DE2241245B2

DE2241245B2 - Verfahren zur herstellung von zementklinker und schwefeldioxyd

Info

Publication number: DE2241245B2
Application number: DE19722241245
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl-Ing Binder Walter Dr Hutter Josef Dr Marecek Helmut Dr Linz Stich (Österreich)
Original assignee: Lentia GmbH, Chem u pharm Erzeugnisse Industriebedarf, 8000 München
Priority date: 1971-10-14
Filing date: 1972-08-22
Publication date: 1977-08-11
Also published as: GB1364957A; DE2241245A1; PL80508B1; US3865602A; BE790083A; ZA727127B; DD99976A1; AT321184B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker und Schwefeldioxyd nach dem sogenannten Gips-Schwefelsäureverfahren, bei dem das Rohmehl im Schwebezustand durch die abziehenden Ofengase vorgewärmt wird. Es verbindet den Vorteil einer optimalen Wärmeausnützung mit guter Ausbeute an SO2 und optimaler Klinkerqualität.

Die Vorwärmung von Rohmehl für die Erzeugung von Zement im Schwebezustand, und zwar in sogenannten Schwebegaswärmetauschern hat sich in der Zementindustrie sehr bewährt (US-PS 34 91 991).

Die Anwendung dieser Vorwärmung auf das sogenannte Gips-Schwefelsäureverfahren ist jedoch schwieriger, da dort im Rohmehl u. a. als Zuschlagstoff Koks enthalten ist, der bei höherem Sauerstoffgehalt der Gasphase im Wärmetauscher wegzubrennen beginnt und damit der Reaktion entzogen wird, sobald Temperaturen von etwa 720 bis 780° C erreicht werden. Ein höherer Sauerstoffgehalt in der Gasphase ist aber sehr schwer zu vermeiden, da es kaum möglich ist, den Übergang vom Drehrohrofen zum Schwebegaswärmetauscher so abzudichten, daß nicht unkontrollierbare Mengen an Luft in den Schwebegaswärmetauscher eindringen.

Um diese Schwierigkeit zu meistern, wurde gemäß der OE-PS 2 73 784 eine mindestens zweistufige Schwebegasvorwärmung vorgeschlagen, in die die kohlenstoffhaltigen Zuschläge getrennt vom Calciumsulfat in die Schwebegasvorwärmung eingetragen werden, und zwar an einer Stelle, in der die Gase durch die vorher stattfindende Eintragung von Gips unter die Temperatur abgekühlt worden sind, die ein teilweises Wegbrennen des Kokses ermöglichen würde. Eine unerwünschte Temperaturerhöhung wird ferner durch Zugabe von Wasser vermieden, das entweder in Form von feuchtem Gips oder durch direktes Eindüsen eingebracht wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das mehrfache Eintragen eine relativ hohe Investition für Fördereinrichtungen zur Folge hat und außerdem nutzbare Wärme durch die Eintragung von

Wasser verloren geht.

Um diese Nachteile zu umgehen, wurde gemäß DT-OS 20 44 048 vorgeschlagen, durch Einstellen einer reduzierenden Flamme im Drehrohrofen in diesem eine reduzierende Atmosphäre aufrechtzuerhalten, wobei der Gehalt an reduzierenden Bestandteilen in der Ofenatmosphäre, nämlich CO, Schwefel und H₂S etwa so zu bemessen ist, daß der Sauerstoffgehalt der Gase, die den Schwebegaswärmetauscher verlassen, durch die am Ofenkopf eindringende Falschluft auf maximal 0,5% und der CO-Gehalt auf mindestens 0,1% eingestellt wird. Um dies zu erreichen, werden gemäß DT-OS 20 44 048 je Nm^J Falschluft etwa 0,2 Nm³CO vorgesehen, die bei der herrschenden Gastemperatur am Ofenkopf von etwa 750 bis 800" C bevorzugt mit dem Sauerstoff der Falschluft reagieren sollen.

Bei diesem Verfahren ist es also erforderlich, die Flamme im Drehrohrofen durch Variation von Brennstoff und/oder Luftzufuhr so einzustellen, daß die reduzierenden Verbindungen in der Ofenatmosphäre gerade ausreichen, um den störenden Sauerstoffgehalt zu beseitigen. Dies bedeutet eine sehr diffizile Regelung der Ofenfeuerung, denn ein Zuviel an reduzierenden Bestandteilen bedeutet einen Ausbeuteverlust an SO₂, während ein zu hoher Sauerstoffgehalt zu den schon erwähnten Kohlenstoffverlusten im Rohmehl führt. Nun ist aber in der Praxis die eintretende Falschluft nicht konstant, weil sich durch Längsverschiebungen der Drehofen innerhalb eines notwendigen Spielraumes der Abstand zwischen Ofen und Ofenkopf laufend zu ändern pflegt und die Dichtungen unter dem Einfluß von Staubkrusten und Korrosion meist schnell ihre Beweglichkeit verlieren und dann diesen Verschiebungen nicht mehr folgen können. Es ist praktisch unmöglich, die dadurch hervorgerufenen Schwankungen in der Falschluftmenge durch dauernde Änderung der Flamme auszugleichen, wenn nicht ein unregelmäßiger Brand und damit eine schwankende Klinkerqualität in Kauf genommen wird.

Bei einer der üblichen Ausführungsformen des Gips-Schwefelsäureverfahrens wird nicht die gesamte, zur Reaktion nötige Luft mit bzw. unmittelbar neben der Flamme aufgegeben, sondern der Rest, der zur Einstellung des üblichen Sauerstoffgehaltes der Abgase von 0,1 bis 0,5% erforderlich ist, nach der Sinterzone in den Ofen eingeblasen. Diese sogenannte Tertiärluft macht in der Regel etwa 5 bis 25% der insgesamt zur Reaktion benötigten Luft aus. Diese Luftmenge ist mit Sicherheit höher als die an den Ofenkopfdichtungen eintretende Falschluft.

Es konnte nun gefunden werden, daß es möglich ist, bei solchen, mit Tertiärluftzusatz arbeitenden Verfahren, die Falschluft als Tertiärluft auszunützen und den Rest der Tertiärluft erst im Schwebegaswärmetauscher zuzuführen, ohne daß das Verfahren dadurch irgendwie ungünstig beeinflußt wird. Das hat den Vorteil, daß die Menge der in den Schwebegaswärmetauscher zugeführten Rest-Tertiärluft leicht so geregelt werden kann, daß der Sauersioffgehalt des Gases im Wärmetauscher mit der erforderlichen Präzision eingehalten wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker und Schwefelsäure nach dem Gips-Schwefelsäureverfahren unter Zuführung eines Teiles der zur Reaktion nötigen Luft als Tertiärluft in die Reaktionszone in Richtung des Gasweges gesehen nach der Sinterzone zwecks Einstellung eines Sauerstoffgehaltes in den die Reaktionszone verlassenden Gasen von 0,1 bis 0,5%, bei dem

das in den Ofen einzusetzende gesamte Rohmehl durch die die Reaktionszone verlassenden Gase im Schwebezustand vorgewärmt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tertiärluft in mindestens 2 Teilströmen der Reaktionszone zugesetzt wird, wobei als erster Teilstrom die an der Übergangsstelle zum Schwebegaswärmetauscher eindringende Falschluft dient und der Rest der Tertiürluft in die Schwebegaszone in einem oder mehreren Strömen eingeleitet wird und die Gastemperatur an der Eindringungsstelle der Falschluft mindestens 870° C und an der Stelle der Zugabe des nächsten gegebenenfalls einzigen weiteren Teilstromes maximal 800° C beträgt.

Die Einhaltung der Temperaturen am Ofenkopf und im Schwebegaswärmetauscher ist für die Erzielung eines optimalen Verfahrensganges, d. h. eine optimale Ausnützung der Abwärme ohne Qualitäts- und/oder Ausbeuteeinbußen wichtig.

Die optimale Lage der Eiinblasstelle bzw. der Einblasstellen des Restes der Tertiärluft hängt nicht nur von der dort herrschenden Gastemperatur innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen ab, sondern auch von anderen Faktoren, wie z. B. Korngröße und Reaktionsfähigkeit des Kokses, den Strömungsverhältnissen im Wärmetauscher usw.

In der Praxis wird man mehrere Einblasstellen vorsehen und die jeweils günstigste bzw. günstigsten an der in Betrieb befindlichen Anlage ermitteln. Als Kriterium für die Auswahl der günstigsten Stelle bzw. Stellen gilt, daß mit möglichst wenig Koks das Auslangen für die Reduktion des Calciumsulfates gefunden wird. Durch das Einblasen der Luft an mehreren Stellen kann auch die schnelle Vermischung des Rohmehles mit dem Ofengas und die restlose Oxydation der noch oxydierbaren gasförmigen Bestandteile erleichtert werden.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auf verhältnismäßig einfache Weise unter besserer Ausnutzung der Ofengaswärme also möglich, das Rohmehl so hoch zu erhitzen, daß die eingangs erwähnten chemischen Reaktionen ohne nennenswerte Oxydation von Koks zu CO2 bereits im Schwebegaswärntetiiuscher einsetzen. Auf diese Weise ist es auch !dichter möglich, die Temperatur der den Schwebegasvorwärmer verlassenden Abgase auf 300 bis 350° C zu kühlen, also auf das Temperaturbereich, welches zur Vermeidung von Korrosionsschäden in den nachgeschalteten Elektro-Entstaubungen durch kondensierte Schwefelsäure nicht unterschritten werden darf.

Beispiel

Ein Drehofen, dem ein im Gegenstrom arbeitender Schwebegaswärmetauscher nachgeschaltet ist, wird mit 20 stuto Ofenmehl beschickt, welches entsprechend den Erfordernissen des Gips-Schwefelsäureverfahrens zur Hauptsache aus Calciumsulfat und außerdem aus Koks und aus S1O2, AI2O3 und Fe₂O₃ enthaltenden Komponenten besteht. Unter Aufwand einer Wärmemenge von 1500 WE pro kg Klinker, die durch Verbrennen von 1500 kg Heizöl pro Stunde im heißen Ende des Drehofens erzeugt werden, werden 10 stuto Klinker erzeugt. Zur vollständigen Verbrennung des Heizöls und einer kleinen Menge Überschußkoks, die nicht zur Reduktion von CaSO₄ gebraucht wird, und um darüber hinaus im Abgas hinter dem Wärmetauscher 0,1 % Ο» zu haben, werden 19 500Nm³/h Luft benötigt. Davon werden 3000NmVh dem ölbrenner als Primärluft zugeführt. 14 500 NmVh werden im Klinkerkühler vorgewärmt und als Sekundärluft in den Ofen geleitet.

Dadurch stellt sich in der Ofenatmosphäre ein CO-Gehalt von etwa 4% ein. Von den fehlenden 2000 NmVh treten etwa die Hälfte als Falschluft durch die ■ Ofenkopfdichtung ein, während der Rest im Schwebegaswärmetauscher als regelbarer Strom zugegeben wird. Die Bemessung der Restmenge erfolgt so, daß der 02-Gehalt im Abgas nach dem Wärmetauscher 0,1 Vol% beträgt. Die Temperatur des Abgases beträgt etwa 350° C. An der Stelle der Zugabe der Restmenge an Tertiärluft ist die Gastemperatur etwa 800° C und die Materialtemperatur etwa 450° C. Die Ofengastemperatur bei Verlassen des Drehrohrofens beträgt 900° C.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Zementklinker und Schwefeldioxyd ausgehend von Calciumsulfat nach dem Gips-Schwefelsäureverfahren unter Zuführung eines Teiles der zur Reaktion nötigen Luft als Tertiärluft in die Reaktionszone in Richtung des Gasweges gesehen nach der Sinterzone zwecks Einstellung eines Sauerstoffgehaltes in den die Reaktionszone verlassenden Gasen von 0,1 bis 0,5%, bei dem das in den Ofen einzusetzende gesamte Rohmehl durch die die Reaktionszone verlassenden Gase im Schwebezustand vorgewärmt wird, d a durch gekennzeichnet, daß die Tertiärluft in mindestens 2 Teilströmen der Reaktionszone zugesetzt wird, wobei als erster Teilstrom die an der Übergangsstelle zum Schwebegaswärmetauscher eindringende Falschluft dient und der Rest der Tertiärluft in die Schwebegaszone in einem oder mehreren Strömen eingeleitet wird und die Gastemperatur an der Eindringungsstelle der Falschluft mindestens 870° C und an der Stelle der Zugabe des nächsten gegebenenfalls einzigen weiteren Teilstromes maximal 800° C beträgt.