DE3542145A1

DE3542145A1 - Verfahren zur herstellung von zement

Info

Publication number: DE3542145A1
Application number: DE19853542145
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Ing Kreft; Herbert Dipl Ing Krogbeumker
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1985-11-28
Filing date: 1985-11-28
Publication date: 1987-06-04
Also published as: DE3542145C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung von Zement entsprechend dem Oberbe griff des Anspruches 1.

Beim Brennen von Zementklinker entstehen Stick stoffoxide (NO_x), deren Emission im Hinblick auf die Umweltbelastung möglichst verringert werden muß. Dabei entsteht NO in der heißen Flamme des Sinterzonenbrenners durch Reaktion des in der Verbrennungsluft enthaltenen Sauer stoffs mit Stickstoff sowie durch Oxidation von Stickstoffverbindungen, die im Brennstoff enthalten sind. Beim Betrieb von Zementbrenn öfen mit Zweitfeuerung (Vorcalcination) hat sich herausgestellt, daß hierdurch die Emission von Stickstoffoxiden etwas vermindert werden kann (vgl. dazu im einzelnen Sprung, "Technologische Probleme beim Brennen des Zementklinkers, Ursache und Lösung", Beton-Verlag-GmbH, Düsseldorf, 1982 Seite 42 bis 52).

Auch bei Zementbrennanlagen mit Vorcalcination ist jedoch eine noch weitergehende Verringerung der Emission von Stickstoffoxiden wünschenswert. Anzustreben ist ferner eine deutliche Verringerung der Emission von Stickstoffoxiden bei Zement brennanlagen, die ohne Vorcalcination (Zweit feuerung) arbeiten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Zement zu ent wickeln, das auf einfache, besonders kosten sparende Weise eine deutliche Verringerung der Emission von Stickstoffoxiden ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß Gülle in die Abgase der Brennzone ein geführt wird.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Ver suchen wurde festgestellt, daß die Zugabe von NH₃ oder NH₃-Trägern in den Zementbrenn prozess im Temperaturbereich von 700 bis 900°C die bei der Brennstoffverbrennung entstehenden Stickstoffoxide NO und NO₂ reduziert. Unter suchungen ergaben - je nach NH₃-Angebot - NO- Abbauraten bis zu 80%.

Der Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, NH₃-haltige Abfallstoffe zur Verringerung der NO_x-Emission einzusetzen.

Einen solchen Stoff stellt die Gülle dar, die bei der Viehhaltung durch tierische Fäkalien anfällt und die bisher zur Düngung auf die Anbaufelder gebracht wird. Neuere gesetzliche Bestimmungen beschränken jedoch sowohl die Menge der Gülle, die pro Flächeneinheit auf die Anbaufelder gebracht werden darf, als auch die Zeiträume, in denen diese Düngung zulässig ist. Damit entsteht in der Landwirtschaft das Problem der Gülleentsorgung.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird daher in vorteilhafter Weise die Reduzierung der in den Abgasen der Brennzone einer Zementbrennan lage enthaltenen Stickstoffoxide mit der in der Landwirtschaft notwendigen Entsorgung von Gülle kombiniert.

Die Zugabe von Gülle kann bei Zementbrennanlagen mit oder ohne Vorcalcination geschehen. Durch den Wassergehalt der Gülle steigt der Energieverbrauch der Zementbrennanlage nur geringfügig (je nach Güllebelastung um etwa 2 bis 6 kcal/kg Klinker).

Um eine optimale Reduktionswirkung zu erzielen, wird die Gülle zweckmäßig an einer Stelle in die Abgase der Brennzone eingeführt, an der diese Abgase eine Temperatur zwischen 700 und 900°C aufweisen. Bei einer Zementbrennanlage, die aus einem Drehrohrofen und einem vorgeschalteten mehrstufigen Zyklonwärmetauscher besteht, wird die Gülle zweckmäßig in die den Drehrohrofen mit der untersten Stufe des Zyklonwärmetauschers verbindende Ofenabgasleitung eingeführt.

Zur Optimierung des Brennverfahrens (Einhaltung vorgeschriebener Emissionswerte bei niedrigstem Wärmeverbrauch) wird die Zuführung von Gülle zweckmäßig derart dosiert, daß der Gehalt der Abgase an Stickstoffoxiden am Austritt aus der Vorwärmzone konstant gehalten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des in einer Zementbrennanlage zur Zugabe von Gülle erzielten NO-Abbaues.

Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte Anlage zur Herstellung von Zement enthält einen mehr stufigen Zyklonwärmetauscher 1 zur Vorwärmung des pulverförmigen Rohmateriales mit den Abgasen eines Drehrohrofens 2, in dem das vorgewärmte Rohmaterial zu Klinker gebrannt wird. Der Aufbau des mehr stufigen Zyklonwärmetauschers 1 ist bekannt und braucht daher hier nicht im einzelnen erläutert zu werden. Die Abgase des Drehrohrofens 2 werden dem Zyklonwärmetauscher 1 über eine Ofenabgasleitung 3 zugeführt und durchströmen den Zyklonwärmetauscher 1 von unten nach oben, während das pulverförmige Rohmaterial von oben nach unten durch den Zyklon wärmetauscher wandert und schließlich über die Gutaustragsleitungen 4 a, 5 a der beiden Zyklone 4, 5 der untersten Stufe des Wärmetauschers in den Drehrohrofen 2 gelangt.

Die Einrichtung zur Einführung von Gülle in die Ofenabgasleitung 3 enthält einen mit Gülle ge füllten Kesselwagen 6, eine hieran angeschlossene Pumpe 7, eine mit der Pumpe 7 verbundene, in die Ofenabgasleitung 3 ragende Düsenlanze 8, ein im Abgasstrom hinter dem Zyklonwärmetauscher 1 ange ordnetes Meßgerät 9 zur Bestimmung des Gehaltes der Abgase an Stickstoffoxiden sowie steuerbare Ventile 10, 11 zur Dosierung der eingeführten Güllemenge.

Durch diese Einrichtung kann in die Ofenabgas leitung 3 jeweils so viel Gülle dosiert werden, daß die Abgase des Zyklonwärmetauschers 1 einen gewünschten oder vorgeschriebenen Maximalgehalt an Stickstoffoxiden nicht überschreiten.

Praktische Versuche im Zementbrennprozeß, bei denen Gülle im Übergangsbereich zwischen Vor wärmer und Drehrohrofen zugegeben wurde, zeigten bei 10 l Gülle/kg NO (etwa 10 l Gülle/t Klinker) einen NO-Abbau von 10 bis 20% je nach Güllezusammen setzung. Das Ergebnis dieser mit Schweinegülle durchgeführten Versuche ist aus dem Diagramm gemäß Fig. 2 ersichtlich. In der Abszisse ist die zugesetzte Güllemenge (l Gülle/t Klinker) und in der Ordinate der erzielte NO-Abbau (in %) aufgetragen.

So betrug bei einer Klinkererzeugungsanlage (1300 t/d) gemäß Fig. 1 die NO-Emission 540 ppm NO im trockenen Abgas. Durch Zugabe von 500 l Schweinegülle/h (9,2 l/t Klinker) verringerte sich der NO-Auswurf auf 440 ppm NO, was einer NO-Abbaurate von etwa 20% entspricht. Die Gülle wurde hierbei mittels einer Düsenlanze im Übergangsbereich zwischen Ofen und Wärmetauscher bei einer Gastemperatur von ca. 820°C mit einem Druck von 3 bar dosiert zugegeben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Zement, bei dem

a) pulverförmiges Rohmaterial in einer Vor wärmzone (1) mit den heißen Abgasen einer Brennzone (2) vorgewärmt
b) und das vorgewärmte Rohmaterial in einer Brenn zone (2) zu Klinker gebrannt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Entsorgung von Gülle und zur gleichzeitigen Reduzierung der in den Abgasen der Brennzone (2) enthaltenen Stickstoffoxide Gülle in die Abgase der Brenn zone (2) eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Gülle an einer Stelle in die Ab gase der Brennzone (2) eingeführt wird, an der diese Abgase eine Temperatur zwischen 700 und 900°C aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Zuführung von Gülle derart dosiert wird, daß der Gehalt der Abgase an Stickstoff oxiden am Austritt aus der Vorwärmzone (1) konstant gehalten wird.

4. Anlage zur Herstellung von Zement, enthaltend

a) einen Vorwärmer (1) zur Vorwärmung von pulver förmigem Rohmaterial mit den heißen Abgasen eines Drehrohrofens (2),
b) einen Drehrohrofen (2) zum Brennen des vor gewärmten Rohmateriales,

gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

c) zur Entsorgung von Gülle und zur gleichzeitigen Reduzierung der in den Abgasen des Drehrohr ofens (2) enthaltene Stickstoffoxide ist eine Einrichtung (6-11) vorgesehen, durch die Gülle in die Abgase des Drehrohrofens (2) einführbar ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, bei der der Vorwärmer durch einen mehrstufigen Zyklonwärmetauscher (1) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gülle in die den Drehrohrofen (2) mit der untersten Stufe (4, 5) des Zyklonwärmetauschers (1) verbindende Ofenabgasleitung (3) einführbar ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einführung der Gülle folgende Bauteile enthält:

a) einen Kesselwagen (6),
b) eine an den Kesselwagen (6) angeschlossene, zur Förderung der Gülle dienende Pumpe (7),
c) eine an die Pumpe (7) angeschlossene, in die Ofenabgasleitung (3) ragende Düsenlanze (8),
d) ein im Abgasstrom hinter dem Zyklonwärme tauscher (1) angeordnetes Meßgerät (9) zur Bestimmung des Gehaltes der Abgase an Stick stoffoxiden,
e) steuerbare Ventile (10, 11) zur Dosierung der eingeführten Güllemenge.