DE2108187A1 - Verfahren und Vorrichtung fur das Brennen von Zementrohmateriahen - Google Patents

Description

FoIicSmidth & Co. A/S, Kopenhagen-Valby, Dänemark

Verfahren und Vorrichtung für das Brennen von Zementrohmaterialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Brennen von Zementrohmaterialien in einem Drehofen,wobei Rohmaterialien (hierunter auch Alkalien) in Form eines wässrigen Schlamms auf ihrem Weg zum Drehofen von dessen heissen Abgasen in einem Schlammtrockner getrocknet werden, wonach die dabei abgekühlten Gase zu einem Elektrofilter gehen. Die Erfindung be-' trifft auch eine Anlage für die Ausführung des Verfahrens. (|

Beim Brennen von Zement nach dem sogenannten Nassverfahren hat der Schlamm üblicherweise einen Wassergehalt, der zwischefi 30fo und 40$ schwankt, während die einen solchen Nassdrehofen verlassenden Abgase üblicherweise eine verhältnismässig hohe Temperstur von beispielsweise 1000- 1150⁰G und daher einen solchen Wärmegehalt haben, dass eine bedeutende Wärmemenge verloren geht.

In einigen Fällen ist das obere Ende eines Nassdrehoflen deshalb als eine Vorwärme-und Trockenzone ausgebildet, die z.B. mit Ketteneinbauten versehen ist, wodurch der Wärmeaustausoh zwischen den heissen Ofenabgasen und dem Schlamm verbessert wird.Die den Drehofen verlassenden Abgase erfahren hierdurch eine Temperaturerniedrigung auf beispielsweise 125-250⁰C.

Im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der WärmewirtschaftJLichkeit ist vorgeschlagen worden, solche Ketteneinbauten oder ähnliche Einbauten durch wirksamere getrennte Vorrichtungen sogenannte Schlammtrockner, zum Vorwärmen und Trocknen des Schlamms zu ersetzen.Diese Schlammtrockner werden von den aus dem Drehofen kommenden Abgasen durchströmt, wobei die Abgase Wärme an den Schlamm abgegen. Es ist natürlich wünschenswert, dass der Schlamm im Schlammtrockner so vollständig wie möglich d.h.zu einem trockenen Pulver mit sich daraus ergebender Verminderung der Abgastemperaturen auf ca. 80° bis 90⁰C getrocknet wird»

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Gleichwie ob ein Nassdrehofen nun mit getrennten (d.ho äusseren) oder eingebauten (d_eh· inneren) Wärmeaustausch-Vorrichtungen ausgerüstet ist oder solche gar nicht besitzt, so führen die die Anlage verlassenden Abgase Staub mit, der zu entfernen ist, bevor die Abgase ins frei abgelassen weräen. Deswegen werden die Abgase normalerweise zuvor durch ein Elektrofilter geleitet.

Der Wirkungsgrad, der bei der Anwendung eines Elektrofilters erreicht wird, hängt in hohem Srad von der Tempera tür ab, mit der die Abgase in das Filter strömen. Der Wirkungsgrad eines Elektrofilter sinkt, wenn die Temperatur 25O⁰C übersteigt, während das Filter korrodiert, falls die Temperatur niedriger als 125°C ist. Hieraus ergibt sich, dass die Temperatur der Abgase vermindert werden muss, so dass sie im Bereich bis 250⁰C liegt, bevor die Abgase in das Filter geleitet werden.

Während es deshalb vorteilhaft ist, jedenfalls was den Wärmeverbrauch der Ofenanlage anbelangt, getrennte, wirksame Schlammtrockner vorzusehen, so ist dies andererseits ein Nachteil, weil die Abgase solchenfalls eine zu niedrige Temperatur haben, wenn sie in das Elektrofilter eintreten.

Ein ganz anderes Problem entsteht als eine Folge davon, dass fast alle Zementrohmaterialien unerwünschte, flüchtige Bestandteile in Form von Alkalien enthalten. Während des Caleinierungs- und Brennprozesses im Drehofen verdampfen diese Bestandteile und werden von den warmen Abgasen aus dem Drehofen hinausgeführt. Dies bietet an sich kein Problem; wenn die Abgase aber durch einen Schlamm trockner geleitet werden, kondensieren die Alkalien und werden mit dem frischen, vorgewärmten und trocknen dem Drehofen zugeführten Material gemischt. Infolgedessen können steigende Mengen Alkali zur Zirkulation im Drehofen und im Schlammtrockner gelangen. Dies kann zu bedeutenden Schwierigkeiten beim Brennen des getrockneten Schlamms in Zementklinker Anlass geben, Anbackungen in der

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Anlage bewirken und zu einem Klinker mit zu hohem Alkaligehalt führen,. Die Anbackungen können eine wesentliche Verminderung des Wirkungsgrades der Anlage bewirken sowie zugleich häufige Betriebsunterbrechungen nötig machen, um die Anbackungen zu entfernen _c

Ziel der Erfindung ist Mittel aufzuzeigen, die in möglichs grossem Umfang zur Abhilfe der angeführten Nachteile diene

Erfindungsgemäss wird ein so grosser teil der Ofenabgase auf ihrem Weg zum Staubfilter um den Schlammtrockner geleitet, dass die.Temperatur der in das Filter strömenden Abgase im Bereich von 125°C bis 25O°C liegt und dasss die Alkalimenge, die mit dem getrockneten Schlamm in den Drehofen eingeführt wird, gleichzeitig vermindert wirde

Die Abgase,die den Drehofen verlassen und eine gewisse Menge an flüchtigen Alkalien enthalten, werden so in zwei Ströme aufgeteilt, von denen der eine zum Vorwärmen und Trocknen verwertet wird, während der andere direkt ins Staubfilter geht.

Durch Regulierung der Gasmenge, die um den Schlammtrockner geleitet wird, hat man die Möglichkeit, die Temperatur der Gase, die zum Elektrofilter geleitet werden, im Rahmen

voaugsweise

der zulässigen Grenzen von 125° bis 250 C, zwischen 150° und 180°G zu halten und ein solches Verhältnis zwischen der aus dem Drehofen geführten Menge Alkali und der Menge, die in den Schlamm eingeführt wird, zu erreichen, dass die Anbackungen damit aufhören, ein Problem darzustellen·

Da der heisse'J'geleitete Gasstrom mit dem Hauptgasstrom gemischt wird, 'der durch den Schlammtrockner gegangen ist, kann- und im allgemeinen muss- die Temperatur des Hauptstromes auf unter 125°tf vermindert werden, um die Temperatur der Mischung in den Beüeieh der richtigen Grenze«. zu bringen, so dass der Schlammtrockner mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten kann« Der so erzielte Gewinn durch

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die Wärmeverwertung im Schlammtrockner gleicht somit den Wärmeverlust aus, der dadurch entstanden ist, dass ein Teil des Gases um den Schlammtrockner geleitet wurde« Die Vorteile, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzielt werden, bestehen mit anderen Worten darin, dass gleichzeitig das Alkaliproblem in der Hauptsache gelöst wird, und die Arbeitsbedingungen des Elektrofilter befriedigend geregelt werden, ohne dass dies eine Verringerung der Wärmewirtschaftlichkeit des Drehofens mit sich bringt. Ein weiterer Vorteil beim Umleiten eines Teils der Gase um den Schlammtrockner besteht darin, dass die Geschwindigkeit, womit sich der Hauptgasstrom durch den Schlammtrockner bewegt, vermindert wird; hieraus ergibt sich eine verminderte Neigung der Gase, feste Rohmaterialteilchen beim Durchgang durch die kleinsten Querschnitt« im Schlammtrockner mitzureissen.

Gemäss der Erfindung kann der Schlamm mit besonderem Vorteil durch Zerstäubung getrocknet werden, d.h. Einstäubung in die Ofenabgase im Schlammtrockner. Hierdurch wird ein hervorragendes Wärmeaustausch mit einer entsprechenden Verminderung in der Temperatur der Abgase auf beispielsweise 9O⁰C erreicht, da der Schlamm als sehr feine Teilchen in den Abgasen verteilt wird.

Die um den Schlammtrockner geleitete Gasmenge kann grosser oder kleiner sein und kann beispielsweise zwischei 2% und 20% liegen, obwohl sie normalerweise 10$ nicht übersteigen braucht. Dieses Verhältnis kann erfindungsgemäss - vornehmlich automatisch - in Übereinstimmung mit der Temperatur der in das Staubfilter strömenden Gase gesteuert werden. Dies kann dadurch geschehen, dass in dem Rohr, das die vereinigten Gasströme zum Staubfilter führt, ein temperaturempfindliches Organ eingeschaltet wird, welches eine Klappe in dem Rohr betätigen kann, durch das ein Teil der Gase um den Schlammtrockner geleitet wird. Die Temperatur der zwei vereinigten Ströme kann auf diese Weise im wesentlichen konstant

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gehalten werden mit sich daraus ergebender Wirksamkeit während des Betriebs.

Die Anlage für die Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens kann gemäss der Erfindung einen drehofen, einen an den -Urehofen angeschlossenen Zerstäbungstrockner mit Auslauf für getrocknete Teilchen, Organe zum Speisen von Schlamm zum Zerstäubungstrockner, ein Elektrofilter, Organe (hierunter einen Ventilator), die den Hauptstrom der Abgase aus dem Drehofen durch den Zerstäubungstrotkner zum Elektrofilter führen, sowie ein Umleitungsrohr, durch das ein Teil der Ofenabgase um den Zerstäubungstrockner oder den Teil von diesem, worin der Schlamm getrocknet wird, geleitet wird, umfassen_T

Gemäss der Erfindung können mit Vorteil Organe für die Regulierung des Gasstromes durch das Umleitungsrohr vorgesehen sein, und diese Organe können zweckmässig mit Hilfe eines Instruments gesteuert werden, das {temperaturempfindlich auf die in das Staubfilter strömenden Gase ist.

Eine besondere Ausbildung der Anlage entsteht, falls gemäss der Erfindung der unterste Teil des Zerstäubungstrockners eine direkte Verbindung für die getrockneten Teilchen zum Ofen bildet und ein Rohr, das in den untersten Teil des Zerstäubungstrockners mündet,das Umleitungsrohr darstellt, während der Ventilator mit einem Rohr zum Ableiten des Hauptgasströmes vom obersten Teil des Zerstäubungstrockners verbunden ist_o Diese Ausbildung der Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindung zwischen Drehofen und Zerstäubungstrockner möglichst kurz ist, was vorteilhaft ist, um Anbackungen zu vermeiden·

Da der Schlammtrockner durch Kühlung der heissen Gase das Staubfilter schützt, ist es wichtig, dass das Staubfilter für den Pail gesichert wird, dass irgendeine Unregelmässlgkeit in der Schlammzuführung entstehen sollte, wie beiapiels weise ihr Versagen. Dieser Schutz kann zweckmässig in Or-

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ganen bestehen, mit deren Hilfe in den Sehlammtrockner Wasser zur Kühlung der Gase im Bedarfsfall eingespritzt wird« Biese Organe können automatisch gesteuert werden, z.Be mit Hilfe eines vollständigen Steuerungssystems, wobei die Gase um das Staubfilter und dadurch direkt ins Preie geführt werden. Im Falle von Betriebsstörungen kann die Brennstoffzufuhr zum Drehofen unterbrochen werden, wie auch andere Sicherheitsmessnahmen getroffen werden können·

Nachstehened werden einige Ausführungsbeispiele einer Anlage gemäss der Erfindung unter Hinweis auf die schema tischen Zeichnungen beschrieben, welche darstellen

Mg. 1 eine Anlage, von der Seite gesehen, in der der

Schlammtrockner für den Wärmeaustausch im Gegenstrom

zwischen den Gasen und den zerstäubten Schlammteilchen eingerichtet ist,

Fig. 2 eine ähnliche Anlage, in der der Wärmeaus tausch im Gleichstrom erfolgt,

Pig. 3 ein geändertes Ausführungsbeispiel der Anlage, von der Seite gesehen, in der der Schlammzerstäubungstrockner mit dem Drehofen direkt verbunden ist.

In der in Pig. 1 gezeigten Anlage wird Zementrohsehlamra durch ein Rohr 1 zugeführt und von einer Pumpe 2 durch ein rotierendes Zerstäubungsrad 14 in einen Zerstäubungstrockner 3 hineingepresst. Der getrocknete Schlamm, d.h. das Rohmehl, wird in ein Rohr 4 entleert, das zu einem Drehrohrofen 5 führt. Eine Schleuse 6 im Rohr 4 gleicht die Rohmehlspeisung zum Ofen aus und verhindert die Ofenabgase daran, durch das Rohr zu gehen. Die Ofenabgase verlassen den Drehofen durch ein Rohr 7, das sich in zwei Rohre teil· und zwar eine Abzweigung 8, die zum Zerstäubungstrockner 3 führt, und eine Abzweigung 9, die zum einem Ventilator 10 führt. Die Mündung des Rohres 8 ist nach oben gerichtet, se dass der Hauptstrom der Ofenabgase aufwärts in Berührung

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mit dem in abwärtsgehender Richtung eingespritzten Schlamm entleert wird. Die Gase werden durch ein Rohr 11 aus dem Zerstäubungstrockner fortgeleitet, dessen Mündung im Zerstäubungstrockner gelegen und abwärts gerichtet ist. Die Rohre 9 und 11 vereinigen sich auf der Ansaugseite des Ventilators 10, so dass die gesamten Abgase sich in einem vereinigten Strom zu einem Elektrofilter 12 und von dort ins Freie durch einen "nicht gezeigten Schornstein bewegen. Durch ein Rohr 13 kann der vereinigte Strom direkt ins Freie abgeleitet werden in den Fällen, wo dies erforderlic sein sollte.

Der in den Zerstäubungstrockner eingespritzte Schlamm kann in feine Teilchen zerstäubt werden, d.h· Rohmehl, das in dendurch den Schlammtrockner gehenden Gasen gleich massig verteilt ist«, Die den Drehofen verlassenden Abgase können eine Temperatur von ca. 1100 C haben, und sie weöden im Zerstäubungstrockner durch Wärmeaustausch mit den zerstäubten Schlammteilchen auf eine Temperatur unterhalb von 100⁰C, z.B. 90⁰C, abgekühlt.

Alkalien, die im Schlamm enthalten sein können, werden zusammen mit diesem in den Drehofen eingespeist, wo sie verdampfen, so dass die meisten der Alkalien den Drehofen zusammen mit den Abgasen und den in diesen enthaltenen Staubteilchen wieder verlassen. Die Alkalien, die mit den verstäubten Schlammteilchen in berührung kommen, verdichten sieh auf diesen und werden so zum Drehofen zurückgeführt, aber der durch das Rohr 9 umgeleitete Gasstrom führt eine ausreichend grosse Menge der verdampften Alkalien aus dem Kreislauf heraus, wodurch die Schwierigkeiten, infolge des Anbackens insbesondere im Zerstäubungstrockner 3 und im Abzweigrohr 8, überwunien werden.

Der vereinigte Strom, der zu dem Elektrofilter 12 geht, kann eine Temperatur von ca. 150 C haben, was eine sehr geeignete Betriebstemperatur für ein solches Filter ist.

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Der im Staubfilter ausgeschiedene Staub kann verworfen, für andere Zwecke verwertet, oder in die Anlage zurückgeleitet werden. Wegen seines Alkaligehaltes kann der Staub jedoch nicht direkt zurückgeführt werden, sondern das Alkali muss durch Auslaugen entfernt werden, bevor er zur Anlage zurückgeführt wird»

Als eine Sicherungsmassnahme gegen Unterbrechungen in der Schlammzufuhr ist der Zerstäubungstrockner mit Düsen 15 versehen, durch die von einem Zuleitungsrohr 16 Wasser in den Zerstäubungstrockner eingespritzt werden kann, so dass die Abgase auch in einem solchen Fall ausreichend gekühlt werden können, um eine Beschädigung des Trockners oder Staubfilters zu verhindern.» In einem solchen Fall können die Gase auch weiter dadurch abgekühlt werden, dass atmosphärische Luft durch eine normalerweise geschlossene Klapp 22 in das Rohr 8 eingeführt wird, oder dass im Rohr 13 ein Ventil geöffnet wird, um alle Gase unmittelbar in den Schornstein statt über das Staubfilter 12 zu leiten.

Im Rohr 11 sowie oberhalb des Ventilators 10 sind temperaturempfindliche Kontrollinstrumente, 17 bzw. 18, angebracht. Wie durch eine strichpunktierte Linie 19 angegeben ist das Instrument 17 mit dem Motor der Schlammpumpe 2 verbunden und dient zur Aufrechterhaltung einer passenden Temperatur im Rohr 11, die z.B. auf 9O⁰C festgesetzt ist. Falls diese Temperatur über ääen festgesetzten Wert ansteigen sollte, wird das Instrument 17 ein Signal abgeben, wodurch die Schlammpumpe 2 schneller läuft, und dem Zerstäubungstrockner je Zeiteinheit mehr Schlamm zuführt; infolgedessen wird die Temperatur der durch das Rohr 11 gehenden Gase gesenkt. Das Instrument 18 ist in ähnlicher Weisevüurch eine strichpunktierte Linie 20 angegeben mit einem Schieber 21 verbunden und dient dazu, die Gastemperatur auf der Ansaugseite des Ventilators 10 auf einen geeigneten festgesetzten Wert von beispielsweise ca, 150⁰C zu halten,, Falls die Temperatur diesen Wert übersteigen

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sollte, wird das Instrument 13 ein Signal abgeben, wodurch die Klappe den Gasstrom durch das Rohr 9 drosselt Falls die genannten Gastemperaturen fallen statt zu steigen, wird die Wirkung der Instrumente 17 und 18 umgekehrt s.ein.o

Bei der in Fig. 2 gezeigten geänderten Ausführungsform 1st das Rohr 8 in Fig. 1 durch ein Rohr 23 ersetzt, das sieh in zwei Rohre 24 und 25 verzweigt, wodurch die d*e heissen Gase von oben im Gleichstrom mit dem zerstäubten Sehlamm in den Zerstäubungstrockner ein- und darin abwärt geführt werden,, Zugleich ist das Rohr 9 gegen ein Rohr 26 ausgewechselt, das unmittelbar aus dem Drehofen koauat und an das Rohr 11 angeschlossen ist, durch das die Gase den Swrstäubungsschlammtrockner 3 verlassen· Auch im Rohr 26 ist eine Klappe 21 zum Regulieren der Abgasmenge, die durch das Rohr _rge:ht_o

In der geänderten Ausführungsform der Fig. 3 ist der Boden des Zerstäubungsschlammtrockners unmittelbar mit dem Drehofen 5 verbunden. Hierdurch wird die Verbindung vom Drehofen zum Schlammtrockner so kurz wie möglioh. Die Gase werden sich hier im Gegenstrom zu den zerstäubten Teilchen bewegen· Ein Rohr 27 mit Klappe 21 dient als Umleitungsrohr, dessen Mündung abwärts gerichtet ist und im untersten Teil des Schlammtrockners 3 liegt, so dass der umgeleitete Strom nur mit den getrockneten Schlammteilchen in Berührung kommt und keinen wirklichen Anteil an der Trocknung des Schlammes hat. Sämtliche den Drenofei verlassenden Abgase dienen zur Erwärmung der getrockneten Schlammteilchen während diese durch den Boden des Schlamm trockners und in den Drehofen hinunter fallen.

Das Umleitungsrohr 27 vereinigt sich mit einem Rohr 28, an das sich die zwei tf-ohre 29 und 30 ebenfalls anschliess durch die der Hauptstrom der Gase den Trockner 3 verlässt

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	Anlagen	—	10 -	Fig»	2	und	3	sind	21081	87
		gemäss	den
Die							ebenfalls

mit den Instrumenten 17 und 18 gemäss Pig» 1 versehen, ohne dass dies in den Zeichnungen angedeutet ist»

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Claims (1)

1. PATBNTANSPRÜCHE

   Verfahren für das Brennen von Zemeiitrohmaterialien in einem Drehofen _f i>ü'i dem die Rohmaterialien (hierunter Alkalien) in Form eines wässrigen Schlamms auf ihrem Weg zum Drehofen von dessen heisaen Gasen in einem Schlammtrockner getrocknet werden, wonach die dabei abgekühlten Gase zu einem Elektrofilter gehen, dadurch gekennzeichnet, dass ein so grosser Teil der Ofenabgase auf seinem Weg zum Staubfilter (12) um den Schlammtrockner (3) geleitet wird, dass die J-emperatur der in das Filter strömenden Abgase im Bereich von 125° bis 25O⁰C liegt und dass die Alkalimenge, die in den Drehofen (5) mit dem getrockneten Schlamm eingeführt wird, gleichzeitig vermindert wird.

   2c Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dgtss der Schlamm durch Zerstäubung, d.h· in einem Zerstäubungstrockner (3), getrocknet wird«

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Ofenabgase, die um den Schlammtrocknei (3) geleitet wird, in Übereinstimmung mit der Temperatur der in das Staubfilter (12) strömenden Gase, vornehmlich automatisch, gesteuert wird.

   4. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach

   Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Dreh-

   Ot* uiiacsttilecferien

   ofen (5), einen_vdem Drehofen (5/₍und mit Auslauf für getrocknete Teilchen versehenen Zerstäubungstrockner (3), Organe (14) zum Speisen von Schlamm zum Zerstäubungstrockner (3), ein Elektrofilter (12), Organe (7, 8, 10, 23, 24, 25» 29, 30 ) (hierunter einen Ventilator (10)), die in den Hauptstrom der Abgase aus dem Drehofen (5)

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   durch den Zerstäubungstrockner (3) zum Elektrofilter ( 12) führen, sowie ein Umleitungsrohr ( 9, 26, 27 ), durch das ein Seil der Ofenabgse um den Zerstäubungstrockner (3) oder den Teil von diesem, v/orin der Schlamm getrocknet wird, geleitet wird, umfassen.

   5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Organe ( 18, 20, 21 ) für die Regulierung des Gasstroms durch das Umleitungsrohr ( 9» 26, 27 ) vorgesehen sind.

   6. Yorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Organe ( 18, 20, 21 ) für die Regulierung des Sasstroms durch das Umleitungsrohr ( 9, 26, 27 ) mit Hilfe eines Instruments (18) gesteuert werden, das temperaturempfindlich!: auf die in das Staubfilter (12) strömenden Gase ist.

   7» Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teil des Zerstäubungstrockners (3) (Fig. 3) eine direkte Verbindung für die getrockneten 'J-'eilchen zum Ofen (5) bildet und ein Rohr, das in den untersten Teil des Zerstäubungstrockners (3) mündet, das Umleitungsrohr (27) darstellt, während der Ventilator (10) über ein Rohr (29, 30) zum Ableiten des Hauptgasströmes mit dem obersten Teil des Zerstäubungstrockners (3) verbunden ist.

   8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7f dadurch gekennzeicnet, dass das Umleitungsrohr (9, 26, 2? ) an das Rohr ( 11, 29, 30 ) zum Ableiten der ^ase aus dem Zerstäubungstrockner (3) an einer Stell oberhalb des Ventilators ( 10 ) angeschlossen ist»

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