DE1163295B - Verfahren zur Verbesserung der Elektroentstaubung der Abgase von OEfen zur Behandlung trockenen Aufgabegutes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W¥W PATENTAMT Internat. KL: BOId

AUSLEGESCHRIFT

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 12e-5

1 163 295
K 45538 III/12 e
29. Dezember 1961
20. Februar 1964

Bei der Elektroentstaubung der Abgase von Öfen zur Behandlung trockenen Aufgabegutes, beispielsweise der Abgase eines nach dem Trockenverfahren arbeitenden Zementdrehrohrofens, ergaben sich häufig Schwierigkeiten, die darin begründet waren, daß die Abgase einen zu geringen Feuchtigkeitsgehalt besaßen.

Es ist bekannt, daß man den Abscheidegrad von elektrostatischen Abscheidern erheblich verbessern kann, wenn man die zu entstaubenden Gase be- ίο feuchtet. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, den Feuchtigkeitsgehalt der Abgase von Zementdrehrohröfen dadurch zu erhöhen, daß in die Abgasleitungen zwischen dem Drehrohrofen bzw. einem dem Drehrohrofen vorgeschalteten Vorerhitzer und dem elektrostatischen Abscheider Wasser eingedüst wird. Dies ist aber mit Schwierigkeiten verbunden, da die Verdüsung des Wassers unter Zuhilfenahme besonderer Vernebelungsdüsen und unter Anwendung eines hohen Druckes von etwa 30 atü erfolgen muß. Außerdem nimmt die Verdampfung des Wassers und die erforderliche gleichmäßige Verteilung des Wasserdampfes im Gas eine gewisse Zeit in Anspruch. Da aber die Gasgeschwindigkeit in den Rohrleitungen so hoch sein muß, das Staubablagerungen vermieden werden, sind für die vollständige Verdampfung des Wassers und die gleichmäßige Verteilung des Wasserdampfes in dem Gas verhältnismäßig lange Rohrleitungen zwischen dem Drehrohrofen und dem elektrostatischen Abscheider erforderlich. Bei Eindüsung des Wassers in eine Wirbelkammer od. dgl. tritt andererseits die Gefahr auf, daß sich infolge einer Vermischung des eingedüsten Wassers mit dem in den Abgasen enthaltenen Staub Ansätze an den Wandungen der Wirbelkammer bilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Elektroentstaubung der Abgase von Öfen zur Behandlung trockenen Aufgabegutes durch Befeuchten der Abgase mit Wasser zu schaffen, bei dem obige Schwierigkeiten vermieden sind. Diese Aufgabe wird bei einer Ofenanlage, bei der das aus dem Ofen ausgetragene Gut durch eine Kühleinrichtung hindurchbewegt und dabei mittels Luft gekühlt wird, dadurch gelöst, daß die frische Kühlluft durch das Gut hindurchgeführt wird, das sich — in der Bewegungsrichtung des Gutes gesehen — im letzten Teil der Kühleinrichtung befindet, daß das Wasser in diesen Teil der Kühleinrichtung oberhalb des Gutes eingebracht wird und daß die gesamte oder etwa die gesamte Menge der so befeuchteten Luft durch das im ersten Teil der Kühleinrichtung befindliche Gut hindurchgeführt, an-Verfahren zur Verbesserung der Elektroentstaubung der Abgase von öfen zur
Behandlung trockenen Aufgabegutes

Anmelder:

Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft,

Köln-Deutz

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Franz Müller, Bensberg-Refrath,

Dipl.-Ing. Kunibert Brachthäuser, Köln-Poll

schließend durch den Ofen und gegebenenfalls eine Vorerhitzungseinrichtung geleitet und dann einem elektrostatischen Abscheider zugeführt wird.

Ofenanlagen, bei denen das aus dem Ofen ausgetragene Gut durch eine Kühleinrichtung hindurchbewegt und mittels Luft gekühlt wird, sind bekannt. Anlagen dieser Art haben aber den Nachteil, daß ein beträchtlicher Teil der Kühlluft aus dem System ins Freie abgeführt wird. Mit dieser Luft geht jedoch nicht nur eine erhebliche Wärmemenge verloren, sondern auch der in der Luft enthaltene Staub, wodurch ein empfindlicher Gutverlust eintritt.

Bei der Erfindung wird durch das in den letzten Teil der Kühleinrichtung oberhalb des Gutes eingebrachte Wasser die Kühlluft nach Durchströmung des im letzten Teil der Kühleinrichtung befindlichen Gutes so weit abgekühlt, daß sie ganz oder nahezu ganz durch das im ersten Teil der Kühleinrichtung befindliche Gut hindurchgeführt und anschließend als Sekundärluft dem Ofen zugeleitet werden kann, ohne daß die Gefahr von Überhitzungen am Ofenkopf besteht. Bei der Erfindung braucht somit keine oder nur sehr wenig Kühlluft ins Freie abgeführt zu werden.

Die Wärmemenge, die sonst mit der abgeführten Kühlluft verlorenginge, wird bei der Erfindung in sehr vorteilhafter Weise zur Verdampfung des in den letzten Teil der Kühleinrichtung eingebrachten Wassers und dadurch zu einer Verbesserung der Elektroentstaubung ausgenutzt, und es hat sich gezeigt, daß trotz der Wasserverdampfung insgesamt kein höherer Wärmeverbrauch als bei den bisher üblichen Verfahren ohne Wasserzugabe in dem Kühler auftritt. Weiterhin hat sich überraschenderweise gezeigt, daß der im Ofen und im Wärmetauscher als Ballast wirkende Wasserdampf auch die

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Wärmebilanz der Ofenanlage nicht verschlechtert. Das erfindungsgemäße Verfahren bringt somit den Vorteil mit sich, daß man ohne Wärmeverluste und ohne komplizierte Apparaturen, wie z. B. Sprühtürme, die Abgase des Ofens stark mit Wasserdampf anreichern und so den Abscheidegrad des elektrostatischen Abscheiders zur Entstaubung der Abgase erheblich verbessern kann, ohne Nachteile anderer Art in Kauf nehmen zu müssen.

Die Wassermenge, die in den Kühler eingebracht wird, richtet sich nach dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt der Ofenabgase. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß bereits mit der Feuchtigkeit der Verbrennungs- und Kühlluft, dem bei der Verbrennung des Brennstoffes anfallenden Wasser sowie der im Rohgut enthaltenen Feuchtigkeit bereits Wasserdampf in die Ofenabgabe gelangt. Im allgemeinen ist bei den Abgasen von Zementdrehrohröfen eine sehr weitgehende Elektroentstaubung möglich, wenn der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt der Abgase so groß ist, daß ihr Taupunkt etwa 40° C beträgt.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Ofenanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Längsansicht der Ofenanlage und

F i g. 2 einen vergrößerten Längsschnitt der Kühleinrichtung.

Dem in F i g. 1 dargestellten Drehrohrofen 1 ist eine Vorerhitzungseinrichtung für das zu behandelnde Gut vorgeschaltet. Die Vorerhitzungseinrichtung besteht aus vier hintereinander angeordneten Zyklonen 2 bis 5. Die Abgase des Drehrohrofens strömen nacheinander durch Rohrleitung 6 in Zyklon 2, durch Rohrleitung 7 in Zyklon 3, durch Rohrleitung 8 in Zyklon 4 und durch Rohrleitung 9 in Zyklon 5. Das zu behandelnde Gut, beispielsweise Zementrohmehl, wird durch eine pneumatische Förderanlage 10 oder durch ein anderes geeignetes Fördermittel, z. B. ein Becherwerk, in die zum Zyklon 5 führende Rohrleitung 9 eingebracht und von den Gasen, welche diese Leitung durchziehen, in den Zyklon 5 getragen. Das darin niedergeschlagene Zementrohmehl gelangt durch das Staubaustragrohr 11 in die Gasleitung 8 und aus ihr in den Zyklon 4. In gleicher Weise durchwandert das Zementrohmehl die Zyklone 3 und 2 und wird aus letzteren durch das Staubaustragrohr 14 dem Ofen 1 aufgegeben. Auf dem Wege durch die Erhitzungseinrichtung kommt das Zementrohmehl also mit immer heißeren Ofenabgasen in Berührung, wodurch ein guter Wärmeaustausch zwischen den mit etwa 1000 bis 1200° C aus dem Drehrohrofen austretenden Gasen und dem Zementrohmehl stattfindet. Dabei sinkt die Temperatur des Gases so weit ab, daß dieses hinter dem Zyklon 5 noch eine Temperatur von etwa 300 bis 350^c C aufweist, während gleichzeitig die Temperatur des Rohmehles bis auf eine Temperatur von etwa 800⁼ C ansteigt.

Die Abgase des Ofens verlassen den Vorerhitzer durch die Gasleitung 15. Sie werden durch ein Gebläse 16 angesaugt und gelangen anschließend durch eine Rohrleitung 17 in einen elektrostatischen Staubabscheider 18. Diesem ist ein Gebläse 19 nachgeschaltet, mit dessen Hilfe die gereinigten Gase durch einen Kamin 20 ins Freie abgeführt werden. Der im Abscheider abgeschiedene Staub wird in einem Schneckenförderer 21 gesammelt und in geeigneter Welse, z. B. mittels Rutschen oder Luftförderrinnen, der Fördereinrichtung 10 zugeleitet und zusammen mit dem frischen Zementrohmehl wieder in den Wärmetauscher eingebracht.

Das in dem Wärmetauscher vorerhitzte Rohmehl tritt, wie gesagt, durch das Staubaustragrohr 14 in den Drehrohrofen 1 ein. Das Rohmehl durchwandert den Drehrohrofen nach links und wird hierbei durch die entgegengesetzt strömenden Heizgase bzw. die

ίο durch die Ofenfeuerung 23 erzeugte Flamme zu Klinker gebrannt. Der Klinker wird am Ofenkopf 24 ausgetragen und gelangt in eine Kühleinrichtung 25. Diese ist als Rostkühler mit einem schräg abfallenden Treppenrost 26 ausgebildet. Unterhalb des Rostes sind drei Kammern 27, 28 und 29 angeordnet, die je mit der Druckseite eines Gebläses 30, 31 und 32 in Verbindung stehen. Auf der Saugseite sind die Gebläse mit Stutzen 33, 34 und 35 (Fig. 2) zum Ansaugen von Luft aus der Atmosphäre versehen, wobei sich zur Regelung der angesaugten Luftmenge in jedem Stutzen eine Drosselklappe 36, 37, 38 befindet. Unterhalb der Ansaugstutzen 33, 34, 35 steht die Saugseite jedes Gebläses über einen Anschluß 39, 40, 41 mit darin vorgesehenen Drosselklappen 42, 43, 44 mit einer gemeinsamen Leitung 45 in Verbindung, die ihrerseits an dem Reingasauslaß 46 eines Zyklons 47 angeschlossen ist.

Der Raum oberhalb des Treppenrostes 26 ist vorteilhaft durch eine Zwischenwand 48 in zwei Abteile 49 und 50 unterteilt. In dem Abteil 49 und über die ganze Breite des Treppenrostes 26 verteilt, sind mehrere Brausen 60 angeordnet, die mit einer Wasserleitung 51 in Verbindung stehen. Der Treppenrost 26 setzt sich am rechten Ende in eine Rutsche 52 fort, über welcher vorteilhaft ein Klinkerbrecher 53 vorgesehen ist. Mittels dieses Brechers werden die auf der Rutsche 52 abgleitenden Klinker zerkleinert. Sie gelangen dann auf einen Förderer 54 und werden auf ihm der Weiterverarbeitung zugeführt. An das rechte Ende des Abteils 49 schließt sich oben ein Kamin 55 an, in den eine Drosselklappe 56 eingebaut ist. Unterhalb der Drosselklappe ist der Kamin mit einem Zweigrohr 57 versehen, das seinerseits tangential in den Zyklon 47 mündet.

Im Betrieb sind die Drosselklappen 36, 37 und 44 geöffnet und die Klappen 38, 42 und 43 geschlossen. Unter der Einwirkung der Gebläse 30 und 31 wird Luft aus der Atmosphäre in die Kammern 27, 28 eingeblasen. Diese Luft zieht durch die Spalte des Treppenrostes 26 hindurch und durchströmt anschließend die Klinkerschicht 59. Auf diese Weise wird der Klinker wirksam gekühlt und dabei die Kühlluft erhitzt. Gleichzeitig wird mittels der Brausen 60 Wasser in das Abteil 49 und auf die darin befindliehe Klinkerschicht eingebracht. Infolge der hohen Temperatur, die in dem Abteil herrscht und der Klinker besitzt, findet eine schnelle Verdampfung des Wassers statt, wodurch gleichzeitig die Temperatur der erwärmten Kühlluft herabgesetzt wird. Der Wasserdampf mischt sich mit der Kühlluft und zieht mit ihr zusammen in den Kamin 55. Die darin angeordnete Drosselklappe 56 ist während des Betriebes so eingestellt, daß die mit Wasserdampf beladene Kühlluft ganz oder zumindest zum größten Teil durch das Rohr 57 in den Zyklon 47 zieht. In diesem Zyklon werden die in dem Dampf-Luft-Gemisch enthaltenen Klinkerstäube niedergeschlagen und durch das Staubaustragrohr 58 dem Förderer 54 zugeführt.

Die so gereinigte, mit Wasserdampf beladene Luft zieht aus dem Zyklon 47 durch die Leitung 45 ab und wird von dem Gebläse 32 in die Kammer 29 gedrückt. Aus ihr zieht sie unter der Einwirkung des Gebläses 16 (Fig. 1) durch den ersten Teil des Treppenrostes und der auf diesem Teil liegenden Klinkerschicht hindurch. Dabei wird das Dampf-Luft-Gemisch unter gleichzeitiger Kühlung der frischen und damit heißesten Klinker auf eine Temperatur von z. B. 700 bis 800° C erhitzt. Dieses heiße Dampf-Luft-Gemisch gelangt dann aus dem Abteil 50 durch den Ofenkopf 24 als Sekundärluft in den Ofen 1. Auf diese Weise werden die Ofengase so stark mit Wasserdampf angereichert, wie es für eine gute Entstaubung in dem elektrostatischen Abscheider 18 erforderlich ist.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die in den Kühler einzubringende Wassermenge so groß zu wählen, daß der Taupunkt der Ofenabgase etwa 40° C beträgt. Dieser Taupunkt stellt jedoch nur einen Anhaltswert dar. In manchen Fällen wird man den Taupunkt der Gase höher einstellen müssen, um eine einwandfreie elektrische Entstaubung der Gase zu ermöglichen. Es ist jedoch auch möglich, daß ein niedrigerer Taupunkt bereits eine gute Entstaubung gewährleistet. Dies hängt in erster Linie von dem Verhalten des abzuscheidenden Staubes im elektrischen Feld ab; daneben spielen auch die Gastemperatur und andere Faktoren eine Rolle.

Durch das Einbringen des Wassers in das Abteil 49 und auf das darin befindliche Klinkerbett findet, wie gesagt, eine schnelle Verdampfung des Wassers statt. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, das Wasser sehr fein zu vernebeln, vielmehr genügt es, dieses aus einfachen Brausen austreten zu lassen. Da weiterhin die Verdampfung des Wassers durch die Wärmemenge erfolgt, die normalerweise durch den Abluftkamin der Kühleinrichtung verlorengeht, entstehen durch die Verdampfung keine Wärmeverluste. Andererseits hat der mit der Sekundärluft in den Ofen eingebrachte Wasserdampf, wie gesagt, eine Temperatur von etwa 700 bis 800° C. Sein Wärmeinhalt wird in der Erhitzungseinrichtung weitgehend für die Vorerhitzung des Zementrohmehles nutzbar gemacht. Dabei muß selbstverständlich darauf geachtet werden, daß die Gastemperatur bis zum Austritt aus dem Abscheider bzw. dem Kamin 20 nicht auf den Taupunkt absinkt. Die hierdurch unter Umständen verursachten Wärmeverluste werden aber insgesamt durch die Wärmeersparnis für die Verdampfung und die Ausnutzung des Dampfes für die Vorwärmung des Zementrohmehles mindestens ausgeglichen, so daß, im ganzen gesehen, die Wärmebilanz durch die Verdampfung nicht verschlechtert wird. Die Erfindung ermöglicht es somit, die Ofenabgase ohne Wärmeverluste und ohne komplizierte Apparaturen, wie z. B. Sprühdüsen, so stark mit Wasserdampf anzureichern, daß ein allen Anforderungen genügender hoher Abscheidungsgrad des elektrostatischen Abscheiders sichergestellt ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die in den letzten Teil des Kühlers, d. h. durch die Kammern 28, 27 einzubringende Kühlluftmenge, geringer als ohne Wasserzugabe sein kann, da ein Teil der Klinkerwärme zur Wasserverdampfung verbraucht wird. Die zur Kühlung benötigte Luftmenge kann daher so stark vermindert werden, daß sie der erforderlichen Sekundärluftmenge des Drehrohrofens entspricht. Infolgedessen brauchen die Gebläse 30 und 31 nur eine entsprechend geringe Kühlluftmenge anzusaugen, wodurch auch eine Ersparnis an elektrischer Energie für diese Gebläse erzielt wird. Außerdem kann bei dieser Betriebsweise die Drosselklappe 56 in dem Kamin 55 ganz geschlossen werden, so daß durch den Kamin keine Kühlerabluft und mit dieser kein Klinkerstaub ins Freie abgestoßen wird.

Zusätzlich zu der durch die Stutzen 33 und 34 angesaugten Luft aus der Atmosphäre können die Kammern 27 und 28 durch Öffnen der Drosselklappen 42 und 43 auch noch mit warmer Umluft aus der Leitung 45 beaufschlagt werden. Die Wärmemenge dieser Umluft verbessert dann die Verdampfung des in die Kammer 49 eingesprühten Wassers. Außerdem wird durch das Einleiten von Umluft in die Kammern 27, 28 die Luftgeschwindigkeit beim Durchströmen der Spalte des Rostes 26 erhöht und damit der Rostdurchfall vermindert.. Andererseits ist es durch öffnen der Drosselklappe 38 auch möglich, die Kammer 29 außer mit Umluft aus der Leitung 45 auch mit Frischluft aus der Atmosphäre zu beaufschlagen.

Es ist nicht in allen Fällen erforderlich, daß jeder der Kammern 27, 28 ein besonderes Gebläse 30, 31 zugeordnet ist, vielmehr kann man auch beide Kammern an ein gemeinsames, entsprechend groß bemessenes Gebläse anschließen. Weiterhin ist es möglich, statt der beiden Kammern 27, 28 nur eine einzige Kammer vorzusehen.

Die Erfindung kann nicht nur bei öfen mit Rostkühlern angewandt werden, sondern sie kann auch bei Kühleinrichtungen anderer geeigneter Bauart angewandt werden. Ferner braucht die dem Drehrohrofen vorgeschaltete Vorerhitzungseinrichtung nicht, wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, als Zyklonsystem ausgebildet zu sein. Die Erfindung ist vielmehr unabhängig davon, welche Art von Vorerhitzer dem Drehrohrofen vorgeschaltet ist. Schließlich ist die Erfindung auch in all den Fällen mit Vorteil anwendbar, in denen ein Vorerhitzer überhaupt nicht vorgesehen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für die elektrische Entstaubung der Abgase von Zementdrehrohröfen geeignet, sondern auch von öfen für andere trockene Güter, beispielsweise der Abgase, die in der Metallurgie beim Aufschluß von Spodumen oder beim Klinkern von Zinkoxyd anfallen. In all diesen Fällen ist es vorteilhaft, dem Ofen einen Luftkühler nachzuschalten und die Kühlluft nach Befeuchtung in der erfindungsgemäßen Weise ganz oder zum Teil durch den Ofen zu leiten. Weiterhin läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung auch dann anwenden, wenn im Kühler nicht Luft, sondern andere Gase, ζ. B. inerte Gase, als Kühlmittel verwendet werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Elektroentstaubung der Abgase von Öfen zur Behandlung trockenen Aufgabegutes, wobei die Abgase mit Wasser befeuchtet werden und das aus dem Ofen ausgetragene Gut durch eine Kühleinrichtung hindurchbewegt und dabei mittels Luft gekühlt wird, dad-urch gekennzeichnet, daß die frische Kühlluft durch das Gut hindurchgeführt

wird, das sich — in der Bewegungsrichtung des "Gutes gesehen — im letzten Teil der Kühleinrichtung befindet, daß das Wasser in diesen Teil der Kühleinrichtung oberhalb des Gutes eingebracht wird und daß die gesamte oder etwa die gesamte Menge der so befeuchteten Luft durch das im ersten Teil der Kühleinrichtung befindliche Gut hindurchgeführt, anschließend durch den Ofen und gegebenenfalls eine Vorerhitzungseinrichtung geleitet und dann einem elektrostatischen Staubabscheider zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den letzten Teil der Kühleinrichtung eingebrachte frische Kühlluft etwa der erforderlichen Sekundärluftmenge für den Ofen entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Entstaubung der Ofenabgase von Zementdrehrohröfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in dem letzten Teil der Kühleinrichtung eingebrachten Wassers so bemessen wird, daß der Taupunkt der befeuchteten Drehrohrofenabgase etwa 40° C beträgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Teil der Kühleinrichtung zusätzlich zu der frischen Kühlluft mit einem Teil der befeuchteten Abluft aus diesem Teil beaufschlagt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mittels Brausen in die Kühleinrichtung eingebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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