Beschreibung

MISCHRAUM EINES KALZINATORS Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Mischraum mit Ein- und Ausströmstutzen, im

Folgenden Mischraum genannt, zur Verwendung in der Kalzinierstufe einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker. Die Kalzinierstufe hat einen aufsteigenden Rohrleitungsast und einen absteigenden Rohrleitungsast, wobei die oberen Enden der beiden Rohrleitungsäste unterhalb des Mischraumes in einer Rohrleitungsgabelung unter einem spitzen Winkel aufeinander treffen und der Abgasstrom in dem Mischraum von dem aufsteigenden Rohrleitungsast in den absteigenden Rohrleitungsast umgelenkt wird.

[0002] Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker, bei der der erfindungsgemäße Mischraum eingesetzt ist.

[0003] Bei der Herstellung von Zementklinker wird Rohmehl vorgewärmt, restgetrocknet, kalziniert, zu Klinker gebrannt und dann gekühlt. Nach diesem Trockenverfahren arbeitende Anlagen bestehen aus Zyklonvorwärmer, Kalzinator, Drehrohrofen und Klinkerkühler. Die Energiezuführung für die Stoffumwandlung in dieser Anlage erfolgt durch Brennstoffzuführung in den Drehrohrofen und in den Kalzinator. Die im Klinkerkühler erhitzte Kühlluft wird zum Teil als so genannte Sekundärluft dem Drehrohrofen, zum Teil als so genannte Tertiärluft dem Kalzinator zugeführt und zum Teil als Abluft abgeführt. Der Kalzinator kann als Mischgas- oder als Reingas- Kalzinator oder als Mischform eingesetzt werden.

[0004] Bei Einsatz als Mischgas-Kalzinator werden die Abgase des Drehrohrofens durch ein übergangsstück zum Kalzinator geführt, durchströmen diesen und werden zusammen mit den im Kalzinator erzeugten Abgasen über den Zyklonvorwärmer abgeführt.

[0005] Bei Einsatz als Reingas-Kalzinator werden die Ofenabgase durch eine Steigleitung direkt in die unterste Zyklonstufe geführt und treffen dort zusammen mit den Abgasen des Reingas-Kalzinators.

[0006] Der Zyklonvorwärmer besteht aus ein oder mehreren Strängen und jeder Strang aus mehreren Zyklonstufen, die jeweils als Schwebegaswärmetauscher fungieren. über ein Steigrohr wird jeder Zyklonstufe oben tangential der Rohmehl mitführende Gasstrom zugeführt. Das Rohmehl wird in dem Zyklon von dem Gasstrom abgetrennt und über eine Mehlleitung ausgetragen und dem Steigrohr der darunter liegenden Zyklonstufe

aufgegeben, während der Gasstrom über das Steigrohr der darüber angeordneten Zyklonstufe dieser zugeführt wird. Das Vorwärmer-Aufgabemehl mit Restfeuchte wird dem Steigrohr der obersten Zyklonstufe aufgegeben, in den Zyklonen abgeschieden und durchwandert von oben nach unten die Zyklonstufen im Gleichstrom mit den warmen bis heißen Gasen in den Steigrohren des Zyklonvorwärmers und Kalzinators und wird in der vorletzten (zweituntersten) Zyklonstufe aus dem Gasstrom abgeschieden und durch eine Zuführleitung dem

Kalzinator aufgegeben. [0007] Der Kalzinator ist ein Strömungs- oder Schwanenhalskalzinator mit einem aufsteigenden und einem absteigenden Rohrleitungsast. Er kann einflutig oder mehrflutig sein. Der aufsteigende Rohrleitungsast kann auch einflutig sein, während der absteigende Rohrleitungsast mehrflutig ist, insbesondere, wenn der nachgeschaltete Zyklonvorwärmer entsprechend mehrsträngig ist.

[0008] Wie schon beschrieben, kann der Kalzinator als ein Reingaskalzinator, ein

Mischgaskalzinator oder eine Mischform ausgeführt sein. Ein als Reingaskalzinator arbeitender Strömungskalzinator beginnt am Ende der Kühlerheißluft- Rohrleitung bzw. Tertiärluft-Rohrleitung und endet am Zyklon der untersten Vorwärmerstufe. Ein als Mischgaskalzinator arbeitender Strömungskalzinator beginnt an der Ofeneinlaufkammer und endet ebenfalls am Zyklon der untersten Vorwärmerstufe.

[0009] Das heiße Abgas des Kalzinators wird in die unterste Zyklonstufe geleitet, die das vorkalzinierte Heißmehl abscheidet.

[0010] Dieses wird dann durch die Ofeneinlaufkammer in den Drehrohrofen geleitet, wo es restkalziniert und gesintert wird.

[0011] Durch die unterschiedlichen Zuführungs- und Aufgabestellen für Mehl, Brennstoff und Verbrennungsluft kann es zur Strähnenbildung in dem Gas-Feststoff-Gemisch kommen. Strähnenbildung stört den Ausbrand der Feststoffe und den Wärmeaustausch zwischen Gas und Feststoff. Im Umlenkpunkt vom aufsteigenden zum absteigenden Rohrleitungsast ist deshalb der Mischraum als Strömungselement eingebaut, das die Strähnen auflösen und die Gas- und Feststoffanteile des Gas-Feststoff-Gemisches homogenisieren soll.

Stand der Technik

[0012] Aus EP-A-O 497 937 und DE 199 62 536 Al ist bei einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl eine Kalzinierstufe bekannt, bei der im Bereich der Strömungsumlenkung eine Wirbelkammer angeordnet ist. Die Wirbelkammer ist dabei

ein zylindrischer Behälter, in den der aufsteigende Rohrleitungsast tangential eintritt und der absteigende Rohrleitungsast tangential austritt. In der Wirbelkammer erfolgt ferner eine Abtrennung eines Teils von Grobkornanteilen aus der Gas- Feststoffsuspension, wobei diese Anteile in den aufsteigenden oder den absteigenden

Rohrleitungsast wieder eingeführt werden. [0013] Aus DE 199 17 310 ist bei einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus

Rohmehl ein Mischraum bekannt, der aus einem aufsteigenden und einem absteigenden Rohrleitungsast gebildet wird, die unter einem spitzen Winkel aufeinander treffen, wobei über der Rohrleitungsgabelung ein Raum angeordnet ist. Der Querschnitt des Mischraumes ist gegenüber dem des aufsteigenden und absteigenden Rohrleitungsastes erweitert.

Darstellung der Erfindung

[0014]

Technische Aufgabe

[0015] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Strähnenbildung innerhalb eines Strömungskalzinators zu verhindern und die Homogenität des Gas- Feststoff-Gemisches zu verbessern bzw. zu erreichen.

Technische Lösung

[0016] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Strömungskalzinator dadurch gelöst, dass der Durchmesser und die Höhe des Raums etwa dem Durchmesser des aufsteigenden Rohrleitungsastes oder des absteigenden Rohrleitungsastes entsprechen.

Vorteilhafte Wirkungen

[0017] Der erfindungsgemäße Mischraum ist somit ein Strömungselement mit einer

Rohrleitungsgabelung und einer über der Rohrleitungsgabelung angeordneten und nur nach unten zur Rohrleitungsgabelung hin offenen Kammer. Die Ein- und Ausströmungsstutzen der Rohrleitungsgabelung zeigen nach unten und sind mit dem aufsteigenden bzw. absteigenden Rohrleitungsast des Strömungskalzinators verbunden.

[0018] Vorzugsweise ist ein Rohrleitungsast senkrecht angeordnet und ist der senkrechte Rohrleitungsast nach oben also oberhalb der Rohrleitungsgabelung verlängert.

[0019] Ist der absteigende Rohrleitungsast vertikal gerichtet, so beträgt der Winkel gemessen zwischen dem schrägen aufsteigenden Rohrleitungsast (Einströmrohr in den Mischraum) und dem vertikalen absteigenden Rohrleitungsast (Ausströmrohr aus dem Mischraum) zwischen 25 und 40°, vorzugsweise etwa 32°.

[0020] Ist der aufsteigende Rohrleitungsast vertikal gerichtet, so beträgt der Winkel gemessen zwischen dem schrägen, absteigenden Rohrleitungsast (Ausströmrohr aus dem Mischraum) und dem vertikalen aufsteigenden Rohrleitungsast (Einströmrohr in den Mischraum) zwischen 30 und 45°, vorzugsweise etwa 37°. [0021] Die Mittelachse des Mischraumes ist immer vertikal angeordnet. Der Bereich oberhalb der Rohrleitungsgabelung ist vorzugsweise zylindrisch, und die Achse dieses Raumes ist gleichzeitig die Achse des Ein- oder des Ausströmungsstutzens, falls dieser vertikal angeordnet ist.

[0022] Das Gas-Feststoff-Gemisch innerhalb des Kalzinators strömt nicht direkt aus dem aufsteigenden Rohrleitungsast in den absteigenden Rohrleitungsast, sondern zum größten Teil in den Bereich oberhalb der Rohrleitungsgabelung. Dort trifft das Gas- Feststoff-Gemisch auf die obere Abschlusswand des Mischraumes, wird umgelenkt und trifft auf die nachfolgende Aufwärtsströmung. Hierbei entsteht eine innige Verwirbelung und dadurch Homogenisierung des Gas-Feststoff-Gemisches, so dass vorhandene Strömungssträhnen aufgelöst werden.

[0023] Die Höhe des Raumes oberhalb der Rohrleitungsgabelung entspricht etwa dem

Durchmesser dieses Raumes, der wiederum gleich dem größeren der Durchmesser des aufsteigenden und des absteigenden Rohrleitungsastes ist.

[0024] Der Strömungskalzinator kann ein- oder mehrflutig ausgebildet sein. Es sind auch Kombinationen möglich. Zum Beispiel kann der aufsteigende Rohrleitungsast einflutig sein und der absteigende Rohrleitungsast zweiflutig oder dreiflutig, wobei die zwei oder drei Leitungen des absteigenden Rohrleitungsastes dann aus einem einzigen Mischraum austreten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0025] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl,

Fig. 2 einen Mischraum, dessen Achse mit der des absteigenden Rohrleitungsastes fluchtet;

Fig. 3 einen Mischraum, dessen Achse mit der des aufsteigenden Rohrleitungsastes fluchtet;

Fig. 4 einen zweiflutigen Strömungskalzinator; Fig. 5 einen Strömungskalzinator mit einem einflutigen aufsteigenden Rohrleitungsast

und einem zweiflutigen absteigenden Rohrleitungsast und

Fig. 6 einen Strömungskalzinator mit einem einflutigen aufsteigenden Rohrleitungsast und einem dreiflutigen absteigenden Rohrleitungsast

Weg(e) zur Ausführung der Erfindung

[0026] Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus

Zementrohmehl im Trockenverfahren. Die Anlage weist einen Zyklonvorwärmer 18, einen Kalzinator 12, einen Drehrohrofen 14 und einen Klinkerkühler 16 auf.

[0027] Der Zyklonvorwärmer 18 setzt sich aus mehreren Zyklonstufen zusammen, die bei diesem Beispiel in einem Strang angeordnet sind. Das Zementrohmehl wird an der obersten Zyklonstufe 18 bei 20 aufgegeben, durchwandert nacheinander die Zyklonstufen 18.1 bis 18.5 im Gleichstrom mit den sich vom Drehofen 14 und Kalzinator 12 bis zum Vorwärmeraustritt sich abkühlenden Gasen. In der vorletzten Zyklonstufe 18.4 wird das vorerwärmte und getrocknete Rohmehl aus dem Gasstrom abgeschieden und durch die Mehlleitung 22 dem Kalzinator 24 aufgegeben. Das am Zementrohmehl abgekühlte Abgas verlässt nach Durchströmung des Zyklonvorwärmers 18 diesen durch die Abgasrohrleitung 10.

[0028] Der Kalzinator 12 ist ein Strömungskalzinator und ein Mischgaskalzinator mit einem aufsteigenden Rohrleitungsast 24 und einem absteigenden Rohrleitungsast 26. An ihrem oberen Ende sind die Rohrleitungsäste 24, 26 durch einen Mischraum 30 verbunden, in der die Strömung verwirbelt und aus dem aufsteigenden Rohrleitungsast 24 in den absteigenden Rohrleitungsast 26 umgelenkt wird.

[0029] Durch den Kalzinator 12 wird als Gasphase gleichzeitig das Abgas des

Drehrohrofens 14 und über eine Leitung 28 Heißluft (= Tertiärluft) des Klinkerkühlers 16 hindurch gesaugt. Das in der vorletzten Zyklonstufe 18.4 abgeschiedene erhitzte Mehl wird in den aufsteigenden Ast des Kalzinators 12 geleitet. Ferner wird fester, flüssiger und/oder gasförmiger Brennstoff 32 in den Kalzinator 12 zugeführt. Das Abgas des Kalzinators 12 wird dem Zyklonvorwärmer an der untersten Zyklonstufe 18.5 zugeführt, und das dort abgeschiedene Heißmehl wird durch die Ofeneinlaufkammer dem Drehrohrofen 14 zugeführt, in dem es restkalziniert und gesintert wird.

[0030] Die Figuren 2 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Mischraums 30. Der Mischraum 30 wird durch eine Rohrleitungsgabelung 32 und einem darüber angeordneten Bereich 34 gebildet. In der Rohrleitungsgabelung 32 treffen der aufsteigende Rohrleitungsast 24 und der absteigende Rohrleitungsast 26 unter einem

spitzen Winkel aufeinander. Die Rohrleitungsgabelung 32 hat eine Anzahl Rohrstutzen entsprechend der Anzahl der zusammentreffenden Rohrleitungen.

[0031] Bei dem Mischraum 30 von Figur 2 ist der absteigende Rohrleitungsast 26 nach oben gerade weitergeführt und mit einem Deckel 36 abgeschlossen. Der aufsteigende Rohrleitungsast 24 ist am oberen Ende abgewinkelt und mündet unter einem Winkel von etwa 32° in den absteigenden Rohrleitungsast 26. Die Einmündung erfolgt in einem Abstand vom oberen des absteigenden Rohrleitungsastes 26, der etwa dessen Durchmesser entspricht, so dass am oberen Ende des absteigenden Rohrleitungsastes 26 der Bereich 34 gebildet wird.

[0032] Das in dem aufsteigenden Rohrleitungsast 24 strömende Gas-Feststoff-Gemisch wird an der Rohrleitungsgabelung 32 nicht sofort nach unten in den absteigenden Rohrleitungsast 26 umgelenkt. Wegen des spitzen Winkels der Rohrleitungsgabelung 32 strömt das Gas-Feststoff-Gemisch vielmehr nach oben in den Bereich 34 und wird dann an dem Deckel 36 nach unten umgelenkt, wobei ein Wirbel entsteht und das Gemisch insgesamt auf einem sich kreuzenden Strömungsweg geleitet wird.

[0033] Bei dem Mischraum 30 von Figur 3 ist die Ausbildung des aufsteigenden

Rohrleitungsastes 24 und des absteigenden Rohrleitungsastes 26 vertauscht, wobei hier der Winkel des absteigenden Rohrleitungsastes zur Senkrechten etwa 35° beträgt.

[0034] Der Strömungskalzinator 12 von Figur 4 ist zweiflutig ausgebildet, wobei der eine Strömungsarm einen Mischraum 30 gemäß Figur 2 und der andere einen Mischraum 30 gemäß Figur 3 hat.

[0035] Bei dem Strömungskalzinator 12 von Figur 5 ist der aufsteigende Rohrleitungsast 24 einflutig ausgebildet, während der absteigende Rohrleitungsast 26 zweiflutig ausgebildet ist. Der Mischraum 30 fluchtet mit dem aufsteigenden Rohrleitungsast 24, so wie es in Figur 3 dargestellt ist. Die beiden Arme des absteigenden Rohrleitungsastes 26 führen von dem Mischraum 30 symmetrisch unter einem bestimmten Winkel nach unten weg. Der Durchmesser und die Höhe des Bereiches 34 entsprechen dabei dem Durchmesser des aufsteigenden Rohrleitungsastes 24, dessen Durchmesser größer ist als jedes der beiden absteigenden Rohrleitungsäste 26.

[0036] Die Strömungskalzinatoren 12 der Figuren 4 und 5 mit zweiflutigen absteigenden Rohrleitungsästen 26 eignen sich ver-ständlicherweise insbesondere für zweisträngige Zyklonvorwärmer.

[0037] Wie Figur 6 zeigt, können der absteigende Rohrleitungsast 26 auch dreiflutig und der aufsteigende Rohrleitungsast 24 einflutig ausgebildet sein.

[0038] Liste der Bezugszeichen

Abgas Kalzinator Drehrohrofen Klinkerkühler Zyklonvorwärmer Aufgabe Rohmehl Aufgabe des Heißmehls in den Kalzinator aufsteigender Rohrleitungsast absteigender Rohrleitungsast Leitung (Tertiärluft) Mischraum Rohrleitungsgabelung Bereich/Raum Deckel