AT504193B1 - Verfahren zum vorbehandeln von mit kohlenstoffträgern kontaminierten chargen - Google Patents

Description

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Verfahren zum Vorbehandeln von mit Kohlenstoffträgern kontaminierten Chargen für den Einsatz in Klinkeröfen.

Bei der Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl ist es bekannt, Zyklonschwebegas-Wärmetauschersysteme als Rohmehlvorwärmer einzusetzen. Derartige Wärmetauschersysteme werden üblicherweise mit Brennstoff und mit Tertiärluft aus dem Klinkerkühler versorgt. Im Anschluss an die Vorwärmung bzw. ein Kalzinieren wird in einem Drehrohrofen gesintert, wobei Klinker ausgetragen wird. Für den Einsatz von Sekundärbrennstoffen mit geringerem calorischem Wert ist es bekannt, diese entweder unmittelbar in den Drehrohrofen für die Klinkerherstellung einzutragen oder aber zuvor in einem gesonderten Reaktor zu verschwelen oder zu vergasen. Bei Verwendung gesonderter Reaktoren kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass alternative Brennstoffe mit relativ geringerem Heizwert zumeist eine längere Verweilzeit für eine mehr oder minder vollständige Umsetzung erfordern. In der EP-A 764 614 ist zu diesem Zweck eine als Nebenreaktor betriebene Kalziniereinrichtung bekannt geworden, welche nach Art eines Schachtvergasers mit grobstückigen Abfallstoffen und insbesondere Altreifen als Brennstoff bestückt wurde. Das in einem derartigen Schachtvergaser entstehende Produktgas wurde dann als Brenngas in den Kalzinator geleitet, wobei die Reststoffe der im Schachtvergaser vergasten Altreifen durch eine mechanische Ausstoßvorrichtung in den Drehofeneinlaufschacht transportiert wurden.

Aus der DE-C 35 33 775 ist eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl unter Verwendung von heizwerthaltigen Abfallstoffen bekannt geworden, bei welchen diese alternativen Brennstoffe nach ihrer Trocknung in einen mit dem Drehofenabgas und einem Teilstrom der Tertiärluft betriebenen Schwelofen zur Pyrolyse bzw. Teilverbrennung der Abfallstoffe eingeführt werden. Bei diesem Verfahren wird das Pyrolysegas in den Kalzinator eingeführt.

Die EP 1 334 954 A1 zeigt und beschreibt eine Weiterbildung dieser Anlage, bei welcher nunmehr die Verwertung heizwerthaltiger Abfallstoffe in einem gesonderten Drehofen dazu genutzt wird, um Zementrohmehl in diesem gesonderten Reaktor vorzuwärmen. Auch hier wurde erkannt, dass bei der Verschwelung bzw. Verbrennung von Abfallstoffen und insbesondere auch grobstückigen Abfallstoffen in einem Drehrohrofen keineswegs sichergestellt werden kann, dass gleichmäßige Bedingungen für die thermische Behandlung geschaffen werden und insbesondere das Auftreten von Temperaturspitzen verhindert wird, die zu unerwünschten Feststoffanbackungen im Drehrohrofen führt.

Die Erfindung zielt nun darauf ab ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem unter Verwendung bekannter Einrichtungen bei lediglich einfachen Modifikationen dieser Einrichtung auch die Aufarbeitung von beispielsweise mit Erdöl kontaminierten Böden, Erden, Gesteinen, Mineralien bzw. Chargen mit geringem calorischen Heizwert für den Einsatz in Klinkeröfen in geeigneter Weise vorbereitet werden können. Im Speziellen stellen die in der Nähe von Ölbohrfeldern abgebauten kontaminierten Böden bzw. Erden ein Problem dar, welches mit den bekannten Verfahren nicht in geeigneter Weise gelöst werden konnte.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Chargen in einen Reaktor verbracht und mit Gasen erhitzt bzw. getrocknet werden, dass die erhitzten Gase bei Temperaturen unter 1250°C vorzugsweise 700-900°C abgezogen werden und die erhitzte bzw. getrocknete Charge bei Temperaturen zwischen 500°C und 1000°C gesondert ausgebracht wird, wobei die Temperaturen durch eine Regelung der Frischluftzufuhr, einer Wasser- bzw. Wasserdampfzufuhr, durch Regelung der Aufgaberate der Charge und/oder von Prozessgasen, wie z.B. Tertiärluft sowie erforderlichenfalls durch eine Verbrennung von Brennstoffen zur Stabilisierung der Temperaturverteilung im Reaktor eingestellt und aufrechterhalten werden und dass die aus dem Reaktor abgezogenen Gase wenigstens teilweise im Kreis dem Reaktor rückgeführt werden und/oder einer Vorkalzi- 3 AT 504 193 B1 nierstufe und/oder eine Vorwärmstufe des Klinkerofens zugeführt werden. Während die Heizung bzw. Trocknung weitestgehend konventionell erfolgt, besteht der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass die Temperaturen nun durch eine wesentlich umfangreichere Regelung beeinflusst werden, um die unterschiedlichsten Einsatzstoffe und insbesondere den mit Kohlenstoffträgern kontaminierten Chargen gerecht zu werden. Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist hierbei, dass die Regelung der Temperaturen nicht nur durch die Regelung der Frischluftzufuhr bzw. durch eine Regelung der Aufgaberate der Charge und/oder von Prozessgasen, wie z.B. Tertiärluft, erfolgt, sondern dass vor allen Dingen auch zusätzlich eine Möglichkeit für das Einbringen von Wasser bzw. Wasserdampf in den Reaktor vorgesehen ist. Mit einer derartigen Einrichtung können auch kontaminierte Wässer entsorgt werden, wobei gleichzeitig im Inneren des Reaktors ein Reformieren von Gasen vorgenommen werden kann, um unmittelbar zu hochwertigen Brenngasen zu gelangen. Die Umsetzung von Kohlenstoffträgern mit Wasserdampf bei entsprechend hohen Temperaturen führt nämlich unmittelbar zu Spaltgas, sodass hier aus gering heizwertigen Ausgangsprodukten hochwertige Heizgase gewonnen werden können. Wesentlich für den Einsatz unterschiedlichster Materialien ist aber nun nicht, dass eine bestimmte Umsetzung bzw. ein bestimmter Grad der Umsetzung erzielt wird, sondern dass eine bestimmte Temperaturführung eingehalten wird, welche die Ausbildung von Anbackungen durch Temperaturspitzen mit Sicherheit verhindert. Dies gelingt durch die umfangreiche Regelung, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen wird, wobei ergänzend erforderlichenfalls eine Verbrennung von Brennstoffen in dem Umfang vorgenommen wird, welches zur Stabilisierung der Temperaturverteilung im Reaktor erforderlich ist.

Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, dass die Regelung der Temperaturen mit Wasser unter Einsatz von kontaminiertem, insbesondere mit Öl und/oder Kohlenwasserstoffen verunreinigtem Wasser vorgenommen wird.

Wie mit bekannten Einrichtungen kann erfindungsgemäß so vorgegangen werden, dass die Charge im Reaktor mechanisch bewegt und insbesondere durch Rotation des Reaktors umgewälzt wird, wobei vorzugsweise als Charge mit Kohlenstoffträgern verunreinigte Erden, Böden, Gesteine oder Mineralien mit geringem calorischen Brennwert eingesetzt werden.

Insgesamt kann das Temperaturniveau in dem zusätzlichen Reaktor, in welchem die mit Kohlenstoffträgern kontaminierten Chargen vorbehandelt werden, relativ niedrig gehalten werden, da es ja nicht auf die Verbrennung ankommt. Für eine derartige Verbrennung ist der calorische Heizwert der kontaminierten Chargen in der Regel zu gering. Vielmehr kommt es erfindungsgemäß darauf an, die Temperatur niedrig genug zu halten, um ein Anbacken und Temperaturspitzen durch lokale Verbrennungen mit Sicherheit zu vermeiden.

Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren hierbei so durchgeführt, dass die Charge bei Temperaturen von etwa 800°C ausgetragen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Drehrohrofen für die Klinkerherstellung bezeichnet, welchem Rohmehl über eine Leitung 2 aufgegeben wird. Das Rohmehl wird in einem Schwebegaswärmetauscher mit Zyklonen 3 vorgewärmt bzw. kalziniert, wobei die Heizgase des Klinkerofens über die Leitung 4 diesem Schwebegaswärmetauscher zugeführt werden.

Der den Drehrohrofen 1 verlassende Klinker gelangt in einen Klinkerkühler 5. Die aus dem Klinkerkühler 5 abgezogene Tertiärluft gelangt über eine erste Leitung 6 zurück zur Vorwärm-bzw. Vorkalzinierstufe und damit zu dem Schwebegaswärmetauscher (Zyklone 3), wobei eine Teilmenge über die Leitung 7 einem weiteren Drehtrommelreaktor 8 zugeführt wird. Dieser

Claims (5)

1. 4 AT 504 193 B1 weitere Drehtrommelreaktor 8 verfügt nun über eine umfangreiche Anzahl von Aufgabeeinrichtungen, wobei über die Leitung 9 Frischluft, über die Leitung 10 Wasser bzw. Wasserdampf, über die Leitung 11 mit Kohlenstoffträgern kontaminierte Charge und über die Leitung 12 ggf. weiterer Brennstoff zur Stabilisierung der Temperaturverteilung im Reaktor 8 zugeführt werden kann. Die heißen Prozessgase können über die Ringleitung 13 im Kreislauf geführt werden, wobei hier lediglich eine Teilmenge im Kreislauf geführt wird und überschüssig heiße Gase über die Leitung 14 abgezogen werden und den Schwebegaswärmetauschern zugeführt werden können. Über die Leitung 15 schließlich werden die vorbehandelten Chargen ausgetragen. Durch entsprechende Überwachung der Temperaturen im Inneren des Drehtrommelreaktors 8 durch schematisch mit 16 angedeutete Temperatursensoren, deren Signale einem Prozessor 17 zugeführt werden, können die einzelnen Zufuhrraten in den Aufgabeleitungen 9, 10, 11 und 12 über entsprechende Steuerglieder, welche mit 18 angedeutet sind, in der geforderten Weise geregelt werden. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Vorbehandeln von mit Kohlenstoffträgern kontaminierten Chargen, wie beispielsweise mit Kohlenstoffträgern verunreinigte Erden, Böden, Gesteine oder Mineralien mit geringem calorischen Brennwert für den Einsatz in Klinkeröfen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Chargen in einen Reaktor verbracht und mit Gasen erhitzt bzw. getrocknet werden, dass die erhitzten Gase bei Temperaturen unter 1250°C vorzugsweise 700-900°C abgezogen werden und die erhitzte bzw. getrocknete Charge bei Temperaturen zwischen 500°C und 1000°C gesondert ausgebracht wird, wobei die Temperaturen durch eine Regelung der Frischluftzufuhr, einer Wasser- bzw. Wasserdampfzufuhr, durch Regelung der Aufgaberate der Charge und/oder von Prozessgasen, wie z.B. Tertiärluft sowie erforderlichenfalls durch eine Verbrennung von Brennstoffen zur Stabilisierung der Temperaturverteilung im Reaktor eingestellt und aufrechterhalten werden und dass die aus dem Reaktor abgezogenen Gase wenigstens teilweise im Kreis dem Reaktor rückgeführt werden und/oder einer Vorkalzinierstufe und/oder einer Vorwärmstufe des Klinkerofens zugeführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Temperaturen mit Wasser unter Einsatz von kontaminiertem, insbesondere mit Öl und/oder Kohlenwasserstoffen verunreinigtem Wasser vorgenommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Charge im Reaktor mechanisch bewegt und insbesondere durch Rotation des Reaktors umgewälzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Charge mit Kohlenstoffträgern verunreinigte Erden, Böden, Gesteine oder Mineralien mit geringem calorischen Brennwert eingesetzt werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Charge bei Temperaturen von etwa 800°C ausgetragen wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen