CH624855A5 - - Google Patents

Description

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Abscheidung von Staubschwebeteilchen aus einem Heissgasstrom vorzuschlagen, in welchem die oben angeführten Nachteile der bekannten Verfahren eliminiert werden und in welchem die Leistungsfähigkeit erhöht wird und die Wartungszeiten der benützten Anlage herabgesetzt werden.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Anlage zu schaffen, durch welche die Nachteile der oben beschriebenen, bekannten Systeme verhütet werden können. In einer solchen Anlage soll die Abscheidung von Staubschwebeteilchen aus Heissgasen mittels einer elektrostatischen Filteranlage ermöglicht werden. Durch eine solche Anlage soll der Staub aus den Heissgasen gewonnen werden, um insbesondere in einem Zementschlackenofen wiederverwendet zu werden.

Diese Aufgaben werden bei dem eingangs erwähnten Verfahren durch folgende Schritte gelöst:

Der im Kühlturm zusammen mit Feuchtigkeit abgeschiedene Staub wird getrocknet, indem ein Teil des Heissgasstromes vor Eintritt in den Kühlturm abgezweigt, zur Trocknung des Staubes benutzt und vor Eintritt in den elektrostatischen Staubabscheider mit dem Gashauptstrom wieder vereinigt wird.

Die erfindungsgemässe Anlage ist wie folgt gekennzeichnet:

Durch eine unterhalb des Kühlturmes angeordnete Trocknungskammer, Mittel zum Fördern der abgesetzten Staubschwebeteilchen aus dem Kühlturm in die Trocknungskammer, eine Zweigleitung, die dazu bestimmt ist, einen Teil des Heissgase aus dem Heissgashauptstrom abzuzweigen, bevor letzte-.

rer in den Kühlturm eintritt und der Trocknungskammer zuzuführen, um die dort vorhandenen Staubschwebeteilchen zu trocknen, einen Zyklon zum Abscheiden der getrockneten Staubschwebeteilchen aus dem Gasteilstrom und durch eine Leitung und ein Gebläse zum Zuführen des Gasteilstromes in den Gashauptstrom.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des bekannten Ablaufes beim Abscheiden von Feststoffen aus einem in einem Zementschlackenofen erzeugten Heissgasstrom,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ablaufes des Ab-scheidens von Feststoffen aus einem in der erfindungsgemäs-sen Anlage erzeugten Heissgasstrom,

Fig. 3 einen Querschnitt des unteren Teiles des Kühlturmes der Anlage nach der Fig. 2 und

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A nach der Fig. 3.

In der Fig. 1 ist eine bekannte Anlage zur Abscheidung von Staub aus einem Heissgasstrom dargestellt, welcher Heissgasstrom aus einer Zementanlage, insbesondere aus einem Zementschlackenofen dieser Anlage, über eine Rohrleitung 100 zugeführt wird.

Die Rohrleitung 100 kann mit mehreren solchen Anlagen zur Abscheidung des Staubes in Verbindung stehen und deshalb ist sie mit einer Regelklappe 101 versehen, um den Anteil des in jede der Anlagen zugeführten Gases zu kontrollieren.

Der Heissgasstrom, aus welchem in der Anlage nach der Fig. 1 Staub abgeschieden werden soll, wird von der Leitung 100 durch eine Leitung 102 mit einer Regelklappe 103 abgezweigt und in einen Kühlturm 104 eingebracht. Der Kühlturm kann mit inneren Ablenkblechen versehen sein, um Turbulenzen im Gasstrom während seiner Strömung in Richtung des Auslasses 105 im unteren Teil des Kühlturmes zu verhindern. In dem Kühlturm sind Wasserzerstäubungsdüsen 106 vorgesehen, mittels welcher Wasser in dem nach unten fliessenden Gas zerstäubt wird; Wasser wird durch eine Pumpe 107 gespeist, die schematisch dargestellt ist. Abgesetzte Feststoffe werden im Bodenteil des Kühlturmes 104 in einem Behälter 108 gesammelt. Zusätzliche Feststoffe aus den früheren Ab-scheidungsstufen können in den Behälter 108 über eine Leitung 109 gefördert werden, durch welche auch Gas geführt werden kann, das den einem elektrostatischen Niederschlag ausgesetzten Gasen zugeführt wird. Die Leitung 109 ist mit einer Regelklappe 110 ausgerüstet.

Die aus dem unteren Teil des Kühlturmes über den Auslass 105 austretenden Gase werden zwei parallel verbundenen elektrostatischen Filteranlagen 111 und 112 zugeführt, wobei der Gasanteil zwischen diesen elektrostatischen Filteranlagen durch Regelklappen 113, 114, 115, 116 und 117 in den Leitungen geregelt wird, welche Leitungen in und aus den elektrostatischen Filteranlagen führen.

Mittels eines Gebläses 118 wird das Gas zwangsläufig durch das System geführt und durch einen Schacht 119 als staubfreies Gas in die umgebende Atmosphäre ausgelassen.

Aus den Behältern 120, 121 der elektrostatischen Filteranlagen 111 und 112 werden die trockenen Feststoffe auf Förderer 122, 123, 124 und 125 ausgeladen, durch welche die Feststoffe zu den entsprechenden Einlassen auf einen Schneckenförderer 126 zugeführt werden. Auf diesem Schneckenförderer werden die gesammelten Feststoffe vermischt und einem weiteren Schneckenförderer 127 oder einem pneumatischen Förderer 128 zugeführt, um auf einer anderen Stelle der Zementanlage abgesetzt zu werden.

Die in dem Behälter 128 angesammelten Feststoffe können aus dem System über den Schneckenförderer 130 und seinen Auslass 131 als Schlacke abgesetzt werden, wenn der Feuchtigkeitsgehalt eine übliche Behandlung ausschliesst. Die Fest-

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Stoffe werden über den Schneckenförderer 130 einem anderen Schneckenförderer 127 über einen Verteiler 132, oder-je nach Wunsch - über einen pneumatischen Förderer 128 gefördert.

Es ist verständlich, dass die in der Fig. 1 dargestellte Anlage arbeitet nach den bekannten Prizipien mit ihren Nachteilen, die oben erörtert wurden.

In der Fig. 2 ist die erfindungsgemässe Anlage dargestellt, bei welcher die der Anlage nach der Fig. 1 entsprechenden Konstruktionselemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, die jedoch die Reihe von 200 erhalten haben.

Von der Rohrleitung 202, durch welche der Hauptstrom des Staubschwebeteilchen enthaltenden Heissgases gefördert wird, ist eine Zweigleitung 240 abgezweigt, in welcher, unter der Kontrolle der Regelklappe 241, ein Teil der Heissgase in eine Trocknungskammer 242 zugeführt wird, die sich unter dem Kühlturm 204 befindet. Der Behälter 208 des Kühlturmes 204 ist mit dem Förderer 230 versehen, mittels welchem der gesammelte Staub über eine Schleuse 243 der Trocknungskammer 242 zugeführt wird, die mit einem Verkleinerungsapparat oder einer Mühle versehen werden kann, wie weiter aus der Beschreibung der Fig. 3 und 4 ersichtlich sein wird.

Das teilweise abgekühlte Gas, in welchem Wasser zerstäubt ist, wird durch ein Gebläse 244 über eine Leitung 246 zu dem Einlass eines Zyklons 245 gefördert, in welchen der Staub aus diesem Teil des Gases abgeschieden wird. Dieser Staub entsteht natürlich durch die Trocknung der Staubschwebeteilchen in der Trocknungs- und Zerkleinerungskammer 242. Die aus dem Zyklon austretenden Gase, die durch eine Regelklappe 247 gesteuert werden, werden über die Leitung 248 mittels eines Gebläses 249 entlang der Regelklappe 250 in die Leitung 251 geblasen, die mit den elektrostatischen Filteranlagen 211, 212 in Verbindung steht. Der Auslass 205 aus dem Kühlturm 204 mündet ebenfalls in die Leitung 251.

Die im Zyklon 245 aufbereiteten Feststoffe werden durch den Verteiler 252 entweder auf einen Schneckenförderer 227 oder einen pneumatischen Förderer 228 gefördert, deren jeder analog mit dem in Verbindung der Anlage nach der Fig. 1 beschriebenen Förderer analog ist.

Im Laufe der Wartungsarbeiten auf der Trocknungskammer oder mit ihr in Verbindung stehenden Teilen können nach Wunsch die abgesetzten Feststoffe durch eine Schleuse 260 oder eine andere Klappe entfernt werden. Die Regelklappe 250 und die Regelklappe 241 sind mit Vorteil Drehklappen, die geschlossen werden können, um das System mit der Trocknungskammer 242 zum Zweck der Reparaturen zu isolieren.

In den Fig. 3 und 4 sind die Trocknungskammer und der Zerkleinerungsapparat und manche mit ihnen in Verbindung stehenden Konstruktionsteile im grösseren Detail dargestellt. Die Trocknungskammer 342, die an einer Platte 362 angeordnet ist, ist vom Boden des Behälters 308 des Kühlturmes 304 auf Stangen 361 aufgehängt; über der Trocknungskammer 342 ist ein Gebläse 344 vorgesehen. Die Bezugszeichen der Fig. 3 und 4 entsprechen denjenigen der Fig. 2, aber sie haben die Reihe 300 erhalten. Der Schneckenförderer 330 ist mit der Schleuse 360 versehen, die zur Absetzung der Feststoffe verwendet wird, wenn das Trocknungs- und Zerkleinerungssystem ausser Betrieb ist; er ist weiter mit einer Schleuse 343 versehen, durch welche in die Trocknungskammer 342 diejenigen Feststoffe zugeführt werden, die für einen normalen Betrieb bestimmt sind. Im Innenraum der Kammer 342 sind Zerkleinerungstrommeln vorgesehen, die durch Motoren 363 angetrieben werden.

Beim Betrieb der Anlage werden die abgesetzten Stoffe in die Trocknungskammer 242, 342 nacheinander gefördert, in welcher sie von dem abgezweigten Teil von Staubschwebeteilchen enthaltenden Heissgasen behandelt werden. Die Temperatur der Heissgase wird herabgesetzt und ihr Feuchtigkeitsgehalt durch Massenübertragung der Feuchtigkeit von den feuchten Feststoffen erhöht, die in den von Motoren 363 angetriebenen Zerkleinerungstrommeln zerkleinert wurden. Der die Staubschwebeteilchen enthaltende Gasstrom wird dem aus dem Kühlturm austretenden Gasstrom zugeführt, wonach er in die elektrostatische Filteranlage strömt.

Spezifisches Beispiel

Bei einer Gasstromgeschwindigkeit von 120 m3/h, die eine Menge von 52 000 m3/h bei Normaltemperatur und Normaldruck entspricht, ist der Bedarf an Heissgas für den feuchten Staub, der sich im Kühlturm abgesetzt hat, 7000 m3/h, welche Menge einer Menge von 3000 m3/h bei Normaltemperatur und Normaldruck entspricht. Mit anderen Worten, 5,45 % des gesamten erhältlichen Volumens von Heissgas wird zum Trocknen der abgesetzten Feststoffe verwendet. Das Gas hat beim Eintritt in den Kühlturm 104,204 eine Temperatur von etwa 350 °C. Im Kühlturm wird das Gas mit Wasser behandelt, das in den Kühlturm mit einer Geschwindigkeit von 7 m3/h eingespritzt wird. Das aus dem Kühlturm austretende Gas hat eine Temperatur von 150 °C.

Das in den Kühlturm eintretende Gas hat einen Gehalt an Staubfeststoffen von 40 g/m3. 6 g/m3 der Feststoffe werden auf dem Boden des Kühlturmes angesammelt und mit 5,45 % des vorher erwähnten Heissgases behandelt. Der aus dem Gas in dem Kühlturm entfernte Staub entspricht so etwa 15% des mit dem Gas in den Kühlturm eintretenden Staubes. Somit werden erfindungsgemäss 720 kg Staub pro Stunde behandelt. Im Durchschnitt wird für jedes Kilogramm Staub, das sich am Boden des Kühlturmes angesammelt hat, 10 m3 des ungekühlten Heissgases verwendet, das um den Kühlturm umgeleitet wird, um den Staub zu trocknen.

Aus dem abgezweigten Gas (etwa 3000 m3/h bei Normaltemperatur und Normaldruck) werden Staubschwebeteilchen in dem Zyklon entfernt, bis es einen Staubgehalt von höchstens 34 g/m3 aufweist. Das abgezweigte Gas, das eine Temperatur von 150 °C hat und mit einer Geschwindigkeit von 52 000 m3/h bei Normaltemperatur und Normaldruck strömt, wird dann dem aus dem Kühlturm austretenden Gasstrom zugeführt, der die gleiche Temperatur hat. Der vereinigte Gasstrom wird dann in elektrostatische Filteranlagen geleitet, in welchen praktisch der gesamte Staubrest aus dem Gasstrom entfernt wird. Der in der elektrostatischen Filteranlagen abgeschiedene trockene Staub wird mit dem im Zyklon abgeschiedenen Staub vereint und in den Zementschlackenofen zurückgeführt.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Abscheidung von Staubschwebeteilchen aus einem Heissgasstrom, wobei der Heissgasstrom in einem Kühlturm durch Einsprühen von Flüssigkeit gekühlt und vorgereinigt wird und wobei die weitere Staubabscheidung in einem elektrostatischen Staubabscheider erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der im Kühlraum zusammen mit Feuchtigkeit abgeschiedene Staub getrocknet wird, indem ein Teil des Heissgasstromes vor Eintritt in den Kühlraum abgezweigt, zur Trocknung des Staubes benutzt und vor Eintritt in den elektrostatischen Staubabscheider mit dem Gashauptstrom wieder vereinigt wird.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zur Trocknung abgezweigten Teil des Heissgasstromes vor Vereinigung mit dem Gashauptstrom Staubschwebeteilchen in einem Zyklon abgeschieden werden.
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Kühlturm abgeschiedene Staub während des Trocknungsvorgangs zerkleinert wird.
4. 4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der Staubschwebeteilchen am Boden des Kühlturms und die Behandlung des abgeschiedenen Staubes mittels abgezweigtem Heissgasstrom unter dem Kühlturm erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Zyklon anfallende Staub mit dem im elektrostatischen Staubabscheider anfallenden Staub vereinigt wird.
6. 6. Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einem Kühlturm (204; 304), in welchem der Heissgasstrom mit Flüssigkeit bespritzt wird und auf dessen Boden sich die Staubschwebeteilchen aus dem Heissgasstrom absetzen, und mit mindestens einem elektrostatischen Staubabscheider (211, 212), durch den der Gasstrom nach Austritt aus dem Kühlturm (204; 304) strömt, gekennzeichnet durch eine unterhalb des Kühlturms (204; 304) angeordnete Trocknungskammer (242; 342), Mittel (230) zum Fördern der abgesetzten Staubschwebeteilchen aus dem Kühlturm (204; 304) in die Trocknungskammer (242; 342), eine Zweigleitung (240), die dazu bestimmt ist, einen Teil des Heissgases aus dem Heissgashauptstrom abzuzweigen, bevor letzterer in den Kühlturm (204; 304) eintritt, und der Trocknungskammer (242) zuzuführen, um die dort vorhandenen Staubschwebeteilchen zu trocknen, einen Zyklon (245) zum Abscheiden der getrockneten Staubschwebeteilchen aus dem Gasteilstrom und durch eine Leitung (248) und ein Gebläse (249) zum Zuführen des Gasteilstromes in den Gashauptstrom.
7. 7. Anlage nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Wartung von Trockenkammer (242; 342) und Zyklon (245) in der Leitung (240, 248) Klappen (241, 247) zur Regelung und Absperrung des Teilgasstromes vorgesehen sind.
8. 8. Anlage nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Kühlturms (204; 304) ein Schneckenförderer (230) und zwischen Trocknungskammer (242; 342) und Zyklon (245) ein Gebläse (244) vorgesehen ist.
9. 9. Anlage nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zyklon (245) und dem elektrostatischen Staubabscheider (211, 212) ein weiteres Gebläse (249) angeordnet ist.
10. 10. Anlage nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trocknungskammer (242; 342) Mittel zur Zerkleinerung der Feststoffe vorgesehen sind und dass Mittel (226, 227, 228) zum Abtransport der im Zyklon (245) und im elektrostatischen Staubabscheider (211,212) anfallenden Staubmengen vorgesehen sind.

    Bevor ein Heissgasstrom in die umgebende Atmosphäre ausgelassen, einer chemischen Behandlung unterworfen oder für Wiederverwendung rezirkuliert wird, muss in zahlreichen Anwendungsgebieten die Abscheidung von Staubschwebeteilchen aus dem Heissgasstrom stattfinden. Die Staubschwebeteilchen selbst können dann einer nachträglichen Behandlung unterworfen werden, sie können z. B. in ein verwendbares Erzeugnis umgesetzt, in eine Vorstufe bei chemischen, metallurgischen und industriellen Verfahren rezirkuliert, ohne Abänderung wieder verwendet oder abgesetzt werden.

    Die Abscheidung von Staubschwebeteilchen aus einem Heissgasstrom findet z. B. bei Heissgasen statt, die in Anlagen für die Herstellung von Zementschlacke in einem Trocknungs-prozess erzeugt werden. In solchen Anlagen werden die Zementkomponenten durch einen Ofen geführt, in welchem auf die Komponenten Heissgas einwirkt, das üblicherweise durch Verbrennung von Kraftstoffen erzeugt wird, wobei die Zementschlacke aus dem Ofen entfernt wird. Die Abgase aus dem Ofen haben eine hohe Temperatur und enthalten Staubschwebeteilchen, die nicht in die umgebende Atmosphäre mit dem Abgas ausgelassen werden können, so dass Verfahren entwickelt werden mussten, um die Staubschwebeteilchen aus dem Gas zu entfernen.

    Die aus dem Gas abgeschiedenen Teilchen können in eine Vorstufe in einer Zementanlage rezirkuliert werden, weil sie verschiedene wertvolle Zementkomponenten enthalten. In einer Zementanlage können auch in anderen Bearbeitungsstufen, wie in Trocknungs- oder Verkleinerungsanlagen, Heiss-gase entstehen, die Staubschwebeteilchen dieser Art enthalten.

    In bekannter Weise werden mindestens teilweise die Staubschwebeteilchen aus den Heissgasen mittels elektrostatischer Filteranlagen abgeschieden. Es ist wohl bekannt, dass die Staubschwebeteilchen während des elektrostatischen Niederschlagsprozesses durch die Sprühentladung in dem Gas elektrisch geladen werden, wobei die so geladenen Teilchen durch gegenpolig geladene Sammelelektroden angezogen werden. Die Sammelelektroden können dann von Zeit zu Zeit abgestrichen werden, um die an ihnen niedergeschlagenen Teilchen in Auffangbehälter abzusetzen, aus welchen sie dann entfernt werden können.

    Seit einiger Zeit wird in Verbindung mit der Verwendung von elektrostatischen Filteranlagen anerkannt, dass es für den optimalen Betrieb der elektrostatischen Filteranlage von Wichtigkeit ist, den Feuchtigkeitsgrad des in die elektrostatische Filteranlage eingeführten Heissgases über einem gewissen Niveau zu halten. Mit anderen Worten wird der Wirkungsgrad der elektrostatischen Filter, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Heissgases unter eine vorbestimmte Höhe sinkt, herabgesetzt; es ist sogar möglich, dass eine elektrostatische Filteranlage einer gegebenen Kapazität nicht im Stande ist, das gesamte Volumen des zu behandelnden Heissgases mit einem hohen Staubgehalt vollständig zu verarbeiten.

    Dementsprechend wurde vorgeschlagen, die in ein System zugeführten Heissgase, in welchen eine elektrostatische Abscheidung der in ihnen enthaltenen Staubschwebeteilchen stattfinden soll, zu «konditionieren», indem der Feuchtigkeitsgehalt dieser Heissgase erhöht wird.

    In dieser Verbindung ist es bekannt, stromaufwärts der elektrostatischen Filteranlagen eine Aufbereitungseinheit vorzusehen, durch welche der Feuchtigkeitsgehalt des Staubschwebeteilchen enthaltenden Heissgasstromes erhöht wird. Es wurde als vorteilhaft gefunden, dass die Aufbereitung der Heissgase mit Feuchtigkeit in einem Kühlturm stattfindet, in welchem die Gastemperatur herabgesetzt wird. In einem solchen Kühlturm verläuft der Gasstrom auf einem vertikalen Weg, auf welchem der Gasverlauf durch im Kühlturm eingebaute Elemente kontrolliert wird, um seine Turbulenz auf dem Minimum zu halten, wobei er mit Wasser fein bespritzt wird.

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    Auf diese Weise wird innerhalb des Kühlturmes in den durchlaufenden Gasstrom fein eingespritzt.

    Das aus dem Kühlturm austretende Gas hat einen höheren Taupunkt, einen höheren Feuchtigkeitsgehalt und eine niedrigere Temperatur. In dem Kühlturm wird eine homogene Verteilung der Feuchtigkeit in dem Gas erzielt.

    Anderseits setzen sich aus dem Gas in einem solchen Kühlturm Feuchtigkeitsteilchen, d.h. Staubteilchen, ab und sammeln sich im Bodenteil des Kühlturms, auch wenn die Gasabführleitung in der Gegend des Bodenteiles des Kühlturmes angeordnet ist. Diese Ansammlung von abgesetzten Staubteilchen bildet - wegen der herabgesetzten Geschwindigkeit des Gases innerhalb des Kühlturmes — eine Sedimentation von Staubteilchen.

    Der Staub, der sich im Unterteil des Kühlturmes angesammelt hat, wird üblicherweise mittels Schneckenförderer, Schleusen, in welchen die Schleusenabteilungen durch Sternräder begrenzt sind, oder ähnlichen Transportmitteln weggetragen.

    Die Behandlung des abgesetzten Staubes, der aus dem Kühlturm entfernt wird, stellt wesentliche Probleme dar. So z.B., wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Staubes hoch ist, d.h. wenn der Staub in Form eines Schlammes vorhanden ist, kann der Staub in dieser Form nicht gelagert oder behandelt werden und deswegen muss er in einer separaten Vorrichtung getrocknet und aufbereitet werden. Es ist nicht praktisch, den feuchten Staub in den Kühlturm zurückzuführen, weil dadurch die Anhäufung des Staubes erhöht wird, was Schwierigkeiten mit Rücksicht auf die gleichmässige Verteilung des Staubes in dem Kühlturm verursacht und die Befeuchtung des Gases hindert. Es war also üblich, den feuchten Staub bloss wegzuwerfen und sich mit den daraus resultierenden Unannehmlichkeiten abzufinden.

    Endlich soll in Verbindung mit den bekannten Systemen erwähnt werden, dass das Rezirkulieren des feuchten Staubes oder der Schlacke und jegliche Verfahren, die ausserhalb des Kühlturmes ausgetragen wurden, dazu geführt haben, dass die Feststoffe an den Wänden der Vorrichtung sowie den Wänden des Kühlturmes festgebacken wurden, wodurch die Leistungsfähigkeit beeinträchtigt wurde.