des Klinkers möglichst vollständig ausgenutzt wird, was zur Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erheb­ lich beiträgt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens ist gekennzeichnet durch ein Drehrohr, daß in eine Gleichstrom-Vorkühlstufe mit Eintrittsöffnung für wasserbe­ sprühten Weißzement-Klinker und in eine anschließende Gegen­ strom-Endkühlstufe/Trocknungszone mit Austrittsöffnung für abgekühlten trockenen Klinker unterteilt ist.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile wer­ den anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Aus­ führungsbeispiele näner erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abkühlung und weiteren Behandlung von heißem Weißzement-Klinker,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1 und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt das Klinkeraustragsende eines Drehrohrofens 10 zum Brennen von Weißzement-Klinker, der den Ofen über das nicht mitrotierende Klinkerausfallgehäuse 11 mit einer Tem­ peratur von etwa 1400°C nach unten verläßt. Mit 12 ist die Brennerlanze des Drehrohrofens 10 angezeigt. Der Zementklin­ ker fällt nach unten in eine Klinkerförderleitung 13, deren Unterseite als schräg zur Horizontalen geneigte Rutsche aus­ gebildet ist und deren Oberseite Wassersprühdüsen 14 auf­ weist, die an eine Kühlwasserzuleitung 15 angeschlossen sind, in welcher ein Durchflußmengenmeßgerät 16 sowie ein motorisches Stellventil 17 angeordnet sind. Der in der Klin­ kerförderleitung 13 in sauerstofffreier Atmosphäre schock­ artig abgekühlte Klinker rutscht durch eine zentrale stirn­ seitige Öffnung 18 in ein kegelstumpfförmiges Gehäuse 19, dessen größerer Durchmesser an dem die Klinkereinlaßöffnung 18 liegenden Ende liegt und mit dessen kleineren Durchmesser ein Drehrohr 20 mit Drehantrieb 21 und Lagerungen 22 fest verbunden ist.

Das Drehrohr 20 ist in eine Gleichstrom-Vorkühlstufe mit der Eintrittsöffnung 18 für den wasserbesprühten Klinker und in eine anschließende Gegenstrom-Endkühlstufe/Trocknungszone mit Ausfallgehäuse 23 für den abgekühlten trockenen Klinker unterteilt. Die kegelstumpfförmige Gleichstrom-Vorkühlstufe 19 des Drehrohres 20 weist an der Innenwandung besonders auch in Fig. 2 zu sehende Einbauten 24 wie spiralförmige Rührwerkzeuge oder dergleichen zum Umwälzen und Mischen des Klinkers untereinander und mit den Brüden sowie mit gegebe­ nenfalls vorhandenem Wasserrückstand auf, der in der Klin­ kerförderleitung 13 nicht verdampft sein sollte. Die durch die Wassersprühdüsen 14 eingedüste Wassermenge ist jedoch so gering dosiert, daß sich im Sumpf beziehungsweise Syphon am linken unteren Ende des kegelstumpfförmigen Gehäuses 19 kein sichtbares Wasserbad bildet. Im Gehäuse 19 werden ober­ flächenfeuchte Klinkerstücke mit Klinkerstücken, die in der Förderleitung 13 eventuell nicht genügend Sprühwasser erhal­ ten haben sollten, sowie mit im Sumpf des Gehäuses 19 gege­ benenfalls vorübergehend gebildetem Wasserrückstand innig miteinander vermischt. Im Gehäuse 19 sind im wesentlichen keine rotglühenden Klinkerstücke, sondern nur noch dunkel erscheinende Klinkerstücke vorhanden, von denen immer eine bestimmte Menge von einem Rückhaltering 25 aufgestaut wird, der am Übergang zwischen dem kegelstumpfförmigen Gehäuse 19 und dem zylindrischen Teil des Drehrohres 20 von der Gehäu­ seinnenwandung etwas vorspringt, wie insbesondere auch in Fig. 3 zu sehen. Der Rückhaltering 25 hält nicht nur die Klinkermasse gleichförmig, sondern er würde auch einen men­ genmäßig überschießenden Wasseranteil zurückstauen und am Eintritt in die Endkühlstufe/Trocknungszone des Drehrohres 20 hindern. Durch die rasche Dampfentwicklung im kegel­ stumpfförmigen Gehäuse 19 entsteht ein leichter Überdruck, der die Gefahr des Eintretens von Falschluft an der Dichtung der Klinkerförderleitung 13 und der zentralen Öffnung 18 des kegelstumpfförmigen Gehäuses 19 minimiert.

Der abgeschreckte Weißzement-Klinker tritt mit einer Tempe­ ratur von etwa 650 bis 750°C und fallweise mit einem Feuch­ tigkeitsgehalt von kleiner 6% in eine Übergangszone 26 ein, die zwischen der Gleichstrom-Vorkühlstufe und der Gegen­ strom-Endkühlstufe/ Trocknungsstufe angeordnet ist. In der Übergangszone 26, an dessen Innenwandung insbesondere in Fig. 3 zu sehende schaufelartige Hubelemente 27 angeordnet sind, wird die Verdampfungskühlung des Zementklinkers sta­ bilisiert. Danach tritt der vorgekühlte Zementklinker in die Gegenstrom-Endkühlstufe/Trocknungsstufe des Drehrohres 20 ein, das zur Horizontalen leicht nach unten geneigt ist und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von zum Beispiel 30 Meter pro Minute betrieben wird. In die Gegenstrom-Endkühlstufe/ Trocknungszone des Drehrohres 20 ragt vom Klinkerausfallende 23 her ein konzentrisch angeordnetes Rohr 28 hinein. Der Ringraum zwischen Drehrohrmantel und mitdrehendem konzen­ trischen Innenrohr 28 ist, wie insbesondere in Fig. 4 zu sehen ist, in sektorale, gegebenenfalls mit Hubelementen 29 ausgestattete Kammern 30 unterteilt, in welchen nach Art eines Satellitenkühlers der abkühlende Klinker parallel zur Drehachse des Drehrohres 20 zum Klinkerausfallgehäuse 23 fließt im Gegenstrom zu einem warmen Trocknungsgas 31, das von einem nicht dargestellten externen Heißlufterzeuger oder von einem Wärmeübertrager kommt und mit einer Temperatur von 250 bis 300°C über Leitung 32 in das drehfeste Klinkeraus­ fallgehäuse 23 einströmt und nach Durchströmung der sektora­ len Kammern 30 beladen mit Brüden über das konzentrische In­ nenrohr 28 abgezogen wird.

Der abgekühlte und trockene Klinker tritt über das Klinker­ ausfallgehäuse 23 und über eine gewichtsbelastete Pendel­ klappe 33 mit einer Temperaturvon etwa 60 bis 100°C, zum Beispiel 80°C und mit einer Restfeuchte kleiner 0,5% aus und fällt auf einen Bandförderer 34. Mit 35 ist eine Dich­ tungsmuffe angezeigt, über die das rotierende Innenrohr 28 an eine Abzugsleitung 36 zum Abzug des brüden- und staubhal­ tigen Trocknungsgases angeschlossen ist, welches in einer Zyklongruppe 37 von Klinkerstaub befreit wird, der über eine Pendelklappe 38 ebenfalls dem Bandförderer 34 aufgegeben wird. Das von Klinkerstaub befreite brüdenhaltige Trock­ nungsgas 39 verläßt die Zyklongruppe 37 mit einer Austritts­ temperatur von etwa 160°C, bei welcher der Taupunkt noch nicht unterschritten ist; dieses Gas wird von einem nicht dargestellten Saugzuggebläse abgesaugt. Die Temperatur des Abgases 39 wird von einem Temperaturmeßwertgeber 40 ermit­ telt, der über eine Signalleitung 41 mit dem Regelventil 17 verbunden ist, so daß die Menge des auf den heißen Zement­ klinker gesprühten Wassers in Abhängigkeit der Temperatur des die Endkühlstufe/Trocknungszone verlassenden Trocknungs­ gasstromes 39 geregelt werden kann.

Die Erfahrung bei der Erprobung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat gezeigt, daß der Weißzement-Klinker auf seinem Weg durch die Vorkühl­ stufe und die Endkühlstufe/Trocknungszone autogen zerklei­ nert wird, das heißt die Körnung des auf dem Bandförderer 34 abtransportierten Weißzement-Klinkers ist deutlich klei­ ner als die Körnung des Klinkers, der den Drehrohrofen 10 verläßt, wodurch auch Klinkermahlenergie gespart wird.

Die Wärmebilanz ergibt, daß die vom heißen Klinker in das erfindungsgemäße System eingeführte Wärme nahezu ausreichend ist, um das Kühlwasser völlig zu verdampfen. Jedoch ist es im praktischen Betrieb zur Vorbeugung vor möglichen Gleich­ gewichtsstörungen des Verfahrens (Klinkerlawinen, Unregel­ mäßigkeiten im Betrieb des Klinkerbrennofens) angebracht, mit einer Trocknungsluft zu arbeiten, die vorgewärmt ist.

Die Einsparung des spezifischen Gesamtwärmeverbrauches bei der Weißzement-Klinkerherstellung nach dem erfindungsgemäßen System im Vergleich zur Weißzement-Klinkerherstellung nach dem bisherigen Wasserbad-Kühlverfahren beträgt in jedem Fall mehr als 12%.

Claims (16)

1. Verfahren zur Abkühlung und weiteren Behandlung von heißem Weißzement-Klinker, der nach Verlassen des Klinker­ brennofens mit Wasser besprüht wird, wonach der weiße Ze­ mentklinker unter Kontakt mit einem Gasstrom getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der weiße Zementklinker in einer sauerstofffreien Atmosphäre mit Wasser besprüht und anschließend im Gegenstrom zu einem warmen Trocknungsgas­ strom geführt wird, der zusammen mit den aus dem Zementklin­ ker aufgenommenen Brüden getrennt vom abgekühlten getrockne­ ten weißen Zementklinker abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementklinker nach seiner Wasserbesprühung zur innigen Vermischung des Klinkers untereinander und mit den Brüden sowie mit gegebenenfalls vorhandenem Wasserrückstand unter Abschluß von der Außenatmosphäre umgewälzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der heiße Zementklinker mit einer so großen Wassermenge besprüht wird, daß der Klinker schockartig abge­ kühlt wird und daß unmittelbar danach der abgekühlte Zement­ klinker mit einer so großen Menge warmen Trocknungsgases einer Eintrittstemperatur von etwa 250 bis 300°C in Kontakt gebracht wird, daß der die Trocknungszone verlassende trok­ kene Zementklinker eine Temperatur von etwa 60 bis 100°C und der die Brüden aufgenommene Trocknungsgasstrom eine Aus­ trittstemperatur von etwa 150 bis 200°C aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementklinker nach seiner Wasserbesprühung eine Tempera­ tur von etwa 500 bis 800°C sowie einen Feuchtigkeitsgehalt von fallweise etwa 3 bis 9% aufweist und daß die Restfeuch­ te des die Trocknungszone verlassenden Klinkers kleiner 0,5 % beträgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementklinker auf seinem Weg durch die Vorkühlstufe und Endkühlstufe/Trocknungszone autogen zerkleinert wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Endkühlstufe/Trocknungszone verlassen­ de, die Brüden enthaltende Trocknungsgasstrom zu einem Ab­ scheider zur Abscheidung mitgenommener Zementklinkerpartikel gefördert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des auf den heißen Zementklinker gesprühten Was­ sers in Abhängigkeit der Temperatur des die Endkühlstufe/ Trocknungszone verlassenden Trocknungsgasstromes geregelt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Drehrohr (20), das in eine Gleichstrom-Vorkühlstufe mit Eintrittsöffnung (18) für wasserbesprühten Klinker und in eine anschließende Gegenstrom-Endkühlstufe/Trocknungszone mit Austrittsöffnung (23) für abgekühlten trockenen Klinker unterteilt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Vorkühlstufe des Drehrohres (20) mit dem Klinkerausfallgehäuse (11) eines Klinkerbrennofens (10) über eine Klinkerförderleitung (13) verbunden ist, deren Obersei­ te zur Erweiterung der Vorkühlstufe Wassersprühdüsen (14) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der dem Drehrohr vorgeschalteten Klinker­ förderleitung (13) als schräg zur Horizontalen geneigte Rutsche ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Vorkühlstufe die Gestalt eines kegel­ stumpfförmigen Gehäuses (19) aufweist, dessen größerer Durchmesser an dem die Einlaßöffnung (18) für den wasserbe­ sprühten Klinker aufnehmenden Drehrohrende liegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Gleichstrom-Vorkühlstufe (19) des Drehrohres (20) an der Innenwandung Einbauten (24) wie spi­ ralförmige Rührwerkzeuge oder dergleichen zum Umwälzen und Mischen des Klinkers untereinander und mit den Brüden sowie mit gegebenenfalls vorhandenem Wasserrückstand aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang zwischen kegelstumpfförmigem Gehäuse (19) und zylindrischem Teil des Drehrohres (20) im Bereich des kleinen Kegelstumpfdurchmessers ein von der Gehäuseinnenwan­ dung vorspringender Rückhaltering (25) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrohr zwischen der mit Einbauten versehenen Gleichstrom-Vorkühlstufe (19) und der Gegenstrom-Endkühl­ stufe/Trocknungsstufe eine mit Hubelementen (27) versehene Übergangszone (26) aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gegenstrom-Endkühlstufe/Trock­ nungszone des Drehrohres (20) vom Klinkerausfallende (23) her ein konzentrisch angeordnetes Rohr (28) hineinragt zum Abzug des Trocknungsgases zusammen mit den Brüden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwischen Drehrohrmantel und mitdrehendem konzentrischen Innenrohr (28) in sektorale Kammern (30) unterteilt ist, in welchen der abkühlende Klinker im Gegen­ strom zum warmen Trocknungsgas (31) parallel zur Drehachse des Drehrohres (20) zum Klinkerausfallende (23) fließt.