Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Feingut

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Feingut, enthaltend einen mehrstufigen Zyklonvorwärmer, einen Drehrohrofen sowie einen mit Tertiärluft von einem Kühler gespeisten Calcinator zur Vorcalcination des vorgewärmten Feingutes, wobei die Tertiärluftleitung an der Einmündung in den Calcinator verengt ist. Dadurch wird eine Intensivierung der Vermischung von Gut, Brennstoff und Gas sowie ein verbesserter Ausbrand besonders von reaktionsträgen Brennstoffen erzielt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die EP-A- 2 054 bekannt. Der nach unten geneigte Teil der Tertiärluftleitung ist hierbei als einfaches zylindrisches Rohr ausgebildet.

[0003] Um das aus der zweituntersten Stufe des Zyklonvorwärmers in die Tertiärluftleitung eingetragene Feingut auf der kurzen zur Verfügung stehenden Wegstrecke (zwischen der Einmündung der Gutleitung und der Brennzone) einwandfrei aufzulösen und zuverlässig in die Brennzone einzuführen, ist es bekannt (EP-A- 75 118), den nach unten geneigten Teil der Tertiärluftleitung mit einer die Strömungsgeschwindigkeit der Luft an der Einmündung der Gutleitung erhöhenden Verengung zu versehen und die Luftleitung zwischen der Verengung und dem die Brennzone bildenden Calcinator als Diffusor auszubilden.

[0004] Im praktischen Betrieb derartiger Vorrichtungen zeigt sich nun, daß in bestimmten Fällen (insbesondere bei einem trägen Reaktionsverhalten des Brennstoffes und/oder des Rohmateriales) der Brennstoffausbrand sowie die Entsäuerung des Rohmateriales im Calcinator nur bis zu einem gewissen Grad erfolgen.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß auch bei einem trägen Reaktionsverhalten von Brennstoff und/oder Rohmaterial ein guter Brennstoffausbrand und eine hohe Entsäuerung des Rohmateriales ini _Calcinator erreicht werden.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

[0007] Durch die Verengung der Tertiärluftleitung an der Einmündung in den Calcinator wird die Geschwindigkeit der Tertiärluft und damit ihr Impuls beim Eintritt in den Calcinator

[0008] wesentlich erhöht. Dadurch ergibt sich eine bessere Durchdringung der Tertiärluft und des Drehrohrofenabgases sowie eine bessere Vermischung des vorgewärmten Feingutes und des Brennstoffes im Gasstrom. Durch die Erhöhung der Turbulenz an der Einmündung der Tertiärluftleitung in den Calcinator wird die Verbrennung des Brennstoffes besonders in der Anfangsphase entscheidend intensiviert.

[0009] Wird die Tertiärluftleitung in zwei Teilleitungen unterteilt, an die je eine Gutleitung angeschlossen ist und die an einander gegenüberliegenden Umfangsstellen in den Calcinator einmünden, so sind erfindungsgemäß die Einmündungen der beiden Tertiärluft-Teilleitungen derart gegeneinander versetzt, daß die beiden Tertiärluft-Teilströme im

[0010] Calcinator einen Drall mit vertikaler Achse bilden.

[0011] Hierdurch wird erreicht, daß auch in den weiter stromabwärts liegenden Bereichen des Calcinators eine Drallkomponente vorhanden ist, die eine gute Nachvermischung von Brennstoff, Feingut und Luft gewährleistet und die damit auch bei Verwendung von sehr reaktionsträgem Brennstoff für einen vollständigen Restausbrand sorgt.

[0012] Da andererseits die im Bereich der Einmündung der beiden Tertiärluft-Teilleitungen erzeugte starke Drallströmung sich im weiteren Strömungsverlauf innerhalb des Calcinators auflöst, können die in Drallströmungen auftretenden Materialsträhnen, die auch noch unreagierte Brennstoffpartikel einschließen, beim Zerfall der Drallströmung mit der umgebenden Gasatmosphäre reagieren. Versuche haben gezeigt, daß die Nah- und Fernwirkung der erfindungsgemäßen Tertiärluft-Einführung sowohl eine beträchtliche Steigerung der nischwirkung im stromabliegenden Teil des Calcinators, als auch eine erhebliche Intensivierung des Brennstoffausbrandes zur Folge haben.

[0013] Versuche zeigten, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Tertiärluft an der Einmündung in den Calcinator ohne weiteres bis auf das Doppelte der Tertiärluftgeschwindigkeit im nicht verengten Leitungsteil gesteigert werden kann, ohne daß dadurch der Druckverlust der Gesamtanlage steigt. Das ohnehin vorhandene Druckpotential zwischen dem

[0014] Calcinator und der Tertärluftleitung ist ausreichend hoch, um eine Querschnittsverengung der genannten Größenordnung zu überwinden. Im allgemeinen beträgt der lichte Querschnitt der Tertiärluftleitung an der Einmündung in den Calcinator 25 bis 75% des nicht verengten Leitungsquerschnitts.

[0015] Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Erläuterung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig.1 eine Schemadarstellung der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

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

Fig.3 einen Schnitt (entsprechend Fig.2) durch eine Abwandlung,

Fig.4 und 5 Schnittdarstellungen von zwei weiteren Ausführungsbeispielen,

Fig.6 -eine Seitenansicht zu den Ausführungsbeispielen der Fig.4 und 5,

Fig.7 einen Horizontalschnitt durch eine weitere Variante.

[0016] Die in Fig.1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Feingut, insbesondere von Zementrohmaterial, enthält einen mehrstufigen Zyklonvorwärmer, von dem lediglich die beiden Zyklone 1 und 2 der untersten Stufe dargestellt sind. Die Vorrichtung enthält weiterhin einen Drehrohrofen 3, dessen zur untersten Stufe des Zyklonvorwärmers führende Abgasleitung einenzur Vorcalcination des vorgewärmten Feingutes dienenden Calcinator 4 bildet.

[0017] Dem Drehrohrofen 3 ist ein (nicht dargestellter) Kühler nachgeschaltet, von dem eine Tertiärluftleitung zum Calcinator 4 führt, die in zwei Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 unterteilt ist. Der in den.Calcinator 4 einmündende Teil der Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 ist in Strömungsrichtung gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt.

[0018] In diese beiden Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 münden Gutleitungen 7, 8 ein, die von der (nicht dargestellten) zweituntersten Stufe des Zyklonvorwärmers kommen.

[0019] In den Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 sind ferner dicht an der Einmündung in den Calcinator 4 Brenner 9, 10 angeordnet.

[0020] Erfindungsgemäß sind die beiden Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 an ihrer Einmündung in den Calcinator 4 verengt. Bei dem in den Fig.1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Querschnittsverengung durch einen in Strömungsrichtung der Tertiärluft den Leitungsquerschnitt zunehmend verkleinernden Keil 11, 12 gebildet, wobei der engste Leitungsquerschnitt an der Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 in den Calcinator 4 vorhanden ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.1, 2 und 3 sind die Keile 11, 12 an der Oberseite des Leitungsquerschnittes angebracht, so daß die Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen in den Calcinator durch Abdeckung des oberen Querschnittsbereiches verengt ist. Die Keile 11, 12 können in Feuerfestmasse ausgebildet werden. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Rohrleitung selbst bereits keilförmig auszubilden. Die Eintritts-Querschnitte der beiden Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 in den Calcinator 4 können grundsätzlich jede beliebige geometrische Form erhalten.

[0021] Im Betrieb der Vorrichtung gelangt das im Zyklonvorwärmer vorgewärmte Feingut über die Gutleitungen 7, 8 der zweituntersten Stufe in die Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 (Pfeile 13, 14) und wird hier von den Tertiärluft-Teilströmen (Pfeile 15, 16) erfaßt. Das Gut-Luft-Gemisch wird dann durch die von den Keilen 11 und 12 gebildete Verengung zunehmend beschleunigt, vermischt sich im Bereich der Brenner 9, 10 mit dem hier zugesetzten Brennstoff (Pfeile 17, 18) und tritt dann mit hoher Geschwindigkeit in den Calcinator 4 ein. Das Gut-Brennstoff-Tertiärluft-Gemisch (Pfeile 19, 20) wird von den.aufsteigenden Ofenabgasen (Pfeil 21) erfaßt und umgelenkt. Im Calcinator 4 erfolgt sodann der Ausbrand des Brennstoffes sowie die Entsäuerung (Vorcalcination) des Feingutes. Das in den Zyklonen 1 und 2 der untersten Stufe des Zyklonvorwärmers abgeschiedene, hochentsäuerte Feingut gelangt sodann über die Gutleitungen 22, 23 in den Drehrohrofen 3.

[0022] Der Einmündungs-Querschnitt der Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 in den Calcinator 4 kann unterschiedlich gestaltet werden, Fig.2 veranschaulicht die Verengung eines runden Eintritts-Querschnitts und Fig.3 die Verengung eines rechteckigen Eintritts-Querschnitts. Wie bereits erwähnt, sind auch andere Querschnittsformen möglich.

[0023] Während bei den Ausführungen entsprechend den Fig. 1 bis 3 die Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen in den Calcinator durch Abdeckung des oberen Querschnittsbereiches verengt ist, zeigen die _Fig.4 bis 7 Ausführungsbeispiele, bei.denen die Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen in den Calcinator durch Abdeckung eines seitlichen Querschnittsbereiches verengt ist. Dabei veranschaulicht Fig.4 die seitliche Verengung eines runden Eintritts-Querschnitts und Fig.5 die seitliche Verengung eines rechteckigen EintrittsQuerschnittes.

[0024] Gemäß Fig.6 wird die Querschnittsverengung der _Tertiärluft-Teilleitungen 5 und 6 durch einen Schieber 24, 25 gebildet, der an der Einmündung der Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 in den Calcinator 4 vorgesehen ist und der zweckmäßig verstellbar ist.

[0025] Bei einer seitlichen Verengung des Querschnittsbereiches werden die verengten Querschnittsbereiche der Einmündungen der beiden Tertiärluft-Teilleitungen zweckmäßig derart gegeneinander versetzt, daß die beiden Tertiärluft-Teilströme gegenüber der vertikalen Achse des Calcinators seitlich versetzt in den Calcinator 4 eintreten.'

[0026] Fig.7 veranschaulicht dies am Beispiel einer seitlichen Verengung durch Keile 26, 27: Diese beiden Keile befinden sich jeweils auf der rechten Seite (betrachtet in Strömungsrichtung) der betreffenden Tertiärluft-Teilleitung 5, 6, so daß die Tertiärluft-Teilströme 28, 29 seitlich versetzt gegenüber der vertikalen Achse 30 des Calcinators 4 in diesen eintreten und im Calcinator einen Drall mit vertikaler Achse bilden.

[0027] Die Gutleitungen 7, 8 münden derart in die Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 ein, daß die gedachte Verlängerung der Gutleitungen einen Abstand von den seitlichen Wandungen der Tertiärluft-Teilleitungen besitzt, vorzugsweise mittig zwischen diesen seitlichen Wandungen liegt. Dadurch wird erreicht, daß das vorgewärmte Feingut beim Eintritt in die Tertiärluft-Teilleitungen 5, 6 nicht unmittelbar an einer seitlichen Wandung der (gegebenenfalls hier bereits etwas verengten) Tertiärluft-Teilleitung entlangläuft, sondern vorzugsweise mittig in den freien Querschnitt der Tertiärluft-Teilleitungen eintritt. Dadurch wird das Feingut einwandfrei von der Tertiärluft erfaßt, und es werden Ablagerungen und Anbackungen in den Tertiärluft-Teilleitungen vermieden.

[0028] Werden die Verengungen der Tertiärluft-Teilleitungen an der Einmündung in den Calcinator nicht durch Schieber, sondern zur Vermeidung von Druck-Verlusten und Ablagerungen durch Keile gebildet, so können diese Keile in Feuerfestmasse ausgebildet werden. Hierbei ist es zugleich möglich, beliebige Übergänge des Leitungsquerschnitts zu gestalten, beispielsweise von einem runden Querschnitt im unverengten Teil auf einen eckigen Querschnitt an der Einmündung in den Calcinator überzugehen.

[0029] Bei den anhand der Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Tertiärluftleitung jeweils in zwei Teilleitungen 5, 6 unterteilt. Die Erfindung kann jedoch vorteilhaft auch bei Verwendung einer nicht unterteilten Tertiärluftleitung eingesetzt werden. Auch bei einem solchen einseitigen Eintritt der Tertiärluft in den Calcinator wird durch eine geeignete Anordnung der verengten Einmündung dafür gesorgt, daß im Calcinator eine turbulente Strömung entsteht. Dies kann beispielsweise durch eine seitliche Versetzung der Einmündung nach Art von Fig. 7 (in diesem Falle jedoch unter Verwendung einer einzigen Tertiärluftleitung) erreicht werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Feingut, insbesondere von Zementrohmaterial, enthaltend

a) einen mehrstufigen Zyklonvorwärmer,

b) einen Drehrohrofen (3),

c) einen zwischen dem Drehrohrofen (3) und der untersten Stufe (1, 2) des Zyklonvorwärmers angeordneten Calcinator (4), der eine zur Vorcalcination des vorgewärmten Feingutes dienende Brennzone bildet,

d) einen dem Drehrohrofen (3) nachgeschalteten Kühler,

e) eine vom Kühler zur Brennzone führende Tertiärluftleitung (5, 6), deren in den Calcinator (4) einmündender Teil in Strömungsrichtung gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt ist,

f) eine von der zweituntersten Stufe des Zyklonvorwärmers kommende Gutleitung (7, 8), die in den nach unten geneigten Teil der Tertiärluftleitung (5, 6) am Umfang dieser Leitung einmündet, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

g) die Tertiärluftleitung (5, 6) ist an der Einmündung in den Calcinator (4) verengt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Tertiärluftleitung in zwei Tertiärluft_-Teilleitungen (5, 6) unterteilt ist, an die je eine Gutleitung (7, 8) angeschlossen ist und die an einander gegenüberliegenden Umfangsstellen in den Calcinator (4) einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungen der beiden Tertiärluft-Teilleitungen (5, 6) derart gegeneinander versetzt sind, daß die beiden Tertiärluft-Teilströme im Calcinator (4) einen Drall mit vertikaler Achse bilden, der stromabwärts im Calcinator in eine turbulente Strömung zerfällt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Querschnitt der Tertiärluftleitung (5, 6) an der Einmündung in den Calcinator (4) 25 bis 75% des nicht verengten Leitungsquerschnittes beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung der Tertiärluftleitung (5, 6) in den Calcinator (4) durch Abdeckung des oberen Querschnittsbereiches verengt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung der Tertiärluftleitung (5, 6) in den Calcinator (4) durch Abdeckung eines seitlichen Querschnittsbereiches verengt ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verengten Querschnittsbereiche der Einmündungen der beiden Tertiärluft-Teilleitungen (5, 6) derart gegeneinander versetzt sind, daß die beiden Tertiärluft-Teilströme (28, 29) gegenüber der vertikalen Achse (30) des Calcinators (4) seitlich versetzt in den Calcinator (4) eintreten.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungen der zwei Tertiärluft-Teilleitungen (5, 6) in den Calcinator (4) so weit gegeneinander seitlich versetzt sind, daß sie sich nicht überdecken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungen der beiden Tertiärluft-Teilleitungen (5, 6) in der Höhenlage gegeneinander versetzt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung durch einen an der Einmündung der Tertiärluftleitung (5, 6).in den Calcinator (4) vorgesehenen, vorzugsweise verstellbaren Schieber (24, 25) gebildet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung durch einen in Strömungsrichtung der Tertiärluft den Leitungsquerschnitt zunehmend verkleinernden Keil (11, 12) gebildet wird, wobei der engste Leitungsquerschnitt an der Einmündung der Tertiärluftleitung (5, 6) in den Calcinator (4) vorhanden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutleitung (7, 8) derart in die Tertiärluftleitung (5, 6) einmündet, daß die gedachte Verlängerung der Gutleitung einen Abstand von den seitlichen Wandungen der Tertiärluftleitung besitzt, vorzugsweise mittig zwischen diesen seitlichen Wandungen liegt.

Zeichnung