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Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem
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Gut, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker ie Erfindung
betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere
zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmaterial, durch dessen stufenweise thermische
Behandlung mittels Vorwärmstufe, Kalzinierstufe, Sinterstufe und Kühlstufe, wobei
Wärme aus Brennstoff jeglicher Art sowohl in der Kalzinierstufe, als auch in der
Sinterstufe zugeführt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmaterialien erfolgt
nach wärmewirtschaftlichen Gesichtspunkten heute in der Regel nach dem Trockenverfahren,
wobei das feinmehlige trockene Rohmaterial nach dem Schwebegasprinzip mit heißen
Gasen vorgewärmt und anschließend zu Klinker gebrannt wird. So erfolgt beispielsweise
die Vorwärmung der Rohmaterialien in einem Schwebegas-lVärmetauscller, die Sinterung
der Materialien zu Z mz klillker in einem Drehrohrofen, und die anschließende
lung
der Erebrannten Zementklinker in einem Rostkühler.
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Zur Opti.l.iel ng der thermischen Behandlung der Zementrohmaterialien
werden diese nach der Vorwärmung und vor Einführung in den Dre@rohrofen in einem
Kalzinierreaktor thermisch gesondert behandelt. Zur Sinterung der kalzinierten Materialien
werden diese in dem Drehrohrofen einer Temperatur von etwa 1.1400 bis 1.500 Grad
Celsius ausgesetzt, wobei im Ofen selbst bei. der Verbrennung der dort eingeführten
Brennstoffe Flammtemperaturen von ca. 2.000 Grad Celsius erreicht werden. Bei diesen
hohen bJanimtemperaturen entstehen in den Ofenheißgasen in einem relativ hohen Prozentsatz
flüchtige nitrose Bestandteile sowie flüchtige alkali-, schwefel- und chlorhaltige
Verbindungen. Diese schädlichen Gasbestandteile, insbesondere die in den Ofenheißgasen
enthaltenen nitrosen Bestandteile (NOx) sind in hohem Maße umweltgefährdend und
müssen deshalb auf das durch gesetzliche Bestimmungen geforderte Maß vermindert
werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bei der Herstellung
von Zement in einem Sinterofen bei den dort herrschenden hohen Temperaturen entstehenden
insbesondere nitrosen Bestandteilen auf das durch Umweltschutzbestimmungen zulässige
Naß zu reduzieren, gleichwohl die technische Arbeitsfähigkeit der Abgase der Sinterstufe
zur Vorwärmung und Kalzinierung der
Zementrohmaterialien möglichst
effektiv zu nutzen; dies soll mit Hilfe einer Vorrichtung geschehen, die unter anlagentechnischen
Gesichtspunkten möglichst geringe zusätzliche Aggregate benötigt, so daß zusätzliche
Investitionskosten weitgehend vermieden werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß Anspruch 1 mit einem Zementherstellungsverfahren,
bei dem die Kalzinierstufe in eine Stufe zur Vorkalzinierung und in eine Stufe zur
Nachkalzinierung unterteilt ist, und die Vorkalzinierstufe durch die Abgase der
Sinterstufe und die Nachkalzinierstufe mit Heißgasen aus der Brennstoffverbrennung
mittels Luft beheizt wird und in die heißen Abgase der Sinterstufe ein Reduktionsmittel
und/oder ein Katalysator zur thermisch-chemischen Reaktion mit in den Abgasen enthaltenen
nitrosen Bestandteilen eingeführt wird, und die Einführung des Reduktionsmittels
und/oder des Katalysators zwischen Sinterstufe und Vorkalzinierstufe erfolgt.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, in die stickoxidhaltigen Abgase
Reduktionsmittel und/oder Katalysatoren in einem solchen Temperaturbereich einzuführen,
wo die Dissoziationstemperatur der Stickoxide liegt. Die thermische Gleichgewichtszersetzung
der Stickoxide kann so unmittelbar hinter der Sinterstufe
einsetzte,
da dort die Gastemperaturen bei etwa 1000 bis 12000 C liegen. Anschließend können
die auf das geforderte Maß an Stickoxiden gereinigten heißen Abgase praktisch ohne
Verlust ihrer technischen Arbeitsfähigkeit zur Vorkalzinierung der Rohmaterialien
eingesetzt werden.
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Da die Kalzinierung, daß heißt die Austreibung des Kohlendioxids aus
den kalziumkarbonathaltigen Rohmaterialien ein wärmeverbrauchender Chemismus ist,
werden die heißen Gase infolge der Vorkalzinierung lediglich auf etwa 800 bis 9000
C heruntergekühlt. Die heißen Gase behalten dabei einen so hohen Wärmeinhalt, daß
sie zur optimalen Vorwärmung der Rohmaterialien ausgenutzt werden können. Da bei
der weiteren thermischen Behandlung der Zementrohmaterialien mit den heißen Gasen
keine nitrosen Gasbestandteile entstehen, können die Abgase nach Ausnutzung ihrer
technischen Arbeitsfähigkeit bei der Vorwärmung und Vorkalzinierung der Rohmaterialien
aus dem Wärmebehandlungssystem in die umgebende Atmosphäre unschädlich abströmen.
Da die Nachkalzinierstufe mit Heißgasen aus der Brennstoffverbrennung mittels Luft
beheizt wird, die bei Temperaturen deutlich unter 20000 erzeugt werden, entstehen
keine umweltschädigenden nitrosen Gasbestandteile oder andere schädliche flüchtige
Verbindungen, so daß die Nachkalzinierung der Rohmaterialien ausschließlich unter
thermischen Gesichtspunkten optimiert werden kann.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Reduktionsmittel
ein Brennstoff in die Abgase der Sinterstufe eingeführt wird. Die Verwendung von
Brennstoff als Reduktionsmittel ist insbesondere dann von Vorteil, wenn in den heißen
Abgasen der Sinterstufe ein relativ hoher Sauerstoffgehalt vorhanden ist. Der Sauerstoffanteil
wird durch den Brennstoff als Reduktionsmittel gebunden, so daß bei der thermischen
Gleichgewichtszersetzung der Stickoxide der Stickstoff keine freien Sauerstoffmoleküle
binden kann. Zweckmäßig ist hierbei, daß als Katalysator Zementrohmaterial in die
Abgase der Sinterstufe eingeführt wird, so daß die im Rohmaterial sowieso enthaltenen
Eisen-und Eisenoxidbestandteile die thermische Zersetzung der Stickoxide beschleunigen.
Die Zugabe der Rohmaterialien als Katalysator geschieht vorteilhafterweise in Abhängigkeit
von den nitrosen Bestandteilen in den Abgasen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß der Brennstoff im Bereich einer Stelle in die Ofenabgase eingeführt wird, wo
Rohmaterial aus der Vorwärmstufe den Ofenabgasen zugemischt wird, so daß die reduzierende
Zersetzung der Stickoxide in gleichzeitiger Anwesenheit von die Zersetzung beschleunigenden
Katalysatoren erfolgt. Der Einsatz von vorgewärmtem Rohmaterial und damit von vorgewärmten
Katalysatoren hat
den Vorteil, daß die für die Zersetzung erforderliche
Dissoziationstemperatur aufrechterhalten bleibt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Brennstoff als Reduktionsmittel -bezogen auf den Sauerstoffgehalt der Ofenabgase
- im ueberschuß in die Ofenabgase eingeführt wird. Dies hat zum einen den Vorteil,
daß mit Sichrheit der in den Abgasen enthaltene Sauerstoff gänzlich vom Reduktionsmittel
gebunden wird, andererseits wird durch die Verbrennung des Brennstoffs der mögliche
Wärmeverlust ausgeglichen, der durch die Einführung von Katalysatoren entstehen
kann, so daß die optimale Dissoziationstemperatur für die Stickoxide eingestellt
werden k;lnn. Zweckmäßig ist hierbei, daß im Anschluß an die thermisch-chemische
Reaktion des Brennstoffs mit den nitrosen Bestandteilen der Abgase Sauerstoff, vorzugsweise
Heißluft aus der Kühlstufe eingeführt wird, so daß gegebenenfalls unvollständig
verbrannter Brennstoff nachverbrannt werden kann, während die Abgase zur Vorkalzinierung
der Rohmaterialien genutzt werden. Vorzugsweise wird die mit dem Reduktionsmittel
Brennstoff in die Abgase aus der Sinterstufe eingeführte Wärmemenge der für die
thermische Endbehandlung des Rohmaterials erforderlichen Gesamt-Wärmemenge zugerechnet,
so daß beispielsweise die in der Nachkalzinierstufe einzuführende Wärmemenge
verringert
werden kann. Der geforderte hohe thermische Wirkungsgrad bei der Herstellung von
Zementklinker aus Zementrohmaterial wird deshalb trotz Beseitigung der Stickoxide
aus den Abgasen nicht negativ beeinträchtigt.
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In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Vorwärmstufe - bezogen auf die Rohmaterialführung - zweistrangig ausgebildet
ist, wobei der eine Vorwärmstrang ausschließlich mit den Heißgasen der Nachkalzinierstufe
beaufschlagt wird. Die hier vorgeschlagene thermische Nutzung der von Stickoxid
befreiten Abgase ist insbesondere bei Zementherstellungsanlagen von Vorteil, die
tagliche Durchsatzleistungen von mehr als 3.000 bis 4.000 t Zementklinker ausweisen.
Zweckmäßig bei einer solchen Rohmaterialführung und thermischen Nutzung von heißen
Gasen ist es, daß Rohmaterial aus dem mit den Heißgasen aus der Nachkalzinierstufe
beaufschlagten Vorwärmstrang in die NOx-Reaktionszone zwischen Sinterstufe und Vorkalzinierstufe
eingeführt wird, wobei das in die NOx -Reaktionszone eingeführte Rohmaterial insgesamt
als erhitzter Katalysator wirkt und mit dem in die Reaktionszone eingeführten Brennstoff
in eine innige Dispersion eingehen kann, wobei freier Sauerstoff in den Gasen gebunden
und die Zersetzung der Stickoxide bei hohen Temperaturen katalytisch beschleunigt
wird.
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In einer weiteren verfahrenstechnischen Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß ein Teil der hei#en Ofenabgase unmittelbar hinter der Sinterstufe,
jedoch vor Einführung des Reduktionsmittels und/oder Katalysators in die restlichen
Ofenabgase, aus dem Wärmebehandlungssystem abgezogen wird. Dies ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn in den heißen Abgasen der Sinterstufe neben nitrosen Bestandteilen
andere schädliche gasförmige Bestandteile, wie Schwefel-, Alkali- und Chlorverbindungen
enthalten sind, die aus dem Wärmebehandlungssystem abgeführt werden müssen. Dies
sollte vorteilhafterweise vor der Beseitigung der Stickoxide erfolgen, um den mengenmäßigen
Einsatz von Reduktionsmitteln und/oder Katalysatoren auf das verfahrenstechnisch
notwendige Maß zu beschränken.
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Zu einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gehört auch eine
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sich auszeichnet
durch eine Einrichtung zur Vorwärmung, Kalzinierung, Sinterung und Kühlung von Zementrohmaterial
bzw. Zementklinker, wobei die Kalziniereinrichtung in voneinander getrennte Vor-
und Nachkalziniereinrichtungen dergestalt unterteilt ist, daß die Vorkalziniereinrichtung
mit der Abgasseite der Sintereinrichtung und die Nachkalziniereinrichtung mit einem
Heißgaserzeuger in Verbindung steht, und wobei
zwischen der Vorkalziniereinrichtung
und der Sintereinrichtung eine Reaktionskamrner mit Zufuhreinrichtungen für Reduktionsmittel
und/oder Katalysatoren zur Beseitigung nitroser Bestandteile aus den Abgasen der
Sintereinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise kann ohne nennenswerten Investitionsaufwand,
also unter Beibehaltung der in der Zementtechnologie bewährten Anlagentechnik die
Beseitigung der Stickoxide aus den Gasen der Sinterstufe noch vor der thermischen
Nutzung der Gase in der Vorwärm- bzw. Kalziniereinrichtung durchgeführt werden.
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In Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß in der Reaktionskammer,
in Strömungsrichtung der Abgase der Sintereinrichtung gesehen, die Zufuhreinrichtung
für ein brennbares Reduktionsmittel und vorgewärmtes Zementrohmaterial als Katalysator
auf etwa gleicher Höhe, während die Zufuhreinrichtung für Luft/Sauerstoff stromabwärts
angeordnet ist.
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So kann mit Vorteil gegebenenfalls im Ueberschuß in die Reaktionskammer
eingeführtes brennbares Reduktionsmittel wie z.B. Brenngase oder Schweröle nach
Ausnutzung des Reduktionspotentials zur Beseitigung der Stickoxide nachverbrannt
werden, so daß der Wärmeinhalt der
Reduktiensmittel zur Vorkalzinierung
bzw. Vorwärmung der Rohmaterialien verwendet wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
in der Reaktionskammer Verwirbelungseinbauten eingesetzt sind, so daß hierdurch
mit Vorteil Reduktionsmittel und Katalysator in gleichmäßiger Dispersion in die
Abgase eingemischt werden und die thermische Zersetzung der Stickoxide in einer
sehr kurzen Reaktionsstrecke durchgeführt werden kann. Dies bedeutet, daß die Reaktionskammer
kein aufwendig gestaltetes Anlagenbauteil ist. Eine weitere anlagentechnische Vereinfachung
läßt sich dadurch erzielen, daß die Zufuhreinrichtungen für Luft/Sauerstoff über
eine Verbindungsleitung an die Heißluftseite der Kühleinrichtung angeschlossen ist,
so daß in thermodynamisch besonders vorteilhafter Weise Heißluft zur Verbrennung
des Brennstoffs zur Verfügung steht.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, daß in der Gasleitung zwischen Reduktionskammer und Vorkalziniereinrichtung
ein Drosselorgan angeordnet ist, und daß in die Gasleitung stromab hinter dem Drosselorgan
die Heißluftleitung einmündet. Diese Ausgestaltung der Reaktionskammer erlaubt in
besonders vorteilhafter Weise die Förderung der
eilut aus der Kühleinrichtung
ohne Zwischenschaltung eines Gebläses. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausgestaltung
der Reaktionskammer in der Weise, daß Reaktionskammer und Vorkalziniereinrichtung
aus einem an die Sintereinrichtung angeschlossenen rohrförnigen, ebenfalls Verwirbelungseinbauten
enthaltenden Reaktor mit nachfolgendem Abscheidezyklon bestehen, so daß ohne anlagentechnischen
Mehraufwand die Reaktionskammer und die Vorkalziniereinrichtung zu einer baulichen
Einheit integriert werden können. Besonders hervorzuheben ist, daß hierzu die zwischen
Sintereinrichtung und Kalziniereinrichtung verlaufende Gasleitung als ein in der
Zementherstellungsanlage sowieso schon vorhandenes Bauteil verwendet werden kann.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Vorwärmeinrichtung aus mindestens zwei separaten Vorwärmeinheiten für das Zementrohmaterial
besteht, wobei gasseitig die eine Vorwärmeinheit an die Vorkalziniereinrichtung
und die andere Vorwärmeinheit an die Nachkalziniereinheit angeschlossen ist. Dies
bringt auch bei Zementherstellungsanlagen mit Durchsatzleistungen von mehr als 3.000
bis 4.000 tato den Vorteil, daß die Abgase aus der Sinterstufe von schädlichen Gasbestandteilen
gereinigt werden, bevor der Wärmeinhalt dieser heißen Abgase zur Vorkalzinierung
und Vorwärmung
der Rohmaterialien dient. Da in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung vor der Reduktionskamner eine Bypassnbl.eitung für Abgase der Sintereinrichtung
besteht, können ebenso flüchtige Schadstoffe wie Alkali-, Chlor- und Schwefelverbindungen
aus den Abgasen der Sinterstufe entfernt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles,
dem weitere Merkmale der Erfindung zu entnehmen sind, näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Rohmaterial-und Gasführung während der
thermischen Behandlung der Rohmaterialien zu Zementklinker, Fig. 2 eine Anlage zur
Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmaterialien, bestehend aus Drehrohrofen
und einem einstrangigen Wärmetauscher mit Vor-und Nachkalzinierung und Stickoxidreduktion,
Fig. 3 eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmaterialien, wobei
der Wärmetauscher gegenüber der Herstellungsanlage gemäß Fig. 2 zweistrangig ausgebildet
ist.
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Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung des Ablaufs des erfindung.#genä.ßen
Verfahrens ohne Angabe spezieller Bauteile für die einzelnen Verfahrensstufen.
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Von dem gesamten Rohmaterial wird eine Teilmenge 1 in einer eigenen,
nur mit den Abgasen einer Vorkalzinierstufe 5 beaufschlagten Vorwärmstufe 2 vorgewärmt.
Die andere Teilmenge 3 der Rohmaterialien wird parallel dazu in mindestens einer,
nur mit den Abgasen einer Nachkalzinierstufe 14 beaufschlagten Vorwärmstufe 4 vorgewärmt.
Der Vorkalzinierstufe ist in Strömungsrichtung der Gase eine Reaktionszone 6 vorgeschaltet,
die ausschließlich mit den Abgasen der Sinterstufe 7 beaufschlagt wird. In der Reaktionszone
6 wird ein Brennstoff 8 als Reduktionsmittel verbrannt, so daß reduzierende Gasanteile
entstehen, welche die Stickoxide in den heißen Abgasen aus der Sinterstufe 7 aufspalten.
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Die Abgase der Reaktionszone 6 werden in die Vorkalzinierstufe 5 unter
gleichzeitiger Zuführung von aus der Kühlstufe 9 stammender heißer Luft für die
Nachverbrennung des überschüssigen Brennstoffanteils eingeleitet.
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Der Teil 3 des vorgewärmten Rohmaterials aus der Vorwärmstufe 4, die
mit der Nachkalzinierstufe 14
gasseitig verbunden ist, wird als
Katalysator 11 in die Reaktion zone 6 eingeführt, so daß dort die Aufspaltung der
Stickoxide beschleunigt wird. Der aus der Vorwärmstufe 2 kommende Rohmehlanteil
12 wird direkt in die Vorkalzinierstufe 5 geleitet.
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Das gesamte vorkalzinierte Rohmaterial 13 wird in die Nachkalzinierstufe
14 eingeführt, die ausschließlich durch Verbrennung eines Brennstoffanteils 15 in
heißer, aus der Kühlstufe 9 stammender Luft 16 beheizt wird. Das nach- und damit
hochgradig fertig kalzinierte Material 17 wird aus der Nachkalzinierstufe 14 in
die Sinterstufe 7 eingeleitet, die durch Verbrennung des Brennstoffanteils 18 in
heißer, aus der Kühlstufe 9 stammender Luft 19 beheizt wird. Der in der Sinterstufe
7 erbrannte Klinker 21 wird in die Kühlstufe 9 eingeführt und dort mittels Luft
20 abgekühlt und als Fertiggut aus dem Wärmebehandlungssystem abgezogen. Zwischen
der Sinterstufe 7 und der Reaktionszone 6 wird bei Bedarf eine Teilgasmenge 22 zur
Unterbindung von Schadstoffkreisläufen abgezogen, die insbesondere durch in den
heißen Abgasen der Sinterstufe 7 enthaltene flüchtige Alkali-, Chlor- und Schwefelverbindungen
verursacht werden.
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Fig. 2 zeigt eine apparative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die dargestellte
Zementherstellungsanlage besteht aus einem Schwebegas-Wärmetauscher
23 der Zyklonbauart, einem Drehrohrofen 24 und einem nicht näher dargestellten Kühler,
beispielsweise einem Rostkühler. Der Wärmetauscher enthält Zyklone 25 bis 29, die
mit Gasleitungen untereinander verbunden sind. Der Drehrohrofen 24 ist mit dem Zyklon
29 über eine Gassteigleitung 31 verbunden. Zu dem Zyklon 28 führt eine Heißgasleitung
32, die in ihrem unteren Bereich einen Brenner 33 und eine Heißluftleitung 34 aufweist,
die gegebenenfalls mit dem nicht näher dargestellten Rostkühler verbunden ist. In
die Gassteigleitung 31 sind im Bereich der Reaktionszone Wirbeleinbauten eingesetzt;
oberhalb dieser Wirbeleinbauten befindet sich ein Drosselorgan 36; unterhalb dieses
Drosselorgans ist ein Brenner 37 zur Zuführung von Reduktionsmitteln und auf gleicher
Höhe ein Fallrohr 38 zur Zuführung von Rohmaterialien als Katalysator angeordnet.
Oberhalb des Drosselorgans 36 mündet in die ebenfalls mit Verwirbelungseinbauten
versehene Gassteigleitung 31 eine Heißluftleitung 39 ein, die gegebenenfalls mit
dem nicht näher dargestellten Rostkühler verbunden ist. Austragsseitig sind die
Zyklone 25 bis 29 über Fallrohre mit den Gasleitungen bzw. mit der Gassteigleitung
31 und der Heißgasleitung 32 verbunden.
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Im Betrieb) wird das zu behandelnde Zementrohmaterial 1 in die Gasleitung
30 eingeführt, die den Zyklon 26 mit dem Doppelzyklon 25 verbindet. Von den hei(#en
Gasen aus dem Zyklon 26 wird das kalte Rohmehl mitgenommen, aufgewärmt und in dem
Zyklon 25 abgeschieden, von dort über Fallrohre 40, 41 ausgetragen, in die gasführende
Leitung 42 eingeleitet, dort aufgeheizt, im Zyklon 26 abgeschieden und von dort
mittels der Fallrohre 43, 44 gleichmäßig auf die Gasleitung 45 und 46 aufgeteilt.
Die Gasleitung 45 führt dabei die Abgase aus dem Zyklon 29 und die Gasleitung 46
die Heißgase aus dem Zyklon 28 in den mittleren Zyklon 27. Die in die Gasleitungen
45 und 46 eingeführten Rohmaterialteilmengen werden weiter vorerhitzt, im Zyklon
27 abgeschieden und über das Fallrohr 38 in die Abgasleitung 31 eingeführt. In der
Abgasleitung 31 wird das vorgewärmte Rohmaterial mit Hilfe der heißen Abgase aus
dem Drehrohrofen 24 vorkalziniert, im Zyklon 29 abgeschieden und mittels der Fall-Leitung
47 in die mit Verwirbelungseinbauten versehene eigasleitung 32 übergeleitet, in
der dieses Material unter Zuführung von Brennstoff durch den Brenner 33 und Heißluft
aus der Leitung 34 nachkalziniert wird. Das engültig kalzinierte Material wird in
dem Zyklon 28 abgeschieden und durch die Fall-Leitung 48 in den Drehrohrofen 24
zur Sinterung eingeleitet. In die Fall-Leitung 48 mündet eine mit einem
Absperrorg#an
versehene Byl,aß-Austrlgzsleitung 71.
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Infolge der Zuführung von Brennstoff als Reduktionsmittel und Rohmaterial
als Kstalysator in den Bereich der Ausmündung der Abgasleitung 3 aus dem Drehrohrofen
24 werden dort bei hohen Gasternperaturen von 1.000 bis 1.200 Grad Celsius die in
den heißen Abgasen enthaltenen nitrosen Bestandteilen aufgespalten und damit für
die Umwelt unschädlich beseitigt. Um die katalytische und reduzierende Dissoziation
der Stickoxide in den heißen Ofenabgasen weiter zu beschleunigen, werden die Heißgase
mit den eingeführten Reduktionsmitteln und Katalysatoren mit Hilfe der Wirbeleinbauten
intensiv verwirbelt. Da der reduzierende Brennstoff - bezogen auf den Sauerstoffgehalt
der Abgase - im Überschuß eingeführt wird, wird der also nur voroxidierte Brennstoff
nach Ausnutzung seines Reduktionspotentials durch Zugabe von Luft/Sauerstoff aus
der Leitung 39 anschließend vollständig verbrannt. Das Drosselorgan 36 bewirkt nicht
nur eine zusätzlich starke Verwirbelung der Abgase mit den eingeführten Reduktionsmitteln
und Katalysatoren, sondern ermöglicht darüber hinaus hinter der Drosselstelle einen
genügenden Unterdruck, um ohne Zwischenschaltung eines Gebläses Heißluft aus dem
Rostkühler zur Nachverbrennung der eingeführten Reduktionsmittel einzuleiten. Die
in den Abscheider 29 ei ns#t #~önenden Ofenabgase enthalten aufgrund
dieser
Maßnahmen lediglich so geringe Stickoxiiknzentratioen, daß diese den JJ:we#tsehutibe#timmungen
genügen. Falls die heißen Abgase in Drehrohrofen andere schädliche gasförmige Bestandteile
enthalten, wie z.B. flüchtige Schwefel-, Chlor- oder Alkaliverbindungen, so können
diese vor Einführung der RohmaterialIen und des reduzierenden Brennstoffs mittels
der Bypassleitung 49 aus dem System abgezogen werden.
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Fig. 3 zeigt eine Zementherstellungsanlage, die gegenüber der Anlage
gemäß Fig. 2 zwei separate Vorwärmstränge enthält, wobei der eine Vorwärmstrang
50 mit den Abgasen der Nachkalziniereinrichtung 51 und der andere Vorwärmstrang
52 mit den Abgasen der Vorkalzinieceinrichtung 53 beaufschlagt ist. Die Vorwärmstränge
bestehen dabei jeweils aus einzelnen Zyklonen, die untereinander mit Gasleitungen
verbunden sind. Diese Zementherstellungsanlage eignet sich besonders für große Durchsatzleistungen
von mehr als 3.000 bis 4.000 tato.
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Die Vorkalziniereinrichtung 53 besteht aus einer rohrförmig ausgebildeten,
Verwirbelungseinbauten enthaltende Gassteigleitung 35, die mit einem Abscheider
(54) verbunden ist; die Reaktionskammer 55 ist als Reaktorrohr ausgebildet tnd geht
direkt in die
Vorka1zinie#'einrichtung über; die T4.3chkalziniereinrichtung
51 ist ebenfalls als rohrförmige Heißgasleitung 56 mit Abscheider 57 ausgebildet
und mit einem Brenner 58 und einer Heißluftzuleitung 59 versehen; die Sintereinrichtung
60 ist als Drehrohrofen und die Kühleinrichtung 61 als Rostkühler ausgebildet. In
die Reaktionskammer 55 werden zur Beseitigung der Stickoxidanteile in den Ofenabgasen
vorgewärmte Rohmaterialien als Katalysatoren aus dem mit der Nachkalziniereinrichtung
51 verbundenen Vorwärmstrang 50 mit Hilfe der Zufuhreinrichutng 62 eingeleitet,
auf etwa gleicher Höhe wird Brennstoff als Reduktionsmittel mit Hilfe der Zufuhreinrichtung
63 eingeführt. Zur Beseitigung anderer gasförmiger Schadstoffanteile, wie flüchtige
Alkali-, Schwefel- oder Chlorverbindungen, wird ein Teil der heißen Ofenabgase über
die Bypassleitung 65 aus dem System entfernt.
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Oberhalb der Drosselstelle 66 im Rohrreaktor wird heiße Kühlerabluft
mittels der Heißluftleitung 64 zur Verbrennung des im Überschuß eingeführten brennbaren
Reduktionsmittels eingeführt. Oberhalb der Reaktionskammer 55 wird vorgewärmtes
Rohmaterial aus dem mit der Vorkalziniereinrichtung 53 verbundenen Vorwärmstrang
52 eingeführt, welches in den von Schadstoffen befreiten heißen Ofenabgasen vorkalziniert
wird, und aus dem Abscheider 54 der Vorkalziniereinrichtung 53 in die leißgasleitung
56 der
Nahkalziniereinrichtung 51 eingeleitet wird. Unter Zuführung
ron Brennstoff und Sauerstoff in die Heißgasleitung werden die vorkalzinierten Materialien
in den hierdurch entstehenden heißen Gasen nachkalziniert und schließlich aus dem
Abscheider 57 der Nachkalziniereinrichtung in den Drehrohrofen 60 zur Sinterung
geleitet. Im unteren Bereich der Heißgasleitung 56 ist eine mit einem Absperrorgan
versehene Bypaß-Austragsleitung 72 angeordnet, die - wie in Fig. 2 dargestellt -
in den Drehrorhofan geführt sein kann. Zur besseren Aufteilung der Heißluft auf
die Reaktionskammer 55 und die Nachkalziniereinrichtung 51 sind in der Heißluftleitung
59, 64 Absperrorgane 68 angeordnet.
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Um die Anlage auch mit vollständig außer Betrieb befindlicher Nachkalziniereinrichtung
51 betreiben zu können, sind in der Fall-Leitung 69 des Abscheiders 54 der Vorkalziniereinrichtung
53 eine Umgehungsleitung 70 sowie nicht näher bezeichnete Absperrorgane angeordnet,
so daß gegebenenfalls die Zementanlage nur mit der Hälfte der vorgesehenen Durchsatzleistung
betrieben werden kann, gleichwohl Stickoxide und weitere gasförmige Schadstoffanteile
in den Ofenabgasen beseitigt werden können, bevor die heißen Ofenabgase zur thermischen
Vorbehandlung der der Anlage aufgegebenen Zementrohmaterialien genutzt werden.
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Die Erfindung i:t nicht nur auf die beschriebenen Ausführun1',sbeisj#iele
beschränkt. So kann zum Beispiel der zweistufige Zyklonvorwärmstrang durch einen
Schachtvorwärlner nach dem Schwebegasprinzip ausgebildet sein. Als Katalysatoren
können anstatt oder in Ergänzung zu den im Rohmaterial enthaltenen Katalysatoren
weitere Katalysatoren zum Beispiel Eisen oder Eisenoxide eingesetzt werden. Als
Reduktionslnittel können Brenngase, Leichtöle oder auch feinkörnige bis staubförmige
Kohle verwendet werden.