DE4303170A1

DE4303170A1 - Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von mehlförmigen Rohmaterialien

Info

Publication number: DE4303170A1
Application number: DE4303170A
Authority: DE
Inventors: Hubert Ramesohl; Martin Dr Deussner; Michael Brachthaeuser
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-08-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von mehl förmigen Rohmaterialien, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl, das in wenigstens einem vom Abgas eines Drehrohrofens durchströmten Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang vorerhitzt und in der Sinterzone des Drehrohrofens zu Zementklinker gebrannt wird, der in einem nachgeschalteten Kühler gekühlt wird, mit einem Bypassgasabzug zum Abzug eines Teilstromes des Drehofenabgases mit Kühlung und Ent staubung des abgezogenen Bypassgasstroms. Außerdem betrifft die Erfin dung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

In der Zementtechnologie ist es bekannt, daß viele Einsatzstoffe zur Ze mentklinkerherstellung Nebenbestandteile wie z. B. Alkaliverbindungen, Schwefel, Chlor, Schwermetalle etc. enthalten, die im Bereich der Sinter zone zum Teil verdampfen, im Vorwärmerbereich wieder kondensieren und somit Kreisläufe aufbauen, wodurch sowohl die Qualität des Zementklin kers ungünstig beeinflußt als auch der Brennprozeß selbst erheblich gestört werden kann. Dies gilt um so mehr, wenn Abfallstoffe/Reststoffe wie Aschen, Schlämme etc. bzw. daraus erzeugte Brenngase/Schwelgase mit verwertet und mit Hilfe der Zementklinker-Produktionslinie thermisch ent sorgt werden sollen. Zur Unterbindung beispielsweise eines Alkalikreis laufes in einer Zementklinker-Brennanlage sowie zur Reduzierung des Alka ligehaltes im Zementklinker ist es bekannt, durch einen sogenannten By passgasabzug einen Teil der Alkaliverbindungen enthaltenden Ofenabgase am unteren Bereich des Abgassteigrohres zwischen Drehrohrofen und Schwebegasvorwärmer abzuzweigen und abzuführen, und zwar bei einem Temperaturniveau, bei welchem die flüchtigen Bestandteile noch nicht oder nur teilweise kondensiert sind. Sind dabei das abgezogene Bypassgas so wie der erfaßte Ofenstaub hochalkalihaltig, müssen das Bypassgas sowie ggf. auch der aus diesem nach Abkühlung abgeschiedene Ofenstaub ver worfen werden (Aufsatz "Probleme der Elektroentstaubung hochalkalichlo ridhaltiger Abgase aus Teilgasabzügen bei Wärmetauscher-Trockendreh öfen" in DE-Z "Zement-Kalk-Gips" Nr. 5/1978, Seiten 236 bis 238).

Wird außerhalb der Zementklinker-Produktionslinie aus Abfallstoffen bzw. Reststoffen wie Rostaschen oder Schlämmen oder aus anderen minderwer tigen Sekundärbrennstoffen durch Vergasung/Schwelung ein im Brennwert niedrig liegendes schadstoffhaltiges Schwachgas erzeugt, so kann dieses im Calcinator und/oder im Brenner des Drehofens der Klinkerbrennanlage zusammen mit normalem Brennstoff wie z. B. Kohlenstaub mitverbrannt werden. Bei einem Störfall der Zementklinker-Produktionslinie, d. h. wenn diese aus irgendwelchen Gründen abgeschaltet werden muß, steht aller dings die Klinkerbrennanlage als Brennstelle des Schwachgases nicht mehr zur Verfügung. Weil der Schwachgasabzug der Vergasungs-/Schwelanlage nicht schlagartig gestoppt werden kann, müßte dann das erzeugte schadstoffhaltige Schwachgas abgefackelt werden, was aber auch aus Gründen der Umweltbelastung unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der thermischen Behandlung von mehlförmigen Rohmaterialien insbesondere zur Herstellung von Ze mentklinker einen Weg zu finden, Abfallstoffe/Reststoffe bzw. daraus er zeugtes Schwachgas bequem in der Klinkerbrennanlage verbrennen zu können, auch dann, wenn diese z. B. infolge Störungen abgeschaltet wird, ohne in einem solchen Störfall die thermische Entsorgungsanlage für die Abfallstoffe/Reststoffe abstellen oder das erzeugte Schwachgas abfackeln zu müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung verfahrensmäßig mit den Maß nahmen des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Maßnahmen des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren sowie bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden außerhalb einer Zementklinker-Produktions linie Abfallstoffe/Reststoffe in einem Reaktor mit unterstöchiometrischer Sauerstoffzufuhr zur Erzeugung eines Schwachgases vergast bzw. ge schwelt. Der Reaktor kann z. B. ein solcher mit zirkulierender Wirbelschicht sein. Das im Reaktor erzeugte CO-haltige Schwachgas wird bei laufender Klinkerbrennanlage dem Calcinator und/oder dem Drehrohrofen der Klinker brennanlage zugeführt und dort unter Ausnutzung des Heizwertes des Schwachgases zwecks Einsparung von normalem Brennstoff wie z. B. Kohlenstaub verbrannt. Dabei wirkt der Zyklonschwebegas-Wärmetau scherstrang auf Grund seiner hohen Menge von hochreaktivem freien CaO für das Schwachgas wie ein ideales Filter zur Abscheidung eines großen Anteils der von eventuellen Schadstoffen aus dem Schwachgas. Bei nicht laufender Klinkerbrennanlage, d. h. wenn diese z. B. infolge einer Störung außer Betrieb genommen werden muß, werden die Abfallstoffe/Reststoffe im Reaktor nicht vergast, sondern mit Sauerstoffüberschuß verbrannt, d. h. in diesem Falle wird der Vergasungsreaktor als Verbrennungsofen betrie ben, und die schadstoffhaltigen Reaktorabgase (Verbrennungsabgase) wer den zwecks Entstaubung in den Bypassgasabzug der Klinkerbrennanlage und/oder in die Zyklonschwebegas-Wärmetauscherabgasleitung jeweils vor deren dort ohnehin vorhandenen Entstaubungseinrichtungen mit z. B. elek trostatischem Staubabscheider eingeführt. D. h. im Falle einer Störung und Abschaltung der Klinkerbrennanlage braucht erfindungsgemäß die Anlage zur thermischen Aufbereitung der Abfallstoffe/Reststoffe nicht abgeschaltet zu werden und Schwachgas muß in einem solchen Falle nicht abgefackelt werden, sondern in diesem Falle wird die bei einer Klinkerbrennanlage mit Bypassgasabzug vorhandene Entstaubungseinrichtung wie z. B. elektrosta tische Staubabscheidung für die Entstaubung des Abgases der ohne Unter brechung weiterarbeitenden zirkulierenden Wirbelschicht der thermischen Entsorgungsanlage verwendet, so daß zur Reinigung des Abgases der thermischen Abfallentsorgung eigene Abgasreinigungseinrichtungen nicht erforderlich sind.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles nä her erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl, das bei (10) in die Vorwärmstufe (11) aufgegeben wird, wo es nacheinander die Zyklonschwebegas-Wärmetauscher (12 bis 15) im kombinierten Gleich-/Gegenstrom zum heißen Abgas (16) der Calcinier stufe (17) durchwandert, um im Zyklon (18) vom heißen Abgasstrom (16) abgetrennt und als hochgradig (z. B. 95%) calciniertes Zement rohmehl (19) in die Einlaufkammer des Drehrohrofens (20) eingeführt zu werden, in dessen Sinterzone es zu Zementklinker gebrannt wird, der an schließend in einem Klinkerkühler (21), im Ausführungsbeispiel ein Schubrostkühler, abgekühlt wird. Der abgekühlte Zementklinker verläßt den Klinkerkühler (21) bei (22).

Das am Zementrohmehl abgekühlte Abgas verläßt die Vorwärmstufe (11) der Anlage bei (23). Dieses Abgas (23) wird über ein Saugzuggebläse (24) und über einen Kühlturm (25) zur Abgaskonditionierung durch einen Staub abscheider (26), z. B. elektrostatischen Staubabscheider, gefördert und dort von Staub (27) befreit und anschließend über einen Hauptkamin (28) als Abgas (29) abgezogen.

An die Einlaufkammer des Drehrohrofens (20) ist eine Teilgasabzugsleitung bzw. Bypassabzugsleitung (30) angeschlossen, durch welche z. B. 5 bis 10% der Drehofenabgasmenge als heißer schadstoffhaltiger Bypassgas strom abgezogen wird. Der Bypassgasstrom wird durch Zumischung von Frischluft (31) in einem Kühler (32) zunächst auf ca. 300 bis 400°C abge kühlt und anschließend in einem Kühlturm (33) durch Einspritzen von Was ser auf ca. 150°C konditioniert, bevor er dann anschließend in einem Ab scheider, z. B. elektrostatischen Staubabscheider (34), von Staub (35) be freit wird. Der entstaubte Bypassgasstrom (36) wird über Saugzugge bläse (37) und Kamin (38) abgezogen. Mit (39) ist die Frischluftzufuhr als Kühlluft zum Klinkerkühler (21) angezeigt. Über eine Tertiärluftleitung (40) wird heiße Kühlerabluft zu der mit Brennstoff (41, 41 a) wie z. B. Kohlen staub versorgten Calcinlerstufe (17) gefördert. Brennstoff (42) wie z. B. ebenfalls Kohlenstaub wird auch in die Sinterzone des Drehrohrofens (20) eingeführt. Die in der Zementklinker-Produktionslinie selbst nicht mehr verwertbare Abluft (43) des Klinkerkühlers (21) wird in einem Staubab scheider (44) entstaubt und über Saugzuggebläse (45) und Kamin (38) ab gezogen.

Außerhalb der Klinkerbrennanlage ist ein Reaktor (46) angeordnet, in dem Abfallstoffe/Reststoffe (47) wie z. B. kohlenstoffhaltige Rostasche zur Er zeugung eines Schwachgases (48) bei unterstöchiometrischer Zufuhr von Vergasungsluft (49) vergast/geschwelt werden. Der Reaktor (46) kann mit zirkulierender Wirbelschicht arbeiten, aus der die ausgeschwelte Asche (50) ausgetragen wird. Das im Reaktor (46) erzeugte Schwach gas (48) wird bei laufender Klinkerbrennanlage dem Calcinator (17) und/oder dem Drehrohrofen (20) zugeführt und dort verbrannt, um norma len Brennstoff (41, 41a/42) einzusparen. Für das Schwachgas (48), das schadstoffhaltig sein kann, wirkt der Zyklonschwebegas-Wärmetauscher strang wie ein ideales Filter zur Abgasreinigung.

Muß im Falle einer Störung die Klinkerbrennanlage abgeschaltet werden, so muß deswegen der Reaktor (46) zur thermischen Entsorgung der Abfall stoffe/Reststoffe nicht abgeschaltet werden. In diesem Falle wird die Luft zufuhr (49) erhöht und die Abfallstoffe/Reststoffe (47) werden im Reak tor (46), der dann als Verbrennungsofen arbeitet, mit Sauerstoffüberschuß verbrannt, und die Reaktorabgase (48) werden dann zwecks Entstaubung über eine gestrichelte Leitung (49) in den Bypassgasabzug (30) und/oder über eine gestrichelte Leitung (50) in das Zyklonschwebegas-Wärmetau scherabgas (23) eingeführt und zwar jeweils vor deren Entstaubungsein richtung (33/34 bzw. 25/26). Die zirkulierende Wirbelschicht des Reak tors (46) arbeitet also in jedem Falle weiter. Eine eigene Einrichtung zur Reinigung und/oder Abfackelung des schadstoffhaltigen Schwach gases (48) ist erfindungsgemäß nicht erforderlich.

Die ausgeschwelte/ausgebrannte Asche (50) des Reaktors (46) zur Erzeu gung des Schwachgasesverbrennungsabgas (48) kann mit Vorteil als Rohmehlkomponente zur Zementklinkerherstellung verwendet werden und sie muß nicht unbedingt deponiert oder anderweitig entsorgt werden. Da gegen wäre es nicht möglich, die kohlenstoffhaltige Rostasche (47) mit dem Rohmehl (10) oben in den Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang als Rohmehlkomponente einzuführen, denn dann würde der Kohlenstoff bei den dort herrschenden niedrigen Wärmetauscher-Abgastemperaturen nicht verbrennen, sondern entgasen, und das in das Abgas (23) aufgenommene Kohlenmonoxyd CO würde den sicheren Betrieb eines elektrostatischen Staubabscheiders (26) unmöglich machen, d. h., die kohlenstoffhaltigen Reststoffe (47) wären als Rohmehlkomponente in einer normalen Klinker brennanlage nicht verwendbar. Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist dieses Problem ele gant gelöst.

Claims

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von mehlförmigen Rohmateria lien, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl (10), das in wenigstens einem vom Abgas eines Drehrohr ofens (20) durchströmten Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang vorerhitzt und in der Sinterzone des Drehrohrofens (20) zu Zement klinker gebrannt wird, der in einem nachgeschalteten Kühler (21) ge kühlt wird, mit einem Bypassgasabzug (30) zum Abzug eines Teil stromes des Drehofenabgases mit Kühlung (32, 33) und Entstau bung (34) des abgezogenen Bypassgasstroms, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- außerhalb der Zementklinker-Produktionslinie werden Abfall stoffe/Reststoffe (47) in einem Reaktor (46) zur Erzeugung eines Schwachgases (48) (Brenngases) vergast bzw. ge schwelt;
- das im Reaktor (46) erzeugte Schwachgas (48) wird bei lau fender Klinkerbrennanlage dem Calcinator (17) und/oder dem Drehrohrofen (20) zugeführt und dort verbrannt;
- bei nicht laufender Klinkerbrennanlage werden die Abfall stoffe/Reststoffe (47) im Reaktor (46) mit Sauerstoffüber schuß verbrannt und die Reaktorabgase werden zwecks Ent staubung in die Bypassgasabzugsleitung (30) und/oder in die Zyklonschwebegas-Wärmetauscherabgasleitung (23) jeweils vor deren Entstaubungseinrichtung (34, 26) eingeführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausge schwelte/ausgebrannte Asche (50) des Reaktors (46) zur Erzeugung des Schwachgases/Verbrennungsabgases (48) als Rohmehlkompo nente in die Zementklinker-Produktionslinie eingeführt wird.

3. Anlage zur thermischen Behandlung von mehlförmigen Rohmaterialien, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl (10), das in wenigstens einem vom Abgas eines Drehrohrofens (20) durch strömten Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstrang vorerhitzt und in der Sinterzone des Drehrohrofens (20) zu Zementklinker gebrannt wird, der in einem nachgeschalteten Kühler (21) gekühlt wird, mit einem Bypassgasabzug (30) zum Abzug eines Teilstromes des Dreh ofenabgases mit Kühlung (32, 33) und Entstaubung (34) des abgezo genen Bypassgasstroms, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- außerhalb der Zementklinker-Produktionslinie ist ein Reak tor (46) angeordnet, in dem Abfallstoffe/Reststoffe (47) zur Erzeugung eines Schwachgases (48) (Brenngases) vergast bzw. geschwelt werden;
- die Gasabzugsleitung des Reaktors (46) ist mit dem Calcina tor (17) der Klinkerbrennanlage und/oder mit dem Drehrohr ofen (20) verbunden;
- die Gasabzugsleitung des Reaktors (46) ist bei nicht laufen der Klinkerbrennanlage über Leitung (49 bzw. 50) mit dem Bypassgasabzug (30) und/oder mit der Zyklonschwebegas- Wärmetauscherabgasleitung (23) bzw. jeweils deren Ent staubungseinrichtung (34, 26) verbunden.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reak tor (46) zur Erzeugung des Schwachgases bzw. des Verbrennungsab gases aus den Abfallstoffen/Reststoffen (47) ein Reaktor mit zirku lierender Wirbelschicht ist.