DE3232943A1 - Verfahren und vorrichtung zum brennen von feinkoernigem gut, insbesondere zementrohmehl - Google Patents

Description

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Anlage zum Patentgesuch der

KlcJckner-Humboldt-Deutz

Aktiengesellschaft

Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von feinkörnigem Gut, insbesondere Zementrohmehl

OiQ Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Brennen von feinkörnigem Gut, insbesondere Zementrohmehl, in einem WMrmebehamjilungssystem, worin das Gut stufenweise vorgewärmt, sodann weitgehend kalziniert und anschließend in der Brennzone eines Brenrtaggregates auf die zur* Klinkerreaktion erforderliche Temperatur aufgeheizt wird und bis zum Abschluß der Klinkerreaktion im Brennaggregat verweilt.

Bei üblichen modernen und! industriell angewendeten Brennverfahren und Vorrichtungen zur Zementherstellung wird Rohraeh.1 im Schwebegas-Wärmetauscher mit heiüen Gasen vorgewärmt und anschließend unter Brennstoffzugabe weitgehend kalziniert, worauf das so vorbehandelte Gut einem Drehrohrofen aufgegeben und im Gutbett relativ langsam auf Sintertera'peratur aufgeheizt und jbis zum Garbrand gesintert wird. Ubörlicherweise findet dar Garbrand im Drehrohrofen im Gegenstrom zwischen Gut und Gas statt.

Es wurde schon früh erkannt (DE-PS 337 312, vom 27. Mai 1921) daß man, um eine bessere und schnellere Ausnutzung der Flammengase herbeizuführen, für eine innige Berührung

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zwischen Flamme und Gut nicht während der Sinterung, sondern vorher, nämlich vor dem Eintritt in den Ofen bis nahe an den Beginn der Sinterung sorgen muß.

Zur Lösung wurde ein geteilter Drehofen vorgeschlagen, dessen Sinterteil langsamer umläuft als der andere Teil, wobei der zum Erwärmen bis dicht an den Sinterungspunkt dienende Ofen mit so hoher Geschwindigkeit umläuft, daß das Gut bis dicht an den Scheitel des Ofens gehoben wird und von dort frei durch den Ofenquerschnitt herabfällt.
Durch Einführung der eingangs erwähnten Verfahren und Vorrichtungen zur Aufheizung von Rohmehl im Schwebegas-Wärmetauscher und insbesondere in einem Kalzinator wurde diese Erfindung jedoch vom Stand der Technik überholt.

Die Erkenntnis, daß es aus energetischen und reaktionskinetischen Gründen sehr vorteilhaft ist, die Aufheizungsspanne zwischen dem Kalzinieren des Rohmehls bei ca 900 ⁰C und dem Garbrand bei ca. 1350 ⁰C mit möglichst hohen Aufheizgradienten zu vollziehen, hat seither zu einer Reihe weiterer Vorschläge geführt.

Beispielsweise wird eine weitere Möglichkeit zum sogenannten Schnellbrennen von Rohmaterial in der DL-PS 97 409 erwähnt, und zwar besteht diese darin, daß in einem Reaktor das staubförmige bzw. agglomerierte Gemenge in einer Wirbelschicht schnell aufgeheizt und bis zum Garbrand gesintert wird. Weiterhin ist es danach bekannt, daß staubförmiges Gut in Reaktoren sehr schnell auf Garbrandtemperaturen aufgeheizt wird.

Eine Temperung bei den maximal erreichten Temperaturen bis zum völligen Garbrand ist dabei jedoch nicht möglich. Dies liegt insbesondere daran, daß die Temperaturen nahe der Alitbildung im Gut mit einsetzender Schmelzbildung sehr

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starke Klebeerscheinigungen hervorrufen und damit Ansatzbildungen verursachen, die einen störungsfreien Betrieb der Reaktoren nicht gestatten.

Die Vorveröffentlichung schlägt vor, im Temperaturgebiet zwischen etwa 1100 und 1350 ⁰C mit extrem hohen Aufheizgradienten zu arbeiten. Als Vorteil wird eine Senkung der Gaibrandzeit um etwa 7035 angegeben mit daraus resultierenden positiven Auswirkungen, z.B. durch mögliche Verkleinerung des Garbrandreaktors oder Erhöhung seines Durchsatzes bzw. Durchführung des Garbrandes bei niedrigeren Temperaturen mit üblichen Verweilzeiten. Dieser Vorteil ergibt sich bei extrem hohen Aufheizgradienten vorzugsweise durch Vermeidung von Desaktivierungen des zu brennenden Gutes.
Wie solche extrem hohen Aufheizgradienten erreicht werden sollen, wird in der genannten Schrift jedoch durch keine konkrete Lehre angegeben.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Verbesserung der Klinkerqualität und Senkung des Energiebedarfs dadurch zu erreichen, daß das Aufheizen im Anschluß an die Kalzination bis auf Sintertemperatur möglichst schnell durchgeführt wird, mit dem Ziel, den aktiven Zustand des Materials im Anschluß an die Kalzin^tion für eine schnelle, weitgehende und homogen verteilte Alitkeimbildung zu nutzen, um hierdurch zu einer signifikanten Verkürzung der Garbrandzeit und gegebenenfalls auch zu einer Verkleinerung des Garbrandreaktors sowie zu_:r Reduzierung der eingesetzten Primärenergie zu gelangen.

Zur Losung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß zumindest eine Teilmenge weitgehend kalzinierten Gutes dem Brennaggregat von der Seite der Brennzone her in Form einer Suspension aufgegeben, im Gleichstrom mit Brenngasen durch die Brennzone geführt und unter raschem Temperaturanstieg auf-

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geheizt wird, wobei die Sintesreaktion einsetzt und zumindest teilweise abgeschlossen wird, worauf das Gut vom Brenngas getrennt und im Gutbett bis zum Abschluß der Sinterreaktion iiD Gegenstrom zu den Brenngasen durch das Brennaggregat zurückgeführt wird.

Durch das Verfahren nach der Erfindung wird sehr vorteilhaft erreicht, daß das Aufheizen im Anschluß an die Kalzination bis auf Sintertemperatur, daß heißt also im Temperaturintervall zwischen annähernd 900 und 1300 ⁰C möglichst schnell mit sehr hohen Aufheizgradienten verläuft.

Hierdurch wird der aktive Zustand des Materials für eine schnelle, weitgehende sowie gleichmäßige Alitkeirobildung genutzt, es werden infolgedessen Rekristallisationen vermieden und kurze Diffusionswege für die Alitbildung erhalten.

Die extrem schnelle Aufheizung gelingt mit der Erfindung deshalb, weil Strahlung und Konvektion auf das in der Suspension fein verteilte Gut mit maximaler aktiver Oberfläche einwirken und daher die Wärmeübergänge um ein vielfaches günstiger sind als in einer Gutbett-Schüttung. Andererseits ist die Gefahr von Anbackungen infolge Schmelzphasenbildung dadurch vermieden, daß solche, wie bekannt, im Drehrohrofen durch die abrasive Wirkung cies umlaufenden, umgewälzten Gutbettes an einer dauerhaften Entstehung gehindert werden.

Beim Verfahren nach der Erfindung fällt das erhitzte und zum Teil bereits gar gebrannte Gut am Ende des Drehrohrofens bei relativ niedrigen Gasgeschwindigkeiten nach unten aus der Suspension aus bzw. wird in einer Trenn-Einrichtung vom Gas getrennt, sammelt sich zu einem Gutbett, und wird im Drehrohrofen durch dessen Neigung und Drehbewegung der Flamme entgegen zurückgefödert, wobei das Gut in bekannter

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Weise im Gegenstrom zu d$n Flammengasen gefördert, dabei zuende gesintert bzw. gargebrannt und zum Ofenauslauf ausgetragen wird. Anschließend fällt es in einen Klinkerkühler bekannter Bauart.

Sehr zum Vorteil kann beim Verfahren nach der Erfindung infolge der günstigeren Wärmeübergänge der Drehrohrofen bei gleicher Leistung in der Länge wesentlich gekürzt werden. Darüber hinaus wird die Bildung fester schollenartiger Agglomerate im fertig gebrannten Klinker erheblich reduziert, was einen weiteren Vorteil zur Folge hat, daß nämlich die Mahlbarkeit des fertigen Klinkers erheblich besser ist, so daß ein beträchtlicher Teil der für die Klinkermahlung notwendigen Energie ebenfalls gespart wird.

Wegen der nur unerheblichen Desaktivierung der Brenngutbestandteile ergibt sich eine höhere Reaktionsaktivität und damit eine bessere Reaktionskinetik, die zu einer Verkürzung der Garbrandzeit und/oder Senkung der Garbrandtemperaturen führt und damit eine deutliche Verringerung des spezifischen Primärenergiebedarfs je Gewichtseinheit Klinker zu Folge hat.

Auch findet infolge gleichmäßiger Alitkeimbildung eine sehr vorteilhafte Homogenisierung in der Verteilung noch vorhandenen Freikalkes statt, dessen nachteiliges Treioen daher unterdrückt wird.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahren nach der Erfindung sieht vor, daß die Teilmenge des weitgehend kalzinierten Gutes zumindest 50Si der Gesamtmenge beträgt. Jedoch sollen auch andere Mengenverteilungen bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung nicht ausgeschlossen sein.

Ein großer Vorteil ergibt sich mit Erfindung daraus, daß diese in einem an sicn üblichen Drehrohrofen als Brennaggregat durchgeführt werden kann, wobei dieser einen Brenner aufweist, dessen Flamme die Brennzone zumindet teilweise durchsetzt.

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Weil der Drehrohrofen infolge der Erfindung sowohl als Flugstaub-Heiz- und Brennaggregat im Gleichstrom, wie auch zugleich als konventionelles Brennaggregat für das Brennen im Gutbett im Gegenstrom genutzt wird, vermeidet die Erfindung die Anwendung zusätzlicher Heizaggregate und gleichzeitig die damit verbundene Gefahr von Anbackungen im Bereich örtlicher Überhitzung, und erzielt mit dem zweifachen Wärme-Übergang durch Strahlung und Konvektion im Gleichund Gegenstrom die höchst mögliche Wärmenutzung und somit Wirtschaftlichkeit.

Weiter ist vorgesehen, daß das Gut mit Trägergas im Partikelstrahl annähernd parallel zur Flamme vorzugsweise oberhalb des Brenners in das Brennaggregat eingeblasen wird.

Dabei ergibt sich als weiterer Vorteil, daß auch Rohmaterialien mit hohem Chlor- oder Alkalienanteil eingesetzt werden können. Denn infolge der Aufheizung im wesentlichen in der Suspension werden die Schadstoffe schnell freigesetzt, und treten im Ofenabgas in hoher Konzentration auf, wo sie nicht kondensieren können. Weil darüber hinaus bei einer Prozessführung nach der Erfindung nur ein sehr geringer Teil des gesamten Brennstoffoedarfs im Drehrohrofen verfeuert wird, kann daher im Bedarfsfall bis zu 100% der Ofenabgase im Bypass abgeführt werden, ohne daß der Wärmeverbrauch des Gesamtsystems unzulässig erhöht oder das Verfahren unwirtschaftlich würde.

Im Normalfalle wird jedoch die Wärme der Abgase entweder für den Prozess oder zur Stromerzeugung genutzt.

Weiter ist vorgesehen, daß dem Brennaggregat auch von der Gasaustrittsseite her eine Teilmenge insbesondere weitgehend kalzinierten Gutes aufgegeben wird.

Hierdurch wird gegebenenfalls auch die Trennung des in Suspension gebrannten Gutes aus dem Abgas erleichtert.

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Für den Fall, daß dem Brennaggregat Teilmengen von Gut an beiden Seiten aufgegeben werden, kann mit Vorteil von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß Gutsorten mit unterschiedlicher Zusammensetzung ihrer stofflichen Komponenten getrennt voneinander an je einer Seite aufgegeben werden.

Dabei kann weiter mit Vorteil vorgesehen sein, daß dem Brerinaggregat ebenfalls von der Gasaustrittsseite her zusammen mit der Teilmenge des kalzinierten Gutes Zusatzbrennstoff, vorzugsweise minderwertiger oder Ersatzbrennv ' stoff aufgegeben wird.

Eine Anlage zum Brennen vpn feinkörnigem Gut, insbesondere Zeraentrohmehl, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, umfassend ein Wärmebehandlungssystem mit wenigstens einem Vorwärmaggregat, wenigstens einem Kalzinatar und einem Brennaggregat mit nachgeschaltetem Kühler, zeichnet sich dadurch aus, daß an der BrennerseÜte des Drehrohrofens eine Einrichtung zum Herstellen und Eintragen einer Suspension aus kalziniertem Gut und Trägexgas vorgesehen ist, und daß der sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom betriebene Drehrohrofen eine Neigung mit Gefälle in Richtung zur erenow nerseite aufweist.

Diese Neigung des Drehronrofens ist im Zusammenwirken mit dem Suspensionseintrag des Gutes ein wesentliches Merkmal der erfindungsg$mäßen Anlage, welche im Gegensatz zur üblichen Anordnung eines im Gleichstrom betriebenen Drehrohrofens steht. Ein solcher, beispielsweise gemäß der DE-OS 27 38 987 besitzt eine deutliche Neigung mit Gefälle in Richtung des Gleichstromes von Gut und Gas. Dadurch, daß des Drehrohrofen der erfindungsgemäßen Anlage in Richtung des Gleichstromes ansteigt, ermöglicht er nicht nur in sehr vorteilhafter Weise den zweifachen Betrieb im Gleich- und Gegenstrom, sondern diese Lage begünstigt auch die funkticjnswesentliche Sedimentation des Gutes aus dem Trägergas

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am Ende der Brennzone und ermöglicht - je nach Dimensionierung und Gasgeschwindigkeit - gegebenenfalls auch ohne ein gesondertes Trennaggregat einen Ausfall der Feststoffpartikel im erforderlichen AusmaS.

Jedoch kann auch vorgesehen sein, daß dem Drehrohrofen abgasseitig ein Trennaggregat zum Trennen von Gut und Gas zugeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 10 bis! 14.

Im Folgenden wird die Erfindung mit inren Vorteilen anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeicnnung näher dargestellt und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Zementbrennanlage nach dem Stand der Technik, im Blockschaltbild;

Fig. 2 eine Brennanlage nach der Erfindung, ebenfalls im Blockschaltbild;

Fig. 3 eine modifizierte Brennanlage nach der Erfindung mit alternativen Verknüpfungen einzelner FunktionselementQ, ebenfalls im Blockschaltbild.

Die Zementbrennanlage nach dem Stand der Technik gemäß Figur 1 umfaßt einen Schwebegas-Wärmetauscher 1 mit den Wärmetauscher-Zyklonen 2, 3 und 4 sowie mit einem Kalzinator-System bestehend aus der Reaktionsstrecke 5 mit Zusatzfeuerung 6 und Abscheider 7. Ferner umfaßt die Brennanlage den Drehrohrofen 8 mit einem Hauptbrenner 9 und einem nach-

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geschalteten Rostkühler 10, von welchem eine Heißluftleitung, die sogenannte Tertiärluftleitung 11 unmittelbar neben der Zusatzfeuerung 6 am Fuß der Kalzinations-Reaktionsstrecke 5 einmündet. Rohmehl wird, angedeutet durch den Pfeil 12, dem Schwebegas-Wärmetauscher 1 aufgegeben, während fertiger Klinker gemäß Pfeil 13 aus dem Kühler 10 ausgetragen wird. Die Neigung des Drehrohrofens verläuft vorti Ofen-Einlaufkopf 14 in leichtem Gefälle von ca. 3,5 ° in Richtung auf den Brenner 9.

'"_:) Die Funktion der Brennanlage nach dem Stand der Technik ist folgende:

Rohmehl wird bei 12 in die Gasleitung 15 aufgegeben, welche den Vorwärmer-Zyklon 3 mit der Abscheider-Zyklongruppe 4 verbindet. Darin wird das Rohmehl auf ca. 300 bis 350 ° erwärmt und nach Ausscheiden aus der Zyklongruppe 4 in die Verbindungsleitung 16 zwischen Zyklon 2 und 3 eingetragen und darin auf ca. 450 Dis 500 ⁰C erwärmt. Danach wird das Rohmehl vom Zyklon 3 aus dem Heißgasstrom abgetrennt und in die Verbindungsleitung 17 zwischen Zyklon 2 und Abscheider 7 eingetragen. Darin wird das Gut weiter auf ca. 650 ⁰C ·:- erhitzt. Mit dieser Temperatur wird es vom Zyklon 2 durch die Fallleitung 18 in den unteren Bereich der Kalzinations-Reaktionsstrecke 5 eingetragen, worin es mit Heißluft aus der Tertiärluftleitung 11 und Brennstoff aus der Sekundärfeuerung 6 sowie mit heißen Ofengasen vermischt, einer flammenlosen Verbrennung mit weitgehender Kalzination unterzogen wird. Das dieserart weitgehend kalzinierte Gut gelangt mit einer Temperatur von ca. 900 ⁰C in den Abscheider 7, welcher die Feststoffpartikel vom Gasstrom trennt und mit Hilfe der Fallleitung 19 in die Einlaufkammer 14 des Drehrohrofens 8 einträgt. Im Drehrohrofen 8 wird das annähernd 900 C heiße Gut auf einer Strecke von etwa 3/5 bis 4/5 der Länge des Drehrohrofens auf ca. 1300 bis 1350 ⁰C aufgeheizt. Dies ist die Temperaturgrenze der

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beginnenden Alitbildung, auch Klinkerreaktion genannt. Vom Ofeneinlauf 14 bis zum angegebenen Temperaturniveau beträgt die Durchlaufzeit ca. 60 min. Dabei wird ein durchschnittlicher Temperaturgradient von annähernd 7,5 °/min_; erreicht. Im letzten Teil des Drehrohrofens 8, im Bereich des 4. und 5. Teiles seiner Gesamtlänge, erfolgt im Bereich der Flamme des Brenners 9 der Garbrand zum Klinker. Dabei erreicht das Gut eine Endtemperatur von ca. 1450 ⁰C. Mit dieser Temperatur wird der fertiggebrannte Klinker in den Kühler 10 abgeworfen, darin unter Abgabe eines wesentlichen Teils seiner fühlbaren Wärme abgekühlt und scnließlich gemäS Pfeil 13 ausgetragen.

Figur 2 zeigt eine Anlage nach der Erfindung im Blockschaltbild. Diese besitzt weitgehend die gleichen Haupt-Elemente nämlich einen Schwebegas-Wärmetauscher 1, einen Kalzinator 5, einen Drehrohrofen 8 und einen Kühler 10. Vom Kühler 10 führt die Tertiärluftleitung 11 zum Kalzinator 5. Mit der Verbindung II¹ wird der Flamme 29 des Drehrohrofens 8 heiße Sekundärluft zugeführt, wogegen Klinker nach Fertigbrand, angedeutet durch den Pfeil 21, in den Kühler 10 eingetragen wird. Dieser erhält Kühlluft durch eine Zufuhreinrichtung 20 und trägt gekühlten Klinker gemäß Pfeil 13 aus.

Gemäß Erfindung wird weitgehend kalziniertes Gut aus dem Kalzinator 5 mit der Leitung 19 ausgetragen und im Gegensatz zur Anlage gemäß dem Stand der Technik (Fig. 1) mit einem Injektor 27 mittels Trägergas, angedeutet durch das Gebläse 26, im Partikelstrahl gemäß Pfeil 28 oberhalb des Brenners 9 in den Drehrohrofen 8 eingetragen und im Gleichstrom zur Flamme 29 bzw. den von dieser erzeugten heißen Gasen durch den Drehrohrofen 8 nindurchbewegt. Zum Bereich der Eintragskammer 14 hin fallen bei abnehmender Geschwindigkeit vom Gasstrom die Feststoffpartikel, angedeutet

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durch den Pfeil 30, aus dem Gasstrom aus und sammeln sich in der Bodenregion des Drehrohrofens 8, wo sie ein Gutbett bilden, angedeutet durch die gestrichelte Linie 31. Für den Fall, daß im Abgas des Drehrohrofens 8 noch Anteile von Staub enthalten sein sollten, kann dem Drehrohrofen 8 mit der Abgasleitung 24 ein Abscheider 7 nachgeschaltet sein, welcher den Staub aus dem Gas abscheidet und mit der Fallleitung 35 in das Gutbett 31 in den Drehrohrofen 8 eintragt. Darin wandert das Gutbett 31, wie an sich bekannt, in Richtung des Brenners gemäß Pfeil 21 zum Ofenaustrag, ·*- von welchem der fertiggebrannte Klinker in den Kuhler 10 abge- worfen wird. Das vom Feststoff getrennte Abgas wird im Falle hohen Schadstoff-Anteils gemäß Pfeil 25 im Bypass verworfen oder, falls eine Anreicherung der Schadstoffe im Kreislauf nicht zu befürchten ist, durch die Leitung 26 in den Kalzinator 5 zwecks Rekuperation der im Gas enthaltenen Wärme eingeleitet. Abgas aus dem Kalzinator 5 wird mit der Leitung 17 in den Schwebegas-Wärmetauscher 1 geführt, während vorgewärmtes Gut mit der Leitung 18 aus dem Schwebegas-Wärmetauscher 1 in den Kalzinator eingetragen wird.
Dem Kalzinator 5 kann auch ein Materialteiler 19' zugeordnet sein, von welchem Fördereinrichtungen 19, 19' für kalziniertes Gut an beide End;en 8¹ und 14 des Drehrohrofens 8 führen, mit denen weitgehend kalziniertes Gut dem Drehrohrofen 8 an beiden Enden 8', 14 aufgegeben wird.

Figur 3 zeigt eine modifizierte Anlage nach der Erfindung mit einem Grundaufbau ähnlich Figur 2. Auch bei dieser Anlage ist auf der Seite des Brenners 9 beim Drehrohrofen 8 ein Wärmebehandlungssystem I mit einen) Schwebegas-Wärmetauscher 1 und einem nachgeschalteten Kalzinator 5 angeordnet, aus welchem weitgehend kalziniertes Gut mit der Leitung 19 über einen Injektor 27 mit Hilfe von Trägergas, beispielsweise aus dem Gebläse 26, oberhalb der Flamme 29 in den Drehrohrofen 8 eingetragen wird, und zwar in Form

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einer Suspension. Das Gebläse 26 kann gegebenenfalls ober die Zweigleitung II¹¹ aus dem Kühler 10 mit Warmluft versorgt werden. In Ergänzung der Anlage gemäß Figur 2 besitzt jedoch die modifizierte Anlage nach Figur 3 ein zweites, dem ersten Warmebehandlungssystems I paralleles Wärmebehandlungssystem II mit einem Schwebegas-Wärmetauscher I¹. Falls das System II keinen eigenen Kalzinator aufweist, kann eine Leitung 32 vorgesehen sein, mit welcher vorgewärmtes Rohmehl aus dem Wärmetauscher 1' in den Kalzinator 5 des brennerseitigen Wärmebehandlungssystems I gefördert wird. Falls das zweite Wärmebehandlungssystem II über einen eigenen Kalzinator 5' verfugt, kann dieses ebenfalls mit einem Materialteiler 36 ausgestattet sein, von welchem zwei Gut-Transporteinrichtungen 35' und 35· · an beide Seiten 14, 8' des Drehrohrofens 8 angeschlossen sind. Vom Kalzinator 5' wird vorzugsweise weitgehend kalziniertes Gut über die Leitung 19' in die Eintragskammer 14 des Drehrohrofens 8 eingeleitet. Abgas des Drehrohrofens 8 wird aus der Einlaufkammer 14 mit der Leitung 24· abgezogen und in den Kalzinator 5¹ eingeleitet. Es kann auch eine Kühlerabluftleitung 33 vorgesehen sein, mit welcher heiße Kühlerabluft ebenfalls dem Kalzinator 5' zugeführt wird. Zur Aufgabe von Zusatzbrennstoff ist die Einrichtung 34 vorgesehen. Solcher Zusatzbrennstoff kann beispielsweise stückige Kohle, Autoreifenabfall, Müll und ähnliches sein. Auch ölhaltige Sande und/oder Schiefer können als Zusatzbrennstoff 34 dem Drehrohrofen 8 aufgegeben werden.

Den unterschiedlich modifizierten Ausführungen einer Brennanlage nach der Erfindung gemäß Figur 2 und 3 ist die sehr vorteilhafte Eigenschaft gemeinsam, daß nämlich durch die Aufgabe des gegebenenfalls weitgehend kalzinierten Gutes in Pulverform und in Form einer Suspension mit gegebenenfalls vorgewärmtem Trägergas beim Hindurchführen durch die Brennzone im Gleichstrom eine außerordentlich schnelle Aufhei-

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zung mit rapiden Temperaturgradienten bewirkt wird. Wenn man von einer mittleren Transportgeschwindigkeit der Pulverwolke von beispielsweise 5 m/sec ausgeht, beträgt die Verweilzeit eines Feststoffpartikels bei ca. 50 Meter Ofenlänge etwa 10 see. Innerhalb dieser Zeit erfolgt die Aufheizung von ca. 900 ° auf durchschnittlich ca. 1300 ⁰C. Dies ergibt einen Temperaturgradienten von 40 °C/sec. Oagegen betrug der Temperaturgradient bei Aufheizung im Gutbett bei der konventionellen Brennanlage beispielsweise gemäß Figur 1 gegebenenfalls 7,5 °C/min oder (p 0,125 °C/sec. Die Gradienten des Temperaturanstieges verhalten sich demnach wie 1 zu 330. Diese rasante Aufheizung erhält den aktiven Zustand des Materials nach der Kalzination und bildet die Voraussetzung für eine schnelle und gleichmäßige Alitkeimbildung. Darüberhinaus werden Rekristallisationen vermieden und . äußerst kurze Diffusionswege für die Alitbildung erhalten.

Die schockartige Aufheizung bewirkt darüberhinaus eine Vervielfachung der Kalkbindungsgeschwindigkeit.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat zudem den Vorteil, daß infolge maximaler Wärmeübergänge der Drehrohrofen verkürzt und damit die spezifische Volumenleistung der Anlage mit der Erfindung gesteigert wird. Dabei wird die Flammenzone des Ofens zweifach genutzt wird, una zwar einmal im Gleicnstrora und einmal im Gegenstrom, und es erübrigt sich die Vorschaltung eines Aufheiz-Reaktors vor dem Drehrohrofen.

Durch Anordnung des zweiten Wärmebehandlungssystems II zur thermischen Vorbehandlung des Rohmehls für den Garbrand ist es auch möglich, die· Gesamtleistung der Anlage zu verbessern und gleichzeitig die Wirschaftlichkeit durch restlose Ausnutzung der angebotenän Wärme zu optimieren. Dieses zweite Wärmebehandlungssystem II - wie vorgängig am Beispiel der Fig. 2 gezeigt -i kann in unterschiedlicher Weise

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in Bezug auf Gas- und MehlfuHrung mit dem ersten Wärmebehandlungssystem I kombiniert werden.

Bei Aufgabe des teilweise oder weitgehend kalzinierten Mehls aus dem Wärmebehandlungjssystem n in das obere Ende 14 des Drehrohrofens 8 wird 'der abgasseitige Ofenbereich zunächst zur Restkalzination genutzt. In diesem Falle kann mit großem Vorteil zur Deckung des hierfür notwendigen Wärmebedarfs Ersatzbrennstoff 134 in Form von Abfällen wie Autoreifen, minderwertiger Kohle, Müllbrliketts etc. genutzt werden, der zusammen mit dem Heißmehl aus dem Wärmebehandlungssystem II gegebenenfalls mittels flammenloser Verbrennung rasch kalziniert wird. Andererseits kann aber au^h die Kalzination des dem Wärmebehandlungssystem II aufgegebenen Gutes 12' in einem zusätzlichen, nachgeSchaltetert Ka^zinator 5' vorgenommen werden, der zwischen den Schwebegas-Wärmetauscher 1' und den Ofen 8 geschaltet ist und dem mit dem Brenner 6¹ Brennstoff aufgegeben wird. Das im Wärmetauscher 1' erhitzte und vorkalzinierte' Mehl kann aber auch mit der Leitung 32 in den Kalzinator 5 des Wärmebehandlungssjfstems I eingetragen und zusammen mit dem vorerhitzten MeNl aus dem Wärmetauscher 1 vollständig kalziniert werden. EsJ wäre auch möglich, den aus dem Wärmebehandlungssystem II kommenden teilweise ober weitgehend kalzinierten Mehlstrom auf Ofeneinlauf und ; Ofenauslauf aufzuteilen» Diese Betriebsweise gestattet es beispielsweise, die Aufheiz- und Sintergeschwindigkeit eines Teilsttomes in gewünschter Weise einzustellen. Damit kann die Klinkerqualität entsprechend den zur Verfügung stehenden Rohmaterialien optimal Eingestellt bzw. eingehalten werden. Als Zusatzbrennstoff kann in allen Fällen neben den übilichen Brennstoffen auch ein öl- bzw. Kohleschiefer eingesetzt werden, dessen Mineralkomponente gleichzeitig als Rohmehlanteil Verwendung findet.

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In allen diesen Fällen ist jedoch das wesentliche Merkmal der Erfindung die schnelle Aufheizung des teilweise oder weitgehend kalzinierten Gutes im Partikelstrahl und die Nutzung des Drehrohrofens als Flugstaubreaktor im Gleichstrom bei gleichzeitiger Beibehaltung des Gasbrandes im Gegenstrom mit einem aus den vorerhitzten und vorgebrannten Partikeln gebildeten Gutbett.

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L e e r s e i t θ

Claims (15)

1. Gr/Ju * KHD

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   Patentansprüche

   y. Verfahren zum Brennen von feinkörnigem Gut, insbesondere Zementrohmehl, in einem Wärmebehandlungssystem, worin das Gut stufenweise vorgewärmt, soaann weitgehend kalziniert und anschließend in der Brennzone eines Brennaggregates auf die zur Klinkerreaktion erforderliche Temperatur aufgeheizt wird und bis zu deren Abschluß im Brennaggregat verweilt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Teilmenge weitgehend kalzinierten Gutes dem Brennaggregat von der Seite der Brennzone her in Form einer Suspension aufgegeben, im Gleichstrom mit Brenngasen durch die Brennzone geführt und unter raschem Temperaturanstieg aufgeheizt wird, wobei die Sinterreaktion einsetzt und zumindest teilweise abgeschlossen wird, worauf das Gut vom Brenngas getrennt und im Gutbett bis zum Abschluß der Sinterreaktion im Gegenstrom zu den Brenngasen durch das Brennaggregat zurückgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge des weitgehend kalzinierten Gutes zumindest 5036 der Gesamtmenge beträgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, oadurch gekennzeichnet, daß als Brennaggregat ein Drehrohrofen mit einem Brenner verwendet wird, dessen Flamme die Brennzone zumindest teilweise durchsetzt.

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4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut mit Trägergas im Partikelstrahl annähernd parallel zur Flamme vorzugsweise oberhalb des Brenners in das Brennaggregat einblasen wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennaggregat auch von der Gasaustrittsseite her eine Teilmenge vorzugsweise weitgehend kalzinierten Gutes aufgegeben wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei denr Brennaggregat an beiden Seiten Teilmengen von Gut aufgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß Gutsorten mit unterschiedlicher Zusammensetzung ihrer stofflichen Komponenten getrennt voneinander an je einer Seite aufgegeben werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennaggregat von der Gasaustrittsseite her Zusatz-Brennstoff, vorzugsweise minderwertiger und/oder Ersatzbrennstoff aufgegeben wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Abgas vom Brennaggregat zwischen 0 und 100 % zum Vorwärmen und/oder Kalzinieren des Zementrohmehles verwendet und/oder zwischen 0 und 100 % im Bypass abgezogen wird.
9. 9. Anlage zum Brennen von feinkörnigem Gut, insbesondere Zementrohmehl, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend ein Wärmebehandlungssystem mit wenigstens einem Vorwärmaggregat, wenigstens einem Kalzinator und einem Brennaggregat mit nachgeschaltetem Kühler, dadurch gekennzeichnet, daß an der Brennerseite des Drehrohrofens (8) eine Einrichtung (26, 27) zum Herstellen und Eintragen einer Suspension aus

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   weitgehend kalziniertem Gut und Trägergas (26) vorgesehen ist, und daü dar sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom betriebene Drehrohrofen (8) eine Neigung mit Gefälle in Richtung zur Brennerseite aufweist..
10. 10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehrohrofen (8) abgasseitig ein Trennaggregat (7) zum Trennen von Gut und Gas zugeordnet ist.
11. 11» Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Eintragen des Gutes einen Injektor (27) aufweist, welchem Gut vom Kalzinator (5) mittels einer Transporteinrichtung (19) und Luft, vorzugsweise Warmluft (II¹¹) vom Köhler (10), gegebenenfalls nach Druckerhöhung durch ein Gebläse (26), als Trägergas zugeführt wird, und daß der Injektor (27) an der brennerseitigen Ofenstirnwand (8·) vorzugsweise oberhalb des Brenners (9) angeordnet ist.
12. 12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine Abgasleitung (24) vom Drehrohrofen (8) mit einem Abscheider (7) und einer Leitung (26) zum Kalzinator (5), von der gegebenenfalls eine Bypassleitung (25) abgezweigt ist, sowie durch eine Leitung (35) zum Zurückführen abgeschiedenen Gutes in den Drehrohrofen (8).
13. 13. Anlage nach eine«—äer Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Austrag des Kalzinators (5) ein Materialteiler (19¹) mit zwei Gut-Transporteinricntungen (19, 19'·) angeordnet ist, welche an beide Seiten (8¹, 14) des Drehrohrofens (8) angeschlossen sind, und daß gegebenenfalls am Austrag des Kalzinators (5¹) ein Materialteiler (36) mit zwei Gut-Transporteinrichtungen (35¹, 35'*) angeordnet ist, welche an beide Seiten (8¹, 14') des Drehrohrofens (8) angeschlossen sind.

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14. 14. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Wärmebehandlungssystem (II) zusätzlich zum ersten Wärmebehandlungssystem (I) angeordnet ist, welches einen zweiten Wärmetauscher (1·) und gegebenenfalls einen zweiten Kalzinator (5¹) aufweist, welche von Abgasen (24¹) des Drehrohrofens (8) durchströmt sind, und deren Gutaustrag durch eine Leitung (35·) mit dem gasaustrittsseitigen Ende (14) des Drehrohrofens (8) in Verbindung steht.
15. 15. Anlage zum Brennen von feinkörnigem Gut wie Zementrohmehl, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten (8¹, 14) des Drehrohrofens (8) und vorzugsweise oberhalb desselben je ein Wärmebehandlungssystem (I und II) zur thermischen Vorbereitung des Rohmehles für den Garbrand angeordnet ist, von denen jedes einen vom Ofengas beziehungsweise von heißer Kühlerabluft durchfluteten Wärmetauscher (I¹, 1) und zumindest eines der Systeme (I oder II), gegebenenfalls beide Systeme (I und II), einen Kalzinator (5, 5¹) aufweisen.