DE10217053A1 - Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmehl bei der Zementklinkerherstellung - Google Patents
Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmehl bei der ZementklinkerherstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmehl bei der Zementklinkerherstellung, wobei zur Minderung des CO-Gehalts ein Erz in den Gasstrom eingebracht wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmehl bei der Zementklinkerherstellung.
- Anlagen zur Zementklinkerherstellung weisen typischerweise eine Vorwärmzone, eine Calcinierzone und eine Sinterzone auf, wobei ein Gasstrom die Sinterzone, die Calcinierzone und die Vorwärmzone durchströmt, während das zu behandelnde Rohmehl nacheinander in die Vorwärmzone, die Calcinierzone und schließlich in die Sinterzone gelangt.
- Es sind weiterhin die verschiedensten Verfahren bekannt, um die im Gasstrom vorhandenen Schadstoffe zu beseitigen bzw. zu verringern. Aus der DE-A-199 62 536 ist ein Verfahren bekannt, bei dem im Abgasweg der Vorcalcinierstufe der Gehalt an CO und/oder Kohlenwasserstoffen und/oder anderen Verbrennungsprodukten kontinuierlich gemessen und in Abhängigkeit dieser Meßgröße ein Regeleingriff auf die Menge eines in die Vorcalcinierstufe einzudüsenden Oxidationsmittels und/oder Katalsysators vorgenommen wird.
- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen neuen Weg anzugeben, um den CO-Gehalt des Gasstroms zu mindern.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst.
- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zur thermischen Behandlung von Rohmehl bei der Zementklinkerherstellung sieht eine Vorwärmzone und eine Sinterzone vor, wobei ein Gasstrom die Sinterzone und die Vorwärmzone durchströmt, während das Rohmehl über die Vorwärmzone in die Sinterzone gelangt, und wobei ferner ein Erz als Mittel zur Minderung des CO-Gehalts in den Gasstrom eingebracht wird.
- Die zugehörige Anlage sieht entsprechend eine Einrichtung zum Eintragen von Erz in den Gasstrom vor.
- In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das eingebrachte Erz nach der CO-Minderung wieder vom Gasstrom getrennt und ggf. neu zugeführt.
- In einer anderen Ausgestaltung gelangt das Erz zusammen mit dem Rohmehl in die Sinterzone.
- Der bevorzugte Temperaturbereich des Gasstromes, bei dem das Erz eingebracht wird, liegt im Bereich zwischen 200 und 700°C.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und der Zeichnung näher erläutert.
- In der Zeichnung zeigen
- Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel und
- Fig. 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
- Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmehl bei der Zementklinkerherstellung besteht im wesentlichen aus einer Vorwärmzone 1, einer Calcinierzone 2 und einer Sinterzone 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Vorwärmzone durch einen mehrstufigen Vorwärmer mit Zyklonen 11, 12, 13, 14 und 15 gebildet.
- In jedem Zyklon wird aus der eingehenden Gas-Feststoffsuspension der Feststoff abgeschieden, während der Gasstrom in den nächsthöheren Zyklon geleitet wird. Der Feststoff wird in den zum nächsttieferen Zyklon führenden Gasstrom eingebracht. Die Leitungen für den Gas- Strom sind mit 11a bis 15a und die Leitungen für den Feststoff mit 11b bis 15b bezeichnet.
- Die Leitung 11b für den Feststoff des untersten Zyklons 11 mündet in der Sinterzone 3, die üblicherweise durch einen Drehrohrofen gebildet wird. An die Sinterzone schließt sich ein Kühler 4 an.
- Die Calcinierzone 2 wird durch eine Reaktorschleife mit einem aufsteigenden Ast 20, einem Umkehrbereich 21 und einem absteigenden Ast 22 gebildet. Der aufsteigende Ast 20 ist an die Sinterzone 2 angeschlossen und wird mit den Abgasen der Sinterzone beaufschlagt. Der absteigende Ast 22 mündet in den untersten Zyklon 11. Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich auch andere Ausgestaltungen der Calcinierzone denkbar, die prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt sind. So können insbesondere zusätzliche Reaktorkammern vorgesehen werden.
- Weiterhin ist in der Calcinierzone 2 wenigstens eine Brennstoffzuführstelle 23 vorgesehen. Zur Bereitstellung des für die Verbrennung erforderlichen Sauerstoffs ist die Calcinierzone 2 darüber hinaus über eine Tertiärluftleitung 41 mit dem Kühler 4 verbunden.
- Im Bereich der Leitung 14a ist eine Aufgabestelle 16 für das zu behandelnde Rohmehl vorgesehen. Es gelangt zusammen mit dem Gasstrom in den Zyklon 15, in dem das Rohmehl abgeschieden und über die Leitung 15b in den Gasstrom der Leitung 12a eingebracht wird. Der Gasstrom aus dem Zyklon 15 wird über die Leitung 15a einer nicht näher dargestellten Entstaubungseinrichtung zugeführt. Die Gas-Feststoffsuspension der Leitung 12a gelangt in den Zyklon 13, wobei das abgeschiedene Rohmehl über die Leitung 13b dem Gasstrom in der Leitung 11a zugeführt wird, während der Gasstrom des Zyklons 13 über die Leitung 13a in den Zyklon 14 gelangt.
- Die Gas-Feststoffsuspension der Leitung 11a wird im Zyklon 12 einerseits in einen Gasstrom, der über die Leitung 12a dem Zyklon 13 zugeführt wird, und andererseits in das Rohmehl getrennt, welches über die Leitung 12b der Calcinierzone 2 zugeführt wird.
- Die Calcination des Rohmehls findet in der Calcinierzone statt. Die dazu nötige Energie wird durch Zugabe von Brennstoff geliefert. Der für die Verbrennung nötige Sauerstoff wird mittels Tertiärluft sowie durch den Gasstrom geliefert.
- Der Gasstrom der Sinterzone 3 durchströmt somit nachfolgend die Calcinierzone 2 sowie die Vorwärmzone 1 und gelangt schließlich über die Leitung 15a in eine Entstaubungseinrichtung.
- Im Gasstrom entstehen insbesondere bei der Verbrennung in der Sinterzone 3 und in der Calcinierzone 2 Schadstoffe, wie insbesondere CO und NOx. Zur Minderung des CO-Gehalts des Gasstroms ist im Bereich der Vorwärmzone zwischen dem Zyklon 13 und dem Zyklon 15 ein Erzkreislauf vorgesehen. Zu diesem Zweck ist im Bereich der vom Zyklon 14 abgehenden Leitung 14b eine Aufgabestelle 17 für Erz vorgesehen. Die Leitung 14b mündet in der Leitung 13a, so daß das aufgegebene Erz mit dem Gasstrom in der Leitung 13a in Kontakt kommt. Im Zyklon 14 wird diese Abgas-Erz-Suspension wieder getrennt, wobei das Abgas über die Leitung 14a zum Zyklon 15 und das Erz über die Leitung 14b wiederum in die Leitung 13a gelangt.
- Durch den Kontakt des Erzes mit dem Abgas, welches sowohl CO als auch Sauerstoff enthält, kommt es zu einer Reduktion des Metalloxids durch das CO. Das reduzierte Metall wird seinerseits durch den im Gasstrom enthaltenen Sauerstoff oxidiert, so daß das Metalloxid wieder für eine CO-Oxidation zur Verfügung steht (chemische Katalyse). Parallel dazu kann die CO-Oxidation durch oberflächenkatalytische Wirkung der Metalloxide vonstatten gehen.
- Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich gezeigt, daß die für die obigen Reaktionen optimalen Temperaturen im Bereich zwischen 200 und 700°C liegen.
- Als Erz können ein oder mehrere Oxide der Metalle der Nebengruppen IV, V, VI, VII und VIII des Periodensystems verwendet werden. Es können sowohl reines Erz als auch eine Mischung von reinen Metalloxiden der Nebengruppen IV, V, VI, VII und VIII des Periodensystems zur Anwendung kommen. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn das Erz zuvor thermisch behandelt worden ist, indem es mit einem heißen oxidierenden Gasstrom in Kontakt gebracht wird.
- Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Erz erst nach der Vorwärmzone in den Gasstrom eingebracht.
- Der oberste Zyklon 15 der Vorwärmzone ist über die Leitung 15a mit einem Zyklon 18 verbunden. Das Erz wird über eine Zuführstelle 17 in den Gasstrom der Leitung 15a eingebracht. Im Zyklon 18 wird die Abgas-Erz-Suspension wieder aufgetrennt, wobei das Abgas über die Leitung 18a einer Entstaubungseinrichtung und das Erz über die Leitung 18b zurück zur Zuführstelle 17 geleitet wird. In der Leitung 18b kann ferner eine Weiche 19 vorgesehen werden, um einen Teil des Erzes abzuziehen.
- Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 entspricht im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Es unterscheidet sich jedoch durch zusätzliche Maßnahmen zur Minderung der Schadstoffbelastung des Gasstromes im Bereich der Calcinierzone. Als besonders vorteilhaft hat sich hier das sogenannte SNCR-Verfahren zur Reduktion des NOx-Bestandteils erwiesen. Zu diesem Zweck wird im Bereich der Calcinierzone an einer oder mehreren Stellen 5a, 5b ein stickstoffhaltiges NO-Reduktionsmittel eingebracht.
- Zur Reduzierung des CO- und/oder NOx-Gehalts des Gasstromes hat sich außerdem eine gestufte Verbrennung im Bereich der Calcinierzone als vorteilhaft herausgestellt. Zu diesem Zweck wird der über die Tertiärluftleitung 41 zugeführte Sauerstoff an wenigstens 2 unterschiedlichen Stellen über Leitungen 41a, 41b in den Gasstrom eingedüst. Auf diese Weise können in verschiedenen Bereichen der Calcinierzone unterschiedliche Verbrennungsbedingungen eingestellt werden.
- Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante ist in der Leitung 13a ein Sichter 7 vorgesehen. Ferner wird in den Gasstrom der Leitung 13a das Rohmehl aus dem Zyklon 15 über die Leitung 15b und das Erz über die Zufuhrstelle 17 aufgegeben.
- Der in den Sichter 7 über die Leitung 13a eingeführte Gasstrom enthält somit sowohl Rohmehl als auch Erz. Da das Erz wesentlich grobkörniger ist, als das Rohmehl, ist eine Separation des Erzes vom Gasstrom im Sichter möglich. Das abgeschiedene Erz wird über die Leitung 7a wieder in den Gasstrom der Leitung 13a eingebracht. Der Gasstrom zusammen mit dem Rohmehl gelangt vom Sichter 7 in den Zyklon 14.
- In Fig. 5 wird schließlich ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem in der Leitung 13a ein Reaktor 6 vorgesehen ist, in welchem der Gasstrom mit dem Erz in Kontakt kommen kann. Das den Reaktor 6 verlassende Abgas enthält im wesentlichen kein Erz mehr und gelangt in den Zyklon 14. Das Rohmehl aus dem Zyklon 15 wird in den Gasstrom nach dem Reaktor 6 eingebracht. Auf diese Weise kommt das Rohmehl wie auch schon bei den in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Varianten, abgesehen von geringen, im Gasstrom verbleibenden Erzpartikeln, nicht mit dem Erz in Kontakt.
- Der Reaktor 6 kann beispielsweise als Wirbelschicht-, Festbett- oder sonstiger Kreislaufreaktor zum Kontaktieren des Erzes mit dem Gasstrom ausgebildet sein. Auch ein Flugstromreaktor kommt für diesen Zweck in Betracht. Das Erz kann dabei über die Stellen 6a bzw. 6b zu- bzw. abgeführt werden.
- Die erfindungsgemäße Anlage und das zugehörige Verfahren sind jedoch keineswegs auf die oben dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann insbesondere die Zugabe des Erzes auch an anderer Stelle im Bereich des Wärmetauschers erfolgen. Außerdem können auch die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1, 2, 4 und 5 mit dem in Fig. 3 gezeigten Verfahren der Zugabe eines stickstoffhaltigen NO-Reduktionsmittels und/oder einer gestuften Verbrennung im Bereich der Calcinierzone kombiniert werden.
- Des weiteren wird die Menge bzw. Konzentration des Erzes zweckmäßigerweise in Abhängigkeit des CO-Gehalts des Gasstromes geregelt. Hierzu wird der CO-Gehalt an geeigneter Stelle gemessen und als Regelsignal verwendet.
- Als besonders zweckmäßig hat sich auch eine Regelung der Menge des einzubringenden Erzes über die Menge des NO-Reduktionsmittels herausgestellt.
- Wie die obigen Ausführungsbeispiele zeigen, kann das Erz sowohl alleine als auch zusammen mit dem Rohmehl in den Gasstrom eingebracht werden. Es ist weiterhin auch denkbar, daß die gesamte Menge an Erz oder auch nur eine Teilmenge hiervon zusammen mit dem Rohmehl in die Sinterzone gelangt.
Claims (18)
1. Verfahren zur thermischen Behandlung von Rohmehl bei
der Zementklinkerherstellung mit einer Vorwärmzone
(1) und einer Sinterzone (3), wobei ein Gasstrom die
Sinterzone und die Vorwärmzone durchströmt, während
das Rohmehl über die Vorwärmzone in die Sinterzone
gelangt und wobei ferner in den Gasstrom ein Mittel
zur Minderung des CO-Gehalts eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Minderung
des CO-Gehalts ein Erz eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ferner zwischen Vorwärmzone und Sinterzone eine
Calcinierzone vorgesehen ist und das Erz nach der
Calcinierzone in den Gasstrom eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das eingebrachte Erz nach der CO-Minderung
wieder vom Gasstrom getrennt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das vom Gasstrom abgetrennte Erz erneut dem
Gasstrom zur CO-Minderung zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Teil des abgetrennten Erzes mit
dem Rohmehl in die Sinterzone gelangt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erz in Strömungsrichtung des Gasstroms nach
der Vorwärmzone (1) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Teil des Erzes zusammen mit dem
Rohmehl über die Vorwärmzone (1) in die Sinterzone
(3) gelangt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur des Gasstroms, bei der das Erz
eingebracht wird, in einem Bereich zwischen 200 und
700°C liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Erz zum Einsatz kommt, welches eines oder
mehrere Oxide der Metalle der Nebengruppen IV, V,
VI, VII und VIII des Periodensystems enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Erz zum Einsatz kommt, welches reines
Metalloxid oder eine Mischung von reinen Metalloxiden der
Nebengruppen IV, V, VI, VII und VIII des
Periodensystems enthält.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge/Konzentration des eingebrachten Erzes
in Abhängigkeit des CO-Gehalts des Gasstroms
geregelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Gasstrom ferner ein NO-Reduktionsmittel
eingebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Calcinierzone eine gestufte Verbrennung
realisiert ist.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erz vor dem Einbringen in den Gasstrom mit
einem heißen, oxidierenden Gasstrom in Kontakt
gebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erz einem Reaktor zugeführt wird, der
zumindest von einem Teil des Gasstromes durchströmt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge des angebrachten Erzes über die Menge
des NO-Reduktionsmittels geregelt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohmehl zusammen mit dem Erz in die
Sinterzone gelangt.
18. Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmehl bei
der Zementklinkerherstellung mit einer Vorwärmzone
(1) und einer Sinterzone (3), wobei ein Gasstrom die
Sinterzone und die Vorwärmzone durchströmt, während
das Rohmehl über die Vorwärmzone in die Sinterzone
gelangt, und wobei ferner eine Einrichtung (17) zum
Einbringen eines Mittels zur Minderung des
CO-Gehalts in den Gasstrom vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (17) zum
Einbringen eines Erzes ausgebildet ist.
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| WO2003087007A1 (de) | 2003-10-23 |
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