DE19511304A1 - Cyclone heat exchanger for heating raw powder as it is fed to cement clinker furnace - Google Patents
Cyclone heat exchanger for heating raw powder as it is fed to cement clinker furnaceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Zyklonwärmetauscher für die Klinkererzeugung in Zementwerken, bei dem Rohmehl im Ge genstrom zu dem Abgas des Drehofens über einen in mehre ren Stufen hintereinander geschaltete Zyklone aufweisen den Zyklonwärmetauscher dem Drehofen zugeführt wird und der eine Abgasentschwefelung mit einem Rückstromwirbler hat, welcher an seiner Unterseite mit einem Gaseinlaß und darüber mit einem Reaktionsmitteleinlaß und an seinem oberen Ende einem Gasauslaß versehen ist. Weiterhin be trifft die Erfindung ein Verfahren zur Abgasentschwefe lung eines solchen Drehofens.The invention relates to a cyclone heat exchanger for the Clinker production in cement plants, in the raw meal in Ge counter current to the exhaust of the rotary kiln via one in several Ren stages have cyclones connected in series the cyclone heat exchanger is fed to the rotary kiln and which is an exhaust gas desulfurization with a reverse flow whirl which has a gas inlet and above with a reactant inlet and at its upper end is provided with a gas outlet. Continue to be the invention relates to a method for exhaust gas desulfurization such a rotary kiln.
Bei der heute sehr weitgehend verbreiteten Herstellung von Zement mittels eines Drehofens und einem Zyklonwärme tauscher zur Vorwärmung für das Rohmehl entsteht ein Ab gas, das teilweise einen für die Umweltbelastung unzuläs sig hohen SO₂-Gehalt hat. Diese SO₂-Emissionen entstehen aus den sulfidischen Bestandteilen des Rohmehls und er fordern eine Abgasentschwefelung. Hierzu setzt man zur Zeit Entschwefelungsanlagen ein, welche üblicherweise hinter der eigentlichen Zementerzeugungsanlage als eige nes System angeordnet sind. Solche Entschwefelungsanlagen sind nicht nur teuer in der Anschaffung, sondern bedingen auch erhebliche Betriebskosten.With today's very widespread production cement using a rotary kiln and cyclone heat Exchanger for preheating the raw meal creates a waste gas, some of which is inadmissible for environmental pollution sig has high SO₂ content. These SO₂ emissions arise from the sulfidic components of raw meal and he require exhaust gas desulfurization. To do this, use Time desulfurization plants, which usually behind the actual cement production plant as its own nes system are arranged. Such desulfurization plants are not only expensive to buy, but also conditional also significant operating costs.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Zyklon wärmetauscher der eingangs genannten Art zu entwickeln, dessen Abgase mit besonders geringem Aufwand zu entschwefeln sind. Weiterhin soll ein Verfahren zur Entschwefe lung eines Drehofens mit einem solchen Zyklonwärmetau scher geschaffen werden.The problem underlying the invention is a cyclone to develop heat exchangers of the type mentioned at the outset, to desulfurize its exhaust gases with particularly little effort are. Furthermore, a method for desulfurization is said to be a rotary kiln with such a cyclone heat rope be created.
Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß der Zyklonwärmetauscher zusätzlich zu dem Roh mehleinlaß einen Reaktionsmitteleinlaß hat.The first-mentioned problem is thereby ge according to the invention triggers that the cyclone heat exchanger in addition to the raw flour inlet has a reactant inlet.
Bei einem solchen Zyklonwärmetauscher findet die Rauch gasentschwefelung nicht mehr in einer separaten Entschwe felungsanlage, sondern in den Zyklonen des Zyklonwärme tauschers statt. Dadurch fällt kein durch die Entschwefe lung verbrauchtes und deshalb zu entsorgendes Reaktions mittel an. Das eingegebene Reaktionsmittel wird vielmehr in den erzeugten Zementklinker eingebunden. Dort ist es nicht nur unschädlich, sondern sogar nützlich, da den meisten Zementklinkern bei der Vermahlung zu Zement Gips (CaSO₄-2H₂O) als Abbindungsverzögerer zugesetzt wird und das mit dem Schwefeldioxid reagierte Reaktionsmittel teilweise die Wirkung als Abbindungsverzögerer übernehmen kann, so daß sich der Verbrauch an Gips verringert.With such a cyclone heat exchanger, the smoke finds gas desulfurization no longer in a separate desulfurization felungsanlage, but in the cyclones of the cyclone heat exchangers instead. No one falls through the drafts reaction used up and therefore to be disposed of medium on. Rather, the reactant entered becomes integrated in the cement clinker produced. There it is not only harmless, but even useful because the most cement clinkers when grinding to cement gypsum (CaSO₄-2H₂O) is added as a retarder and the reactant reacted with the sulfur dioxide partially act as a retarding agent can, so that the consumption of gypsum is reduced.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in den Zyklonwärmetau scher ein Rückstromwirbler geschaltet ist, welcher an seiner Unterseite einen Gaseinlaß und darüber den Reaktionsmitteleinlaß und den Rohmehleinlaß und an seinem oberen Ende den Gasauslaß hat und wenn sein Gasauslaß mit zumindest einem Zyklon einer oberen Stufe der Zyklone und sein Gaseinlaß mit dem Gasauslaß der nächsttieferen Stufe der Zyklone Verbindung hat. Ein solcher Rückstromwirbler sorgt für eine intensive Vermischung des zugegebenen Re aktionsmittels mit dem Rohmehl, so daß man mit relativ geringen Reaktionsmittelmengen arbeiten kann.It is particularly advantageous if in the cyclone heat rope a reverse flow swirler is switched on, which a gas inlet on its underside and the Reagent inlet and the raw meal inlet and at his upper end has the gas outlet and if its gas outlet with at least one cyclone of an upper stage of the cyclones and its gas inlet with the gas outlet of the next lower stage the cyclones are connected. Such a reverse flow swirler ensures an intensive mixing of the added Re agent with the raw flour, so that one with relative small amounts of reactant can work.
Besonders wirksam arbeitet die Entschwefelung, wenn der Rückstromwirbler zwischen der vorletzten und letzten Stufe des Zyklonwärmetauschers angeordnet ist. Desulfurization works particularly effectively when the Reverse flow vortex between the penultimate and the last Stage of the cyclone heat exchanger is arranged.
Der Reaktionsmittelverbrauch ist besonders gering, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Rück stromwirbler zusätzlich zu dem Reaktionsmitteleinlaß einen Rohmehl-Rückführeinlaß hat, welcher über eine Rück führleitung mit dem Feststoffauslaß des dem Rückstrom wirbler nachgeschalteten Zyklons verbunden ist.Reagent consumption is particularly low if according to another development of the invention, the re flow swirlers in addition to the reactant inlet has a raw meal return inlet which has a return Guide line with the solids outlet of the backflow cyclone downstream cyclones is connected.
Auf die Beschaffung und Zubereitung eines Reaktionsmit tels für die Abgasentschwefelung kann verzichtet werden, wenn gemäß einer ganz besonders vorteilhaften Weiterbil dung der Erfindung von dem Reaktionsmitteleinlaß des Rückstromwirblers zum Zuführen des Reaktionsmittels eine Verbindung zu einem Heißmehlauslaß führt, welcher in ei nem solchen Bereich des Zyklonwärmetauschers angeordnet ist, in dem das Rohmehl zumindest teilweise kalziniert wurde. Bei einem solchen Drehofen läßt sich allein durch die zusätzliche Anordnung eines Rückstromwirblers eine wirksame Abgasentschwefelung erzielen, ohne daß ein sepa rates Reaktionsmittel erforderlich wird und ohne daß zu entsorgende, schwefelhaltige Reaktionsprodukte anfallen. Möglich ist es auch, das Heißmehl statt in einen Rück stromwirbler unmittelbar in einen der Zyklone des Zyklon wärmetauschers einzugeben.On the procurement and preparation of a reaction product Exhaust gas desulfurization can be dispensed with, if, according to a particularly advantageous further development extension of the invention from the reactant inlet of the Backflow vortex to supply the reactant Connection leads to a hot meal outlet, which in egg arranged in such a region of the cyclone heat exchanger in which the raw meal is at least partially calcined has been. With such a rotary kiln you can go through the additional arrangement of a reverse flow vortex one achieve effective exhaust gas desulfurization without a sepa rates reactant is required and without disposal, sulfur-containing reaction products. It is also possible to place the hot flour in a back Stromwirbler directly into one of the cyclones of the cyclone heat exchanger to enter.
Das Heißmehl kann vor seiner Eingabe als Reaktionsmittel behandelt werden, um es wirksamer zu machen oder um be sondere Abgasreinigungsaufgaben zu erfüllen, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in die Verbindung zwi schen dem Heißmehlauslaß und dem Reaktionsmitteleinlaß eine Heißmehlbehandlung angeordnet ist.The hot flour can be used as a reactant before it is entered be treated to make it more effective or to be to perform special exhaust gas cleaning tasks if according to a development of the invention in the connection between between the hot meal outlet and the reactant inlet a hot meal treatment is arranged.
Der Aufwand zum Fördern des an der Entnahmestelle mit mehr als 850°C anfallenden Heißmehls kann verringert werden, wenn die Heißmehlbehandlung zum Kühlen des Heiß mehls ausgebildet ist. The effort to promote the at the point of use Hot flour produced at more than 850 ° C can be reduced when the hot meal treatment to cool the hot flour is formed.
Die Abscheideleistung für Schwefeldioxid kann erheblich gesteigert werden, wenn die Heißmehlbehandlung zur Zugabe zementtypischer Katalysatoren wie Eisenoxid oder Eisen sulfat ausgebildet ist.The separation performance for sulfur dioxide can be significant be increased when adding the hot meal treatment cement-typical catalysts such as iron oxide or iron sulfate is formed.
Einen hohen Entschwefelungswirkungsgrad erreicht man, wenn die Heißmehlbehandlung zum Umwandeln von Calziumoxid (CaO) in Calziumhydroxid (Ca(OH)₂) ausgebildet ist.A high desulfurization efficiency is achieved when the hot meal treatment for converting calcium oxide (CaO) is formed in calcium hydroxide (Ca (OH) ₂).
Wenn aus dem Abgas NOx-Verbindungen entfernt werden müs sen, dann kann man vorsehen, daß die Heißmehlbehandlung zum Einspritzen von Ammoniak ausgebildet ist.If NO x compounds must be removed from the exhaust gas, then it can be provided that the hot meal treatment is designed to inject ammonia.
Wenn aus dem Abgas zugleich Schwermetalle entfernt werden müssen, dann ist es vorteilhaft, wenn das in den Rück stromwirbler eingegebene Reaktionsmittel zusätzlich zum Calziumoxid zur Bindung von Schwermetallen Aktivkohle, Herdofenkoks oder andere Reaktionsmittel enthält. Möglich ist es auch, Wasser oder ein Wasser-Harnstoffgemisch in den Rückstromwirbler einzugeben.When heavy metals are removed from the exhaust gas at the same time then it is beneficial if that is in the back Stromwirbler entered reactants in addition to Calcium oxide for binding heavy metals activated carbon, Oven coke or other reactants. Possible is it also in water or a water-urea mixture enter the reverse flow whirler.
Der Rückstromwirbler kann besonders klein ausgebildet werden, wenn von der Verbindung zwischen dem Heißmehlaus laß und dem Reaktionsmitteleinlaß des Rückstromwirblers eine Abzweigung zum Gaseinlaß eines unterhalb des Rück stromwirblers liegenden Zyklons führt.The backflow vortex can be made particularly small if from the connection between the hot flour let and the reactant inlet of the reflux vortex a branch to the gas inlet one below the back cyclones lying in vortex.
Der Rückstromwirbler hat optimalen Querschnitt, wenn er für eine Gasgeschwindigkeit von 5-8 m/s bemessen ist.The reverse flow swirler has an optimal cross section if it is dimensioned for a gas velocity of 5-8 m / s.
Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines Verfahrens zum Entschwefeln eines Drehofens mit einem Zy klonwärmetauscher nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche für die Klinkererzeugung in Zementwerken, bei dem Rohmehl im Gegenstrom zu dem Abgas des Drehofens über einen in mehreren Stufen hintereinander geschaltete Zy klone aufweisenden Zyklonwärmetauscher dem Drehofen zuge führt wird, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Zyklonwärmetauscher in einem solchen Bereich, in welchem das Rohmehl zumindest teilweise kalziniert ist, aus dem Rohmehl entstandenes Heißmehl entnommen und in eine hö here Zyklonstufe eingegeben wird.The second problem, namely the creation of a Process for desulfurizing a rotary kiln with a Zy clone heat exchanger according to at least one of the preceding Claims for clinker production in cement plants, at the raw meal in counterflow to the exhaust gas from the rotary kiln a Zy connected in series in several stages clone-containing cyclone heat exchanger to the rotary kiln is solved according to the invention in that the Cyclone heat exchanger in such an area in which the raw meal is at least partially calcined, from which Hot flour is taken from raw flour and placed in a high Cyclone level is entered here.
Dieses Verfahren basiert auf der Erkenntnis, daß das Rohmehl nach seiner zumindest teilweisen Kalzinierung, nämlich seiner Umwandlung von CaCO₃ zu CaO, zur Bindung von SO₂ geeignet ist, indem es zu CaSO₃ reagiert. Dieses CaSO₃ oxidiert im weiteren Verlauf im Drehofen zu CaSO₄, welches in den Klinker eingebunden und aus dem Drehofen ausgetragen wird. Da den meisten Zementklinkern bei der Vermahlung zu Zement in jedem Fall Gips (CaSO₄-2H₂O) als Abbindungsverzögerer zugegeben wird, ist das durch die Abgasentschwefelung in den Zementklinker gelangende CaSO₄ nicht nur unschädlich, sondern sogar nützlich, indem es den Verbrauch an Gips als Abbindeverzögerer verringert.This process is based on the knowledge that the Raw flour after its at least partial calcination, namely its conversion from CaCO₃ to CaO, for binding of SO₂ is suitable by reacting to CaSO₃. This CaSO₃ further oxidizes in the rotary kiln to CaSO₄, which is integrated into the clinker and from the rotary kiln is carried out. Since most of the cement clinkers at Grinding to cement in any case gypsum (CaSO₄-2H₂O) as Setting retarder is added, that is through the Exhaust gas desulfurization in the cement clinker CaSO₄ not only harmless, but even useful by it reduces the consumption of gypsum as a retarding agent.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Entschwe felung ohne separate Entschwefelungsanlage und ohne sepa rates Absorbtionsmittel möglich. Das Verfahren verlangt deshalb nur sehr geringe Anlagen- und Betriebskosten.By means of the method according to the invention, a deduction without separate desulphurization and without sepa rates absorbent possible. The procedure requires therefore only very low plant and operating costs.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß das Heißmehl nach seiner Entnahme vor der Wie dereingabe zwischenbehandelt wird. Eine solche Zwischen behandlung kann darin bestehen, das Heißmehl, welches an der Entnahmestelle mehr als 850°C heiß ist, zu kühlen, um es mit geringerem Aufwand zur Eingabestelle zu för dern. Bei der Zwischenbehandlung kann man jedoch auch an dere Stoffe, beispielsweise Ammoniak beigeben. Besonders wirksam arbeitet die Entschwefelung, wenn gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens das Heißmehl zur Zwischenbe handlung hydratisiert wird.An advantageous further development of the method exists in that the hot flour after its removal before the how the input is treated in between. Such an intermediate Treatment may consist of the hot flour that is on the tapping point is more than 850 ° C hot, to move it to the entry point with less effort other. However, you can also take part in the intermediate treatment add substances such as ammonia. Especially desulphurization works effectively if according to a Continuing the process of hot flour for intermediate use action is hydrated.
Besonders wirkungsvoll arbeitet die Entschwefelung, wenn der Rückstromwirbler zwischen der vorletzten und letzten Stufe des Zyklonwärmetauschers angeordnet ist.Desulfurization works particularly effectively when the backflow vortex between the penultimate and the last Stage of the cyclone heat exchanger is arranged.
Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind in der Zeichnung zwei Ausführungsformen eines Zyklonwärmetau schers eines Drehofens für die Herstellung von Zement klinker schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt inThe invention allows various embodiments. For further clarification of their basic principle are in the Drawing two embodiments of a cyclone heat rope of a rotary kiln for the production of cement Clinker is shown schematically and are shown below described. The drawing shows in
Fig. 1 einen Zyklonwärmetauscher mit angrenzenden Bauteilen und integrierter Abgasentschwefe lung, Fig. 1 a cyclone heat exchanger lung with adjacent components and integrated Abgasentschwefe,
Fig. 2 einen oberen Bereich eines gegenüber Fig. 1 abweichenden Zyklonwärmetauschers. FIG. 2 shows an upper area of a cyclone heat exchanger that differs from FIG. 1.
Die Fig. 1 zeigt ein materialeinlaßseitiges Ende eines Drehofens 1, dem ein Zyklonwärmetauscher 2 mit in mehre ren Stufen hintereinander angeordneten Zyklonen 3-9 vorgeschaltet ist. Vor den beiden die oberste Zyklonstufe bildenden Zyklonen 8, 9 ist ein Rückstromwirbler 10 ange ordnet, welcher nahe seines unteren Endes einen Rohmehl einlaß 11 und einen Reaktionsmitteleinlaß 12 hat. Das Rohmehl wird auf übliche Weise gewonnen und über ein Zwi schensilo 13 zugeführt. Wie bei Rückstromwirblern üblich, hat der Rückstromwirbler 10 an seinem unteren Ende einen Gaseinlaß 14 und an seinem oberen Ende einen Gasauslaß 15, der mit dem jeweiligen Gaseinlaß der beiden obersten, parallelgeschalteten Zyklone 8, 9 des Zyklonwärmetau schers 2 verbunden ist. Fig. 1 shows a material inlet end of a rotary kiln 1 , which is preceded by a cyclone heat exchanger 2 with cyclones 3-9 arranged in succession in several stages. Before the two cyclones 8 , 9 forming the top cyclone stage, a reverse flow whirler 10 is arranged, which has a raw meal inlet 11 and a reactant inlet 12 near its lower end. The raw meal is obtained in the usual way and fed via an intermediate silo 13 . As usual with reverse flow whirlers, the reverse flow vortex 10 has a gas inlet 14 at its lower end and a gas outlet 15 at its upper end, which is connected to the respective gas inlet of the two uppermost, parallel-connected cyclones 8 , 9 of the cyclone heat exchanger 2 .
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Re aktionsmitteleinlaß 12 des Rückstromwirblers 10 über eine Verbindung 16 mit einem Heißmehlauslaß 17 verbunden, wel cher sich unterhalb des Zyklons 3 der untersten Zyklon stufe des Zyklonwärmetauschers 2 befindet, so daß das dort anfallende Heißmehl zumindest teilweise kalziniert ist. In diese Verbindung 16 ist eine Heißmehlbehandlung 18 geschaltet, in der das Heißmehl beispielsweise gekühlt oder hydratisiert werden kann. Von der Verbindung 16 kann eine Abzweigung 19 zum Einlaß des unterhalb des Rück stromwirblers 10 angeordneten Zyklons 7 führen.In the embodiment shown in Fig. 1, the re action agent inlet 12 of the reverse flow whirl 10 is connected via a connection 16 to a hot meal outlet 17 , which is below the cyclone 3 of the lowest cyclone stage of the cyclone heat exchanger 2 , so that the hot flour obtained there is at least partially is calcined. A hot meal treatment 18 is connected in this connection 16 , in which the hot meal can be cooled or hydrated, for example. From the connection 16 , a branch 19 can lead to the inlet of the cyclone 7 arranged below the reverse flow vortex 10 .
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Reaktions mitteleinlaß 12 des Rückstromwirblers 10 mit einem Reak tionsmittelsilo 20 verbunden. Dort bereitgehaltenes Reak tionsmittel wird dem Rückstromwirbler 10 zusammen mit dem über den Rohmehleinlaß 11 zugeführten Rohmehl dosiert zu geführt.In the embodiment according to FIG. 2, the reaction medium inlet 12 of the reflux vortex 10 is connected to a reaction medium silo 20 . Reaction medium held there is fed to the reverse flow whirler 10 together with the raw meal supplied via the raw meal inlet 11 .
Der Rückstromwirbler 10 hat zusätzlich einen Rohmehl- Rückführeinlaß 21, welcher durch eine Rückführleitung 22 mit dem Feststoffauslaß 23 des Zyklons 9 verbunden ist. Dadurch können ein Teil der den Zyklon 9 über seinen Feststoffauslaß 23 verlassenden Feststoffe dem Rückstrom wirbler 10 zugeführt werden, während die Hauptmenge zum nächsttieferen Zyklon 7 gelangt.The reverse flow whirler 10 additionally has a raw meal return inlet 21 , which is connected by a return line 22 to the solids outlet 23 of the cyclone 9 . As a result, some of the solids leaving the cyclone 9 via its solids outlet 23 can be fed to the backflow vortex 10 , while the main amount reaches the next lower cyclone 7 .
BezugszeichenlisteReference list
1 Drehofen
2 Zyklonwärmetauscher
3-9 Zyklon
10 Rückstromwirbler
11 Rohmehleinlaß
12 Reaktionsmitteleinlaß
13 Zwischensilo
14 Gaseinlaß
15 Gasauslaß
16 Verbindung
17 Heißmehlauslaß
18 Heißmehlbehandlung
19 Abzweigung
20 Reaktionsmittelsilo
21 Rohmehl-Rückführeinlaß
22 Rückführleitung
23 Feststoffauslaß 1 rotary kiln
2 cyclone heat exchangers
3-9 cyclone
10 reverse flow whirlers
11 raw meal inlet
12 reactant inlet
13 intermediate silo
14 gas inlet
15 gas outlet
16 connection
17 Hot meal outlet
18 Hot flour treatment
19 junction
20 reactant silo
21 raw meal return inlet
22 return line
23 solids outlet
Claims (16)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1995111304 DE19511304A1 (en) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | Cyclone heat exchanger for heating raw powder as it is fed to cement clinker furnace |
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Publications (1)
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