DE2108187C2 - Verfahren und Vorrichtung für das Brennen von Zementrohmaterialien nach dem Naßverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Brennen von Zementrohmaterialien nach dem Naßverfahren In einem Drehofen und eine zugehörige Vorrichtung gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 2.

Beim Brennen ^on Zement nach dem sogenannten Naßverfahren hat der Schlamm üblicherweise einen Wassergehalt zwischen 30 und 40%, während die einen solchen Naßdrehofen verlassenden Abgase üblicherweise eine verhältnismäßig hohe Temperatur von beispielsweise 1000 bis 1150° C und daher einen solchen Wärmegehalt haben, daß eine bedeutende Wärmemenge verlorengeht.

>n einigen Fällen ist das obere Ende eines Naßdrehofens deshalb als Vorwärm- und Trockenzone ausgebildet, die z. B. mit Ketteneinbauten versehen Ist, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den heißen Ofenabgasen und dem Schlamm vei^essert wird. Die den Drehofen verlassenden Abgase erfahren hierdurch eine Temperaturerniedrigung auf beispielsweise 125 bis 250° C.

Zur weiteren Verbesserung der Wärmewlrtschaftllchkelt ist vorgeschlagen worden, solche Ketteneinbauten oder ähnliche Einbauten durch wirksamere separate 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 Warme an den Schlamm abgeben. 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 90° C getrocknet wird.

Gleichgültig ob ein Naßdrehofen nun mit separaten (d. h. äußeren) oder eingebauten (d. h. inneren) Wärmeaustausthvorrlchtungen ausgerüstet ist oder solche gar nicht besitzt, führen die die Anlage verlassenen Abgase Staub mit, der zu entfernen ist, bevor die Abgase ins Freie abgelassen werden. Deswegen werden die Abgase normalerweise zuvor durch ein Elektrofilter geleitet.

Der Wirkungsgrad eines Elektrofllters hängt In hohem Grad von der Temperatur ab, mit der die Abgase in das Filter strömen. Der Wirkungsgrad eines Elektrofilters sinkt, wenn die Temperatur 250° C 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 250° C lieg:, bevor die Abgase in das Filter geleitet werden.

Während es deshalb vorteilhaft ist, jedenfalls was den Wärmeverbrauch der Ofenanlage anbelangt, separate, wirksame Schlammtrockner vorzusehen, so ist dies andererseits ein Nachteil, weil die Abgase dann 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 Calcinierungs- 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 Schlammtrockner geleitet werden, kondensieren die Alkalien und werden mit dem frischen, vorgewärmten und trockenen, dem Drehofen zugeführten Material gemischt. Infolgedessen können steigende Alkallmengen Im Drehofen und Im Schlammtrockner zirkulieren. Dies kann zu bedeutenden Schwierigkeiten beim Brennen des getrockneten Schlamms zu Zementklinker Anlaß geben. Anbackungen in der 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.

Aus der DE-AS 14 71 115 ist ein Verfahren zur Herstellung eines alkaliarmen Zements, gestaltet als Naßverfahren, bekannt, bei dem es in erster Linie um die Vermeidung der Ausbildung eines störenden Alkalikreislaufes geht. Es wird dabei von Rohschlamm ausgegangen, der getrocknet werden muß. Dies erfolgt ausschließlich durch Einwirkung alkallfrcler Abgase, nämlich der alkalifreien Abgase einer als Kalzinator dienenden ersten Brennstufe und der gereinigten Abgase einer als Klinker-Brennofen verwendeten zwei'en Brennstufe. Zusätzlich wird das gesamte getrocknete Gut erhitzt, und zwar im Wege des Wärmeaustanschs unter Zuhilfenahme alkalihaltiger Abgase - vorzugsweise im Wege der Strahlung -. ohne daß das Rohmehl wesentliche Alkallmengen aufnimmt. Dieses bekannte Naßverfahren befaßt sich nicht mit der Trocknung von Rohschlamm mit Hilfe direkt von einem Drehofen kommender Abgase und auch nicht mit der Elektrofilterung der Gase Im Anschluß an eine Rohschlammtrocknung. Die vorzusehende Entstaubung

soll nach ausdrücklicher Angabe bei 700⁰C erfolgen, für welche Temperatur Elektrofilter nicht geeignet sind.

Aus der CH-PS 3 86 908 ist ein Verfuhren zum Brennen alkalihaltigen Zementrohguis bekannt, wobei das Rohmehl im Wege einer direkten Berührung mit Ofenabgas vorgewärmt wird, Dabei wird mindestens ein Teil der Alkalien enthaltenden Ofenabgase von den Alkalien gereinigt, bevor dieser Teil der Ofengase in den Vorerwärmer eintritt. Hierdurch wird die Ausbildung eines ständigen Kreislaufs mit einer bestimmten Alkalimenge vermieden. Eine "trocknung von Rohschlamm ist nicht vorgesehen, da das bekannte Verfahren kein Naßverfahren ist

Ber Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Verfahren an Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß eine Elektroentstaubung der Abgase insbesondere im optimalen Arbeitsbereich eines Elektrofilter möglich ist, und zwar ohne daß mit der entsprechenden Temperatureinstellung Wärmeverluste Irgendeiner Art verbunden wären.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in verfahrens- bzw. vorrjchtungstechnischer Hinsicht durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Abgase, die den Drehofen verlassen ur.ü eine gewisse Menge an flüchtigen Alkalien enthalten, werden also in zwei Ströme aufgeteilt, deren einer zum Vorwärmen und Trocknen verwendet wird, während der andere direkt ins Staubfilter geht.

Durch Regelung der Gasmenge, die um den Schlammtrockner geleitet wird, hat man die Möglichkeit, die Temperatur der Gase, die zum Elektrofilter geleitet werden, im Rahmen der zulässigen Grenzen von 125 bis 250' C, vorzugsweise zwischen 150 und 180° C 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 Anbakkungen aufhören, ein Problem darzustellen.

Da der heiße umgeleitete Gasstrom mit dem Hauptgasstrom, der durch den Schlammtrockner gegangen ist, gemischt wird, kann - und im allgemeinen muß - die Temperatur des Hauptstromes auf unter 125° C gesenkt werden, um die Temperatur der Mischung in den Bereich der richtigen Grenzen zu bringen, so daß der Schlammirockner mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten kann. Der so erzielte Gewinn durch die Wärmeverwertung im Schlammtrockner gleicht somit den Wärmeverlust aus, der dadurch entsteht, daß ein Teil der Gase um den Schlammtrockner geleitet wird. Die Vorteile bestehen mit anderen Worten darin, daß gleichzeitig das Alkallproblem in der Hauptsache e.elöst wird und die Arbeitsbedingungen des Elektrofilter befriedigend geregelt werden, ohne da<5 dies eine Verringerung der Wärmewirtschaftlichkeit des Drehofens mit sich bringt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Geschwindigkeit, mit der sich der Hauptstroin durch den Schlammtrockner bewegt, reduziert wird; hieraus ergibt sich eine verminderte Neigung der Gase, feste Rohmaterialteilchen beim Durchgang durch die kleinsten Querschnitte Im Schlammlrockner mitzureißen.

Der Schlamm kann mit besonderem Vorteil durch Zerstäubung getrocknet werden, d. h. Einstäubung in die Ofenabgase Im Schlammtrockner. Hierdurch wird ein hervorragender Wärmeaustausch mit einer entsprechenden Reduzierung der Temperatur der Abgase auf beispielsweise 90⁰C erreicht, da der Schlamm als sehr feine Teilchen in den Abgasen verteilt wird.

Die um den Schlammtrockner geleitete Gasmenge kann größer oder kleiner sein und beispielsweise zwischen 2 und 20% Hegen, obwohl sie normalerweise 10% nicht übersteigen muß. Dieses Verhältnis kann vornehmlich automaten in Übereinstimmung mit der Temperatür der in das Staubfilter strömenden Gase gesteuert werden. Dies kann dadurch geschehen, daß in dem Rohr, das die vereinigten Gasströme zum Staubfilter führt, ein lemperaturempflndllches Organ eingeschaltet wird, welches eine Klappe in dem Rohr betätigen kann, durch das ein Tei! der Gase um den Schlammtrockner geleitet wird. Die Temperatur der zwe' vereinigten Ströme kann auf diese Weise im wesentlichen konstant gehalten werden mit sich daraus ergebender Wirksamkeit während des Betriebs.

is Mit Vorteil können Organe für die Regelung 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.

Bei einer besonderen Ausbildung der Vorrichtung, bei der der unterste Teil des Zerstäubungstrockners mit dem Drehofen in direkter Verbindung ste'.., kann die den Zerstäubungstrockner umgehende Leitung in einer von dessen untersten Teil ausgehenden Leitung bestehen und die vom Zerstäubungstrockner zum Elektrofilter führende Leitung vom obersten Teil des Zerstäubungstrockners ausg-hen. Diese Ausbildung zeichnet sich dadurch aus, daß die Verbindung zwischen Drehofen und Zerstäubungstrockner möglichst kurz ist, was vorteilhaft ist.

■30 um Anbackungen zu vermeiden.

Da der Schlammtrockner durch Kühlung der heißen Gase das Staubfilter schützt, ist es wichtig, daß das Staubfilter für den Fall gesichert wird, daß irgendeine Unregelmäßigkeit in der Schlammzuführung entstehen sollte, wie beispielsweise ihr Versagen. Dieser Schutz kann zweckmäßig in Organen bestehen, mit deren Hilfe in den Schlammtrockner Wasser zur Kühlung der Gase im Bedarfsfall eingespritzt wird. Diese Organe können automatisch gesteuert werden, z. 3. mit Hilfe eines vollständigen Steuerungssystems, wobei die Gase un, das Staubfilter und dadurch direkt ins Freie geführt werden. Im Falle von Betriebsstörungen kann die Brennstoffzufuhr zum Drehofen unterbrochen werden, wie auch andere Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden können.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung unter Bezug auf die schematischen Zeichnungen beschrieben, in diesen zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung, von der Seite gesehen, bei der der Schlammtrockner für den Wärmeaustausch im Gegenstrom zwischen den Gasen und den zerstäubten Schlammteilchen eingerichtet Ist,

Fig. 2 eine ähnliche Vorrichtung, bei der der Wärmeaustausch im Gleichstrom erfolgt, und
Fig. 3 ein geändertes Ausführungsbeispiel von der Seile gesehen, bei dem der Schlammzerstäubungstrockner mit dem Drehofen direkt verbunden ist.

In der In Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird Zementrohschlamm 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 Rohmehlspeisun_b· zum Ofen aus und hindert die Ofenabgase daran, durch das Rohr zu gehen. Die Ofenabgase verlassen den Drehofen durch ein Rohr 7. das sich in zwei Rohre teilt, und z-.var eine Abzweigung 8. die /um Zerstäubungstrockner 3 führt, und eine Abzweigung 9. die zum einen Ventilator

10 führt. Die Mündung des Rohres 8 ist nach oben gerichtet, so daß der Hauptstrom der Ofenabguse aufwärts in Berührung mit dem In abwitrtsgehender Richtung eingespritzten Schlamm abgeführt wird. Die Gase werden durch ein Rohr 11 aus dem Zerstäubungstrockner 3 fortgeleitet, dessen Mündung im Zerstäubungstrockner liegt und abwärts gerichtet 1st. Die Rohre 9 und Il vereinigen sich auf der Ansaugseite des Ventilators 10, so daß sich die gesamten Abgase 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 In den Fällen, wo dies erforderlich sein sollte, direkt ins l'reie abgeleitet werden.

Der in den Zerstäubungstrockner 3 eingespritzte Schiamm kann in feine Teilchen /erstitubt werden, d. h. Rohmehl, das In den durch den Schlammtrockner gehenden Gasen gleichmäßig verteilt ist. Die den Drehofen verlassenden Abgase können eine Temperatur von ca 1100^J C haben, und sie werden Im Zerstäubungstrockner

teilchen auf eine Temperatur unterhalb von lOO'C, z. B. ¹HT C, abgekühlt.

Alkalien, die im Schlamm enthalten sein können, werden zusammen mit diesem in den Drehofen 5 eingespeisi. wo sie verdampfen, so daß die meisten der Alkalien den Drehofen 5 zusammen mit den Abgasen und den in diesen enthaltenen Staubteilchen wieder verlassen. Die Alkallen, die mit den verstäubten Schlammteilchen in Berührung kommen, verdichten sich auf diesen und werden so zum Drehofen 5 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, überwunden 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.

Der im Staubfilter 12 ausgeschiedene Staub kann vernichtet, für andere Zwecke verwertet oder in die Anlage zurückgcleilet werden. Wegen seines Alkaligehaltes kann der Staub jedoch nicht direkt zurückgeführt werden; vielmehr muß das Alkali durch Auslaugen entfernt werden, bevor der Staub zur Vorrichtung zurückgeführt wird.

Als Sicherungsmaßnahme gegen Unterbrechungen in der Schlammzufuhr ist der Zerstäubungstrockner 3 mit Düsen 15 versehen, durch die von einem Zuleitungsrohr 16 Wasser in den Zerstäubungstrockner 3 eingespritzt werden kann, so daß die Abgase auch in einem solchen Fall ausreichend gekühlt werden können, um eine Beschädigung des Treckners 3 oder Staubfilters 12 zu verhindern. In einem solchen Fall können die Gase auch weiter dadurch abgekühlt werden, daß atmosphärische Luft durch eine normalerweise geschlossene Klappe 22 in das Rohr 8 eingeführt wird oder daß im Rohr 13 ein Ven til geöffnet wird, um alle Gase unmittelbar in den Schornstein statt über das Staubfilter 12 zu leiten.

Im Rohr Il sowie oberhalb des Ventilators 10 sind temperaliirempfindliche Kontrollinstrumenie 17 bzw. 18 angebracht. Wie durch eine strichpunktierte linie 19 angegeben, ist das Instrument 17 mit c'em Motor der Schlammpumpe 2 verbunden und dient zur Aulrechterhaltung einer passenden Temperatur im Rohr 11. die z. B. auf 90 C festgesetzt Ist. Falls diese Temperatur über den festgesetzten Wert ansteigen sollte, wird das Instrument 17 ein Signal abgeben, wodurch die Schlammpumpe 2 schneller läuft und dem Zerstäubungstrockner 3 je Zelteinheit mehr Schlamm zuführt; infolgedessen wird die Temperatur der durch das Rohr 11 gehenden Gase gesenkt. Das In 'rument 18 isl in ähnlicher Weise \\ie durch eine strichpunktierte Linie 20 ar^caeben mit

I) einem Schieber 21 verbunden und dient dazu, die Gastemperatur auf der Ansaugseile des Ventilators IO auf einen geeigneten festgesetzten Wert von beispielsweise ca 150 C zu halten, [alls die Temperatur diesen Wert übersteigen sollte, wird das Instrument 18 ein

das Rohr 9 drosselt. Falls die genannten Gastemperaturen fallen statt /u steigen, wird die Wirkung der Inslrumente 17 und 18 umgekehrt sein.
Bei der in Fig. 2 gezeigten geänderten Auslührungsform ist das Rohr 8 in F i g. I durch ein Rohr 23 ersetzt, das sich in zwei Rohre 24 und 25 verzweigt, wodurch die heißen Gase von oben Im Gleichstrom mit dem zerstäubten Schlamm in den Zerstäubungstrockner .1 ein- und darin abwärts geführt werden, /ugleich ist das Rohr 9

jo gegen ein Rohr 26 ausgewechselt, das unmittelbar aus dem Drehofen 5 kommt und an das Rohr 11 angeschlossen ist, durch das die Gase de.". Zerstäubungsschlammtrockner 3 verlassen. Auch im Rohr 26 Ist eine Klappe 21 zur Regelung der Abgasmenge, die durch das Rohr geht.

In der geänderten Ausführungsform der Fig. 3 ist der Boden des Zerstäubungsschlammtrockners 3 unmittelbar mit dem Drehofen 5 verbunden. Hierdurch wird die Verbindung vom Drehofen 5 zum Schlammtrockner 3 so kurz wie möglich. 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 Drehofen 5 verlassenden Abgase dienen zur Erwärmung der getrockneten Schlammteilchen, während diese durch den Boden des Schlammtrockners 3 und in den Drehofen 5 hinunterfallen.

Das Umleitungsrohr 27 vereinigt sich mit einem Rohr 28. an das sich die zwei Rohre 29 und 30 ebenfalls anschließen, durch die der Hauptstrom der Gase den Trockner 3 verläßt.

Die Vorrichtungen gemäß den Fi g. 2 und 3 sind eben falls mit Instrumenten 17 und 18 gemäß Fig. 1 versehen, ohne daß dies in den Zeitungen angedeutet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

PatentansprCche:

1. Verfahren zum Brennen von Zementrohmaterlallen »ach dem Naßverfahren (n einem Drehofen, bei dem die alkalihaltlgen Rohmaterialien als wäßriger Schlamm in einem Schlammtrockner von den heißen Drehofenabgasen getrocknet werden und die dabei abgekühlten Gase zu einem Elektrofilter geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein so großer Teil der Ofenabgase um den Schlammtrockner herumgeführt und mit den im Schlammtrockner gekohlten Abgasen vor dem Elektrofilter vereinigt wird, daß die Temperatur der In das Filter strömenden Abgase im Bereich von 125 bis 250° liegt.

2. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 umfassend einen Drehofen, einen an den Drehofen angeschlossenen Zerstäubungstrockner, der mit einem Auslauf für getrocknete Teilchen versehen ist. Organe zum Einspeisen von Schlamm ii\ den Zerstäubungstrockner, einen Elektrofilter und Leitungen für Abgase aus dem Drehofen durch den Zerstäubungstrockner zum Elektrofilter, dadurch gekennzeichnet, da3 eine den Zerstäubungstrockner (3) umgehende Leitung (9. 26, 27) vorgesehen ist, die vor dem Elektrofilter (12) in die vom Zerstäubungstrockner (3) kommende Leitung (11, 28) einmündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der unterste Teil des Zerstäubungstrockners mit dem Drehofen in direkter Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die- den Zerstäubungstrockner (3) umgehende Leitung In einer von dessen untersten Teil ausgehenden Leitung (27) besteht und daß die vom Zerstäubungstrockner (3) zum Elektrofilter (12) führende Leitung (28), in die die Umgehungsleitung (27) einmündet, vom obersten Teil des Zerstäubungstrockner (3) ausgeht.