AT515772B1 - 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

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Ersatzbrennstoff mit den Merk¬malen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 (DE 35 42 004 A1).

[0002] Der durchschnittliche Energieeintrag der Feuerung (dem Brennbetrieb) in einem Ze¬ment- oder Kalkwerk zum Herstellen von Zement oder Kalk, sowie ähnlichen Steine-Erde-Produkten, die in einer Drehofenanlage kalziniert werden, ist mit 700 bis 1.000 kcal/kg in derRegel sehr hoch.

[0003] Zurzeit werden in österreichischen und deutschen Kalk- und Zementwerken feste Er¬satzbrennstoffe (Sekundärbrennstoffe) mit einer Wärmeäquivalenten Substitutionsrate von biszu 75 % verfeuert. D.h., in manchen Werken ist es möglich, die Brennstoffwärmeleistung bis zuetwa 75 % mit festen Ersatzbrennstoffen abzudecken und die restliche Energie mit klassischenBrennstoffen, wie Öl, Gas oder Kohle einzubringen, um Kalkstein zu brennen oder Zementklin¬ker herzustellen.

[0004] In weiten Teilen von Europa ist der Einsatz von festen Ersatzbrennstoffen gering (bis zu25 % des benötigten Energieeintrages), aber im Steigen begriffen. In den U.S.A., Afrika, Asien,Russland und im mittleren Osten ist diese Technik meist nicht im Einsatz, da es keine Altstoff¬sammelsysteme wie in Europa gibt.

[0005] Fester Ersatzbrennstoff ist in der Regel ein nicht aufbereiteter, brennbarer Rückstandaus Produktionsbetrieben.

[0006] Ersatzbrennstoff (auch Fluff oder RDF genannt) wird in einer großteils zweidimensiona¬len (flächigen) Fraktion verwendet, die überwiegend aus einer Mischung von Kunststoffen,Papier, Pappe, Textilien, Holz und Teppichresten besteht. Diese Fraktion mit einem Mindest¬heizwert von ca. 3.500 kcal/kg (= 14.665 kJ/kg) und einer Kantenlänge bis zu 30 mm wird ei¬nem Brenner für gewöhnlich mit Förderluft pneumatisch zugeführt.

[0007] Das Zufeuern von festen, stückigen Ersatzbrennstoffen zu üblichen, fossilen Brennstof¬fen (vorrangig Kohle, Gas und Öl) ist in geringen Substitutionsraten problemlos möglich. Steigtder Ersatzbrennstoffanteil auf über 30 % der Wärmeleistung, so entstehen deutliche produkt¬qualitative und anlagenspezifische Probleme.

[0008] Fein gemahlener Kohlestaub reagiert an der Flammenoberfläche stark mit Sauerstoff, imFlammenkern kann Ersatzbrennstoff unter Sauerstoffmangel nicht zünden. Erst wenn ein Gro߬teil der flüchtigen Anteile der Kohle abgebrannt ist und wieder genügend Sauerstoff vorhandenist, kann Ersatzbrennstoff zünden und ein Abbrand des Ersatzbrennstoffes stattfinden.

[0009] Dadurch entsteht die Problematik einer Flammenverschleppung, eines Verschiebensdes Ofen-Thermoprofils. Weiters können im Produkt, wie gebranntem Kalk und Zementklinkeretc., unverbrannte Brennstoffpartikel enthalten sein, wodurch der Herstellungsprozess gestörtwird.

[0010] Der Impuls der Primärluft, der zum Formen der Flamme notwendig ist, verringert sich mitzunehmendem Abstand von der Brennermündung gegen Null.

[0011] Erfahrungswerte zeigen, dass konstante, über Jahresmittelwert gerechnete Brennstoff-Substitutionsraten über 75 % durch feste, stückige Ersatzbrennstoffe bisher kaum möglich sind.

[0012] Übliche produktionstechnische Einschränkungen und Nachteile bestehen in: [0013] - erhöhtem Feinkalkgehalt im Zementklinker (niedrigere Flammentemperatur), [0014] - unverbrannten Rückständen im Brenngut (niedrigere Klinkerqualität), [0015] - Verschlechtern der Produkt-Eigenschaften, [0016] - Doppelflammenbildung (zwei schlecht kontrollierbare Flammenausbildungen), [0017] - Verschieben und Verlängern der Sinterzone in Richtung Ofeneinlauf, [0018] - Verändern des gesamtem Thermoprofils des Ofens, [0019] - Erhöhen der Ofeneinlauftemperatur (Flammenverschleppung) und [0020] - Erhöhen der Schadstoffkreisläufe im Ofen und damit der Gefahr einer starken

Ansatzbildung im Ofen und in vorgeschalteten Aggregaten.

[0021] Die EP 0 887 589 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren für das Verbrennenvon Brennstoffen, insbesondere in einem Drehrohrofen für das Brennen von Zementklinker.Dabei wird fester Brennstoff in Form von Kohle- oder Koksstaub und Ersatzbrennstoff in Formvon Kunstharz-, Haushalts- oder Holzabfällen eingesetzt.

[0022] Aus der JP 2003-130549 A ist ein Drehrohrofen für das Brennen von Zementklinkerbekannt, in dem zusätzlich zu Kohlestaub brennbarer Abfall mit Abmessungen zwischen 15 bis20 mm als Ersatzbrennstoff verbrannt wird.

[0023] Die DE 35 42 004 A1 befasst sich mit dem Trocknen und Verbrennen von Schlämmenim Zuge des Herstellens von Zementklinker. Dabei sollen feuchte oder entwässerte Schlämmein einem Trommeltrockner mit Hilfe von heißer Abluft aus dem Klinkerkühler getrocknet undanschließend im Ofenbrenner oder Vorkalzinator als Brennstoff eingesetzt werden. Dabei wer¬den die feuchten Schlämme durch Zumischen von abgeschiedenem Staub vorgetrocknet und ineine für den Trocknungsprozess vorteilhafte "krümelige" Konsistenz gebracht. Die getrocknetenSchlämme können zerkleinert werden.

[0024] In der DE 35 42 004 A1 ist erwähnt, dass ein Teil der heißen Abluft eines Klinkerkühlerseinem Trommeltrockner zum Trocknen von Schlämmen zugeführt wird. Dabei sollen die ent¬wässerten Schlämme zunächst einem Mischer aufgegeben werden, wo sie mit Staub aus demTrocknungssystem oder anderen Zuschlagstoffen gemischt werden können.

[0025] Bei einer in Fig. 2 der DE 35 42 004 A1 gezeigten Ausführungsform mit einer Prallham¬mermühle, der heiße Abluft zugeführt wird, werden die Schlämme in der Prallhammermühle indem heißen Strom aus Abluft zerkleinert. Das vollkommene Durchtrocknen der Schlämme sollim senkrechten Steigrohr, also nach dem Zerkleinern, erfolgen.

[0026] In der WO 2011/012114 A2 ist eine Mahltrocknung von kunststoffhaltigen Abfällen, dieals Ersatzbrennstoff anzusehen sind, beschrieben.

[0027] Die DE 10 2010 006 916 A1 beschreibt, wie Brennstoff durch Trocknen und gleichzeiti¬ges Prallzerkleinern aufbereitet werden soll.

[0028] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbereiten von Ersatz¬brennstoff vorzuschlagen, das eine Substitution fossiler Brennstoffe durch Ersatzbrennstofferlaubt.

[0029] Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des unabhängigen,auf ein Verfahren gerichteten Anspruchs aufweist.

[0030] Bevorzugte und vorteilhafte weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ver¬fahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0031] Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens kann Ersatzbrennstoff so aufbereitet (vere¬delt) werden, dass die bisher beim Einsatz von Ersatzbrennstoffen in Drehrohröfen, beispiels¬weise beim Brennen von Klinker, auftretenden Probleme (siehe oben) vermieden oder wenigs¬tens verringert werden.

[0032] Das erfindungsgemäße Aufbereiten von Ersatzbrennstoff erlaubt es, Verbrennungsbe-dingungen so zu wählen, dass sie annähernd dem Einsatz von Kohlestaub entsprechen.

[0033] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Ersatzbrennstoff hinsichtlich seiner Ein¬satzmöglichkeiten optimiert, insbesondere was den Einsatz von Ersatzbrennstoff in der Zement¬industrie anlangt. Erreicht wird dies mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Vergrößernder Oberfläche, Trocknen und Homogenisieren des Ersatzbrennstoffes.

[0034] Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der aufzubereitende Ersatz¬brennstoff einer rotierenden Zerkleinerungsvorrichtung aufgegeben. In der Zerkleinerungsvor¬richtung wird der Ersatzbrennstoff durch (schnell) rotierende Zerkleinerungswerkzeuge be¬schleunigt und der Ersatzbrennstoff Stoff im Gegensatz zu Schneidmühlen nicht geschnitten,sondern zerrissen.

[0035] Bei dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer rotierenden Zerkleine¬rungsvorrichtung, z.B. einer Luftwirbel- oder Prallmühle, wie einer Kettenmühle, wird Ersatz¬brennstoff in eine kreisförmige Bewegung versetzt und verwirbelt. Während dieses Vorgangeswird der Ersatzbrennstoff durch Zuführen von heißem Gas als Trocknungsgas getrocknet,sodass dessen Heizwert angehoben wird. Als heißes Gas kann erhitzte Luft oder bevorzugt einProzess-Abgas, wie Klinkerkühlerabgas oder Wärmetauscherabgas, verwendet werden.

[0036] Insbesondere, wenn heiße Abgase zum Trocknen verwendet werden, kann abhängigvon der Eingangsfeuchte des Ersatzbrennstoffes eine Verringerung der Feuchte auf etwa 5 bis10 % erreicht werden.

[0037] Das erfindungsgemäße Aufbereiten von Ersatzbrennstoff ist insbesondere für dessenEinsatz in Zementwerken von Interesse, da in den meisten Fällen genügend heißes Gas ausdem Prozess der Zementklinkerherstellung zur Verfügung steht.

[0038] Es ist aus prozesstechnischer Sicht vorteilhafter, den Wassergehalt des Ersatzbrenn¬stoffes zu verringern, während er zerkleinert wird, als während des Herstellens von Klinker ineinem Drehrohrofen.

[0039] Vorteilhaft ist es, wenn zum Trocknen als heißes Gas Wärmetauscher-Abgas verwendetwird, da es sich dabei um ein inertes Gas handelt, so dass eine Explosion im Inneren der Zer¬kleinerungsvorrichtung verhindert wird.

[0040] Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird insbesondere eine schnellrotierende Zerkleinerungsvorrichtung, wie eine Luftwirbel- oder Prallmühle, z.B. eine Ketten¬mühle, verwendet, in die das heiße Gas zum Trocknen des Ersatzbrennstoffes, während dieserzerkleinert wird, eingeführt werden kann, indem in der Vorrichtung eine Leitung zum Zuführenein Heißgas mündet.

[0041] Bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung die Verwendung einer Mühle mit rotierendenKetten als schnell rotierende, das Zerkleinern bewirkende Werkzeuge ("Kettenmühle").

[0042] Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehendenBeschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Anlage anhand der Zeichnung, inder schematisch eine Anlage zum Aufbereiten von Ersatzbrennstoff gemäß der Erfindung alsFließschema dargestellt ist.

[0043] Für das Trocknen von Ersatzbrennstoffen wird Prozessabgas aus einem Wärme¬tauscherturm oder einem Klinkerkühler als heißes Gas verwendet, das der Anlage über eineLeitung 15 mit Gebläse 16 zugeführt wird.

[0044] Der Trocknungsgaskreislauf kann mit Hilfe einer Klappe 1 geöffnet und geschlossenwerden, um den Eintritt von Trocknungsgas zu regeln.

[0045] Im Anschluss an die Klappe 1 ist ein Zyklon 2 vorgesehen, in dem das Trocknungsgasentstaubt wird. Im Zyklon 2 wird Trocknungsgas von abrasivem Staub gereinigt, um sicherzu¬stellen, dass die Zerkleinerungswerkzeuge und die Siebe der Anlage nicht angegriffen werdenund so deren Standzeiten erhöht werden.

[0046] Gereinigtes Trocknungsgas tritt aus dem Zyklon 2 in ein Gebläse 3, von dem es men¬gengeregelt, und zwar in Abhängigkeit von Feuchtegehalt und der Menge des Ersatzbrennstof¬fes, gefördert wird. Beispielsweise ist das Gebläse 3 ein frequenzgesteuerter Ventilator.

[0047] Im Ausführungsbeispiel sind in der Anlage nebeneinander als schnell laufende Zerklei¬nerungsvorrichtung zwei Mühlen 4, beispielsweise Kettenmühlen, vorgesehen, denen überLeitungen 5 und 6 vom Gebläse 3 Trocknungsgas zugeführt wird. Dabei ist vorgesehen, dassdie Regelung mit Hilfe von Regelklappen, die individuell eingestellt werden können, erfolgt.

[0048] Den Mühlen 4 wird aufzubereitender Ersatzbrennstoff über eine Beschickungseinrich¬tung 14, umfassend Förderbänder, Gebläse und Förderschnecken, aufgegeben.

[0049] Trocknungsgas wird während des Zerkleinerungsvorganges des Ersatzbrennstoffes imMühlenraum der Mühlen 4 sowie in den Austragsschnecken mit dem zugeführten Ersatzbrenn¬stoff gemischt.

[0050] Aus den Mühlen 4 austretendes Trocknungsgas wird in einem Filter als Entstaubungs¬vorrichtung 7 entstaubt, um Feinanteile des Ersatzbrennstoffes zu entfernen. Ein Teil desTrocknungsgases kann über eine Leitung 8 mit Regelorganen 9 wieder in den Kreislauf vonTrocknungsgas eingeleitet werden.

[0051] In der Leitung nach der Entstaubungsvorrichtung 7 ist noch ein frequenzgesteuerterVentilator 17 vorgesehen, der konstanten Druck in den Mühlen 4 regelt und der von einerDruckmessung 10 in den Leitungen 5 und 6 gesteuert wird.

[0052] Gereinigtes Trocknungsgas wird entweder über die Leitung 8 wieder in den Trock¬nungsgaskreislauf zurückgeführt oder über eine Klappe 11 in das bestehende Abgassystemzurückgeführt.

[0053] Ein Regelkreislauf sorgt dafür, dass die Temperatur des Trocknungsgases vor denMühlen 4 konstant gehalten wird. Dazu ist in der Leitung, die vom Ventilator 3 ausgeht und diesich in die zu den Mühlen 4 führenden Leitungen 5 und 6 teilt, ein Temperatursensor vorgese¬hen, der das Regelorgan 9 steuert.

[0054] Gereinigtes heißes Trocknungsgas (Luft oder Prozess-Abgas) wird teilweise über dieLeitung 8 wieder in den Trocknungsgaskreislauf zurückgeführt oder über die Leitung 18 in einenKondensator 19 abgeführt, in dem der Wassergehalt kondensiert wird und das abgeschiedene,verunreinigte Wasser in einem Behälter 20 gesammelt wird. Das abgeschiedene Wasser wird inweiterer Folge als Verdünnung für das SNCR Reagent weiter verwendet.

[0055] Das entfeuchtete Trocknungsgas wird über die Leitung 21 den Klinker-Kühlluftgebläsen22 und dem Prozess über den Klinkerkühler 23 und Drehrohrofen 24 zurückgeführt, sodasseine vollständige Verbrennung des Gas-Luftgemisches im Prozess erfolgen kann und eineGeruchsbelastung nicht mehr gegeben ist.

[0056] Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Trocknungsgas über die Klappe 11 in dasRohmühlenfilter und bestehende Abgassystem zurück zu führen.

[0057] In den Mühlen 4 getrockneter Ersatzbrennstoff wird gemeinsam mit im Filter 7 abge¬schiedenem Ersatzbrennstoff über eine Förderrichtung 13, umfassend verschiedene Förder¬und Sammeleinrichtungen, einer weiteren Verwendung, beispielsweise einem Drehrohrofen,zugeführt.

[0058] Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Mühlen 4 sind bei¬spielsweise Luftwirbelmühlen oder Prallmühlen. Allgemein gesprochen handelt es sich bei denbeim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Mühlen um schnell rotierende Zerkleine¬rungsvorrichtungen, die mit unterschiedlichen Werkzeugen bestückt sein können. Bevorzugtsind die Mühlen 4 Kettenmühlen.

[0059] Das Trocknen von Ersatzbrennstoff während des Zerkleinerns in den Mühlen 4 undwährend seines Durchtrittes durch die Mühlen 4 erfolgt in Gleichstrom mit zugeführtem Trock¬nungsgas. Die Zufuhr von Trocknungsgas erfolgt in Kombination mit dem Einbringen von Er¬satzbrennstoff in die Mühlen 4.

[0060] In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Ersatzbrennstoff in den Austrags¬schächten der Mühlen 4 nach erfolgtem Zerkleinern weiter getrocknet wird.

[0061] Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschriebenwerden: [0062] Beim Aufbereiten von Ersatzbrennstoff wird der Ersatzbrennstoff zerreißend in einerrotierenden Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert und während des Zerkleinerns getrocknet.Das Trocknen des Ersatzbrennstoffes erfolgt durch in die Zerkleinerungsvorrichtung im Gleich¬strom zur Bewegung des Ersatzbrennstoffes durch die Zerkleinerungsvorrichtung eingeführtesheißes Gas als Trocknungsgas. Als Trocknungsgas kann Prozessabgas verwendet werden, dasKlinkerkühlerabgas und/oder Wärmetauscherabgas einer Anlage zum Herstellen von Zement¬klinker entnommen wird.

Claims (8)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Aufbereiten von Ersatzbrennstoff, bei dem der Ersatzbrennstoff zerreißendzerkleinert wird und während des Zerkleinerns getrocknet wird, wobei das Trocknen wäh¬rend des Zerkleinerns durch in die Zerkleinerungsvorrichtung eingeführtes heißes Gas alsTrocknungsgas erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ersatzbrennstoff während desZerkleinerns in einer rotierenden Zerkleinerungsvorrichtung in eine kreisförmige Bewegungversetzt wird und dass Trocknungsgas im Gleichstrom zur Bewegung des Ersatzbrennstof¬fes durch die Zerkleinerungsvorrichtung geleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ersatzbrennstoff wäh¬rend des Zerkleinerns durch die rotierenden Werkzeuge durch die Zerkleinerungsvorrich¬tung gefördert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinern ineiner Luftwirbel- oder Prallmühle, insbesondere in einer Kettenmühle, ausgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trock¬nen von Ersatzbrennstoff dienendes Trocknungsgas gleichzeitig mit dem Einbringen desErsatzbrennstoffes in die Zerkleinerungsvorrichtung in die Zerkleinerungsvorrichtung gelei¬tet wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Ersatz¬brennstoff nach dem Zerkleinern beim Austragen aus der Zerkleinerungsvorrichtung weitergetrocknet wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Ersatz¬brennstoff Kunststoff, Papier, Pappe, Textilien, Holz und Teppichreste oder Mischungenderselben eingesetzt werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trock¬nen Prozess-Abgas verwendet wird, das Klinkerkühlerabgas entnommen wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trock¬nen Prozess-Abgas verwendet wird, das Wärmetauscherabgas entnommen wird. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen