AT515772A4 - Verfahren zum Aufbereiten von Ersatzbrennstoffen - Google Patents

Abstract

Beim Aufbereiten von Ersatzbrennstoff wird der Ersatzbrennstoff zerreißend in einer rotierenden Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert und während des Zerkleinerns getrocknet. Das Trocknen des Ersatzbrennstoffes erfolgt durch in die Zerkleinerungsvorrichtung im Gleichstrom zur Bewegung des Ersatzbrennstoffes durch die Zerkleinerungsvorrichtung eingeführtes heißes Gas als Trocknungsgas. Als Trocknungsgas kann Prozessabgas verwendet werden, das Klinkerkühlerabgas und/oder Wärmetauscherabgas einer Anlage zum Herstellen von Zementklinker entnommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Äufbereiten vonErsatzbrennstoff.

Der durchschnittliche Energieeintrag der Feuerung (demBrennbetrieb) in einem Zement- oder Kalkwerk zum Herstellen vonZement oder Kalk, sowie ähnlichen Steine-Erde-Produkten, die ineiner Drehofenanlage kalziniert werden, ist mit 700 bis 1.000kcal/kg in der Regel sehr hoch.

Zurzeit werden in österreichischen und deutschen Kalk- undZementwerken feste Ersatzbrennstoffe (Sekundärbrennstoffe) miteiner Wärmeäquivalenten Substitutionsrate von bis zu 75 %verfeuert. D.h., in manchen Werken ist es möglich, dieBrennstoffwärmeleistung bis zu etwa 75 % mit festenErsatzbrennstoffen abzudecken und die restliche Energie mitklassischen Brennstoffen, wie Öl, Gas oder Kohle einzubringen,um Kalkstein zu brennen oder Zementklinker herzustellen.

In weiten Teilen von Europa ist der Einsatz von festenErsatzbrennstoffen gering (bis zu 25 % des benötigtenEnergieeintrages), aber im Steigen begriffen. In den U.S.A.,Afrika, Asien, Russland und im mittleren Osten ist diese Technikmeist nicht im Einsatz, da es keine Altstoffsammelsysteme wie inEuropa gibt.

Fester Ersatzbrennstoff ist in der Regel ein nichtaufbereiteter, brennbarer Rückstand aus Produktionsbetrieben.

Ersatzbrennstoff (auch Fluff oder RDF genannt) wird in einergroßteils zweidimensionalen (flächigen) Fraktion verwendet, dieüberwiegend aus einer Mischung von Kunststoffen, Papier, Pappe,Textilien, Holz und Teppichresten besteht. Diese Fraktion miteinem Mindestheizwert von ca. 3.500 kcal/kg (= 14.665 kJ/kg) undeiner Kantenlänge bis zu 30 mm wird einem Brenner für gewöhnlichmit Förderluft pneumatisch zugeführt.

Das Zufeuern von festen, stückigen Ersatzbrennstoffen zuüblichen, fossilen Brennstoffen (vorrangig Kohle, Gas und Öl)ist in geringen Substitutionsraten problemlos möglich. Steigtder Ersatzbrennstoffanteil auf über 30 % der Wärmeleistung, soentstehen deutliche produktqualitative und anlagenspezifischeProbleme.

Fein gemahlener Kohlestaub reagiert an der Flammenoberflächestark mit Sauerstoff, im Flammenkern kann Ersatzbrennstoff unterSauerstoffmangel nicht zünden. Erst wenn ein Großteil derflüchtigen Anteile der Kohle abgebrannt ist und wieder genügendSauerstoff vorhanden ist, kann Ersatzbrennstoff zünden und einAbbrand des Ersatzbrennstoffes stattfinden.

Dadurch entsteht die Problematik einer Flammenverschleppung,eines Verschiebens des Ofen-Thermoprofils. Weiters können imProdukt, wie gebranntem Kalk und Zementklinker etc.,unverbrannte Brennstoffpartikel enthalten sein, wodurch derHerstellungsprozess gestört wird.

Der Impuls der Primärluft, der zum Formen der Flamme notwendigist, verringert sich mit zunehmendem Abstand von derBrennermündung gegen Null.

Erfahrungswerte zeigen, dass konstante, über Jahresmittelwertgerechnete Brennstoff-Substitutionsraten über 75 % durch feste,stückige Ersatzbrennstoffe bisher kaum möglich sind. Übliche produktionstechnische Einschränkungen und Nachteilebestehen in:

Erhöhtem Feinkalkgehalt im Zementklinker (niedrigereFlammentemperatur), unverbrannten Rückständen im Brenngut (niedrigereKlinkerqualität),

Verschlechterung der Produkt-Eigenschaften,

Doppelflammenbilduiig (zwei schlecht kontrollierbareFlammenausbildungen) ,

Verschieben und Verlängern der Sinterzone in RichtungOfeneinlauf,

Verändern des gesamtem Thermoprofils des Ofens,

Erhöhen der Ofeneinlauftemperatur(Flammenverschleppung) ,

Erhöhen der Schadstoffkreisläufe im Ofen und damit derGefahr einer starken Ansatzbildung im Ofen und invorgeschalteten Aggregaten.

Die EP 0 887 589 Al beschreibt eine Vorrichtung und einVerfahren für das Verbrennen von Brennstoffen, insbesondere ineinem Drehrohrofen für das Brennen von Zementklinker. Dabei wirdfester Brennstoff in Form von Kohle- oder Koksstaub undErsatzbrennstoff in Form von Kunstharz-, Haushalts- oderHolzabfällen eingesetzt.

Aus der JP 2003-130549 A ist ein Drehrohrofen für das Brennenvon Zementklinker bekannt, in dem zusätzlich zu Kohlestaubbrennbarer Abfall mit Abmessungen zwischen 15 bis 20 mm alsErsatzbrennstoff verbrannt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zumAufbereiten von Ersatzbrennstoff vorzuschlagen, das eineSubstitution fossiler Brennstoffe durch Ersatzbrennstofferlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmaledes unabhängigen, auf ein Verfahren gerichteten Anspruchsaufweist.

Bevorzugte und vorteilhafte weitere Ausführungsformen deserfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens kann Ersatzbrennstoff so aufbereitet (veredelt) werden, dass die bisher beim Einsatz vonErsatzbrennstoffen in Drehrohröfen, beispielsweise beim Brennenvon Klinker, auftretenden Probleme (siehe oben) vermieden oderwenigstens verringert werden.

Das erfindungsgemäße Aufbereiten von Ersatzbrennstoff erlaubtes, Verbrennungsbedingungen so zu wählen, dass sie annähernd demEinsatz von Kohlestaub entsprechen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Ersatzbrennstoffhinsichtlich seiner Einsatzmöglichkeiten optimiert, insbesonderewas den Einsatz von Ersatzbrennstoff in der Zementindustrieanlangt. Erreicht wird dies mit dem erfindungsgemäßen Verfahrendurch Vergrößern der Oberfläche, Trocknen und Homogenisieren desErsatzbrennstoffes.

Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird deraufzubereitende Ersatzbrennstoff in einer Ausführungsform einerrotierenden Zerkleinerungsvorrichtung aufgegeben. In derZerkleinerungsvorrichtung wird der Ersatzbrennstoff durch(schnell) rotierende Zerkleinerungswerkzeuge beschleunigt undder Ersatzbrennstoffstoff im Gegensatz zu Schneidmühlen nichtgeschnitten, sondern zerrissen.

Bei dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einerrotierenden Zerkleinerungsvorrichtung, z.B. einer Luftwirbel¬oder Prallmühle, wie einer Kettenmühle, wird Ersatzbrennstoff ineine kreisförmige Bewegung versetzt und verwirbelt. Währenddieses Vorganges wird der Ersatzbrennstoff durch Zuführen vonheißem Gas als Trocknungsgas getrocknet, sodass dessen Heizwertangehoben wird. Als heißes Gas kann erhitzte Luft oder bevorzugtein Prozess-Abgas, das Klinkerkühlerabgas oderWärmetauscherabgas entnommen wird, verwendet werden.

Insbesondere wenn heiße Abgase zum Trocknen verwendet werden,kann abhängig von der Eingangsfeuchte des Ersatzbrennstoffes eine Verringerung der Feuchte auf etwa 5 bis 10 % erreichtwerden.

Das erfindungsgemäße Aufbereiten von Ersatzbrennstoff istinsbesondere für dessen Einsatz in Zementwerken von Interesse,da in den meisten Fällen genügend heißes Gas aus dem Prozess derZementklinkerherstellung zur Verfügung steht.

Es ist aus prozesstechnischer Sicht vorteilhafter, denWassergehalt des Ersatzbrennstoffes zu verringern, während erzerkleinert wird, als während des Herstellens von Klinker ineinem Drehrohrofen.

Vorteilhaft ist es, wenn zum Trocknen als heißes GasWärmetauscher-Abgas verwendet wird, da es sich dabei um eininertes Gas handelt, so dass eine Explosion im Inneren derZerkleinerungsvorrichtung verhindert wird.

Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wirdinsbesondere eine schnell rotierende Zerkleinerungsvorrichtung,wie eine Luftwirbel- oder Prallmühle, z.B. eine Kettenmühle,verwendet, in die das heiße Gas zum Trocknen desErsatzbrennstoffes, während dieser zerkleinert wird, eingeführtwerden kann, indem in der Vorrichtung eine Leitung zum Zuführenein Heißgas mündet.

Bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung die Verwendung einer Mühlemit rotierenden Ketten als schnell rotierende, das Zerkleinernbewirkende Werkzeuge ("Kettenmühle").

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich ausder nachstehenden Beschreibung eines bevorzugtenAusführungsbeispieles einer Anlage anhand der Zeichnung, in derschematisch eine Anlage zum Aufbereiten von Ersatzbrennstoffgemäß der Erfindung als Fließschema dargestellt ist. Für das Trocknen von Ersatzbrennstoffen wird Prozessabgas auseinem Wärmetauscherturm oder einem Klinkerkühler als heißes Gasverwendet, das der Anlage über eine Leitung 15 mit Gebläse 16zugeführt wird.

Der Trocknungsgaskreislauf kann mit Hilfe einer Klappe 1geöffnet und geschlossen werden, um den Eintritt vonTrocknungsgas zu regeln.

Im Anschluss an die Klappe 1 ist ein Zyklon 2 vorgesehen, in demdas Trocknungsgas entstaubt wird. Im Zyklon 2 wird Trocknungsgasvon abrasivem Staub gereinigt, um sicherzustellen, dass dieZerkleinerungswerkzeuge und die Siebe der Anlage nichtangegriffen werden und so deren Standzeiten erhöht werden.

Gereinigtes Trocknungsgas tritt aus dem Zyklon 2 in ein Gebläse3, von dem es mengengeregelt, und zwar in Abhängigkeit vonFeuchtegehalt und der Menge des Ersatzbrennstoffes, gefördertwird. Beispielsweise ist das Gebläse 3 ein frequenzgesteuerterVentilator.

Im Ausführungsbeispiel sind in der Anlage nebeneinander alsschnell laufende Zerkleinerungsvorrichtung zwei Mühlen 4,beispielsweise Kettenmühlen, vorgesehen, denen über Leitungen 5und 6 vom Gebläse 3 Trocknungsgas zugeführt wird. Dabei istvorgesehen, dass die Regelung mit Hilfe von Regelklappen, dieindividuell eingestellt werden können, erfolgt.

Den Mühlen 4 wird aufzubereitender Ersatzbrennstoff über eineBeschickungseinrichtung 14, umfassend Förderbänder, Gebläse undFörderschnecken, aufgegeben.

Trocknungsgas wird während des Zerkleinerungsvorganges desErsatzbrennstoffes im Mühlenraum der Mühlen 4 sowie in denAustragsschnecken mit dem zugeführten Ersatzbrennstoff gemischt.

Aus den Mühlen 4 austretendes Trocknungsgas wird in einem Filterals Entstaubungsvorrichtung 7 entstaubt, um Feinanteile desErsatzbrennstoffes zu entfernen. Ein Teil des Trocknungsgaseskann über eine Leitung 8 mit Regelorganen 9 wieder in denKreislauf von Trocknungsgas eingeleitet werden.

In der Leitung nach der Entstaubungsvorrichtung 7 ist noch einfrequenzgesteuerter Ventilator 17 vorgesehen, der konstantenDruck in den Mühlen 4 regelt und der von einer Druckmessung 10in den Leitungen 5 und 6 gesteuert wird.

Gereinigtes Trocknungsgas wird entweder über die Leitung 8wieder in den Trocknungsgaskreislauf zurückgeführt oder übereine Klappe 11 in das bestehende Abgassystem zurückgeführt.

Ein Regelkreislauf sorgt dafür, dass die Temperatur desTrocknungsgases vor den Mühlen 4 konstant gehalten wird. Dazuist in der Leitung, die vom Ventilator 3 ausgeht und die sich indie zu den Mühlen 4 führenden Leitungen 5 und 6 teilt, einTemperatursensor vorgesehen, der das Regelorgan 9 steuert..

Gereinigtes heißes Trocknungsgas (Luft oder Prozess-Abgas) wirdteilweise über die Leitung 8 wieder in den

Trocknungsgaskreislauf zurückgeführt oder über'die Leitung 18 ineinen Kondensator 19 abgeführt, in dem der Wassergehaltkondensiert wird und das abgeschiedene, verunreinigte Wasser ineinem Behälter 20 gesammelt wird. Das abgeschiedene Wasser wirdin weiterer Folge als Verdünnung für das SNCR Reagent weiterverwendet.

Das entfeuchtete Trocknungsgas wird über die Leitung 21 denKlinker-Kühlluftgebläsen 22 und dem Prozess über denKlinkerkühler 23 und Drehrohrofen 24 zurückgeführt, sodass einevollständige Verbrennung des Gas-Luftgemisches im Prozesserfolgen kann und eine Geruchsbelastung nicht mehr gegeben ist.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Trocknungsgas überdie Klappe 11 in das Rohmühlenfilter und bestehende Abgassystemzurück zu führen.

In den Mühlen 4 getrockneter Ersatzbrennstoff wird gemeinsam mitim Filter 7 abgeschiedenem Ersatzbrennstoff über eineFörderrichtung 13, umfassend verschiedene Förder- undSammeleinrichtungen, einer weiteren Verwendung, beispielsweiseeinem Drehrohrofen, zugeführt.

Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeteMühlen 4 sind beispielsweise Luftwirbelmühlen oder Prallmühlen.Allgemein gesprochen handelt es sich bei den beimerfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Mühlen um schnellrotierende Zerkleinerungsvorrichtungen, die mitunterschiedlichen Werkzeugen bestückt sein können. Bevorzugtsind die Mühlen 4 Kettenmühlen.

Das Trocknen von Ersatzbrennstoff während des Zerkleinerns inden Mühlen 4 und während seines Durchtrittes durch die Mühlen 4erfolgt in Gleichstrom mit zugeführtem Trocknungsgas. Die Zufuhrvon Trocknungsgas erfolgt in Kombination mit dem Einbringen vonErsatzbrennstoff in die Mühlen 4.

In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass derErsatzbrennstoff in den Austragsschächten der Mühlen 4 nacherfolgtem Zerkleinern weiter getrocknet wird.

Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiefolgt beschrieben werden:

Beim Aufbereiten von Ersatzbrennstoff wird der Ersatzbrennstoffzerreißend in einer rotierenden Zerkleinerungsvorrichtungzerkleinert und während des Zerkleinerns getrocknet. DasTrocknen des Ersatzbrennstoffes erfolgt durch in dieZerkleinerungsvorrichtung im Gleichstrom zur Bewegung des

Ersatzbrennstoffes durch die Zerkleinerungsvorrichtungeingeführtes heißes Gas als Trocknungsgas. Als Trocknungsgaskann Prozessabgas verwendet werden, das Klinkerkühlerabgasund/oder Wärmetauscherabgas einer Anlage zum Herstellen vonZementklinker entnommen wird.

Claims (13)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Aufbereiten von Ersatzbrennstoff, dadurchgekennzeichnet, dass der Ersatzbrennstoff zerreißendzerkleinert wird und dass der Ersatzbrennstoff während desZerkleinerns getrocknet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass derErsatzbrennstoff während des Zerkleinerns in einekreisförmige Bewegung versetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass das Zerkleinern in einer rotierendenZerkleinerungsvorrichtung ausgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass derErsatzbrennstoff während des Zerkleinerns durch dierotierenden Werkzeuge durch die Zerkleinerungsvorrichtunggefördert wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Trocknen während des Zerkleinerns durch in dieZerkleinerungsvorrichtung eingeführtes heißes Gas alsTrocknungsgas erfolgt.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurchgekennzeichnet, dass Trocknungsgas im Gleichstrom zurBewegung des Ersatzbrennstoffes durch dieZerkleinerungsvorrichtung geleitet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurchgekennzeichnet, dass das Zerkleinern in einer Luftwirbel¬oder Prallmühle, insbesondere in einer Kettenmühle,ausgeführt wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3. bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trocknen von Ersatzbrennstoffdienendes Trocknungsgas gleichzeitig mit dem Einbringen desErsatzbrennstoffes in die Zerkleinerungsvorrichtung in dieZerkleinerungsvorrichtung geleitet wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurchgekennzeichnet, dass Ersatzbrennstoff nach dem Zerkleinernbeim Austragen aus der Zerkleinerungsvorrichtung weitergetrocknet wird.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurchgekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit desErsatzbrennstoffes 10 bis 15 % verringert wird.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurchgekennzeichnet, dass als Ersatzbrennstoff Kunststoff,Papier, Pappe, Textilien, Holz und Teppichreste oderMischungen derselben eingesetzt werden.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurchgekennzeichnet, dass zum Trocknen Prozess-Abgas verwendetwird, das Klinkerkühlerabgas entnommen wird.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurchgekennzeichnet, dass zum Trocknen Prozess-Abgas verwendetwird, das Wärmetauscherabgas entnommen wird.