DE1206346B

DE1206346B - Process for firing and sintering cement and similar goods in a shaft furnace

Info

Publication number: DE1206346B
Application number: DEP26311A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto George Lellep
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1960-12-30
Filing date: 1960-12-30
Publication date: 1965-12-02

Description

Verfahren zum Brennen und Sintern von Zement und ähnlichem Gut in einem Schachtofen Die Erfindung bezieht sich-auf ein Verfahren zum Brennen und Sintern von Zement und ähnlichem Gut in einem Schachtofen, wobei die Temperatur in der Sinterzone dicht oberhalb des Beginns der flüssigen Phase gehalten und keinesfalls die Temperatur überschritten wird, bei der ein stärkeres Zusammenbacken des gebildeten Klinkers zu festen Klumpen einsetzt.Process for firing and sintering cement and similar goods in a shaft furnace The invention relates to a method for firing and sintering of cement and similar material in a shaft furnace, the temperature in the sintering zone kept just above the beginning of the liquid phase and by no means the temperature is exceeded, in which a stronger caking of the clinker formed sets in to solid lumps.

Die Schwierigkeit bei einem derartigen Verfahren besteht darin, das ganze in der Sinterzone befindliche Gut gleichmäßig in dem erwähnten engen Temperaturbereich zu halten. Wird der Brennstoff zusammen mit dem Gut dem Schachtofen aufgegeben, so führen eine unterschiedliche Stückigkeit des Gutes und örtliche Anhäufungen von Feingut zu einer ungleichmäßigen Ausbildung der Sinterzone.The difficulty with such a method is that entire material located in the sintering zone evenly in the narrow temperature range mentioned to keep. If the fuel is given to the shaft furnace together with the goods, thus a different lumpiness of the goods and local accumulations of Fine material leads to an uneven formation of the sintering zone.

Man hat schon versucht, durch Verkleinerung des Schachtdurchmessers und - Verlängerung der Sinterzone das Gut gleichmäßig mit den Flammengasen zu beaufschlagen. Bei diesem bekannten Verfahren wird Heizgas zusammen mit in der Kühlzone des Schachtofens vorgewärmter Verbrennungsluft tangential in den Schacht eingeblasen und im Schacht gezündet. Wegen des kleinen Schachtdurchmessers ist dieses bekannte Verfahren jedoch nur fürkleine Leistungen geeignet. Nachteilig ist ferner, daß sich die Sinterzone über eine beträchtliche Schachthöhe erstreckt. Dies macht Maßnahmen erforderlich, um eine Störung der Verbrennung im oberen Teil der Sinterzone durch die Abgase des unteren Bereiches .der Sinterzone zu verhindern. Bei dem bekannten Verfahren wird zu diesem Zweck ein wesentlicher Teil der Abgase horizontal abgeführt und damit das erwünschte Gegenstromprinzip durch ein Querstromprinzip ersetzt.Attempts have already been made by reducing the diameter of the shaft and - extending the sintering zone to apply the flame gases evenly to the material. In this known method, heating gas is used together with in the cooling zone of the shaft furnace preheated combustion air is blown tangentially into the shaft and into the shaft ignited. However, because of the small shaft diameter, this method is known only suitable for small services. Another disadvantage is that the sintering zone extends over a considerable shaft height. This makes measures necessary to a disruption of the combustion in the upper part of the sintering zone by the exhaust gases of the the lower area of the sintering zone. In the known method for this purpose a substantial part of the exhaust gases are discharged horizontally and thus the desired counterflow principle replaced by a crossflow principle.

Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem Heizgase außerhalb des Schachtofens verbrannt und sowohl durch in der äußeren Schachtwand vorgesehene Düsen als auch durch einen zentralen Einbaukörper von oben in den mittleren Bereich der S`mterzone eingeführt werden. Hierdurch ergibt sich jedoch eine konstruktiv ungünstige Schachtkonstruktion und eine schlechte Gasführung. Vor allem geben jedoch auch diese Maßnahmen bei einem größeren Schachtdurchmesser keine Sicherheit für eine absolut gleichmäßige Beaufschlagung des in der Sinterzone befindlichen Gutes mit den Heizgasen.A method is also known in which the heating gases outside of the shaft furnace burned and both by provided in the outer shaft wall Nozzles as well as through a central installation body from above into the middle area the S`mterzone are introduced. However, this results in a constructive one unfavorable shaft construction and poor gas flow. Above all, however, give Even these measures do not provide any security for a larger shaft diameter an absolutely uniform application of the material located in the sintering zone with the heating gases.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß das in der Sinterzone befindliche Gut auch bei großen Schachtdurchmessern auf besonders einfache. Weise völlig gleichmäßig auf die erwünschte Sintertemperatur gebracht wird.The invention is therefore based on the object of providing a method of to design initially mentioned type so that that is located in the sintering zone Particularly simple ones are also good for large shaft diameters. Way completely evenly is brought to the desired sintering temperature.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch golöst, daß die Beheizung in an sich bekannter Weise mit außerhalb des Schachtofens verbrannten Heizgasen erfolgt, die mit so großer Geschwindigkeit in waagerechter Richtung auf den Schachtkern zu in den Schacht eingeblasen werden, daß das Gut in der Sinterzone durch diese Heizgase bis in den Schachtkern hinein aufgelockert wird.According to the invention, this object is achieved in that the heating in a manner known per se with heating gases burned outside the shaft furnace takes place, which with such great speed in the horizontal direction on the shaft core to be blown into the shaft that the material in the sintering zone through this Heating gases are loosened up into the shaft core.

An sich ist es bereits bekannt, das in der Sinterzone eines Schachtofens befindliche Gut durch mit hoher Geschwindigkeit strömende Gase aufzulockern. Bei diesem bekannten Verfahren findet zu diesem Zweck ein Schachtofen mit einem zentral eingebauten Verdrängungskörper Verwendung. Durch die von diesem Verdrängungskörper gebildete Verengung des Schachtquerschnittes wird dem aus der Kühlzone in vertikaler Richtung zuströmenden Teil der Verbrennungsluft eine erhöhte Geschwindigkeit erteilt, so daß in der über der Verengung liegenden Sinterzone eine gewisse Auflockerung des Gutes eintritt. Die Verbrennung des Brennstoffes erfolgt bei diesem bekannten Verfahren im Schachtraum, wobei die Heizgase schräg nach oben durch die den Verdrängungskörper ringförmig umschließende Sinterzone strömen. Bei diesem bekannten Verfahren ist das eigentliche Problem, den Kern der Sinterzone auf gleiche Temperaturwie den übrigen Bereich der Sinterzone zu bringen, nicht gelöst, sondern durch Einbau des Verdrängungskörpers nur umgangen. Die konstruktiven Nachteile eines derartigen in der Sinterzone angeordneten Verdrängungskörpers liegen jedoch auf der Hand. Das bekannte Verfahren ist im übrigen für größere Schachtdurchmesser nicht geeignet.It is already known per se that in the sintering zone of a shaft furnace to loosen up the goods in place by gases flowing at high speed. at This known method finds a shaft furnace with a central for this purpose built-in displacement body use. By this displacement body The narrowing of the shaft cross-section that is formed becomes the vertical one from the cooling zone The direction of the incoming part of the combustion air is given an increased speed, so that in the sintering zone above the constriction there is a certain amount of loosening of the good occurs. The combustion of the fuel takes place in this known one Procedure in the shaft space, with the heating gases obliquely upwards through the displacement body Circularly surrounding sintering zone flow. In this known method is the real problem, the core of the sintering zone at the same temperature as the rest To bring the area of the sintering zone, not solved, but by installing the displacement body just bypassed. The design disadvantages of such a device arranged in the sintering zone However, sinkers are obvious. The known method is otherwise not suitable for larger shaft diameters.

Beim -erfindungsgemäßen Verfahren wird demgegenüber das in der Sinterzone befindliche Gut bis in den von jeglichen Einbauten frei gehaltenen Schachtkern hinein aufgelockert; so daß. die einzelnen Gutkörner in der Sinterzone in einen gewissen Schwebezustand kommen und die Heizgase bis in den Schachtkern gelangen. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Auflockerung in der ganzen Sinterzone durch die ausgebrannten Heizgase erfolgt und somit alle Gutkörner in der Sinterzone von Gasen gleicher Temperatur allseitig umspült- werden, ist eine absolut gleichmäßige Temperatur in der ganzen Sinterzone gewährleistet.In the method according to the invention, on the other hand, that occurs in the sintering zone Good located up to the one kept free from any built-in components Shaft core loosened into it; so that. the individual good grains in the sintering zone into one come to a certain level of suspension and the heating gases get into the shaft core. Since in the method according to the invention, the loosening in the entire sintering zone takes place through the burned-out heating gases and thus all good grains in the sintering zone being surrounded on all sides by gases of the same temperature is absolutely uniform Temperature guaranteed throughout the sintering zone.

Der Druck, der in der außerhalb des Schachtes vorgesehenen Brennkammer zur Erzielung der hohen Strömungsgeschwindigkeit der Heizgase erforderlich ist, hält sich in mäßigen Grenzen, da die erreichbare Strömungsgeschwindigkeit in erster Linie vom jeweiligen Litergewicht des Gases_ abhängt und die verbrannten Heizgase infolge ihrer hohen Temperatur (von beispielsweise 1400° C) ein außerordentlich geringes Gewicht pro Volumeinheit besitzen. So mußte beispielsweise bei einem Versuchsofen mit einem in= neren Schachtdurchmesser von 350 mm in der Brennkammer lediglich ein überdruck von 1;6m WS aufrechterhalten werden, damit die mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1000 km/h in die Sinter-Zone eintretenden Heizgase _(von etwa 1400° C) bis in den Schachtkern vordrangen.The pressure that is required in the combustion chamber provided outside the shaft to achieve the high flow rate of the heating gases is kept within moderate limits, since the achievable flow rate depends primarily on the respective liter weight of the gas_ and the burned heating gases due to their high temperature (from for example 1400 ° C) have an extremely low weight per unit volume. 6m WS be maintained, so that the km at a flow rate of about 1000 / h in the sintering zone entering hot gases _ (of, as had example, in a test furnace with an in = Neren shaft diameter of 350 mm in the combustion chamber only an overpressure of 1 about 1400 ° C) penetrated into the shaft core.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgendem Beschreibung einiger in den Zeichnungen veranschaulichter Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt F i g.1 einen Vertikalschnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Schachtofen, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie A-B der F i g.1, F i g. 3 -einen Vertikalschnitt (längs der Linie C-D-E-F-G-H der F i g. 4) durch einen weiteren ,Schachtofen, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie A-B der Fig.3. F i g. 5 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, -. F i g. 6 einen Schnitt längs der . Linie A-B der Fig. 5: Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Schachtofen enthält einen Stahlblech-Außenmantel 1 und eine feuerfeste Ausmauerung 2. Er ist ferner mit einer die Sinterzone des Schachtes ringförmig umschließenden Brennkammer 3 versehen, in die durch eine Rohrleitung 4 Brennstoff, vorzugsweise Gas oder t51, eingeführt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei diagonal einander gegenüberliegende Rohrleitungen 4 vorgesehen. Die erzeugten Heizgase führen in der Brennkammer 3 eine kreisende Bewegung um den Schacht aus und treten durch Düsen 14 .mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in den Schachtinnenraum ein.Details of the invention emerge from the following description of some exemplary embodiments illustrated in the drawings. FIG. 1 shows a vertical section through a shaft furnace operating according to the method according to the invention, FIG. 2 shows a section along the line AB of FIGS. 1, F i g. 3 - a vertical section (along the line CDEFGH in FIG. 4) through another shaft furnace, FIG. 4 shows a section along the line AB of FIG. F i g. 5 shows a longitudinal section through a third embodiment of the invention. F i g. 6 a section along the. Line AB of Fig. 5: The in the F i g. The shaft furnace shown in 1 and 2 contains a sheet steel outer jacket 1 and a refractory lining 2. It is also provided with a combustion chamber 3 that surrounds the sintering zone of the shaft and into which fuel, preferably gas or t51, is introduced through a pipe 4. In the illustrated embodiment, two diagonally opposite pipelines 4 are provided. The generated heating gases perform a circular movement around the shaft in the combustion chamber 3 and enter the shaft interior through nozzles 14 .with a high flow rate.

Ein Kaltluftgebläse 5 fördert über eine Regelklappe 16 Luft in den Raum unterhalb eines Entleerungsrostes 11, der beispielsweise als Drehrost ausgebildet ist und an seiner ganzen Oberfläche Luftdurchtrittsöffnungen aufweist. Die Luft dringt daher gleichmäßig über den Schachtquerschnitt verteilt in die über dem Rost 11 befindliche Kühlzone des Ofens ein. Der Rost ist mit .einem Antrieb 12 versehen.A cold air blower 5 conveys air into the via a control flap 16 Space below an emptying grate 11, which is designed, for example, as a rotating grate and has air passage openings on its entire surface. The air therefore penetrates evenly distributed over the shaft cross-section into the grate above 11 located in the cooling zone of the oven. The grate is provided with a drive 12.

Am- oberen Ende der in der Zeichnung stark verkürzt gezeichneten Kühlzone tritt die hocherwärmte .Luft durch Austrittsöffnungen 17 in einen ringförmigen Sammelkanal 8, aus dem sie beispielsweise über Verbindungsleitungen 9 in die Brennkammer 3 gelangt. Oberhalb der Austrittsöffnungen 17 bis zur Sinterzone (im Bereich der Düsen 14) erstreckt sich eine Garungszone. Da der Strömungswiderstand in dieser mit Gut gefüllten Zone wesentlich größer als in den Verbindungsleitungen 9 ist, nimmt die aus der Kühlzone -austretende Luft ihren Weg über den Sammelkanal 8 und die Leitungen 9 zur Brennkammer 3, während durch die Garungszone fast keine Kühlluft strömt. In dieser Garungszone bleibt daher die Temperatur der Sinterzone annähernd erhalten. Es können sich daher hier insbesondere Unterschiede in der Temperatur der Außenschicht der einzelnen Gutkörner gegenüber ihrem Kern ausgleichen.At the upper end of the cooling zone, which is shown greatly abbreviated in the drawing, the highly heated air passes through outlet openings 17 into an annular collecting duct 8, from which it reaches the combustion chamber 3 via connecting lines 9, for example. A cooking zone extends above the outlet openings 17 up to the sintering zone (in the area of the nozzles 14). Since the flow resistance in this zone filled with material is much greater than in the connecting lines 9, the air exiting the cooling zone takes its way via the collecting duct 8 and the lines 9 to the combustion chamber 3, while almost no cooling air flows through the cooking zone. In this cooking zone, the temperature of the sintering zone is therefore approximately maintained. In particular, differences in the temperature of the outer layer of the individual good grains compared to their core can therefore be compensated for here.

Um die Wirkung der Garungszone noch weiter zu verbessern, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 und 2 noch ein weiterer Weg für die Kühlluft vorgesehen.-- Durch ein Gebläse 6 kann aus dem --Sammelkanal 8 - regelbar durch eine Klappe 16 - Kühlluft abgezogen und über Leitungen 7 der Brennkammer 3 zugeführt werden. Da in diesem Fall in der Brennkammer 3 ein höherer Druck 'als im Sammelkanal 8 herrscht, werden die Verbindungsleitungen 9 abgesperrt. Der Druck im Schacht in der Ebene zwischen den Düsen 14 wird nur wenig höher als in der Ebene der Austrittsöffnungen 17 gehalten, so daß ein kleiner Teil (etwa 5 bis 10 °/o) der aus der Sinteräone austretenden Gase nach unten durch die Garungszone strömt. Der übrige, größere Rest der Abgase der Sinterzone nimmt den üblichen Weg durch den oberen Teil 10. des Schachtes. Hier dient er zum Kalzinieren und Vorwärmen des Rohgutes, das beispielsweise in Form kleiner Granalien aufgegeben wird.In order to improve the effect of the cooking zone even further, in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, a further path for the cooling air is provided .-- By means of a fan 6, cooling air can be drawn off from the collecting duct 8 - controllable by a flap 16 - and fed to the combustion chamber 3 via lines 7. Since in this case a higher pressure prevails in the combustion chamber 3 than in the collecting duct 8, the connecting lines 9 are shut off. The pressure in the shaft in the plane between the nozzles 14 is kept only slightly higher than in the plane of the outlet openings 17, so that a small part (about 5 to 10%) of the gases emerging from the sintering zone flows down through the cooking zone . The remaining, larger remainder of the exhaust gases from the sintering zone takes the usual route through the upper part 10 of the shaft. Here it is used to calcine and preheat the raw material, which is fed in, for example, in the form of small granules.

Die Heizgase werden aus- der Brennkammer 3 in waagerechter Richtung auf den Schachtkern zu mit so großer Geschwindigkeit in den Schacht eingeblasen,- daß das in der Sinterzone befindliche Gut durch diese Heizgase bis in den Schachtkern hinein aufgelockert wird und die Gase bis in den Schachtkern gelangen. Da auf diese Weise jedes einzelne Gutkorn von den Heizgasen umströmt wird, ergibt sich in der Sinterzone eine absolut gleichmäßige Temperatur, die dicht oberhalb des Beginns der flüssigen Phase, jedoch unterhalb der Temperatur liegt, bei der ein stärkeres Zusammenbacken des gebildeten Klinkers zu festen Klumpen einsetzt.The heating gases are discharged from the combustion chamber 3 in a horizontal direction blown into the shaft towards the shaft core with so great speed, that the material located in the sintering zone through these heating gases into the shaft core is loosened into it and the gases get into the shaft core. Because on this Way every single good grain is flowed around by the heating gases, results in the Sintering zone an absolutely uniform temperature that is just above the beginning the liquid phase, but below the temperature at which a stronger Caking of the clinker formed into solid lumps begins.

Wird eine verhältnismäßig lange Garungszone vorgesehen, so kann das Gebläse 6 entfallen, da in diesem Fall der Strömungswiderstand der Garungszone so- groß ist, daß praktisch die gesamte aus der Kühlzone abströmende Luft den Weg über die Verbindungsleitungen 9 einschlägt. Ein derartiger Schachtofen ist in den F i g. 3 und 4 veranschaulicht. Die lange Garungszone erzeugt hier zwischen der Ebene der Austrittsöffnungen 17 und der Ebene der Düsen 14 einen erheblichen Druckabfall im Schacht, der erforderlich ist, um in der Brennkammer 3 einen hinreichenden überdruck gegenüber dem in der Sinterzone des Schachtes herrschenden Druck zu gewährleisten. -Die F i g. 5 und 6 zeigen einen Schachtofen mit länglichem Schachtquerschnitt. Kühlzone, Vorwärmzone und Kalzinierzone sind stark verkürzt gezeichnet. Der Austrag des Gutes in die Schurre 13 erfolgt durch einen Walzenrost 21. Der Schacht ist am oberen Ende durch einen Deckel 18 abgedeckt; die sich unter diesem Deckel sammelnden Abgase werden durch ein Gebläse 19 abgesaugt. Dieses Gebläse erleichtert die Einstellung der hohen Strömungsgeschwindigkeit, mit der die Heizgase aus der Brennkammer 3 durch die Düsen 14 in die Sinterzone eintreten. Eine durch den Deckel 18 hindurchgeführte Schurre 20 wird stets mit Gut gefüllt gehalten.If a relatively long cooking zone is provided, the fan 6 can be omitted, since in this case the flow resistance of the cooking zone is so great that practically all of the air flowing out of the cooling zone takes its way via the connecting lines 9. Such a shaft furnace is shown in FIGS. 3 and 4 illustrated. The long cooking zone creates a considerable pressure drop in the shaft between the plane of the outlet openings 17 and the plane of the nozzles 14, which is necessary to ensure a sufficient overpressure in the combustion chamber 3 compared to the pressure prevailing in the sintering zone of the shaft. -The F i g. 5 and 6 show a shaft furnace with an elongated shaft cross section. The cooling zone, preheating zone and calcining zone are shown foreshortened. The goods are discharged into the chute 13 through a roller grate 21. The shaft is covered at the upper end by a cover 18 ; the exhaust gases that collect under this cover are sucked off by a fan 19. This fan facilitates the setting of the high flow rate with which the heating gases enter the sintering zone from the combustion chamber 3 through the nozzles 14. A chute 20 passed through the cover 18 is always kept filled with material.

Neben dem erläuterten Hauptvorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens, das eine absolut gleichmäßige Temperatur in der ganzen Sinterzone gewährleistet, besteht ein weiterer Vorteil darin, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren mit geringwertigen Brennstoffen, beispielsweise mit Generatorgas aus heizwertarmen Brennstoffen, durchführen läßt, da sich die verhältnismäßig niedrige Spitzentemperatur von beispielsweise 1400° C auch mit derartigen Brennstoffen erzielen läßt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beispielsweise zum Brennen und Sintern von Zement, Kalk, Dolomit, Magnesit und anderem körnigem Gut.In addition to the explained main advantage of the method according to the invention, that ensures an absolutely uniform temperature in the entire sintering zone, Another advantage is that the inventive method with low-quality fuels, for example with generator gas from fuels with a low calorific value, can be carried out, since the relatively low peak temperature of, for example 1400 ° C can also be achieved with such fuels. The inventive method is suitable, for example, for firing and sintering cement, lime, dolomite, magnesite and other granular goods.

Claims

Claims: 1. Process for burning and sintering cement and similar good in a shaft furnace, the temperature in the sintering zone being tight Maintained above the beginning of the liquid phase and in no case the temperature is exceeded, in which a stronger caking of the clinker formed used to solid lumps, characterized in that the heating in itself known way takes place with combusted heating gases outside the shaft furnace, the at such great speed in the horizontal direction towards the shaft core in be blown into the shaft that the .Gut in the sintering zone by these heating gases until it is loosened into the shaft core.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that a small part (about 5 to 1011 / o) that from the sintering zone outflowing exhaust gases through a cooking zone provided below the sintering zone is deducted.

3. Shaft furnace for carrying out the method according to claims 1 and 2, characterized in that a sintering zone annularly enclosing and with it via numerous narrow nozzles (14) communicating combustion chamber (3) with the upper end of a cooling zone via at least one Cooling air outside the cooking zone passing line (7 or 9) is connected.

4. Shaft furnace according to claim 3, characterized in that there is a fan in the connecting line (7) (6) is provided through which in the combustion chamber (3) one opposite the upper end the cooling zone increased pressure can be produced. Considered publications: German Patent No. 973,604; Austrian Patent No. 189,981; Belgian Patent No. 569 9.42.