DD292224A5 - Verfahren zur verwertung von bypass- staub - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Bypass-Staub, der beim Zementklinkerherstellungsprozesz aus dem Brennsystem abgefuehrt wird. Erfindungsgemaesz wird das dadurch erreicht, dasz der gesamte oder ueberwiegende Teil des abgeschiedenen Bypass-Staubes mit in einem separaten Wirbelschichtprozesz entsaeuerten Kalkmehlanteil in einem Brennprozesz unter Zufuehrung von Gasen aus einem Muellvergasungsprozesz als Brennstoff bei Temperaturen von etwa 1 350C zu einem alkalireichem Bindemittel gebrannt und anschlieszend einer Intensivkuehlung unterworfen wird, und dasz dem separaten Wirbelschichtprozesz koksenthaltende Verbrennungsrueckstaende der Muellvergasungsanlage als Brennstoff zugefuehrt werden.{Bypass-Staub; Zementklinkerherstellungsprozesz; Brennsystem; Wirbelschichtprozesz; Muellvergasungsprozesz; alkalireichem Bindemittel; koksenthaltende Verbrennungsrueckstaende}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Bypass-Staub, der beim Zementklinkerherstellungsprozeß aus dem Brennsystem abgeführt wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Um den Alkali- und Chloridanteil in Brennsystemen zur Zementklinkerherstellung sowie im Zementklinker selbst zu verringern, werden Teile des 1000⁰C heißen, staubbeladenen Ofenabgases, das mit den o. g. unerwünschten Schadstoffen belastet ist, abgezogen und verworfen. Das Gas muß gekühlt und anschließend einer Entstaubung unterzogen werden. Abgesehen von den zusätzlichen Kosten für die Bypass-Abgasentstaubung müssen die anfallenden schadstoffbeladenen Peinstäube mit hohem Aufwand deponiert werden

Um die Aufwendungen für die Bypassentstaubung zu sparen, wird z. B. in JP-PS 53-88027 vorgeschlagen, das heiße Bypassgas mit Hilfe eines Teils des wesentlich kälteren Wärmetauscherabgases zu mischen und zu kühlen und nach Ausscheidung der flüchtigen Verbindungen das Mischgas in den Suspensionswärmetauscher für das Zementrohmehl zurückzuführen.

In ähnlicher Weise wird nach EP 111033 vorgeschlagen, das Bypass-Gas abzukühlen, die kondensierten Schadstoffe abzuscheiden und das Gas wieder dem Wärmetauscher zuzuführen. Die Probleme der Deponierung des Bypassstaubes sind damit jedoch nicht beseitigt.

DE-OS 3407154 sieht vor, das mit Staubund Schadstoffen beiadene Bypass-Gas dem Zementklinker einzuleiten. Dadurch kann

zwar das Ofensystem auf einsm niedrigen Schadstoffniveau gehalten werden, das Endprodukt hingegen, oder ein Teil von ihm, erfährt keine Schadstoffreduzierung. Weitere Lösungsvorschläge, so DE-OS 3326935 oder DE-OS 2952711 basieren auf dem Gedanken, das heiße Bypass-Gas durch Zugabe eines kalten Feststoffes, z.B. Zementrohmehl, abzukühlen. Das aus einer Reaktionszone austretende Gemisch mit einer Temperatur von nur noch 500-600°C muß noch entstaubt und das nunmehr thermisch vorbehandelte, jedoch schadstoff reiche Material einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

Andere Lösungen wie US-PS 4173487 beschäftigen sich damit, den aus der Entstaubung des Bypass-Gases erhaltenen, schadstoffangereicherten Staub in reduzierender Gasatmosphäre und unter Zusatz von Koks thermisch so zu behandeln, daß sich die Schadstoffe zum größten Teil verflüchtigen und anschließend bei hohen Temperaturen ein Teil des Staubes vom Gas zu trennen, der in das Cfensystem zurückgeführt werden kann.

Ein ähnlicher GedanKe wird in DE-OS 3621170 verfolgt, wonach der schadstoffangereicherte Staub unter Zugabe von Brennstoff in einer zirkulierenden Wirbelschicht so erhitzt wird, daß die Schadstoffe verdampfen und mit dem Abgas abgeführt werden.

Die beschriebenen Vorschläge erfordern nicht nur einen hohen apparativen Aufwand, sondern können scheitern, weil die hohen Alkali- und Chloridgehalte bei den notwendigen Temperaturen Ansätze bilden, die zu Verstopfungen oder Verklebungen führen. Nach DE-OS 1471365 sollen sich die Alkaliverbindungen aus dem heißen Bypass-Abgas an gekühlten Sublimationskernen, z.B. Füllkörpern oder Sicromalstäben, niederschlagen. Auch hier sind störende Verklebungen und feste Ansätze zu erwarten, deren Beseitigung problematisch ist.

Bekannt ist, den schadstoffangereicherten Bypass-Staub pelletisiert in einer Füeßbettanlage oder in einem Drehofen extra zu brennen, gegebenenfalls zusammen mit zusätzlichem Rohmehl. Das Produkt ist aber ein stark alkalihaltiger Zement mit eingeschränktem Anwendungsfeld.

Gemäß OD 274022 wird das stabhaltige Bypass-Gas nach Kühlung auf zunächst ca. 800⁰C mittels Zyklon grobentstaubt. Das abgeschiedene Teil-Material enthält nur einen kleinen Teil dor mit dem Bypass abgezogenen Schadstoffe. Da diese zusammen mit dem Grobstaub in das Ofensystem zurückgeführt werden, wird der Effekt der Schadstoffreduzierung geschmälert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den aus konventionellen Rohmehl-Vorwärmersystemen abgezogenen Bypass-Staub wirtschaftlich zu nutzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, den aus Vorwärmesystemen von Zementbrennanlagen abgesaugten Bypass-Staub bei Vermeidung von kostenintensiven und umweltbelastenden Deponien zu einem industriell verwertbaren Bindemittel zu verarbeiten.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Bypass-Staub einem zusätzlichen Brennaggregat z. B. einen Drehofen zusammen mit entsäuertem Kalkmehl zugeführt wird. In diesem Zusatzofen erfolgt nur der Sinterungsprozeß, so daß ein kurzer

Ofen genügt. ^v

Der im Bypass-Staub enthaltene hohe Alkalianteil wird im Klinker gebunden.

Als Brennstoff dient Müllgas, das aus der Vergas," ng von geschreddertem Hausmüll entsteht. Die Vergasung des Mülls erfolgt in einem Reaktor, der nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht arbeitet. Vorgewärmte Verbrennungsluft wird mit Überdruck in den Reaktor geleitet, wo mit Zusatzbrennstoff die Vergasung eingeleitet und dann selbständig weitergeführt wird.

Mehrfache Materialkreisläufe bewirken eine intensive Vermischung der Gas-Feststoffphasen. In einem Reaktorzyklon wird das Müllgas vom Vergasungsprodukt getrennt und gelangt vollständig oder teilweise, je nach Bedarf, in den Zusatzofen. Der aus der Vergasung des Hausmülls entstehende Koks wird einem zweiten Reaktor mit nachgeschaltetem Zyklon, der ebenfalls nach dem

Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht arbeitet, aufgegeben.

Hier wird zugeführtes Kalkmehl entsäuert. Zusätzlicher Brennstoff wird nur als Initialzündung benötigt. Die Abgase aus diesem System dienen der indirekten Luftvorwärmung sowohl für die Verbrennungsluft bei der Müllvergasung als auch der Koksverbrennung. Das entsäuerte Rohinehl gelangt nun gemeinsam mit dem aus dem Rohmehlvorwärmer der konventionellen Zementbrennanlage abgezogenen alkalireichen Bypass-Staub in den Zusatzofen. Die Brenntemperatur beträgt ca. 1350°C, um einen maximalen Anteil an Alkalien !.ι·> Klinker zu binden. Nach einer Schnellkühlung in einem dem Zusatzofen nachgeschalteten Kühlaggregat steht alkalireicher Belitklinker mit hoher Frühfestigkeit für die weitere Verarbeitung zur Verfügung. Zweckmäßigerweise wird das staub- und alkalibelastete Zusatzofenabgas in das Rohmehl-Bypass-Staubsystem mit Kühl- und Sprühprozeß und Elektrofilterabscheidung geleitet. Von dort gelangt der gemeinsame Bypass-Gtaub zurück in den Zusatzofen. Falls die Alkali-Kreisläufe in den Apparatesystemen Bypass-Staub und Zusatzofen zu hoch werden, muß ein geringer Teil des Staubes aus der Zusatz-EGR verworfen werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt.

Ofenmehl 1 wird in einer Zementbrennanlage bekannter Bauart, bestehend aus Vorwärmer 2, Kalzinierreaktor 3, Drehofen 4 und Kühler 5 zu Zementklinkern gebrannt. Das Drehofenabgas gelangt nach Austritt aus dem Vorwärmer 2 in den Stabilisator 6 und wird im Elektrofilter 7 entstaubt. Bypass-Gas 8 wird am Ofeneinlauf 9 entnommen und über einen Kühler 10 in konventionellar Art in dem Zusatz-Elektrofilter 11 entstaubt.

Der alkalireiche Bypass-Staub 12 gelangt in den Zusaizofen 13. Dazu kommt entsäuertes Kalkmehl 14, das aus einem Vorratsbehälter 15 in den Entsäuerungs-Reaktor 16 eintritt und dort in einer zirkulierenden Wirbelschicht bei mehrfachem Gutkreislauf kalziniert wird.

Das mit Alkalien hochangereicherte Bindemittel 17 wird in einem Schnellkühler 18, z. B. einem Wirbelrinnenkühler abgeschreckt und gekühlt.

Zur Befeuerung des Zusatzofens 13 wird Müllgas 19, daß in einer Müll-Vergasungsanlage 20 entsteht, verwendet. Das alkalibelastete Zusatzofenabgas 21 wird in das Bypass-System zurückgeführt und gemeinsam mit dem Bypass-Gas 8 im Zusatz-Elektrofilter 11 vom Bypass-Staub 12 getrennt, der wieder zu dem Zusatzofen 13 gelangt. Ein geringer Bypass-Staubanteil 22 muß dann verworfen werden, wenn die Alkalikreisläufe in dem Kreislaufsystem Bypass-Staub-Zusatzofen zu hoch werden. Die Vergasung des geschredderten Hausmülls 23 erfolgt in der Müll-Vergasungsanlage 20 mit Verbrennungsluft 24, die vom Abgas 25 aus dem Entsäuerungs-Reaktor 16 über einen indirekten Wärmeübertrager 26 vorgewärmt wird. Der entstehende Koks 27 wird als Brennstoff im Entsäuerungsreaktor 16 eingesetzt, in dem das aus dem Vorratsbehälter 15 entnommene Kalkmehl entsäuert wird. Somit kann der Zusatzofen 13 in seinen Abmessungen geringer dimensioniert werden, da dort nur noch der Sinierprozeß stattfindet. Zusatzbrennstoff 28 dient zum Anfahren der Müll-Vergasungsanlage 20 und des Entsäuerungsreaktors 16. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Weiterverarbeitung des Bypass-Staubes zu einem Bindemittel, das Schadsto'ie bindet. Das weltweit nicht gelöste Problem der Entsorgung von Bypass-Staub wird ökonomisch und ökologisch entschärft, da keine kostenintensiven und umweltbelastenden Deponien mehr erforderlich sind. Vorteilhaft ist weiterhin, daß mit der Kombination Bypass-Staub-Müllvergasung ainmal das zunehmende Problem der Müllbeseitigung gelöst wird und zum anderen das entstehende Müllgas als Brenngas für den Sinterungsprozeß des neuen Bindemittels wirtschaftlich eingesetzt wird. Zusätzlicher Brennstoff wird in geringen Mengen zum Anfahren des Vergasungsund Entsäuerungsprozesses benötigt.

Die bewußte Begrenzung der Sintertemperatur auf ca. 1350⁰C erlaubt vorteilhafterweise, daß ein hoher Anteil von Alkalien und Schwermetallen im Bindemittel gebunden ist und somit die Umwelt nicht mehr belasten.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Verwertung von Bypass-otaub aus einem Zernentklinkerherstellungsprozeß mit Vorwärmung, Calcinierung und Sinterung von Zementrohmehl und Abzug eines mit Schadstoffen, wie Alkalien und Chlorid, beladenem Material Gas-Stromes zwischen Calcinierung und Sinterung und Trennung des Materials vom Gasstrom, gekennzeichnet dadurch, daß der gesamte oder überwiegende Teil des abgeschiedenen Bypass-Staubes mit in einem separaten Wirbelschichtprozeß entsäuerten Kalkmehlanteil in einem Brennprozeß unter Zuführung von Gasen aus einem Müllvergasungsprozeß als Brennstoff bei Temperaturen von ca. 135O⁰C zu einem alkalireichen Bindemittel gebrannt und anschließend einer Intensivkühlung unterworfen wird und daß dem separaten Wirbelschichtprozeß koksenthaltende Verbrennungsrückstände der Müllvergasungsanlage als Brennstoff zugeführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Abgas des Brennprozesses dem Bypass-System des Zementklinkerherstellungsprozesses zugeführt oder separat entstaubt wird und daß die Abgase des separaten Wirbelschichtprozesses die Verbrennungsluft des Müllvergasungsprozesses und des separaten Wirbelschichtprozesses indirekt vorwärmen und anschließend dem Bypass-System des Zementklinkerherstellungsprozesses zugeführt oder separat entstaubt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Gase des Müllvergasungsprozesses als Brennstoff dem Brennprozeß zugeführt wird.