DE2702048C2

DE2702048C2 - Verfahren zur Herstellung von Portlandzement

Info

Publication number: DE2702048C2
Application number: DE2702048A
Authority: DE
Inventors: Anthony Robin Gravesend Kent Pennell
Original assignee: BLUE CIRCLE INDUSTRIES Ltd LONDON; Blue Circle Industries PLC
Current assignee: Blue Circle Industries PLC
Priority date: 1976-01-19
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1983-09-15
Also published as: ATA25977A; DK8277A; DD127923A5; JPS5291023A; DE2702048A1; CH618410A5; AU502853B2; SE7700297L; CA1082747A; FR2338232B1; CS201044B2; AT378169B; NL7700469A; IT1082666B; JPS5911545B2; BR7700342A; ZA77130B; GB1510392A; SE426384B; MX4539E

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Portlandzement mit Standardqualität, bei dem außerhalb des Drehofens Abfallmaterialien verbrannt werden und wenigstens ein Teil der Veraschungsprodukte von den kalk- und tonhaltigen Materlallen aufgenommen und somit unschädlich gemacht wird.

Die Herstellung von Portlandzement erfolgt durch s Vermählen und Mischung von kalk- und tonhaltigen Rohmaterialien in spezifischen Mengenverhältnissen In nasser oder trockener Form. Dann wird Kohlendioxid aus dem vorhandenen Calclumcarbonat abgespalten und in einer Sinterstufe, in der Calciumoxid mit Sillclum dloxid und anderen Metalloxiden reagiert, Portland- zementkllnker hergestellt. Dieser wird abgekühlt und zur Gewinnung von Portlandzement vermählen.

In der DE-OS 23 38 318 wird ein Verfahren zur Portlandzementherstellung unter Mitverwendung von Haus- haltsmüll beschrieben, wobei der pulverisierte Müll zusammen mit Brennstoff und Verbrennungsluft In die Brennzone eines Portlandzementdrehofens eingeführt wird. Aufgrund der in der Verbrennungszone herrschenden hohen Temperaturen von ungefähr 1450° C oder dar- über, erfolgt eine vollständige Zersetzung des Mülls, wobei nur Asche und verschiedene gasförmige Produkte zurückbleiben.

Ein gewisser Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß nur eine relativ begrenzte Menge an Müll eingesetzt werden kann, dessen Heizwert darüber hinaus nicht optimal ausgenützt wird.

Die Erfindung ha*, sich daher die A&fgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, welches den Einsatz größerer Mengen an Haushaltsmüll als das vorstehend beschrie - bene bekannte Verfahren bei der Herstellung von hoch- qualitativem Portlandzement und darüber hinaus eine wirksamere Ausnützung des Heizgrades des eingesetzten Abfalls gestattet. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung durch ein

Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Die Erfindung kann auf jedes der verschiedenen Portlandzementherstellungsverfahren angewendet werden, die unter Einsatz eines Drehofens durchgeführt werden, wobei Portlandzemente mit gleichbleibender Qualität erhalten werden, die oberhalb der minimalen Standards liegen.

Der Herstellungsprozeß von Portlandzementklinker wird von vielen Faktoren beeinflußt, die bekannt sind und In der einschlägigen Fachliteratur ausführlich beschrieben werden. Die Situation wird dann komplizierter, wenn Substanzen vorliegen, die eine mlnerallslerende Wirkung ausüben. Insbesondere dann, wenn eine merkliche Menge an flüchtigen Mineralisatoren In dem Verfahren vorliegt. Bei der Einführung von Abfallmaterialien,

y> wie Müll oder dessen Verbrennungsprodukten, In die Brennzone bestehen häufig auftretende Mineralisatoren beispielsweise aus Elsenoxid, Magnesiumoxid, Sulfationen, Chlor oder Fluor. Ferner sind die optimalen Brennbedingungen für eine jeweilige Mischung von fundamentaler Bedeutung zur Herstellung eines hochqualitativen Zements. Optimale Brennbedingungen sind oxidierende Bedingungen, Reduzierende Bedingungen können dann auftreten, wenn das Verhältnis Brennstoff/Luft nicht stimmt, wenn die Roh mischung kohlenstoffhaltige Materialien enthält oder wenn sich teilweise verbrannter Brennstoff auf dem Klinkerbett niederschlägt und Reaktionen erzeugt, die zu einer Zersetzung von AHt In Bellt plus freiem Kalk führen, wobei ferner durch Veränderung des Gehaltes an flüssiger Phase die erforderlichen Reaktionen In einem komplizierten Reaktionsschema beeinträchtigt werden können. Wird Kohlenasche heterogen abgeschieden, dann kann sie auf dem Klinker geschmolzene Häute bll-

den, wodurch die Porosität abgedichtet und eine Reoxldation eingeschränkt wird.

Im Hinblick auf eine mögliche Einführung von Abfallmaterial in die Brennzone spielt die Überlegung eine Rolle, daß dann, wenn Kohle in einem Drehofen verbrannt wird, eine erhebliche Menge an Asche in den Klinker eingebracht wird. Die Rohmehlzusammensetzung muß in der Weise eingestellt werden, daß sie auf die Asche abgestimmt Ist, wobei dennoch die erforderliche konstante Klinkerzusammensetzung erzielt wird. Der Gehalt an Kohlenasche muß innerhalb enger Grenzen gehalten werden, die normalerweise innerhalb plus oder . minus 2 oder 3* liegen. Ferner muß gewährleistet sein, daß eine homogene Einmengung der Asche in die Charge in dem Ofen erfolgt.

AscheteUchen können aus der Flamme auf die Außenseite des klümpchenförmlgen Beschickungsmaterials fallen, da5 durch die Rollwirkung des Ofens gebildet wird. Dies bedingt Kllnkerklümpchen mit einer silikatreichen Haut und einem überkalkten Kern. Das durch eine derartige Heterogenltät erforderliche Sterke Brennen kann arbeitstechnische Probleme aufweifen, beispielsweise eine verkürzte Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung sowie hohe Ofenwandtemperaturen, ferner kann eine erhebliche Verminderung eines aus dem Zement eventuell hergestellten Betons möglich sein.

Nichtverbranntes Material kann aus der Flamme auf das Beschickungsmaterial fallen und dort Sauerstoff aus den Rohmaterialoxiden verbrauchen, wodurch die berelt3 erläuterten Ergebnisse auftreten, die auf reduzierende Bedingungen zurückzuführen sind. Für die Verbrennung bestimmte Substanzen sollten sich schnell entzünden und verbrennen und In einem In der Flammezone suspendierten Zustand brennen. Eine Einstellung der chemischen Bestandteile der Ofenbeschickung im Hinblick darauf, eine eventuelle Aschenabsorption auszugleichen, kann Sekundärwirkungen ausüben, beispielsweise eine erhöhte Neigung zur Staubfreisetzung sowie eine Herabsetzung der Neigung zur Klümpchenblldung.

Nicht al<s verbrennbaren Substanzen liefern eine Asche, die mit Zementklinker kombinierbar 1st.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß die chemische Zusammensetzung der Beschickung sowie des verbrennbaren Materials exakt gesteuert werden muß, und daß die Wärmezufuhr und die Brenngeschwindigkeit kr'tlsch auf die Beschickung für ein zufriedenstellendes Brennen abgestimmt werden müssen. Die Notwendigkeit, genau zu wissen, was in den Ofen geht, wird noch durch die Tatsache verstärkt, daß Korrekturen an der Beschickung eine »rhebllche Zeltspanne erfordern, um den Ausstoß an dem Kontrollpunkt zu beeinflussen.

Die Qvalltät des Produktes wird auch In nachteiliger Welse durch das Vorliegen von schädlichen Substanzen beeinflußt. Viele organische Substanzen in äußerst geringen Mengen üben eine nachteilige Wirkung aus. Die meisten anorganischen Oxide und Salze beeinflussen In nachteiliger Weise die Qualität des Zements.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich In Überraschender Welse dadurch aus, daß trotz der vorstehend geschilderten Faktoren, von denen man erwartet hätte, daß sie die Zementqualität In nachteiliger Welse beeinflussen, eine ausgezeichnete Zementqualität erzielt wird, wobei trotz des Einsatzes von erheblichen Abfallmengen, welche beim Verbrennen umweltverschmutzende und toxische Substanzen freisetzen, diese nicht In die Umwelt gelangen.

Die Erfindung läßt rich mit besonderem Vorteil auf Abfallmaterlallen In Form von Müll anwenden, d. h. In

normaler Weise eingesammeltem Stadtmüll. Müll besteht aus einem Material, das überwiegend, wenn nicht sogar vollständig, in festem Zustande gesammelt wird, und setzt sich aus Küchenabfällen (Nahrungsmittelabfall, Tier- und Pflanzenabfall beim Handhaben, Lagern, Verkauf, Herstellen, Kochen und Servieren von Nahrungsmitteln) sowie Schutt (allgemeiner Ausdruck für testen Abfall mit Ausnahme von Küchenmüll und Aschen, der beispielsweise bei Bauarbeiten an Wohnhäusern, Geschäftshäusern und ähnlichen Gebäuden anfällt) zusammen. Müll enthält gewöhnlich Asche, Glas, Metalle, Papier, Kunststoffe, pflanzlichen sowie tierischen Abfall.

Müll wurde bisher hauptsächlich durch Ablagern auf Halden oder Kippen, gegebenenfalls nach vorheriger mechanischer Behandlung, durch Verbrennen in besonders konstruierten Anlagen oder durch Kompostleren beseitigt. Jede Methode ist mit erheblichen Nachteilen Infolge der Notwendigkeit behaftet, daß eine geeignete Stelle vsrfügbar ist oder eine in der Herstellung und Im Betrieb kostspielige Anlage erforö 'Hch lsi, wobei ferner schwierig zu handhabende Substanzc in Kauf zu nehmen sind. Das häufige Vorliegen von Kunststoffmaterialien Im Müll kann giftige oder chemisch aktive, insbesondere saure Abgase bei einer Verbrennung bedingen.

Vc u Standpunkt der Beseitigung von Müll bietet das Verbrennen von Müll bei Temperaturen, wie sie In der Drehrohrofen-Verbrennungszone auftreten, d. h. bei typischen Zementherstellungstemperaturen von ungefähr 135O⁰C und einer Flammtemperatur von ungefähr 1800° C, Vorteile gegenüber normalen Stadtverbrennungsanlagen, und zwar 1) deshalb, da die Verbrennung bei einer Temperatur erfolgt, bei welcher praktisch eine vollständige Zersetzung des Müllmaterials eintritt, so daß kein unerwünschter Rückstand anfällt, der wegtransportiert werden muß, wobei 2) ein gründliches Waschen der Gase, die aus dem Müll austreten, durch die vorliegenden basischen Zementherstellungsmaterialien möglich 1st, so daß Korrosionsprobleme vermindert werden und der Ausstoß von sauren Gasen In die Atmosphäre unterdrückt wird. 3) Entfällt die Möglichkeit, daß aggressive Gerüche aus dem Kamin austreten.

Müll sowie ähnliches Material kann gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ohr·? vorherige Behandlung verwendet werden. Es eitleren lediglich praktische Grenzen bezüglich der Größe, Insbesondere der Länge, von Stücken dahingehend, daß sie durch die verwendete Zuführungseinrichtung passen müssen, wie beispielsweise Rotary hähne etc. In anderen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Einführung des Materials dadurch zu erleichtern, daß es getrocknet wird oder einer oder mehreren Vorbereitungsstufen zur Bewirkung eines Zerfalls unterzogen wird, beispielsweise In einer für derartige Zwecke bekannten sogenannten Pulverlsierungselnrlchtung. Andere Vorbehandlungsbehandlungen, dh gege benenfalls oder erforderlichenfalls durchgeführt werden können, sind eine Auftrennung in spezifische Substanzklassen, beispielsweise durch Rotationssleben oder magnetische oder bp'llstische Trennung. Wahlwelse können Materlallen, die das erfindungsgemäße Verfahren durchlaufen und trennbar von dem Produkt bleiben, anschließend an das Verfahren entfernt werden. Sine derartige Methode kann den Vorteil bieten, daß das abtrennbare Material durch das Brennen geläutert worden Ist.

Anderes Abfallrhaterlal kann durch das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt werden, beispielsweise kommen Lösungsmittel sowie toxische Industrielle oder andere Abfallmateriallen, Abfallöle oder dergleichen In

Frage, wobei derartige Materlallen als solche beseitigt werden können, falls eine Bodenasche beim Verbrennen In der Verbrennungszone erzeugt wird, oder zusammen mit einem ascheerzeugenden Abfall. Im allgemeinen wird eine Verbrennungstemperatur von wenigstens 750° C erreicht, um eine Asche zur Vereinigung mit dem Klinker zu erzeugen. Das für die Verbrennung zugeführte Material kann eine bestimmte Menge an Substraten enthalten, die nicht vollständig oder überhaupt nicht In Asche und gasförmige Produkte umgewandelt werden, vorausgesetzt, daß diese Substanzen, wie Metall oder Glas, von dem Klinkerprodukt abtrennbar sind oder mit dem Klinker vereinigt werden, ohne dabei den erzeugten Standard-Portlandzement nachteilig zu beeinflussen. Flüssige Abfalle, die entweder vorliegen oder gebildet ₎₅ werden, werden Im allgemeinen bei der Durchführung des Verfahrens blitzartig verdampft.

Abfallmaterial, das durch das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt werden kann, kann ganz allgemein Abfall aus der Industrie, aus verschiedenen Instituten oder aus Haushalten sein, und zwar unabhängig davon, ob es sich um private oder öffentliche Haushalte handelt. Erwähnt selen beispielsweise folgende verschiedene Abfallmaterlallen verschiedenen Charakters:

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Schlachthofabfalle, Fletschabfalle,

mit Säure verschmutztes öl,

Ammoniakderivate,

zu beseitigende Banknoten,

Rinde, die bei der Papierherstellung anfällt, Blutplasma, Brauereimaische- und Hopfenabfälle, Kabel Isolations- und Kabellmprägnlerungsabfälle, Ruß sowie andere Pigmente, Ruß aus Reinigungstürmen, Teppichfasern. Wagenpofster, Bekleidungsstücke,

Baumwolle,

Kohleschutt, Kakaobohnenhülsen, Kokosnußschalen und -hülsen, Kaffeebohnenabfall, Kohlengruben- und Erzabfalle, Förderbänder, Kochölabfall, Kreosot (Holzteer),

Cyanide.

Detergentien, Chemlschrelnleungs- und Relnlgungsflüsslgkelten, Farbstoffe, Ausgrabungen aus Abfallhalden, Abfälle von Farmen, Hühnerbatterieabfall,

Fiberglas,

Filterelemente, Filterpapier oder -gewebe und

Filterhilfsmittel (verschmutzt), Fischabfälle, Abfälle, die beim Einfrieren von Nahrungsmitteln

auftreten, Wicken,

Folien von Zigarettenverpackungen, Bleicherde,

Abfälle aus Möbelfabriken,

Haushaltsabfall, Leime, Schnittgras,

Friseurabfalle, Krankenhausabfalle sowie chirurgische Abfälle, Brei, der bei der Saftextraktion anfällt, Lederverschnitte, Spreu, Grubengestein, Motoröl sowie andere funktioneile flüssige

Abfälle,

stadtischer Abfall, Zeitungsabfall, Anstrichmittelschlamm, Papiermühlenzellstoff, Erdnußhülsen, Pestizide und Herbizide, pharmazeutische Abfälle, beispielsweise

nicht mehr einsetzbare Arzneimittel,

Impfstoffe, Petrolatum-Kulturen, Abfälle, die beim Reinigen von Maschinen

von Druckfarben anfallen. Kunststoffabfalle, die bei der Entnahme aus

Formen ant'aiien, Rafrinerleabfälle, Wachse,

weggeworfene Nahrungsmitteldosen, Reishülsen, Kautschukreifen, Schutt,

Sägemühlenabfall, Meerespflanzen, Abfd.'l, der bei der Extraktion von

Saatöl anfallt. Abwasser, Schlamm,

Schlffsklelraum-Reste, Siliciumcarbid,

Abfälle, die bei der Seifenherstellung anfallen, Lösungsmittel, Sojabohnenabfall, Stroh, Zuckerrüben, Teeabfälle, Testlaborabfälle,

Auf Baustellen anfallende Holzabfälle, Vakuumfilter-Vorüberzüge, Pflanzenpergament. das mit Schwefelsäure

verunreinigt Ist, Abfallkatalysatoren,

Abfall, der bei der Stadtgasherstellung anfällt. Rückstände, die bei der Weinherstellung anfallen, Holzspäne sowie Holzmühlenabfall.

Das gasförmige Verbrennungsprodukt der Verbrennungszone wird In wirksamer Welse durch Kontakt mit dem basischen Material gereinigt und gegebenenlalls von der Anlage abgelassen, wobei die gleichen Vorsichtsmaßnahmen eingehalten werden, die auf den normalen gasförmigen Abstrom aus dem Zementherstellungsverfahren angewendet werden.

Um sicherzustellen, daß das gasförmige Produkt aus der Verbrennungszone dem Abgas aus dem Zementherstellungsverfahren zugemengt wird, Ist es im Hinblick auf die basische Natur des kalkhaltigen Materials ausreichend, das gasförmige Produkt von dem Abgas an jedem Punkt vor der Stufe, In welcher das Abgas für ein Ableiten gereinigt wird, mitschleppen zu lassen, beispielsweise an einer Stelle vor den elektrostatischen Abscheidern, beispielsweise den Abscheidern In dem ersten Mahlwerk, aus dem die umlaufende Luft durch die Abscheider hindurch abgezogen wird. Gemäß bevorzugter Aasführungsformen der Erfindung und insbesondere In den Fällen, in

denen das gasförmige Verbrennungsprodukt einen verwertbaren Wärmewert aufweist. Ist das In Frage stehende Abgas das Gas. welches durch den Ofen strömt. Das Gasprodukt kann daher von dem Abgas In der Welse mitgeschleppt werden, daß es an einer Stelle einer größeren Zahl von Stellen In dem Weg, den das Gas durch die Zementanlage zurücklegt, eingeführt wird, beispielsweise in (U. Ende des Drehofens, In dem die Verbrennung stattfindet, In den Abgasauslaß des Ofens, In eine Vorerhltzungsstufe zur Herstellung der Beschickung für den Ofen oder In die Leitung, welche diese Stufe mit dem Ofen verbindet, oder ferner In die Abgasleitung, die zu den Abscheidern führt.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Ist die Verbrennungszone für das Abfallmaterial eine Zone, durch welche das kalkhaltige und das tonhaltige Material bei einer solchen Temperatur geführt werden, daß sich das Abfallmaterial darin entzündet. Die Zone kann daher ein Tel! eines wsr.dernder! Gltterrostvorerhltzers für das kalkhaltige oder das tonhaltige Mate- rial sein oder kann In einem Gassuspenslonsvorerhltzer oder In einer Vorkalzlnlerungselnrlchtung für das kalkhaltige und das tonhaltige Material vorliegen. Die Zone kann ferner In einer Leitung vorhanden sein, die direkt mit dem einen Ende des Drehrohrofens verbunden Ist, beispielsweise einer Beschickungsleitung, durch welche vorerhitzte Materlallen in das rückwärtige Ende des Ofens gelangen, die auch eine Steigleitung für das Ofenabgas sein kann.

Ausführungsformen dieser Form der Erfindung sehen vor, c««ß die Verbrennung oder Veraschung des Mülls In einer der Zementherstellungsverfahren eigenen Arbeltszone durchgeführt wird, wobei die erhaltene Wärme in geeigneter Welse absorbiert wird. Die erhaltene Asche wird direkt und sofort dem klinkerbildenden Material zugesetzt und in dieses eingemengt, um für eine anschließende Reaktion mit diesem durch Brennen zur Verfügung zu stehen, während das gasförmige Verbrennungsprodukt In den vorhandenen Gasstrom In der Zone auf seinem Weg In Kontakt mit suspendiertem oder auf einem Träger abgelagerten basischen Kllnkerblldungsmaterlal gelangt.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Verbrennungszone außerhalb des Weges, den das kalk- und tonhaltige Material durch das Verfahren nimmt, wobei das gasförmige Produkt dazu verwendet wird. Wärme an die Materlallen vor ihrem Eintritt In den Drehofen abzugeben. Bei dieser Ausführungsform wird ein Hllfsofen verwendet, um das Abfallmaterial zu verbrennen. Das erhaltene gasförmige Pro- so dukt und die Bodenasche können zusammen oder getrennt In den gleichen oder in einen anderen Teil der Zementanlage eingeführt werden. Stellen, an denen das gasförmige Produkt mitgeschleppt wird, sind vorstehend angegeben. Es kann auch Flugasche in diesem gasförmlgen Produkt mitgeschleppt werden, die wenigstens teilweise in dem Zementsystem aufgenommen werden kann, beispielsweise in einem Staub, der von den Ausfällern rückgeführt wird, um In das Vorderende des Ofens eingeblasen zu werden. Ein Teil der Bodenasche oder die ganze Bodenasche wird wenigstens einer einer Vielzahl von möglichen Eintrittsstellen für den Zusatz zu dem klinkerbildenden Material zugeführt, vorzugsweise vor dem Eintritt desselben In den Drehofen, wobei als derartige Eintrittsstellen das erste Mahlwerk, die Vorberei- tungszone, In der beispielsweise das Vermischen der Zementrohmaterialien als Trockenmehl oder als Aufschlämmung erfolgt, eine Vorerhltzungs- oder Vorkalzl- nlerungsstufe, wie beispielsweise ein Aufschlämmungssprühtrockner, ein Gassuspenslonsvorerhltzer oder ein sich bewegender Rostvorerhitzer, oder die Rutsche zum Zuführen von festen Feststoffen In den Drehofen erwähnt selen. Asche kann wahlweise In das Befeuerungsende des Drehofens eingeführt werden.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen näher erläutert, und zwar zuerst unter Bezugnahme auf die erste erwähnte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Müll kann In eine wandernde Rostvorkalzlnlerungselnrlchtung, beispielsweise einen »Lepol«, eingeführt werden. In welchem kontinuierlich zugeführte Kllnkerblldungsmaterlallen wärmebehandelt werden, bevor sie in einen Drehofen fallen. Ein derartiger wandernder Rost weist In typischer Welse zwei In Reihe angeordnete Abtelle für das Trocknen und das teilweise Kalzinieren von kllnkerblldendem Material auf, das In Form eines Bettes aus KlQmpchen (i\>rc.h die Abtelle auf dem sich bewegenden Rost transportiert wird. Wärme wird normalerweise dem Bett dadurch zugeführt, daß In Abwärtsrichtung durch das Bett In jedem Abteil ein Strom aus dem heißen Gas, das aus dem rückwärtigen Ende des zugeordneten Drehofens austritt, durch Zuggebläse gezogen wird. Abfall, wie beispielsweise Müll, kann In das zweite Abteil oder das Vorkalzlnlerungsabtell fallen, von wo die vorherrschende Saugwirkung den Abfall auf das Bett zieht, gegebenenfalls zusammen mit Brennstoffmaterial, wie beispielsweise Torf oder Öl, oder mit heißem Gas aus einer Hllfszufuhrelnrlchtung. Das verbrennbare Material wird vorzugsweise In Richtung auf den Teil des Bettes gelenkt, der als letztes In das Abteil eingetreten Ist; es verbrennt zu einer Asche, die Innig mit dem klinkerbildenden Material für eine anschließende Reaktion In dem Ofen vermischt wird, und zu einem gasförmigen Verbrennungsprodukt, das durch das heiße Material, welches den basischen kalkhaltigen Bestandteil auf dem sich bewegenden Rost enthält, zusammen mit dem normalen Gasstrom zu einer Staubextraktlonsanlage, wie einem Staubabscheider, gezogen wird.

Abfall, wie beispielsweise Müll, kann in ähnlicher Welse einer Gassuspenslonsvorerhltzerstufe zugeführt und darin verbrannt werden, wobei dieser Stufe ebenfalls ein Ofen für die Zufuhr von Wärme zu dem Vorerhitzer zugeordnet sein kann, in welchem klinkerbildende Materlallen beispielsweise In einer Reihe von Zyklonen vorerhitzt werden, bevor sie In den Drehofen eintreten. Man kann die aus dem Müll erhaltene Asche von dem Vorerhitzer abfallen lassen, worauf sie dem klinkerbildenden Material zugemischt und nach unten über eine herkömmliche Rutsche In den Ofen gelangt, wahrend das gasförmige Verbrennungsprodukt aus dem Müll in das nach oben strömende Suspensionsgas einfließt, wenn dieses durch die Zyklone Im Gegenstrom zu den Zementmaterialien, die den basischen kalkhaltigen Bestandteil enthalten, auf dem Weg zu der Staubextraktlonsanlage fließt.

Abfall, wie beispielsweise Müll, kann mittels eines in die Leitung, durch welche die klinkerbildenden Materialien in den Drehofen rutschen, wo der Abfall verbrannt wird, führenden Ventils oder Fördereinrichtung eingeführt werden. Das erhaltene gasförmige Produkt wird, wie Im Falle anderer Ausführungsformen, von dem normalen Gasstrom aus dem Ofen aufgenommen und dient zum Aufheizen irgendeiner Vorerhitzungsstufe, während die Asche in den Ofen zur Vereinigung mit dem Klinkerprodukt rutscht.

Ausführungsformen der zweiten vorstehend erwähnten

bevorzugten Form der Erfindung sehen vorzugsweise den Einsatz der Flleßbettverbrennungselnrlchtung vor, In welcher das Abfallmaterlal verbrannt wird. Eine besonders geeignete Flleßbettverbrennungselnrlchtung, In welcher die sowohl bezüglich Ihrer Größe als auch Ihres Typs am stärksten variierenden Materlallen verbrannt werden, weist einen nach unten geneigten Boden auf. Durch Steuerung der Luftzufuhr unterhalb des Bettes kann das Mate. IaI aufgehoben werden. Ferner Ist vorgesehen, daß das teilweise verbrannte Material In einer nach oben gerichteten Schlaufe zirkuliert, während Asche aus dem untersten Teil mit einer bezüglich der Beschickung sowie der Verbrennungsgeschwindigkeit geeigneten Geschwindigkeit abgezogen wird. Flleßbettverbrennungselnrlchtungen dieses Typs werden belsplelsweise In den GB-PS 12 99 125 und 14 48 196 beschrieben. Andere Flleßbettverbrennungselnrlchtungen, die Insbesondere zum Verbrennen von Müll vorgesehen sind, werden beispielsweise In den GB-PS 12 12 887, 12 68 924 und 13 70 096 beschrieben

Die Verwendung des Fließbettes gestattet es, das erfindungsgemäße Verfahren In vielseitiger Welse unter Einsatz verschiedener verbrennbarer Materlallen unabhängig von der Stelle, an welcher die Verbrennungsprodukte In den Zementprozeß eintreten, durchzuführen.

Beispiele für Verbindungen zwischen der Flleßbettverbrennungselnrlchtung und dem Zementherstellungsverfahren sind die folgenden, wobei es sich nur um erläuternde Beispiele handelt, die welter variiert werden können:

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1. Asche zu jeder Stelle zwischen dem ersten Vermählen und dem Drehofen; heiße Gase zu einer Verbindung zwischen dem Ofen und dem Kühler.

2. Asche zu einem Suspensionsvorerhitzer; heiße Gase zu einem Suspensions vorerhitzen

3. Asche zu einem sich bewegenden Rostvorerhitzer; heiße Gase zu einem sich bewegenden ROStVOrerhit-

4. Asche In einen Ofen; heiße Gase zu der Zementaufschlämmungssprühtrocknungsvorrichtung (aus welcher das getrocknete Produkt zu dem Ofen gelangt).

5. Asche zu dem ersten Mahlwerk; heiße Gase zu dem ersten Mahlwerk.

Bei bestimmten Ausführungsformen kann die aus der Flleßbettverbrennungselnrlchtung verfügbare Wärmemenge die Wärmemenge überschreiten, die In der Stufe des Zementherstellungsverfahrens verwertbar Ist, Insbesondere Im Sprühtrockner. In derartigen Fällen Ist es vortel'.haft, Wärme, beispielsweise In Form von Wasser- so dampf, von dem heißen gasförmigen Verbrennungsprodukt, innerhalb oder außerhalb der Verbrennungskammer, mittels eines Wärmeaustauschers oder mittels Wärmeaustauscherrohren abzuziehen, die sich durch das heiße Fließbett erstrecken. Ist andererseits das Gas von besonderem Interesse als Mittel zur Wärmezufuhr, dann kann die Verbrennungstemperatur erhöht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren Ist auf jedes Verfahren zur Herstellung von Portlandzement anwendbar. Erforderlichenfalls werden Maßnahmen ergriffen, um den Wärmebeitrag des verbrennbaren Materials auf den Wärmebeitrag des normalen Brennstoffs anzupassen. Ferner wird die KHnkerblldungsmaterialbeschickung entsprechend abgestimmt, um den Klinkerbildungsbeitrag der Asche zu berücksichtigen. Diese Einstellungen stehen natürlich in einer Beziehung zu der Menge des verbrannten verbrennbaren Matertals unter Esrücksichtlgung der Brennstoffzufuhr zu dem Zementherstellungsverfahren.

Die Menge an verbrennbarem Material, die unter Anwendung de- erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden kann, kann auf das Ausmaß beschränkt sein, bis zu welchem Spuren Irgendwelcher toxischer Materlallen, wie Blei oder Zink In dem Abgas, berücksichtigt werden müssen. Sie kann auch durch den Einfluß der Asche auf die Standard •Produktzusammensetzung bestimmt werden. Das Gewicht des verbrannten verbrennbaren Materials, ausgedrückt als das Gewicht des erzeugten Klinkers, kann bis zu 60% oder sogar mehr betragen. Sogar wenige Prozent bedeuten In einem technischen Zementherstellungsverfahren eine beträchtliche Menge an verbrennbarem Material. Stellt man eine Beziehung zu beispielsweise Stadtmüll her, dann ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Beseitigung von Müll einer größeren Stadt In einer Zementanlage.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Flg. 1 ein Fließbild eines Naß-Zementherstellungsverfahrens unter Verwendung einer Flleßbettverbrennungselnrlchtung für Abfall gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Flg. 2 ein Fließbild eines halbnassen Zementherstellungsverfahrens unter Verwendung eines Sprühtrockners für die Zubereitung der Ofenbeschickung und einer Flleßbettverbrennungselnrlchtung für Abfall gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Flg. 3 ein Flleßblld eines trockenen oder halbtrockenen Zementherstellungsverfahrens unter Verwendung eines wandernden Rostvorerhitzers, wobei entweder eine Flleßbettverbrennungselnrlchtuiig für Abfall gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird oder der gegen das Auslaßende gerichtete Teil des wandernden Rostes als Abfallverbrennungszone gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.

Flg. 4 ein Flleßblld eines Trocken-Zementherstellungsverfahrens unter Verwendung eines Gassuspenslonsvorerhltzers, wobei entweder eine Flleßbettverbrennungselnrlchtung für Abfall gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet oder die Verbindung zwischen dem Vorerhitzer und dem Drehofen oder eine Zone In dem Vorerhitzer als Abfallverbrennungszone gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird.

In den Figuren sind nur diejenigen wichtigen Teile der Anlage, die für die Erfindung besonders relevant sind, gezeigt. Natürlich sind der Zementhersteilungsanlage auch die herkömmlichen Ergänzungsvorrichtungen zugeordnet. Merkmale mit analogen Funktionen werden durch ähnliche oder verwandte Bezugszeichen wiedergegeben.

Die FI g. 1 zeigt eine Aufschlämmungs-Herstellungsstufe IA, die In typischer Weise aus Waschmühlen für Kalk und Ton, Sieben sowie Misch- und Lagerungstanks für die fertige Aufschlämmung besteht. Diese Stufe wird mit Wasser sowie dem Kalk- und Tonrohmaterial 2 beschickt. Die hergestellte Aufschlämmung wird in die Leitung 3/4 geleitet und dem rückwärtigen Ende des Drehrohrofens AW zugeführt. In dem Ofen 4W wird die Aufschlämmung getrocknet, decarbonislert und In Portlandzement-Klinker durch die Wärme umgewandelt, die von dem brennenden Brennstoff entwickelt wird, der an dem Vorderende 5 des Ofens AW eingeblasen wird. Der heiße Klinker tritt aus dem Ofen 4 W an der Steile 6 durch einen Abzug aus und gelangt durch einen Kühler 7 zu der Abgabestelle 8, von wo er einer nicht gezeigten

Lndvcrmahlungsstufc zugeführt wird.

Luft, die an der Stelle 9 dem kühler 7 zugeleitet wird, Cihltzt sich beim Abkühlen des Klinkers, wodurch eine vorerhitzte Sekundärluft für den Brennstoff erzeugt wird, der in den Ofen 4 W eingespritzt wird, wobei die Luft die Verbrennung des Brennstoffs unterstützt. Der gasförmige Abstrom aus dem Ofen 4W wird durch die Leitung 10 zur Entstaubung In elektrostatischen Abscheidern 11 geleitet und durch den Kamin IZ In die Atmosphäre abgegeben. In den Abscheidern oder Ausfällern gesammelter Staub kann erneut dem Vorderende des Ofens 4W über die Leitung 13 oder über nicht gezeigte Öffnungen an einer welter oben an dem Ofen vorgesehenen Stelle zugeführt werden.

Abfall K wird dem abgeflachten Ende einer Fließbettverbrennungselnrichtung 15 zugeführt. Die Verbrennungseinrichtung 15 weist eine geneigte Bettunterlage 16 auf, die mit Öffnungen versehen 1st, die derartig angeordnet sind, daß sie selektiv von unten mit fluldlslerender Luft aus elnsr nicht gezeigten Queue mit verschiedenen Geschwindigkeiten versorgt werden kann. Die Kammer unterhalb der Unterlage 16 Ist für diesen Zweck unterteilt. Das Ergebnis Ist eine Umlaufbewegung der Materlallen In dem Bett um eine Im wesentlichen horizontale Achse. Das Abfallmaterial wird In der Verbrennungseinrichtung 15 In an sich bekannter Weise unter Bildung eines gasförmigen Verbrennungsproduktes, das durch die Leitung 17 entweicht, und eine Bodenasche verbrannt, die In eine vordere Einrichtung 18 gelangt und der Aufschlämmungs-Heutellungsstufe 1-4 zugeführt wird, damit sie den Zementrohmaterlallen zugemengt werden kann, wobei die Zuführung beispielsweise vor den Mischtanks erfolgt.

Gemäß einer Variante der In Flg. 1 wiedergegebenen Ausführungsform gelangt das gasförmige Produkt, das durch die Leitung 17 austritt, durch einen Wärmeaustauscher 19, mit dem überflüssige Wärmeenergie für andere Zwecke ausgenützt werden kann. Es wird über die Leitung 17C in die Leitung 10 geleitet, wo es sich mit dem kalkhaltigen Staub enthaltenden Abstrom aus dem Ofen 4 W vereinigt, der entstaubt und In die Atmosphäre in der bereits beschriebenen Welse abgelassen wird. Gemäß einer anderen Variante dieser Ausführungsform gelangt das heiße gasförmige Produkt aus der Verbrennungseinrichtung 15 über die Leitung 21 und verbindet sich mit der Luft, die In den Ofen an der Stelle 6 eintritt, falls das heiße gasförmige Produkt sich auf einer Temperatur befindet, die so hoch Ist, daß sie In dieser Beziehung geeignet ist.

Asche kann wahlweise aus der Leitung 18 entnommen und falls erforderlich, in einer Mühle 20 vermählen werden, bevor sie direkt dem rückwärtigen Ende des Ofens \W mit der durch die Leitung 3/1 zugeführten Aufschlämmung zugeleitet wird.

Der Wärmeaustauscher 19 gestattet ganz allgemein einen Wärmeaustausch in dem Flleßbettverbrennungssystem und kann durch nicht gezeigte Wärmeaustauschereinrichtungen In dem heißen Gasstrom in der Verbrennungseinrichtung 15 oder In dem Bett, das auf der Unterlage 16 brennt, ergänzt oder ersetzt werden. Für den Wärmeaustausch zugeführtes Wasser kann in dem Austauscher 19 oder in einer anderen Wärmeaustauschereinrichtung, die der Verbrennungseinrichtung :15 zugeordnet ist, auch Wärme enthalten, die auf eine andere Quelle In dem Zement-Herstellungssystem zurückgeht.

Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen, bei welchen der Abfall in einer Zone verbrannt wird, durch welche das kalk- und tonhaltige Material geführt wird, wird die erhaltene Bodenasche Im allgemeinen vollständig dem kalk- und tonhaltigen Material bei Ihrem Durchgang durch die Anlage zugesetzt. In den Fällen, In denen die Abfallverbrennungszone außerhalb des Weges liegt, den das ton- und kalkhaltige Material beim Durchlaufen des Verfahrens zurücklegt, gelangt die Bodenasche nicht In notwendiger Welse automatisch In das Zement-Herstellungsverfahren, obwohl sie Im allgemeinen eventuell bei dem Verfahren verbraucht wird, um maximale Vorteile bezüglich der Abfallentfernung zu erzielen. Di. Erfindung Ist In dieser Richtung sehr flexibel. Ist der Abfall derart, daß das Hauptinteresse darin Hegt, das gasförmige Verbrennungsprodukt zu beseitigen und/oder Wärme aus dem Abfall zu gewinnen, und kann man die

Vj Asche auch für andere Zwecke verwenden, dann kann die dem kalk- und tonhaltigen Material zugesetzte Asche nur ein Teil der Bodenasche sein, die In der Verbrennungszone erzeugt wird, wobei auch wirtschaftliche Überlegungen eine Rolle spielen. In derartigen Fällen werden wenigstens 20 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 50 Gew.-% und Insbesondere wenigstens 90 Gew.-% der Bodenasche eventuell über die Leitung 18 oder anderweitig dem Zementerzeugungsteil des Systems zugeführt.
In allen Fällen Ist die Rohmaterialbeschickung, <lie dem Zementerzeugungsverfahren zugeführt wird, derart, daß die Wirkung berücksichtigt wird, die die Asche auf die eventuelle Klinkerzusammensetzung ausüben kann.

In der Flg. 2 wird eine Aufschlämmungsherstellungsstufe 1Λ gezeigt, die mit Rohmaterialien 2 und Wasser versorgt wird, ferner eine Aufschlämmungsleltung 3/1, eine Brennstoffzufuhr 5, ein Abzug 6, ein Kühler 7, eine Klinkerabgabestelle 8, eine Luftzufuhr 9, Abscheider 11, ein Kamin 12, eine Abfallzuführung 14, eine Flleßbettverbrennungseinrlchtung 15, die eine Bettunterlage 16 aufweist, eine Leitung 17 für gasförmiges Produkt und eine Fördereinrichtung 18 für Asche, ein Wärmeaustauscher 19, eine Mühle 20 sowie eine Leitung 21 für andere gasförmige Produkte, wobei aüe diese Elemente den mit ähnlichen Bezugszeichen versehenen Elementen der Flg. 1 ähnlich sind und m wesentlichen den gleichen Zwecken dienen.

Von der In der Stufe l/t hergestellten Aufschlämmung wird wenigstens ein Teil sprühgetrocknet, während der Rest anschließend mit dem sprühgetrocknettv Produkt vermischt wird. Durch geeignete Proportlonlerung der Menge des sprühgetrockneten Materials In der erhaltenen Mischung erhält man eine Rohmaterialbeschlckung mit geeignetem Feuchtigkeitsgehalt, welche dem Drehrohrofen zugeführt wird.

Demgemäß wird wenigstens ein Teil der In der Stufe 1Λ erzeugten Aufschlämmung durch die Leitung 3/1 dem Zerstäubungsgrad 22 eines Sprühtrockners 23 zugeführt. In welchem sie In einer heißen Atmosphäre, die in der nachfolgend beschriebenen Welse erzeugt wird, sprühgetrocknet wird. Das sprühgetrocknete feste Produkt durchläuft die Leitung 24 und wird durch nicht gezeigte Einrichtungen mit einer weiteren nassen Aufschlämmung vermischt, die direkt aus der Erzeugungsstufe \A oder die Leitung IA zugeleitet wird. Die auf diese Weise hergestellte Rohmaterialbeschlckung gelangt in den Ofen 4D.

Der Ofen 4D entspricht Im Prinzip dem Ofen 4 W gemäß Fig. 1, wird jedoch als Trockenverfahrensofen betrieben und ist zur Erzielung des gleichen Durchsatzes etwas kürzer.

Es wird dafür gesorgt, daß der heiße gasförmige Abstrom, der In der Steigleitung 10/4 aus dem Ofen 4D strömt, In die Sprühtrocknungskammer 23 gelangt oder

über die Leitung 10ß zu der Leitung IOC umgeleitet wird, welche das Abgas aus dem Sprühtrockner 23 zu den Abscheidern 11 transportiert. Durch die Leitung VJA wird das heiße gasförmige Produkt aus der Verbrennungseinrichtung 15 in die Sprühtrocknungskammer 23 eingeleitet. Die heiße Atmosphäre In dem Sprühtrockner wird auf diese Weise durch das gasförmige Verbrennungsprodukt gebildet, wobei eine optimale Menge des Ofengasabstromes und des erhaltenen feuchten Gases aus dem Sprühtrockner durch die Leitung IOC abgeleitet wird.

Wird eine relativ geringe Menge der Ofenfeststoffbeschickung sprühgetrocknet und weist daher das Ofenabgas einen entsprechend relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt auf, dann kann es vorzuziehen sein, das ganze Ofenabgas direkt durch die Abzweigungsleitung 10ß der Abgasleitung IOC zu2ulelten. Wird andererseits der Trocknungsgrad der Beschickung außerhalb des Ofens erhöht, d. h., wird die Menge an sprühgetrockneter Beschickung gesteigert, dann läßt sich das erhaltene heißere und trok- _M kencre Gas, das den Ofen durch die Steigleitung 14 verläßt, in geeigneter Weise In dem Sprühtrockner einsetzen. Aufgrund von wirtschaftlichen Überlegungen ist die volumetrische Gaskapazität des Sprühtrockners begrenzt. Der Wirkungsgrad der Massenübertragung, die in dem Sprühtrockner erzielbar ist. kann zu Bedingungen in der Abgasleitung IOC führen, die sich zu weitgehend einer Sättigung nähern. Heißes Ofenabgas, das durch die Um- oder Nebenleitung lOß zugeführt wird, kann dazu verwendet werden, den Taupunkt des Gases in der Abgasleitung IOC. bevor dieses die Abscheider erreicht, zu erhöhen.

In Fig 3 werden ein Ofen AD wie in Flg. 2, eine Brennstoffzufuhr 5, ein Abzug 6. ein Kühler 7, eine iCllnkerabgabestelle 8. eine Luftzufuhr 9, Abscheider 11, ein Kamin 12. eine Abfallzuführung 14, eine Flleßbettverbrennungseinrichtung 15, die eine Bettunterlage 16 aufweist, eine Leitung 17 für gasförmiges Produkt, eine Transporteinrichtung 18 für Asche, ein Wärmeaustauscher 19. gegebenenfalls eine Mühle 20 und eine Leitung 21 für ein anderes gasförmiges Produkt gezeigt, wobei alle diese Elemente den In FI g. 1 gezeigten ähnlich sind, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen sind und alle Im wesentlichen den gleichen Zwecken dienen.

In einer Rohmehlherstellungsstufe Iß, beispielsweise aus Mischsilos und Rohmehllagerungssllos, werden Kalkstein und Schiefer 2, die durch ein erstes Mahlwerk TA vermischt und zugeführt weiden, hergestellt und gelagert und dann durch einen Aufzug 3ß nicht gezeigten Granulatoren zugeführt, die einen sich bewegenden Rostvorerhitzer 24 des Fallstrom-»Lepol«-Typs beschlkken, der seinerseits den Ofen AD mit vorerhitzten und teilweise kalzinierten Klümpchen aus klinkerbildenden Materlallen mittels der Leitung 100 beschickt. Heißes Gas aus dem Ofen strömt durch die Leitung 100 und dient als Helzmedlum für den Rost 24 bevor es durch die Leitung IOC den Abscheidern zugeleitet wird.

Das gasförmige Verbrennungsprodukt In der Leitung 17 wird durch die Leitung 17/4 durch den Oberteil des kalzinierenden Teils 25 des Rostes 24 oder durch die Leitung 17ß In das Steigrohr 100 geleitet, um die Wärme In dem Rost 24 zu erhöhen. Es kann ferner durch die Leitung 21 dem vorderen Ende des Ofens zugeleitet oder durch die Leitung 17C durch den Wärmeaustauscher 19 den Abscheidern 11 zugeleitet werden.

Die Asche aus dem Fließbett wird entweder durch die Leitung 18-4 der Mischstufe oder durch die Leitung 18ß dem ersten Mahlwerk zur Einmengung In die Beschlkkung zugeführt, die für das Zementherstellungsverfahren hergestellt wird, und zwar mit oder ohne Vermählen. Das gasförmige Produkt In der Leitung 17 kann auch durch der Leitung 16ß zugeordnete nicht gezeigte Einrichtungen der Rohmühle TA zugeleitet werden.

Als Alternative unter Anwendung des Fließbettes kann Rohmaterial 140 durch den Oberteil des Rostes in den Kalzinlerungsteli 25 oberhalb des Bettes des Rostes 24 mittels eines geeigneten Ventils oder durch Einspritzen In Luft eingeführt wenden; es verbrennt auf dem sich bewegenden Bett 26, wobei die erhaltene Asche In die Ofenbeschickung eingemengt wird und sich das gasförmige Verbrennungsprodukt mit dem Abgasstrom vermischt, der durch die Leitung IOC austritt.

Die Fig. 4 zeigt eine Rohmehlherstellungsstufe Iß, eine Rohmaterialzuführung 2, ein Mahlwerk TA, eine Fördereinrichtung 3ß, einen Ofen 4Z), eine Brennstoffzufuhr 5, einen Abzug 6, einen Kühler 7, eine Klinkerabgabeeinrichtung 8, eine Luftzufuhreinrichtung 9, eine Abgasleitung IOC, Abscheider 11, einen Kamin 12, eine Abfallzufühning 14. eine Flleßbettverbrennungseinrichtung 15, die eine Unterlage 16 aufweist. Leitungen 17 und 17C für gasförmiges Produkt, Aschefördereinrichtungen 18/4 und 18ß, einen Wärmeaustauscher 19 sowie ein Mahlwerk 20 sowie wahlweise eine Leitung 21 für gasförmiges Produkt, wobei die Elemente in ähnlicher Weise numeriert sind wie die entsprechenden Elemente In den Flg. 1 und 3 und auch im wesentlichen die gleichen Funktionen erfüllen.

Durch die Fördereinrichtung 3ß wird das hergestellte Rohmehl einem Gassuspenslonsvorerhltzer 27 zugeführt, aus welchem das vorerhitzte, in Form von Einzelteilchen vorliegende Mehl durch die Rutsche 100' dem Ofen AD zugeleitet wird. Heißes Gas zum Suspendieren und Erhitzen In dem Vorerhitzer wird aus dem Ofen durch die Steigleitung 100 erhalten und eventuell durch die Leitung IOC abgeführt. Gasförmiges Verbrennungsprodukt wird durch die Leitung VlA In den Gasstrom des Vorerhitzers eingeführt. Die Bodenasche kann in ähnlicher Welse In die Feststoffe eingeleitet werden, die für die Behandlung in dem Vorerhitzer präpariert werden. Asche kann direkt durch die Leitung 18C der Vorerhltzerfeststoffbeschlckung zugeführt werden.

Abfall 141 oder 142 kann als Alternative zu der Verwendung des Fließbettes der Rutsche 100' bzw. einem Abschnitt des Vorerhitzers zugeführt werden. In welchem er verbrennt. Die erhaltene Asche wird der Ofenbeschickung zugemengt, während das gasförmige Verbrennungsprodukt mit dem Gasstrom vereinigt wird, der durch den Vorerhitzer strömt

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Für Illustratlonszwecke sei angenommen, daß der Abfall aus Müll besteht, der

1. einen Nettoheizwert von 20 930 kJ/kg auf trockener aschefreier Basis,

2. einen Feuchtigkeitsgehalt bei der Beschickung In die Verbrennungseinrichtung von 24 Gew.-% und

3. einen Aschegehalt von 29 Gew-% aufweist

Die folgende Warmebllanz basiert auf einem Müll, der 1 kg Brennstoff mit einem Heizwert von 20 930 kJ enthält, d. h. 1,85 kg Müll als Beschickung.

Im Falle einer Flleßbeltverbrennungselnrlchiung, die bei einer Bettemperatur von 900° C arbeitet, ergibt sich folgende Warmebllanz, wenn stöchlometrlsche Verbrennungsbedingungen eingestellt werden. Es wird unterstellt, daß Wärmeaustausch-Dampfrohre in dem Bett vorgesehen sind.

Müllverbrennung
Verbrennungsprodukte

(8250 kg)
Asche (0,408 kg)
Wasserverdampfung

(0,445 kg)
Wärme, die als Dampf

durch die Rohre in dem

Bett entfernt wird

Zufuhr, kJ

20928

Abgabe, kJ

8 080

322 1674

10 852

20 928

Nimmt man an, daß die gasförmigen Verbrennungsprodukte durch einen Wärmeaustauscher geführt werden, In welchem die Gase beispielsweise auf 200° C abgekühlt werden, wodurch mehr Dampf erzeugt wird, dann gilt folgendes:

Zufuhr, Abgabe,

kJ kJ

VerbreüRungsprodukte 6 280

Verluste 942

Erzeugter Dampf 5 333

~628Ö

Der Wirkungsgrad der Wärmewiedergewinnung läßt sich wie folgt ermitteln:

Wärmeabgabe als Dampf ^u

(1) aus den Rohren 9 223

(2) aus dem Austauscher 5 338

ΪΪ56Ϊ

Wärmezufuhr = 20 934

Das-ier beträgt der Wirkungsgrad: 14 561/20934 oder 70%

Dieser Wirkungsgrad von 70% kann mit dem gemäß der GB-PS 1405 294 erzielten verglichen werden. Bei dem in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahren haben 4,5 t Müll einen Heizwert von 1 Tonne Standardkohle (29 307 kJ/kg brutto), während bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 2,6 t Müll die gleiche Heizwirkung erzielen. Die zuerst genannte Methode ermöglicht einen Wirkungsgrad von 58%.

Beispiel 1

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen. Stellt die Asche aus der Verbrennungseinrichtung 15 50 Gew.-% des tonhaltigen Materials dar, das dem Zementherstellungsverfahren zugeführt wird, dann beträgt für eine Klinkerherstellung von 401 pro Stunde, die 661 pro Stunde Rohmaterial verbraucht, wobei 13,2 t pro Stunde aus tonhaltiger Komponente bestehen, die In dem Klinker absorbierte Asche 6,6 t pro Stunde, wobei die Asche auf die Verbrennung von 6,6 χ 1,85/0,408 = 301 pro Stunde Müll zurückgeht.

Daher ergibt sich folgendes:

1. für die Verbrennungseinrichtung

Zufuhr, Abgabe,

kj/Stunde kJ /Stunde

Müllverbrennung 338 101

Wärmezufuhr
Verbrennungsprodukte 130 503

(133,2 t pro Stunde)

Asche (6,6 ι pro Stunde) 5 208

Wasserverdampfung 27 047

(7,2 t pro Stunde)
Wärme, die für eine 175 343

Dampferzeugung In dem Ben verfügbar Ist

2. Wärmeaustauscher (19),

Gase auf 200° C abgekühlt

Verbrennungsprodukte
Wärmezufuhr

Verluste

Erzeugter Dampf

- Zufuhr, kJ/Stunde

23 834

Abgabe, kJ/Stunde

15 214

8 620

23 834

Gesamtwänne-Wiedergewlnnungspotential als Dampf =86 206 + (175 343 χ 0,0035) kJ/Stunden
= 235 172 kJ/Stunde

Das Verfahren verbraucht 301 Müll pro Stunde, was 75 Gew.-%, bezogen auf den Klinker, entspricht, wobei i=> eine Wärme von ungefähr 235 298 000 kJ/Stunde als Dampf erzeugt wird.

Beispiel 2

Dieses Beispiel bezieht sich auf die FIg. 2 der beigejii fügten Zeichnungen und auf die Verwendung von gasförmigen Veibrennungsprcdukten aus der Verbreanungseinrlchtung IS zum Trocknen der Aufschlämmung.

Nimmt man die gleiche Menge Müll, und zwar 301 pro Stunde, wie In Beispiel 1, dann hat man 133,2 t pro :=> Stunde Verbrennungsproduktgas bei 900° C.

Dampf aus der Verbrennungseinrichtung
Abgastemperatur

= 175 343 kJ/Stunde = 180"C

Für eine Aufschlämmung mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 40%:

Wärme, die pro kg verdampftes

Wasser erforderlich ist = 2964 kJ

Feststoffe, erhitzt auf 180° C 272,1 kJ

pro kg verdampftes Wasser

3236,1 kJ

Die Verbrennungsprodukte werden auf 180° C
kühlt. Dabei werden 557 681,8 χ 4186 800 χ 1088,5 χ 3 014 496 = 104 418 890 kJ/Stunde freigesetzt, die 32,357 kg/Stunde Wasser aus der Ofenzufuhraufschlämmung austrocknen, so daß 48 386 kg/Stunde trockene Feststoffe, d. h. 29,31 pro Stunde Klinkeräquivalent, zur Verfügung gestellt werden.

Wärmebilanz für das System: (Basis 1 Stunde)

301 Müll pro Stunde

Dampf

Trocknen der Aufschlämmung

Abgas

Zufuhr
kJ

338 126

Abgabe kJ

175 343
104 419
58 364
338 126

' Die Wirkung des Betriebs des Drehrohrofens besteht darin, daß weniger fossiler Brennstoff erforderlich 1st. Da der Feuchtigkeitsgehalt der Ofenbeschickung auf einen wirksamen Gehalt von 15% bei einer Klinkererzeugung von 401 pro Stunde reduziert worden 1st, steigt die Tem-

ⁿ⁰ peratur am rückwärtigen Ende des Ofens an. Das ganzeheiße Gas oder ein Teil desselben, das aus dem Ofen ausströmt, kann auch In den Sprühtrockner geleitet werden, wodurch weitere Aufschlämmung getrocknet wird, oder über die Nebenleitung lOfl zur Aufrechterhaltung des

*' Taupunkts auf dem für die Abscheider gewünschten Grad verwendet werden, und zwar je nach der Wärmemenge, die aus dem Müll als Dampf oder als Mittel zum Trocknen der Aufschlämmung genommen wird.

Beispiel 3

Dieses Beispiel bezieht sich auf die Flg. 3 der beigefügten Zeichnungen.

Werfen 201 pro Stunde Müll In der Verbrennungseinrichtung 15 bei der Erzeugung von 401 Klinker unter Einsatz eines Lepol-Rostes als wandernder Rost 24 verbrannt, dann beträgt der Wärmevortell des Verfahrens (entsprechend den Berechnungen der Beispiele 1 und 2) 72 502 kJ/Stunde, da die Systemabgastemperatur in herkömmlicher Welse bei 150° C Hegt.

Eine entsprechende Menge an fossilem Brennstoff, die in dem Ofen verbrannt wird, wird eingespart. Zusätzlich wird Wasserdampf entsprechend 58 446 kJ/Stunde erzeugt. Wirf der Müll direkt dem Rost zugegeben, dann ist die Menge, die bei dem Zementverfahren aufgenom-

men werfen kann, auf ungefähr 6,5 t pro Stunde begrenzt, wobei ein potentieller WärmevorteU von 61 900 kJ/Stunde erzielt wirf.

Analoge Berechnungen lassen sich bezüglich des in F Ig. 4 der beigefügten Zeichnungen erläuterten Systems anstellen.

Aus der vorstehenden erläuternden Beschreibung sowie aus den Beispielen geht hervor, daß erfindungsgemäß unter einem Abfall »mit Ausnahme eln<?s Brennstoffs« jedes Abfallmaterial zu verstehen Ist, dessen Verbrennung Wärme für das Zementherstellungsverfahren liefert. Die Erfindung umfaßt jedoch nicht die Verbrennung als solche von Substanzen, die bisher für die Zementklinkerherstellung hauptsächlich als Brennstoffe vorgesehen wurden, die in einer Zone außerhalb des Drehrohrofens entzündet und verbrannt werfen und eine Bodenasche liefern, die dem Klinker zugesetzt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Portlandzement unter Verwendung wenigstens eines Drehrohrofens, der mit kalk- und tonhaltigen Materlallen an einem Ende beschickt und mit einem Brennstoff befeuert wird, der an dem anderen Ende mit einem anfanglich die Verbrennung unterstfitzenden Gasstrom, der den Ofen durchfließt, versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Abfall mit Ausnahme eines Brennstoffs In einer Zone außerhalb des Drehofens zur Gewinnung eines gasförmigen, nicht verbrennbaren Produktes und eines Bodenascheproduktes verbrannt wird, wobei das gasförmige Produkt aus der Zone dem Gasstrom zugemengt wird, während er sich In Kontakt mit dem bei der Durchführung des Verfahrens eingesetzten kalkhaltigen Material befindet, wobei wenigstens ein Teil des Ascheproduktes den kalkhaltigen und tonhaltigen Materialien zugesetzt und chemisch mit diesen beim Brennen dieser Materialien mittels des Brennstoffs unter Bildung der Portlandzementklinker in dem Drehrohrofen vereinigt werden, und der erhaltene Klinker anschließend zu einem Standard-Portlandzement vermählen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone eine Zone ist, durch welche die kalk- und tonhaltigen Materlallen bei einer Temperatur strömen, bei der sich der darin befindliche Abfall entzündet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone ein Teil eines wandernden Rostvorerhitzers für dk-, kalk- -<nd tonhaltigen Materialien ist.

4. Verfahren nach Anspruch *, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone Innerhalb eines Gassuspensionsvorerhltzers für die kalk- und tonhaltigen Materialien vorgesehen Ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone Innerhalb einer Leitung vorgesehen 1st, welche direkt mit einem Ende des Drehrohrofens In Verbindung steht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone außerhalb des Weges Hegt, den die kalk- und tonhaltigen Materlallen durch das Verfahren nehmen, und das gasförmige Produkt dazu verwendet wird. Warme an die Materlallen vor ihrem Eintritt In den Drehrohrofen abzugeben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Produkt dazu verwendet wird, die Materialien In einem für sie bestimmten Sprühtrockner zu erhitzen.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone ein Fließbett ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenasche den kalk- und tonhaltigen Materlallen vor Ihrem Eintritt In den Drehofen zugemengt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall aus Müll besteht, der vor dem Eintritt In die Zone zerkleinert wird.