[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zement durch Brennen von
pulverförmigem Rohmaterial in einer Wirbelschicht, in die vorgewärmtes Rohmaterial,
Brennstoff, vorgewärmte Luft sowie ein rezyklierter Teil des gebrannten Gutes eingeführt
werden, wobei das aus der Wirbelschicht ausgetragene Gut anschließend in einer Kühlzone
durch einen Kühlluftstrom gekühlt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung das
Verfahrens.
[0002] Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Zement bekannt (CH-A 292 727), bei dem die
Trocknung, Vorwärmung und Entsäuerung des Rohmateriales in übereinander angeordneten
Wirbelschichten eines schachtförmigen Reaktors erfolgt, während das Fertigbrennen
des Materiales (d.h. die Klinkerbildung) in einem sich trichterförmig nach unten verjüngenden
Reakstionsraum geschieht, dem im unteren Bereich Brennstoff und im oberen Bereich
das zu brennende Material zugeführt werden, wobei sich an das untere Auslaßende dieses
Reaktionsraumes eine Kühlzone anschließt. Die Wärmebehandlung des Materiales in der
Trocknungs-, Vorwärm- und Entsäuerungsstufe erfolgt durch die heißen Abgase der Fertigbrennzone
sowie eventuell durch zusätzlichen Brennstoff. Nachteilig ist bei diesem Verfahren
vor allem die Schwierigkeit, die Aufenthaltszeit des Gutes in der Fertigbrennzone
genau zu steuern und eine gleichmäßige Wärmebehandlung aller Gutteilchen in der Fertigbrennzone
zu gewährleisten.
[0003] Es ist weiterhin bekannt, granuliertes Zementrohmaterial in einer Wirbelschicht zu
brennen ("Zement-Kalk-Gips", 1970, S.343 bis 347, FR-A 1 192 838 sowie DE-B 1 433
913). Nachteilig ist hierbei der mit dem Granulieren des Rohmateriales verbundene
Aufwand sowie die mangelnde Gleichmäßigkeit der Wärmebehandlung der inneren und äußeren
Materialzonen der Granalien.
[0004] Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man ferner versucht, pulverförmiges Zementrohmaterial
in einer Wirbelschicht zu brennen (DE-B 1 156012, CH-A 381 590, NL-A 69 08 171 sowie
"Zement-Kalk-Gips", 1971, S.571 bis 573). Hierbei wird in die Wirbelschicht außer
pulverförmigen Rohmaterial, Brennstoff, Verbrennungs- und Auflockerungsluft auch ein
rezyklierter Teil des gebrannten Gutes als sog. "Saatklinker" eingeführt, so daß in
der Wirbelschicht durch Anlagerung des Rohmehles ein kontinuierliches Kornwachstum
der Klinkerteilchen erreicht wird. Das Rohmaterial sowie die Luft werden vor Aufgabe
in die Wirbelschicht vorgewärmt. Der gebrannte Klinker wird entweder durch einem Überlauf
bzw. einen zentralen Ablauf nach unten aus der Wirbelschicht abgezogen (vgl. DE-B
1 156 012 bzw. CH-A 381 590) oder zusammen mit den Gasen nach oben aus dem Wirbelschichtreaktor
ausgetragen (vgl. NL-A 69 08 171).
[0005] Bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens traten erhebliche Schwierigkeiten
auf, die eine Realisierung im großtechnischen Maßstab bisher ausschlossen. So erwies
es sich bisher vielfach als schwierig, das vorgewärmte Rohmaterial und den Brennstoff
rasch und gleichmäßig in der Wirbelschicht zu verteilen und den Betrieb der Wirbelschicht
einwandfrei zu stabilisieren. Durch das vorhandene Kornband stellt sich nämlich in
der Wirbelschicht ein gewisser Separiereffekt und damit ein nach unten hin abnehmender
Lückengrad ein (als Lückenqrad gilt das Verhältnis von Leervolumen zu Gesamtvolumen
einer Wirbelschicht).
[0006] Problematisch ist bei dem bekannten Verfahren weiterhin die starke Alkaliverdampfung
beim Brennen in der Wirbelschicht. Hierdurch ergibt sich bei stark alkalihaltigen
Rohmaterialien ein außerordentlich hoher Alkaligehalt in den Abgasen der Wirbelschicht,
was eine Nutzung dieser Abgase zur Vorwärmung des Rohmateriales vielfach ausschließt
und damit zu einem unerwünscht großen Wärmebedarf führt. Der Erfindung liegt daher
die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Mängel ein Verfahren zum Brennen von
pulverförmigem Zementrohmaterial in einer Wirbelschicht zu schaffen, das sich durch
einen besonders stabilen Betrieb der Wirbelschicht, ein sehr gleichmäßig gebranntes
Endprodukt sowie einen vergleichsweise niedrigen Wärmeverbrauch auszeichnet und auch
die Herstellung von Zementklinker mit besonders niedrigem Alkaligehalt gestattet.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:
a) Das vorgewärmte Rohmaterial wird vor Aufgabe in die Wirbelschicht in einer Vorkalzinationszone
mit zusätzlichem Brennstoff bis auf einen Entsäuerungsgrad von 80 bis 95% vorkalziniert;
b) aus dem unteren Bereich der Wirbelschicht gelangt das gebrannte Gut in eine Kühlzone,
die von dem unmittelbar unterhalb der Wirbelschicht befindlichen Teil der Gutschüttung
gebildet wird;
c) ein Teil des Kühlluftstromes wird von unten her und ein weiterer Teil von der Seite
her in die Wirbelschicht eingeführt;
d) das vorkalzinierte Gut wird durch den von der Seite her in die Wirbelschicht eingeführten
Teil des Kühlluftstromes in die Wirbelschicht eingetragen;
e) in dem zur Einführung des vorkalzinierten Gutes bestimmten unteren Bereich der
Wirbelschicht wird durch eine Querschnittsverengung etwa derselben Lückengrad wie
im oberen Bereich der Wirbelshicht, vorzugsweise ein Lückengrad zwischen 0,5 und 0,8
eingestellt;
f) die in der Wirbelschicht befindliche Gutmenge wird in Abhängigkeit von einem in
der Wirbelschicht gemessenen Gasdruck geregelt.
[0008] Erfindungsgemäß erfolgt eine weitgehende Entsäuerung (Vorkalzination, d.h. Austreibung
des CO
2) des Rohmateriales vor Aufgabe in die Wirbelschicht. Dadurch wird die Wirbelschicht
von einem großen Teil der sonst zu leistenden Wärmearbeit entlastet, was wessentliche
Vorteile mit sich bringt: Die Wirbelschicht kann kleiner dimensioniert werden, erfordert
nur eine geringere Brennstoffzufuhr und liefert eine kleinere Abgasmenge. Die wesentliche
Verringerung der Abgasmenge der Wirbelschicht gestattet es, bei besonders hohem Alkaligehalt
des Rohmateriales auf eine Verwertung dieser Abgase zur Vorwärmung und Vorkalzination
des Rohmateriales ganz oder teilweise zu verzichten, ohne dadurch den Wärmebedarf
wesentlich zu vergrößern..
[0009] Indem erfindungsgemäß ein Teil des Kühlluftstromes von unten her und ein weiterer
Teil von der Seite her in die Wirbelschicht eingeführt wird, erreicht man eine rasche
und gleichmäßige Verteilung von vorkalziniertem Gut und Brennstoff in der Wirbelschicht,
eine besonders gleichmäßige Wärmebehandlung des Gutes und einen sehr stabilen Betrieb
der Wirbelschicht.
[0010] Die rasche und gleichmäßige Verteilung des vorkalzinierten Gutes in der Wirbelschicht
wird ferner noch dadurch begünstigt, daß das vorkalzinierte Gut durch einen Teil des
Kühlluftstromes von der Seite her, vorzugsweise mit einem Impuls zwischen 49 und 98
Ns, in die Wirbelschicht eingeführt wird.
[0011] Indem dabei in dem zur Einführung des vorkalzinierten Gutes bestimmten unteren Bereich
der Wirbelschicht durch eine Querschnittsverengung etwa derselbe Lückengrad wie im
oberen Bereich der Wirbelschicht eingestellt wird, ergibt sich eine besonders intensive
Materialbewegung in dieser Einführzone, was die Gefahr von Ansatzbildungen und Agglomerationen
in diesem besonders gefährdeten Bereich praktisch ausschließt. Außerdem erreicht man
durch diese Maßnahme eine sehr gute Verteilung des vorkalzinierten Gutes in der Wirbelschicht
auch dann, wenn die Guteinführstelle sehr tief, d.h. dicht über der Kühlzone liegt.
[0012] Die durch die starke Vorkalzination und die rasche, gleichmäßige Verteilung von vorkalziniertem
Gut und Brennstoff in der Wirbelschicht wesentlich verbesserten Brennverhältnisse
in der Wirbelschicht gewährleisten außerdem ein gutes Funktionieren der unmittelbar
unter der Wirbelschicht angeordneten Kühlzone und schließen insbesondere Betriebsstörungen
durch Zusammenbackungen von Gut in der Kühlzone aus. Das erfindungsgemäße Verfahren
liefert damit sehr homogen gebrannte Klinkerkügelchen von annähernd gleichmäßiger
Korngröße.
[0013] Für einen stabilen Betrieb der Wirbelschicht ist es dabei wichtig, daß die jeweils
in der Wirbelschicht befindliche Gutmenge unabhängig von Schwankungen der zu- und
abgeführten Gutmenge annähernd konstant gehalten wird. Da jedoch in der Wirbelschicht
eine wesentliche Kornvergrößerung eintritt, läßt sich die notwendige Konstanthaltung
der Gutmenge nicht durch eine einfache volumetrische Steuerung der zu- und abgeführten
Gutmenge erreichen. Erfindungsgemäß wird daher die in der Wirbelschicht befindliche
Gutmenge in Abhängigkeit von einem in der Wirbelschicht gemessenen Gasdruck geregelt.
Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich nämlich überraschend herausgestellt,
daß ein in der Wirbelschicht gemessener Gasdruck ein sehr feinfühliges und zuverlässiges
Maß für die in der Wirbelschicht befindliche Gutmenge ist, so daß letztere in Abhängigkeit
von dem Gasdruck konstant gehalten werden kann (indem entweder die aus der Wirbelshicht
bzw. der Kühlzone ausgetragene Gutmenge oder die in die Wirbelschicht eingeführte
Gutmenge oder beide Gutmengen entsprechend gesteuert werden).
[0014] Zweckmäßig wird dabei die in der Wirbelschicht befindliche Gutmenge in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen einem in der Wirbelschicht gemessenen Gasdruck und einem
in der Abgasleitung der Wirbelschicht gemessenen Gasdruck geregelt, da bei einer solchen
Differenzdruckregelung eine Erhöhung der Abgasmenge der Wirbelschicht keinen Einfluß
auf den eingestellten Sollwert besitzt.
[0015] Zumindest ein Teil des Brennstoffes wird zweckmäßig unterhalb der Oberfläche der
Wirbelschicht, vorzugsweise etwa in Höhe der Zufuhr des vorkalzinierten Gutes, von
der Seite her in die Wirbelschicht eingeführt. Ein weiterer Teil des Brennstoffes
kann über die Oberfläche der Wirbelschicht oder zusammen mit dem rezyklierten Teil
des gebrannten Gutes in die Wirbelschicht eingeführt werden.
[0016] Der von der Seite her pneumatisch in die Wirbelschicht eingeführte Teil des Brennstoffes
wird vorzugsweise zusammen mit dem vorkalzinierten Gut in die Wirbelschicht eingebracht,
und zwar vorteilhaft an mehreren, gleichmäßig über den Umfang der Wirbelschicht verteilten
Stellen. Dadurch erzielt man eine besonders rasche und gleichmäßige Verteilung von
Gut und Brennstoff in der Wirbelschicht.
[0017] Für einen optimalen Betrieb der Wirbelschicht hat es sich als günstig erwiesen, wenn
etwa 50 bis 90%, vorzugsweise etwa 2/3 der gesamten, der Wirbelschicht zugeführten
Luft von unten her und 10 bis 50%, vorzugsweise etwa 1/3 der Luft von der Seite her
in die Wirbelschicht eingeleitet werden.
[0018] Der Vorwärm- und Vorkalzinationszone wird zweckmäßig ein einstellbarer Teil der Abgase
der Wirbelschicht sowie vorsugsweise ein einstellbarer Teil des Kühlluftstromes zugeführt,
während der übrige Teil der Abgase der Wirbelschicht unter Umgehung der Vorwärm- und
Vorkalzinationszone abgeführt wird. Bei besonders alkalihaltigem Rohmaterial können
auch die gesamten Abgase der Wirbelschicht unter Umgehung der Vorwärm- und Vorkalzinationszone
abgeführt und letztere ausschließlich mit Kühlluft gespeist werden.
[0019] Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in der Zeichnung veranschaulicht.
[0020] Die Anlage enthält einen Vorwärmer 1, eine Vorkalzinationszone 2 und einen schachtförmigen
Reaktionsraum 3 mit einer Wirbelschicht 4 und einer Kühlzone 5.
[0021] Im Vorwärmer 1, der beispielsweise als mehrstufiger Zylkonwärmetauscher ausgebildet
sein kann, wird das bei 6 aufgegebene pulverförmige Rohmaterial im Gegenstrom durch
heiße Gase (Pfeil 7) vorgewärmt und gelangt dann (Pfeil 8) in die Vorkalzinationszone
2, wo es durch die heißen Abgase (Pfeil 9) des Reaktionsraumes 3 und zusätzlichen
Brennstoff (Pfeil 10) bis auf einen Entsäuerungsgrad von 80 bis 95% vorkalziniert
wird.
[0022] Das vorkalzinierte Gut wird dann (Pfeile 11, 12) Förderleitungen 13, 14 zugeführt,
über die es zusammen mit Brennstoff 15 bzw. 16 an wenigstens zwei einander gegenüberliegenden
Stellen vom Umfang her pneumatisch in die Wirbelschicht 4 eingetragen wird (Pfeile
17).
[0023] Der lichte Querschnitt des Reaktionsraumes 3 ist im Bereich der Einmündung der Förderleitungen
13, 14 verengt und erweitert sich von dieser Guteinführzone aus nach oben hin konisch.
Der Querschnitt des Reaktionsraumes 3 sowie die Strömungsgeschwindigkeiten der Luft
sind so bemessen, daß sich in dem zur Einführung des vorkalzinierten Gutes bestimmten
unteren Bereich der Wirbelschicht, d.h. etwa auf der Höhe der Förderleitungen 13,
14, etwa derselbe Lückengrad, vorzugsweise zwischen 0.6 und 0.7 wie im oberen Bereich
der Wirbelschicht einstellt.
[0024] In der Wirbelschicht 4 wird das vorkalzinierte Gut zu Zementklinker gebrannt. Nach
Erreichen einer bestimmten Klinkergröße gelant das gebrannte Gut in die Kühlzone 5,
der von unten her durch den luftdurchlässigen Boden 18 ein Kühlluftstrom (Pfeile 19)
zugeführt wird.
[0025] Das gekühlte Gut wird durch eine rotierende Austragseinrichtung 20 abgezogen (Pfeil
21). Ein Teil des Gutes wird als Saatklinker in die Wirbelschicht 4 rezykliert (Pfeil
22).
[0026] Ein durch die Pfeile 23 gekennzeichneter Teil des Kühlluftstromes wird von unten
her als Auflockerungs- und Verbrennungsluft in die Wirbelschicht 4 eingeführt. Ein
weiterer Teil (Pfeil 24) wird seitlich am Umfang des oberen Bereiches der Kühlzone
5 durch eine Luftabzugsleitung abgezogen, enventuell in einem Zyklon 25 entstaubt
und durch ein Gebläse 26 den Förderleitungen 13, 14 als Förderluft für das vorkalzinierte
Gut (Pfeile 11, 12) und den Brennstoff (Pfeile 15, 16) zugeführt (Pfeile 27, 28).
[0027] Ein weiterer Teil dieser vom Gebläse 26 geförderten Luft kann-zweckmäßig unterhalb
der Ebene der Förderleitungen 13, 14-als zusätzliche Seitenluft in die Wirbelschicht
4 eingeführt werden (Pfeile 29, 30).
[0028] Ein weiterer Anteil der vom Gebläse 26 geförderten Luft der Kühlzone 5 kann als zusätzliche
Verbrennungsluft der Vorkalzinationszone 2 zugeleitet werden (Pfeil 31). Ein eventuell
überschüssiger Luftanteil (Pfeil 32) kann verworfen oder anderweitig verwertet werden.
Ebenso kann ein gewisser Anteil der Abgase der Wirbelschicht 4-insbesondere bei hohem
Alkaligehalt-unter Umgehung der Vorkalzinationszone 2 und des Vorwärmers 1 abgezweigt
werden (Pfeil 33).
[0029] Zur Regelung der in der Wirbelschicht 4 befindlichen Gutmenge enthält die Anlage
vier Druckmeßstellen 34, 35, 36 und 37, von denen die Druckmeßstelle 34 etwa im Bereich
der Guteinführung liegt, die Meßstelle 35 etwa auf 1/3 bis 1/2 der Höhe der Wirbelschicht
4, die Druckmeßstelle 36 im oberen Drittel der Wirbelschicht und die Druckmeßstelle
37 in der Abgasleitung der Wirbelschicht.
[0030] Die vier Druckmeßstellen sind an einen Druckumformer 38 angeschlossen, der mit einem
Regler 39 verbunden ist. Dieser Regeler 39 wirkt einerseits auf die Austragseinrichtung
20 (Steuerleitung 40) und andererseits auf eine Gutaufgabe-Dosiereinrichtung 41 (Steuerleitung
42).
[0031] Der Regler 39 hält die in der Wirbelschicht 4 befindliche Gutmenge konstant, indem
beispielsweise durch die vom Regler 39 gesteuerte Austragseinrichtung 20 jeweils nur
die über dem Sollwert befindliche Gutmenge aus der Kühlzone 5 und damit aus der Wirbelschicht
4 ausgetragen oder indem durch die Gutaufgabe-Dosiereinrichtung 41 jeweils eine am
Sollwert fehlende Gutmenge zugeführt wird. Als Maß für die in der Wirbelschicht 4
befindlich Gutmenge wird ein von den Druckmeßstellen 34 bis 37 gelieferter Druckwert
verwendet, beispielsweise die Differenz der an den Meßstellen 34 und 37 bestimmten
Drücke.
[0032] Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene folgendes Beispiel:
In der Wirbelschicht (einschließlich ihrer engsten Stelle im Bereich der Gut- und
Brennstoffeinführung) wird eine Gasgeschwindigkeit von ca. 6 m/s und ein Lückengrad
(Verhaltnis von Leervolumen zu Gesamtvolumen der Wirbelschicht) von etwa 0,65 eingestellt;
in der Kühlzone beträgt die Gasgeschwindigkeit ca. 2 m/s und der Lückengrad etwa 0,4
oder weniger.
[0033] Die Körnung des Saatklinkers beträgt 2 bis 4 mm; das Verhältnis Rohmehl-Saatklinker
liegt bei 4:1.
[0034] Das vorgewärmte und vorkalzinierte Gut wird mit einer Temperatur von ca. 840°C in
die Wirbelschicht 4 eingeführt. In dieser Wirbelschicht herrscht eine Temperatur zwischen
1300 und 1350°C. In der Kühlzone 5 wird das Gut auf eine Temperatur von 80 bis 120°C
abgekühlt.
[0035] Der Glühverlust des Rohmateriales nach dem Vorwärmer liegt bei 5%. Die Körnung des
entsäuerten Rohmateriales beträgt 44% > 90/1m und 8,8% >200
flm.
[0036] Die Luftmengen können wie folgt gewählt werden; Der Kühlzone 5 werden von unten 1,00
Nm
3/kg Klinker zugeführt. Hiervon gelangen 0,33 Nm
3/kg KI direkt von unten her (Pfeile 23) in die Wirbelschicht, während 0,67 Nm
3/kg KI seitlich (Pfeil 24) aus der Kühlzone abgezogen werden. Von diesem letzteren
Teil gelangen 0,17 Nm
3/kg KI als Förderluft (Pfeile 27, 28) für vorkalziniertes Gut und Brennstoff von der
Seite her in die Wirbelschicht 4, während 0,5 Nm
3/kg KI unmittelbar (Pfeil 31) der Vorkalzinationszone 2 zugeführt werden. Eine gleich
große Luftmenge (0,5 Nm
3/kg KI) gelangt als Abgase der Wirbelschicht in die Vorkalzinationszone 2 (Pfeil 9).
[0037] Der zwischen den Druckmeßstellen 34 und 37 gemessene Differenzdruck liegt zwischen
78 und 118 m bar, der Differenzdruck zwischen den Druckmeßstellen 35 und 37 zwischen
25 und 39 m bar.
1. Verfahren zur Herstellung von Zement durch Brennen von pulverförmigem Rohmaterial
in einer Wirbelschicht, in die vorgewärmtes Rohmaterial, Brennstoff, vorgewärmte Luft
sowie ein rezyklierter Teil des gebrannten Gutes eingeführt werden, wobei das aus
der Wirbelschicht ausgetragene Gut anschließend in einer Kühlzone durch einen Kühlluftstrom
gekühlt wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) Das vorgewärmte Rohmaterial wird vor Aufgabe in die Wirbelschicht in einer Vorkalzinationszone
mit zusätzlichem Brennstoff bis auf einen Entsäuerungsgrad von 80 bis 95% vorkalziniert;
b) aus dem unteren Bereich der Wirbelschicht gelangt das gebrannte Gut in eine Kühlzone,
die von dem unmittelbar unterhalb der Wirbelschicht befindlichen Teil der Gutschüttung
gebildet wird;
c) ein Teil des Kühlluftstromes wird von unten her und ein weiterer Teil von der Seite
her in die Wirbelschicht eingeführt;
d) das vorkalzinierte Gut wird durch den von der Seite her in die Wirbelschicht eingeführten
Teil des Kühlluftstromes in die Wirbelschicht eingetragen;
e) in dem zur Einführung des vorkalzinierten Gutes bestimmten unteren Bereich der
Wirbelschicht wird durch eine Querschnittsverengung etwa derselben Lückengrad wie
im oberen Bereich der Wirbelshicht, vorzugsweise ein Lückengrad zwischen 0,5 und 0,8
eingestellt;
f) die in der Wirbelschicht befindliche Gutmenge wird in Abhängigkeit von einem in
der Wirbelschicht gemessenen Gasdruck geregelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorkalzinierte Gut mit
einem Impuls zwischen 49 und 98 Ns in die Wirbelschicht eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Brennstoffes
unterhalb der Oberfläche der Wirbelschicht, vorzugsweise etwa in Höhe der Zufuhr des
vorkalzinierten Gutes, von der Seite her in die Wirbelschicht eingeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil
des Brennstoffes zusammen mit dem vorkalzinierten Gut an mehreren, vorzugsweise gleichmäßig
über den Umfang der Wirbelschicht verteilten Stellen, von der Seite her durch einen
Teil des Kühlluftstromes in die Wirbelschicht eingeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Wirbelschicht
befindliche Gutmenge in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem in der Wirbelschicht
gemessenen Gasdruck und einem in der Abgasleitung der Wirbelschicht gemessenen Gasdruck
geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 50 bis 90%, vorzugsweise
etwa 2/3 der gesamten, der Wirbelschicht zugeführten Luft von unten her und 10 bis
50%, vorzugsweise etwa 1/3 der Luft von der Seite her in die Wirbelschicht eingeleitet
werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärm- und Vorkalzinationszone
ein einstellbarer Teil der Abgase der Wirbelschicht sowie vorzugsweise ein einstellbarer
Teil des Kühlluftstromes zugeführt wird, während der übrige Teil der Abgase der Wirbelschicht
unter Umgehung der Vorwärm-und Vorkalzinationszone abgeführt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend einen schachtförmigen
Reaktionsraum (3), der im unteren Bereich eine Kühlzone (5) und darüber eine Wirbelschicht
(4) aufweist, ferner enthaltend einen als mehrstufiger Gegenstrom-Wäremetauscher ausgebildeten
Vorwärmer (7) mit einer durch zusätzlichen Brennstoff (10) versorgten Vorkalzinationszone
(2), dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des oberen Bereiches der Kühlzone (5) wenigstens
eine Luftabzugsleitung (Pfeil 24) angeschlossen ist, die über ein Gebläse (26) mit
einer das vorkalzinierte Gut von der Seite her in den unteren Bereich der Wirbelschicht
(4) einführenden pneumatischen Förderleitung (13, 14), einer einen weiteren Luftstrom
von der Seite her in die Wirbelschicht (4) einführenden Leitung (Pfeile 29, 30) sowie
vorzugsweise mit einer der Vorkalzinationszone (2) Verbrennungsluft zuführenden Leitung
(Pfeil 31) verbunden ist und daß sich der lichte Querschnitt des Reaktionsraumes (3)
von der Guteinführzone (Förderleitungen 13, 14) nach oben hin konisch erweitert.
1. Procédé de production de ciment par cuisson de matière première pulvérulente dans
une couche fluidisée dans laquelle sont introduits la matière première réchauffée,
du combustible, de l'air réchauffé et une partie recyclée de la matière ayant subi
la cuisson, la' matière déchargée de la couche fluidisée passant ensuite dans une
zone de refroidissement par un flux d'air, procédé caractérisé par la combinaison
des particularités suivantes:
a) la matière première réchauffée passe avant d'être chargée dans la couche fluidisée
dans une zone de calcination initiale avec un complément de combustible de manière
que sont taux de désacidification atteigne 80 à 95%;
b) la matière ayant subi la cuisson parvient de la région inférieure de la couche
fluidisée dans une zone de refroidissement qui est formée par une partie du lit de
matière se trouvant immédiatement au-dessous de la couche fluidisée;
c) une partie du flux d'air de refroidissement est introduite par le bas et une autre
partie de cet air est introduite par le côté dans la couche fluidisée;
d) la partie du flux d'air de refroidissement introduite par le côté dans la couche
fluidisée charge dans cette dernière la matière ayant subi la calcination initiale;
e) un rétrécissement de section régie le taux de vides approximativement à la même
valeur, de préférence à une valeur comprise entre 0, 5 et 0,8, dans la région inférieure
de la couche fluidisée, qui est destinée à l'introduction de la matière ayant subi
la calcination initiale, et dans la région supérieure de cette couche;
f) la quantité de matière se trouvant dans la couche fluidisée est réglée en fonction
d'une pression de gaz mesurée dans cette couche.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière ayant subi la
calcination initiale est introduite dans la couche fluidisée par une impulsion d'une
intensité comprise entre 49 et 98 N.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie du combustible
est introduite par le côté dans la couche fluidisée sous la surface de cette dernière,
de préférence approximativement au niveau de l'admission de la matière ayant subi
la calcination initiale.
4. Procédé selon la revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'une partie du flux
d'air de refroidissement introduit par le côté, dans la couche fluidisée, au moins
une partie du combustible avec la matiére ayant subi la calcination initiale, en plusieurs
emplacements de préférence répartis régulièrement à la circonférence de cette couche.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de matière
se trouvant dans la couche fluidisée est réglée en fonction de la différence entre
une pression de gaz mesurée dans la couche fluidisée et une pression de gaz mesurée
dans la canalisation d'évacuation des gaz d'échappement de la couche fluidisée.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'environ 50 à 90%, de préférence
environ les deux tiers de la quantité totale d'air sont introduits par le bas et environ
10 à 50%, de préférence environ un tiers de cette quantité totale d'air sont introduits
par le côté dans le couche fluidisée.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie réglable des
gaz d'échappement de la couche fluidisée ainsi que de préference une partie réglable
du flux d'air de refroidissement sont dirigées dans les zones de réchauffage et de
calcination initiale tandis que le reste des gaz d'échappement de la couche fluidisée
est évacué en dérivation sur ces zones de réchauffage et de calcination initiale.
8.. Dispositif pour la mise en oeuvre du prodédé selon la revendication 1, comprenent
une chambre de réaction de type à cuve (3) qui comprend dans la région inférieure
une zone de refroidissement (5) et, au-dessus de cette dernière, une couche fluidisée
(4), ledit dispositif comprenant par ailleurs un réchauffeur
(1) conformé en échangeur de chaleur à plusieurs étages à contre-courant ainsi qu'une
zone de calcination initiale (2) alimentée en un complément de combustible (10), dispositif
caractérisé en ce qu'au moins une canalisation de soutirage d'air (flèche 24) raccordée
à la circonférence de la région supérieure de la zone de refroidissement (5) est reliée
par l'intermédiaire d'une soufflante (26) à une canalisation de transfert pneumatique
(13, 15) par laquelle la matière ayant subi la calcination initiale est introduite
par le côté dans la région inférieure de la couche fluidisée (4), à une canalisation
(flèches 29, 30) d'introduction d'un autre flux d'air par le côté par la couche fluidisée
(4) ainsi que de préférence à une canalisation (flèche 31) par laquelle de l'air comburant
est dirigé dans la zone de calcination initiale (2) et la section libre de la chambre
de réaction (3) s'élargit en cône vers le haut de la zone d'introduction de la matière
(canalisations de transfert 13, 14).
1. Method of producing cement by burning pulverulent raw material in a fluidized bed
into which preheated raw material, fuel, preheated air and a recycled portion of the
burnt material is introduced, the material discharged from the fluidized bed being
subsequently cooled in a cooling zone by a cooling air flow, characterised by the
combination of the following features:
a) The preheated raw material is precalcined prior to charging into the fluidized
bed in a precalcination zone with additional fuel up to a deacidification degree of
80 to 95%.
b) From the lower region of the fluidized bed the burnt material passes to a cooling
zone which is formed by the part of the material pile disposed directly beneath the
fluidized bed;
c) a part of the cooling air flow is introduced from below and a further part from
the side into the fluidized bed;
d) the precalcined material is carried into the fluidized bed by the part of the cooling
air flow introduced from the side into the fluidized bed;
e) In the lower region of the fluidized bed intended for the introduction of the precalcined
material by a cross-sectional construction substantially the same void degree as in
the upper region of the fluidized bed is set, preferably a void degree between 0.5
and 0.8;
f) the amount of material disposed in the fluidized bed is controlled in dependence
upon a gas pressure measured in the fluidized bed.
2. Method according to claim 1, characterised in that the precalcined material is
introduced into the fluidized bed with an impulse between 49 and 98 Ns.
3. Method according to claim 1, characterised in that at least a part of the fuel
is introduced from the side into the fluidized bed beneath the surface of the latter,
preferably substantially at the level of the supply of the precalcined material.
4. Method according to claims 1 and 3, characterised in that at least a part of the
fuel is introduced into the fluidized bed from the side by a part of the cooling air
flow together with the precalcined material at a plurality of points distributed preferably
uniformly over the periphery of the fluidized bed.
5. Method according to claim 1, characterised in that the amount of material in the
fluidized bed is controlled in dependence upon the difference between a gas pressure
measured in the fluidized bed and a gas pressure measured in the exhaust gas conduit
of the fluidized bed.
6. Method according to claim 1, characterised in that about 50 to 90%, preferably
about 2/3, of the entire air supplied to the fluidized bed is introduced from below
and about 10 to 50%, preferably about 1/3, of the air is introduced from the side
into the fluidized bed.
7. Method according to claim 1, characterised in that to the preheating and precalcination
zone an adjustable portion of the exhaust gases of the fluidized bed and preferably
an adjustable portion of the cooling air flow are supplied whilst the remaining portion
of the exhaust gases is removed from the fluidized bed bypassing the preheating and
precalcination zone.
8. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 including a shaft-like
reaction chamber (3) having in the lower region a cooling zone (5) and thereabove
a fluidized bed (4), furthermore a preheater (1) constructed as multi-stage couriferflow
heat exchanger and having a precalcination zone (2) supplied by additional fuel (10),
characterised in that at the periphery of the upper region of the cooling zone (5)
at least one extraction conduit (arrow 24) is connected which via a fan (26) is connected
to a pneumatic conveying conduit
(13) introducing the precalcined material from the side into the lower region of the
fluidized bed (4), a conduit (arrows 29, 30) introducing a further air flow from the
side into the fluidized bed (4) and preferably to a conduit (arrow 31) supplying combustion
air to the precalcination zone (2) and that the clear cross-section of the reaction
chamber (3) widens upwardly conically from the material introduction zone (conveying
conduits 13, 14).