DD277908A1

DD277908A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung alkalihaltiger staeube

Info

Publication number: DD277908A1
Application number: DD32306288A
Authority: DD
Inventors: Waldemar Danowski
Original assignee: Dessau Zementanlagenbau Veb
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1990-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehoerige Vorrichtung zur thermischen Behandlung alkalihaltiger Staeube, insbesondere alkalihaltiger Bypass-Staeube bei der Herstellung von alakaliarmem Zementklinker aus alakalihaltigen Roh- und Brennstoffen. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass dem aus dem Sinterprozess abgezogenen Gas-Material-Teilstrom zur Einstellung einer reduzierenden Atmosphaere mit CO-Gehalten von 0,1 bis 5% und der erforderlichen Temperatur zwischen 1 100 und 1 400C nach Zufuehrung von Waermeenergie regelbar Rueckfuehrstaub aus der elektrischen Gasreinigung oder Zementrohmehl zugemischt werden, die eine stoffumwandelnde Reaktion mit endothermer Enthalpieaenderung erfahren. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur thermischen Behandlung alkaühaltiger Stäube, insbesondere alkalisulfathaltiger Bypass-Stäube bei der Herstellung von alkaliarmem Zementklinker aus alkalihaltigen Roh- und Brennstoffen mittels bekannter Apparate, wie Sinterreaktoren, Kalzinierreaktoren, Alkalibypass mit thermischer Abreinigung der Alkaliverbindungen vom Bypass-Staub, Rohmehlvorwärmer, Verdampfungskühler und elektrische G^sreinigungsanlagen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Entlastung des Zementbrennprozesses von flüchtigen Kreislaufalkalien und/oder zur Verringerung des Alkaligehalts im Zementklinker werden heiße alkali- und staubhaltige Ofenabgase zwischen Sinterreaktor und Calcinator bzw. Rohmehlvorwärmer abgezogen. Die dabei anfallenden Stäube werden in der Regel verworfen.

Zur Verminderung hoher Material- und Wärmeverluste derartiger ßypassanlagen wurde gemäß dem DD-WP 237160 ein Recyclingverfahren vorgeschlagen, bei dem durch thermische Behandlung der alkalihaltigen Stäube in einer zusätzlichen Prozeßstufe des Zementklinker-Brennprozesses eine Auftrennung in alkalireiches und alkaliarmes Material erfolgt, wobei das alkalische Material als Kalikalkdüngemittel verwendet wird, während das alkaliarme Material in den Brennprozeß zu rückgeführt

Nach dem Recyclingverfahren gehen die Chloride des Kaliums und des Natriums weitgehend vollständig in die Gasphase über.

Bei schwefelreichen Roh- und/oder Brennstoffen bilden sich jedoch in der Brennanlage, beispielsweise einem Drehrohrofen, größere Mengen der Sulfate des Kaliums und des Natriums, die weniger gut flüchtig sind. K2SO4 und Na2SO₄ sind thermodynamisch sehr stabile Verbindungen. Die Dampfdrücke bei 1300°C liegen für K₂SO₄ bei 6 Torr und für Na2SO₄ bei 10 Torr. Die zur Zersetzung notwendigen hohen Temperaturen sind wegen des möglichen Auftretens der silikatischen Schmelzphase und zu hoher Wärmeverluste im Bypass-System unzweckmäßig.

Aus der DD 258798 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das staubhaltige aikalireiche Bypassgas in einem oder mehreren Zyklonabscheidern des Bypass-Systems in alkalireicheres feinstaubhaltiges Gas und aikaliärmeren Grobstaub zerlegt wird, wobei aus dem alkaliärmeren Grobstaub in einem Bypassreaktor die flüchtigen Alkaliverbindungen ausgetrieben werden, während das feinstaubhaltige Gas nach üblicher Kühlung in eine elektrische Gasreinigung gelangt.

Nachteilig sind auch hier die hohen notwendigen Temperaturen zum Austreiben der flüchtigen Alkaliverbindungen im Bypassreaktor. Durch die notwendig hohen Temperaturen wird der thermische Wirkungsgrad der Gesamtanlage verschlechtert.

Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, daß der aus dem Sinterprozeß abgezogene Gas-Material-Teilstrom unter reduzierenden Bedingungen bei einem Kohlenmonoxidgehalt im Abgas des Bypass-Systems von 0,1 bis 3,0 Vol.-% CO auf Temperaturen von 1200°C bis 1300⁰C ausheizt wird und die Oxydation des dabei gebildten Alkalisulfids und des CO durch Frischluftzufuhr oder durch heißo Kühlerabluft aus dem Klinkerkühler erfolgt.

Nachteilig hierbei ist, daß durch die unkontrollierbare Zufuhr von Falschluftanteilen im Bereich der Ofeneinlaufdichtung in dem BypassgLsstrom mehr Sauerstoff sein kann als stöchiometrisch notwendig ist. Das hat zur Folge, daß nur eine unvollständige Abreinigung des Bypass-Staubes von den Alkalien erfolgt. Um einen höheren Abreinigungsgrad zu erhalten, muß dem Bypass-System mehr Brennstoff zugeführt werden, wodurch der thermische Wirkungsgrad des Systems verschlechtert wird.

Ziiil der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die thermische Effektivität der Abtrennung der Alkalien von dem Bypass-Staub beim Zementklinkerherstellungsprozeß bei einem !ionen Abreinigungsgrad weiter zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Abtrennung der flüchtigen Alkaliverbindungen vom restlichen Staub aus Teilgasabzügen beim Brennen von Zementklinker zu entwickeln, bei dem eine stabile und regelbar reduzierende Brennbedingung bei der für die Alkalisulfatreduktion notwendigen Temperatur im Bypass-Brennsystem erreicht wird. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß dem aus dem Sinterprozeß des Zementklinkerbrennverfahrens abgezogenen Gas-Material-Teilstrom zur Einstellung einer reduzierenden Atmosphäre *ur weitgehend vollständigen Abreinigung des Staubes von den Alkalien ein Stoff regelbar zugemischt wird, der eine stoffumwandelnde Reaktion mit endothermer Enthalpieänderung erfährt. Dabei wird im Bypass-System eine reduzierende Atmosphäre mit CO-Gehalten von 0,1 bis 5%, vorzugsweise 0,5 bis 1,0%, und einer erforderlichen Temperatur zwischen 1100 und 1400⁰C, vorzugsweise 1200 bis 1300⁰C, eingestellt.

Der dem Bypass-System nach Beheizung zugeführte Stoff is. Staub aus der elektrischen Gasreinigungsanlage des Systems Drehofen, Rohmehlvorwärmer mit oder ohne Kalzinator und Verdampfungskühler. Dieser Staub enthält die für das erfindungsgemäße Verfahren wirksame Komponente Kalziumkarbonat sowie Alkaliverbindungen, die bei dieser Gelegenheit vorteilhafterweise mit abgereinigt werden. Weiterhin ist auch die Zugabe von Zementrohmehl oder Kalksteinmehl möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch beim Gipsschwefelsäureproznß anwendbar, bei dem die wirksame Komponente Kalziumsulfat ist.

Durch die Zugabe des wärmebindenden Stoffes kann die zugeführte Brennstoffmenge der Bypassfeuerung zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre erhöht werden, ohne daß dabei die Tempertur über dem für die Alkalisulfatreaktion notwendigen Bereich erhöht wird. Durch die regelbare Material- und Brennstoffzuführung im Bereich des Bypass-Systems ist die Einstellung der reduzierenden Atmosphäre in dem entsprechend notwendigen Temperaturbereich leicht möglich, so daß eine nahezu vollständige Abreinigung der Alkalien vom Bypass-Staub erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Staubleitung, die von der elektrischen Gasreinigung des Vorwärrnersystems in das Steigrohr des Heißzyklons des Bypass-Systems, in Gasrichtung gesehen, unmittelbar nach der Brennstoffzufuhr mündet.

Bei Anordnung eines Wirbelschichtreaktors im Bypass-System mündet die Staubleitung direkt in den Wirbelschichtreaktor. Durch Anordnung eines Regelorgans in der Staubleitung wird die eingeführte Staubmenge geregelt. Damit ist neben der üblichen Regelung der Brennstoffmenge eine Temperatur- und Kohlenmonoxid-Regelung über die zugeführte Staubmenge möglich. Der Kohlenmonoxidgehalt wird im Bypass-System - wie oben dargelegt - zwischen 0,1 und 5,0%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,0%, eingeregelt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung ist die erfindungsgemjiße Vorrichtung schematisch dargestellt.

Die Vorrichtung zur Herstellung von Zementklinker besteht bekanntermaßen aus einem Rohmehlvorwärmer 3, einem Calcinator 2 mit zusätzlicher Feuerung 18, einem Drehrohrofen 1 und einem Kühler 12, der über eine Kühlerabluftleitung 8 mit dem Calcinator 2 verbunden ist. Am Ofeneinlauf 4 des Drehrohrofens 1 ist eine Bypassleitung 6 angeordnet, der ein Zyklon 5 nachgeschaltet ist. Gasseitig ist dem Zyklon 5 ein Steigrohr 14, ein Zyklon 13, ein Verdampfungskühler 10 und eine elektrische Gasreinigung 11 nachgeschaltet.

Dem Rohmehlvorwärmer 3 ist gasseitig ein bekannter Verdampfungskühler 19 und eine elektrische Gasreinigung 20 nachgeschaltet. Oie von der elektrischen Gasreinigung 20 kommendp, mit einem Regelorgan 22 versehene Elek'rofilterstauhleitung 21 mündet gasseitig oberhalb der BypassfeL ?rung 7 in die Bypassleitung 6.

Die Wirkungswe se der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:

Das zu behandel ide Zementrohmehl durchläuft in bekannter Weise den Rohmehlvorwärmer 3, den mit einer Feuerung 18 versehenen Calcinator 2, den Drehrohrofen 1 und erreicht nach der thermischen Behandlung den Kühler 12 als Klinker.

Entsprechend bewegt sich das Abgas der Hauptfouerung 17 durch den Drehrohrofen 1, den Calcinator 2-dem über die Kühlerabluftleitung 8 vorgewärmte sauerstoffreiche Luft als Verbrennungsluft zugeführt wird -, den Rohmehlvorwärmer 3, den Verdampfungskühler 19 und die elektrische Gasreinigung 20.

Nach dem Austritt des Abgases aus dem Drehiohrofen 1 wird ein Toil der alkali- und staubhaltigon Ofenabgase mittels der am Ofeneinlauf 4 angeordneten Bypassleitung 6 aus dem System abgezogen. In die Bypassleitung 6 wird regelbar Brennstoff über die Bypassfeuerung 7 und Hückführstaub über Leitung 21 aus der »!dktrischen Gasreinigung 20 oder Zemenirohmehl so zugegeben, daß in der Bypassleitung 6 eine reduzierende At.nosphäre mit CO-Gohalten von 0,5 bis 1,0% und einer Temperatur von 1.200 bis 13uO°C entsteht, bei der nahezu vollständig eine Abreinigung der Alkalien vom Bypass-Staub erfolgt. Durch die Zugabe des Rückführstaubes oder des Zementrohmehls, die eine stoffumwandelndn Reaktion mit endothermer Energioänderung bewirken, kann die zugeführte Brennstoffmenge der Bypassfeuerung 7 zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre erhöht werden, ohne daß dabei die Temperatur über den für die Alkalisulfatreaktion notwendigen Bereich erhöht wird.

Durch die Anordnung des Regelorgans 22 in der Elektrofilterstaubleitung 21 wird die in die Bypassleitung 6 zugeführte Siaubmenge mengenmäßig regelbar. Damit erfolgt neben der üblichen Regelung der Brennstoffmenge eine Temperatur- und Kohlenmonoxic -Regelung über die zugeführte Staubmenge.

Das von den Alkul'an gereinigte Material wird im Zyklon 5 vom Gasstrom getrennt und über die Materialleitung 9 dem Drehrohrofen 1 im Bereich des Ofeneinlaufs 4 zugeführt. Im Zyklon 13 erfolgt eine weitere Abtrennung des Materials vom Gasstrom. Das im Zyklon 13 abgeschiedene Material wird über die Materialleitung 16 ebenfalls dem Drehofen 1 zugeführt

Anstelle der befeuerten Bypassleitung zur Abreinigung der Alkalien vom Bypass-Staub kann auch ein separater Reaktor, beispielsweise ein zirkulierender Wirbelschichtreaktor, angeordnet sein.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die geregelte Brennstoff- und Meterialzuführung in das Bypass-System auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Sinterprozesses im ersteren immer eine reduzierende Atmosphäre eingestellt werden kann, ohne daß dabei eine Erhöhung der Temperatur über den für die Alkalisulfatreduktion notwendigen Bereich hinaus erfolgt. Dadurch wird der Bypass-Staub von den Alkalien bei gleichzeitiger Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Gesamtsystems nahezu vollständig gereinigt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die zur Dekarbonatisierung des Elektrofilterrückstaubes zusätzlich verausgabte V\ arme in Form von Reaktionswärme und fühlbarer Wärme des behandelten Staubesdem Sinterprozeß wieder zugeführt wird. Weiterhin werden die im Staub der elektrischen Gasreinigung angereicherten Alkalien vor Rückführung in den Sinterprozeß zusätzlich abgereinigt und aus dem Prozeß entfernt.

Claims

1. Verfahren zur thermischen Behandlung alkalihaltiger Stäube, insbesondere alkalisulfathaltiger Bypass-Stäube bei der Herstellung von alkaliarmem Zementklinker aus alkalihaltigen Roh- und Brennstoffen mittels bekannter Apparate, wie Sinterreaktoren, Kalzinierreaktoren, Alkalibypass mit thermischer Abreinigung der Alkaliverbindungen vom Bypass-Staub, Rohmehlvorwärmer, Verdampfungskühler und elektrische Gasreinigungsanlagen, gekennzeichnet dadurch, daß dem aus dem Sinterprozeß abgezogenen Gas-Material-Teilstrom zur Einstellung einer reduzierenden Atmosphäre mit CO-Gehalten von 0,1 bis 5%, vorzugsweise 0,5 bis 1,0%, und der erforderlichen Temperatur zwischen 1100 und 1400⁰C, vorzugsweise 1200 und 1300⁰C, nach Zuführung von Wärmeenergie ein Stoff regelbar zugemischt wird, der eine stoffumwandelnde Reaktion mit endothermer Enthalpieänderung erfährt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der zugemischte Stoff Rückführstaub aus der elektrischen Gasreinigung des staubhaltigen Abgases der Sinterfeuerungsanlage und/oder Kalzinaiorfeuerungsanlage ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der zugemischte Stoff Zementrohmehl bzw. Kalksteinmehi ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine mit einem Regelorgan (22) versehene Elektrofilterstaubleitung (21) von der elektrischen Gasreinigung (20) in eine Bypassleitung (6) oberaib der Bypassfeuerung (7) oder in einen zirkulierenden Wirbelschichtreaktor mündet.