DD288588A5 - Verfahren und vorrichtung zur verwertung von aschereichen abfallbrennstoffen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehoerige Vorrichtung zur Verwertung von aschereichen Abfallbrennstoffen bei der Zementklinkerherstellung. Die griesfoermigen, noch nicht feingemahlenen Abfallbrennstoffe werden einem Reaktor zugefuehrt, der aus einem zylindrischen Oberteil und einem sich nach unten verjuengenden konischen Raum besteht. In dem Reaktor wird bei Temperaturen von 750 bis 900C der groeszte Teil der brennbaren Bestandteile verbrannt. Die dabei entstehenden heiszen aschehaltigen Abgase und die heisze Asche mit verkokten Restbrennstoffmengen werden einem Mahltrocknungssystem fuer das Zementrohmehl zugefuehrt. Figur{Abfallbrennstoffe; Zementklinkerherstellungsverfahren; Reaktor; Reaktionsraum; Brenntemperatur; aschehaltiges Abgas; Mahltrocknung}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Verwertung von aschereichen Abfallbrennstoffen als Rohstoff- und/oder Brennsto'fkomponente bei der Herstellung von Zementklinker.

Charakteristik des Standes der Technik

Der Einsatz minderwertiger Brennstoffe und von Abfällen, die brennbare Bestandteile der unterschiedlichsten Art enthalten, ist in der Literatur und in Patenten beschrieben. Ein Teil der Veröffentlichungen untersucht die Möglichkeit der Zugabe und Verfeuerung solcher Abfallbrennstoffe direkt in der Drehofenhauptfeuerung. Nach der DE 3346301 worden die

brennstoffhaltigen Abfälle in eine Flug- und eine Restfraktion geteilt, wobei die Flugfraktion direkt im Drehofen verfeuert wird

und der Rest dem Rohmehl zugegeben werden soll. Ähnlich soll nach der USA-PS 4022629 der Rückstandsbrennstoff mitniedrigen flüchtigen Anteilen, eingelagert Im Rohmehl im Drehofen verbrennen. In der SU-PS 614058 Ist vorgesehen, den

Rostdurchfall des Lepolrostes mit festem Brennstoff zu vermischen und dem Drehofen aufzugeben. Nachteil dieser Lösungen ist,

daß die Temperaturverhältnisse bei der Sinterung ungünstig beeinflußt werden, weil insbesondere bei hohen Ballastanteilendes Brennstoffs die tatsächliche Flammentemperatur sinkt. Weiterhin muß mit qualitätsgemindertem Zementklinker gerechnetwerden, weil sich die erst im Bereich der Sinterung eingetragene Materialkomponente nicht vollständig in die Granalien einlagertund nur ungenügend mit den übrigen Bestandteilen verbindet.

DerGedankedergemeinsamen Vermahlung der Rohstoffeoder eines Teiles davon mit kohlehaltigen sonst nicht vorbehandelten Komponenten ist in DD136610, DD 138647 und SU PS 768775 enthalten. Die Zugabe von Kohlehaldenschiofer oder anderen,

nicht näher genannten brennbaren Bestandteilen zum Rohtnohl vor Aufgabe in den Wärmetauscher wird'auch von realisierten

Anlagen in der Literatur beschrieben. Ein großer Nachteil ist, daß das Brennbare bereits im oberen Teil des Wärmetauschers auszubrennen beginnt, wodurch zum

einen Schwelgase und CO entstehen, die in der nachfolgenden Elektrogasrelnigung die Gefahr von Explosionen begünstigen,zum anderen die Abgastemperatur ansteigt, d. h. die dem Brennbaren innewohnende chemische Wärme nur in sehr geringem

Maße genutzt wird. Es sind Anlagen bekannt, bei denen Ölschiefer als Brennstoff und gleichzeitiger Träger bestimmter Rohstoff komponenten in den Kalzinator gegeben wird. DE 3433786 enthält den Gedanken, schwer entflammbaren Brennstoff hoher Zündtemperatur in einen Kalzlnator zusammen mit nur einem Teil des vorgewärmten Rohmehls zu geben, um den Ausbrand zu verbessern, das restliche Rohmehl jedoch erst später zuzugeben. Nach US-PS 4137137 gelangt nur Brennbares und Ton in den Kalzinator und danach

erfolgt erst die Mischung mit dem im Wärmetauscher vorgewärmten Kalksteinmehl.

Entsprechend DE 1035040 wird dem Gutstrom am Ende der untersten Stufe Brennstoff zugeführt. Die Zugabe des Brennstoffs

zum Rohmehl in die Zyklonspitze, von wo aus das Gemisch in die Brennzone gelangt, beschreibt DE 3239023. Sofern es sich beidieser Methode um ballastreiche Brennstoffe handelt, mit sehr hohem Ascheanteil, der gleichzeitig eine Rohmehlproduktedarstellt, besteht der Nachteil, daß dieser Teil des Rohmehlstromes ohne Vorwärmung in den Bereich der Kalzination gelangt, sodaß eine Wärmeabwertung entsteht. Weiterhin steigen die Aufwendungen, weil sowohl für den den Wärmetauscherdurchlaufenden Rohmehlanteil als auch für den dem Kalzinator aufzugebenden Anteil getrennte Aufbereitung,

Homogenisierung, Förderung und Dosierung erforderlich sind. Nach DE 3248175 werden zwei Wärmetauscher vorgesehen, wobei im ersten das brennstoffhaltige Rohmehl erwärmt und die Abgase in den zweiten Wärmetauscher geleitet werden. Der Nachteil der parallelen Aufbereitung zweier Materialströme bleibt

bestehen.

Nach DE 3616771 wird ein separater Reaktor in Form eines Drehofens vorgesehen, in dem das brennstoffhaltige Rohmehl mit Hilfe der fühlbaren Wärme des bereits teilvorgewärmten brennstofflosen Rohmehls so weit erhitzt wird, daß eine Verschmelzung

und Entgasung des Brennbaren eintritt. Die Schwelgase werden zur Kalzinator- und Drehofenbeheizung weiterverwendet unddas entschwelte Material mit dem übrigen Rohmehlstrom vermischt.

Nach diesem Prinzip besteht die Notwendigkeit der aufwendigen getrennten Mahlung und Aufbereitung. Die USA-PS-3135618 sieht eine Vorbehandlung von Ölschiefer unterschiedlicher Korngröße bei 400-650°C und reduzierter Sauerstoffzufuhr vor, so daß die flüchtigen und leicht brennbaren Bestandteile ausgetrieben werden. Danach wird das noch Kohlenstoff enthaltende Schiefermehl mit einer kalkhaltigen Rohmehlkomponente gemischt und dem Brennprozeß zugeführt. Nach DE 3237993 gelangen Rohmehl und Ölschiefer in eine separate Verbrennungskammer, wo der Ausbrand erfolgen soll, und

danach in den eigentlichen Vorwärmer. Dabei dürfte durch die Anwesenheit des gesamten Rohmehles der Ausbrand erschwertwerden und der Aufwand für die Verbrennungskammer groß sein.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand für die Verwertung von aschereichen Abfallbrennstoffen in Zementbrennanlagen zu verringern, die Verbrennungswärme der Brennstoff bestandteile besser zu nutzen und die Mineralkomponente der Asche als Rohmaterialbestandteile zu verwerten.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Verwertung von aschereichen Abfallbrennstoffen bei der Zementklinkerherstellung zu entwickeln, bei dem in den Abfallbronnstoffen enthaltenen brennbaren Bestandteile und die Verbrennungsrückstände so aufbereitet werden, daß sie im Zementklinkerherstellungsprozeß direkt

genutzt werden können.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der feuchte, griesartige Abfallbrennstoff einem Verbrennungsraum zugeführt

wird. In den Verbrennungsraum gelangt Frischluft, die während der Inbetriebnahme mit einem zusätzlichen Brennstoffaufgeheizt wird. Dabei entzünden sich die Brennstoffaateiic. Derzusätzliche Initialbrennstoff kann nun zurückgenommen und inden meisten Fällen ganz abgestellt werden. Die Luftzufuhr wird so eingestellt, daß eine bestimmte Brennraumtemperatur,vorzugsweise im Bereich von 750-900⁰C, entsteht.

Die heißen Abgase werden zur Trocknung des Abfallbrennstoffes verwendet. Der Verbrennungsvorgang wird über die Brennraumtemperatur so gesteuert, daß entweder keine brennbaren Bestandteile

mehr enthalten sind oder nur noch verkokte Partikeln, die im Wärmetauscher erst bei höherer Temperatur, d. h. im unteren

Vorwärmerbereich, verbrennen, ohne dabei CO zu entwickeln.

Der heiße Verbrennungsrückstand, der noch brennbare Bestandteile enthalten kann, wird direkt der Rohmühle zugeführt, so daß die fühlbare Wärme der Trocknung zugute kommt. Das heiße und etaubhaltige Abgas des Trocknungeaggregates wird ohne zwischengeschaltete 'entstaubung ebenfalls der Rohmühle zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme bei der Rohstofftrocknung zugeführt.

Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem Reaktor, der ein zylindrisches Oberteil mit einem sich nach unten verjüngenden konischen Raum besitzt. In den sich nach unten verjüngenden konischen Raum mündet eine Brennstoffzuführung und an dem unteren Ende des konischen Raumes ist ein Lufteintritt mit der Frischluftzufuhr angeordnet. Der axiale Austrag des Reaktors für die heißen aschehaltigen Abgase ist über eine Förderleitung mit dem Schlagpralltrockner und der Mühle des Mahltrocknungssystems verbunden.

Ausführungsboisplel

Die Erfindung wird anhand eines AusfUhriingsbeispiels näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Griesartiger und wasserhaltiger Abfallbrennstoff mit einer mittleren Korngröße bis zu 1 mm gelangt Ober eine Aufgabevorrichtung linden oberen zylindrischen Teil eines Reaktors 6. Der Reaktor besteht aus einem sich nach unten verjüngenden konischen Raum 2, in den von unten Frischluft über die Frischluftzufuhr 3 eingeblasen wird, und einem oberen zylindrischen Raum.

Die Durchmesser sind so bemessen, daß am unteren zylindrischen Lufteintritt 4 eine Gasgeschwindigkeit von 30...40m/s und im oberen zylindrischen Teil des Reaktors 6 eine Gasgeschwindigkeit von 2...4m/s herrscht.

Die einzelnen Partikeln unterschiedlicher Korngröße des aschereichen Abfallbrennstoffes fallen mehr oder weniger tief in den Reaktionsraum hinein, wobei die Brennstoffanteile zum großen Teil ausbrennen und dabei heißes Abgas erzeugen. Der Luftüberschuß wird so eingestellt, daß die Temperatur des Abgas-Luft-Gemisches sich auf den gewünschten Bereich zwischen 760 und 900⁰C einstellt. Die kleineren Partikeln werden vom aufsteigenden Gasstrom erfaßt, oben aus dem Reälaionsraum ausgetragen und zusammen mil dem Heißgas über den axial angeordneten Austrag 7 und die Förderleitung 8 in die Mahltrocknungsanlage geleitet. Dabei wird das aschehaltige Heißgas ohne vorherige Entstaubungl entweder direkt in die Mühle 5, oderteilweise überz. B. einen Schlagpralltrockner 10 geleitet, der mit der Zugabevorrichtung 13 des stückigen, feuchten Rohmaterials verbunden ist.

Im Falle eines hohen Gas- und Wärmeangebotes besteht die Möglichkeit, einen Teilgasstrom des aschehaltigen Heißgases über die Teilgasstromleitung 9 abzuzweigen und einer anderweitigen Verwertung zuzuführen.

Die groben Partikeln durchfallen den Reaktor und gelangen vom Austrag des Reaktors über die Ascheaustragsleitung 11 mit den anderen Rohmehlkomponenten direkt in die Mühle 5 der Mahltrocknungsanlage.

Während des Anfahrens wird dom Reaktor 6 im unteren Teil über die Brennstoffzuführung 12 Brennstoff aufgegeben, mit dessen Hilfe Heißgas mit einer Temperatur größer als 500⁰C erzeugt wird, um den Abfallbrennstoff zum Zünden zu bringen

Nach Beendigung des Anfahrvorgangs ist der Brennstoff entweder vollständig abgeschaltet, so daß der Abfallbrennstoff allein den Reaktionsablauf aufrecht erhält, oder er ist als Stütz· oder Zusatzfeuerung auf ein Minimum reduziert. An der Brennstoffzuführung 12 befindet sich eine Zündvorrichtung.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung liegt darin, daß ascliereiche Abfallbrennstoffe als Rohstoffkomponente bei gemeinsamer Vermahlung, Homogenisierung, Förderung und Lagerung mit den anderen Rohstoffanteilen beim Trockenverfahren mit Schwebegaswärmetauschern zum Zementklinkerbrennen eingesetzt werden können, wobei die Verbrennungswärme im Prozeß genutzt wird, ohne daß das Risiko von Explosionen oder Verpuffungen durch Ansammlung von brennbaren Stäuben und Entstehungen brennbarer Gase im Abgasstrom nach Verlassen des Rohmehlwärmetauschers entsteht und ohne daß die brennbaren Bestandteile bereits im oberen Teil des Wärmetauschers 'ausbrennen und dadurch bei einem geringen Wärmeausnutzungsgrad vor allem die Abgastemperatur erhöhen

Dio erfindungsgemäße Kopplung einer an sich bekannten Mahltrocknungsanlage mit einem Reaktor, in dem eine wirbelschichtähnliche Materialbewegung erzeugt wird, gewährleistet einen hohen Ausbrandgrad aller brennbaren Kornfraktionen, wobei durch die direkte Kopplung mit der Mahltrocknungsanlage die entstehende Wärme genutzt wird und auf eine extra Entstaubung verzichtet werden kann. Die Gestaltung des Reaktors gestattet die Behandlung eir )s breiten Kornbandes des Abfallbrennstoffes, weil die grobem Partikeln unten und die feinen oben ausgetragen werden können.

Claims (10)

1. Verfahren zur Verwertung von aschereichen Abfallbrennstoffen als Roh- und/oder Brennstoff komponente bei der Zementklinkerherstellung, gekennzeichnet dadurch, daß der noch nicht feingemahlene ballastreiche, feuchte Abfallbrennstoff In einem Reaktionsraum unter Zuführung von Verbrennungsluft und Zusatzbrennstoff einer Temperatur von 750 bis 900⁰C unterworfen wird und die dabei entstehenden heißen aschereichen Abgase ohne vorherige Entstaubung und die heiße trockene Asche mit verkokten Rohbrennstoffmengen als eine Rohmehlkomponente einem Mahltrocknungssystem für das Zementrohmehl zugeführt wird.

2. Verfahron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an feuchtem Abfallbrennstoff nach dem für die Einhaltung der chemischen Zusammensetzung des Rohmehls notwendigen Ascheanteil bemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einstellung der Temperatur im Reaktionsraum durch die geregelte Zufuhr der Verbrennungsluftmenge und der Zusatzbrennstoffmenge erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem feuchten Abfallbrennstoff bei Überschreitung des Wänoeangebotes für den Mahltrocknungsprozeß eine der weiteren Rohmehlkomponenten in solcher Menge zugemischt wird, daß die Temperatur im Reaktionsraum auch bei verringerter Verbrennungsluftmenge konstant gehalten werden kann.

5. Verfahren mich den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem feuchten Abfallbrennstoff bei Unterschreiten des Wärmeangebotes für den Mahltrocknungsprozeß ein Brennstoff (vorzugsweise Brikettabrieb oder Rohbraunkohle) in solcher Menge zugemischt wird, daß die Temperatur im Reaktionsraum auch bei vergrößerter Verbrennungsluftmenge konstant gehalten werden kann.

6. Verfahren nach obengenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brennstoffgemisch hergestellt wird aus feuchtem Abfallbrennstoff durch Zumischen eines anderen Brennstoffs, das in seiner Verbrennungswärme so eingestellt wird, daß auch für den höchsten Wärmebedarf der Mahltrocknung ein Wärmeüberschuß entsteht und die Regelung der Brennraumtemperatur über im Reaktionsraum angeordnete Wärmertauscher zur Dampferzeugung erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teil der heißen aschehaltigen Abgase einem Fremdsystem zugeführt wird.

8. Vorrichtung zur Verwertung von aschereichen Abfallbrennstoffen bei der Zementklinkerherstellung unter Verwendung eines Brennreaktors, gekennzeichnet dadurch, daß der Reaktor (6) aus einem zylindrischen Oberteil und einem sich nach unten verjüngenden konischen Raum (2) besteht, an dessen unterem Ende ein Lufteintritt (4) mit Frischluftzufuhr (3) angeordnet ist und daß an dem sich nach unten verjüngenden konischen Raum (2) eine Brennstoffzuführung (12) angeordnet ist und daß der axiale Austrag (7) des Reaktors (6) über eine Förderleitung (8) mit einem Schlagpralltrockner (10) und einer Mühle (5) des Mahltrocknungssystems verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Ascheaustragsleitung (11) des Reaktors (6) mit der Mühle (5) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß an dem Austrag (7) eine Teilgasstromleitung (9) angeordnet ist, die mit einem Fremdsystem verbunden ist.