DE102008031165A1

DE102008031165A1 - Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von kalziniertem Ton

Info

Publication number: DE102008031165A1
Application number: DE102008031165A
Authority: DE
Inventors: Edgar Dr. Gasafi; Frank Siewert; Nikola Dr. Anastasijevic; Dietrich Werner
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Metso Finland Oy
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: BRPI0913910A2; EA018769B1; AU2009266109A1; AU2009266109B2; DE102008031165B4; BRPI0913910B1; EA201100137A1; WO2010000383A1; UA106588C2; BRPI0913910B8

Abstract

Die Hestellung von kalziniertem Ton erfolgt unter Verwendung einer an sich bekannten Anlage zur Erzeugung von Zement nach dem Trocken- oder Halbnassverfahren, mit einem Vorkalzinator (1), zum Beispiel bestehend aus mindestens einem Vorwärmestrang von in Reihe geschalteten Vorwärmstufen (2), wie Zyklonvorwärmer beziehungsweise Rostvorwärmer, und einem Drehrohr- oder Röstofen (3). Erfindungsgemäß wird der Drehrohr- beziehungsweise Röstofen (3) zur Erzeugung von Heizgas als Brennkammer (3') genutzt, durch eine Brennkammer (3') ersetzt und/oder durch eine zusätzliche Brennkammer (3') ergänzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von kalziniertem Ton.
Gegenwärtig wird Zement überwiegend aus gemahlenem Zementklinker hergestellt, was jedoch sehr energieintensiv und mit hohen CO₂-Emissionen verbunden ist. Neben der CO2-Emission aus der Verbrennung zur Erreichung der ca. 1450°C hohen Klinkertemperatur wird CO2 aus dem Kalkstein – dem hauptsächlichen Rohstoff der Klinkerherstellung – abgespalten und emittiert. Eine Möglichkeit zur Reduzierung von CO₂-Emissionen ist die Beimischung von Zementersatzstoffen, wie zum Beispiel kalziniertem Ton.
Herkömmliche Anlagen zur Zementherstellung nach dem Trocken- beziehungsweise Halbtrockenverfahren bestehen aus einem Vorkalzinator (zum Beispiel in Reihe geschaltete Zyklonvorwärmer) und einem nachfolgenden Drehrohrofen, alternativ einem Rostvorwärmer (Lepol-Verfahren) beim Halbnassverfahren.
Die Kalzinierung feinkörniger mineralischer Feststoffe, wie bspw. Ton, erfolgt herkömmlicherweise in Drehrohröfen oder Etagenröstöfen. Hierdurch wird die Einhaltung einer niedrigen Temperatur bei einer für die Behandlung bei diesem Verfahren notwendigen Verweilzeit gewährleistet. So beschreibt das US-Patent 4,948,362 ein Verfahren zur Kalzinierung von Ton, bei welchem Kaolinton zur Erhöhung des Glanzes und zur Minimierung der Abrasivität in einem Etagenröstofen mit Hilfe eines heißen Kalzinierungsgases behandelt wird. In einem elektrostatischen Filter wird das kalzinierte Tonpulver von dem Abgas des Kal zinierungsofens getrennt und weiterverarbeitet, um das gewünschte Produkt zu erhalten.
Aufgrund des geschilderten Bedarfs an kalziniertem Ton bei der Zementherstellung ist ein kostengünstiges Herstellungsverfahren hierfür von besonderem Interesse. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesem Bedürfnis nahe bei dem Ort der Zementherstellung Rechnung zu tragen.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung insbesondere dadurch gelöst, dass zur Herstellung von kalziniertem Ton die Anlage zur Erzeugung des Zements nach dem Trocken- oder Halbnassverfahren selbst eingesetzt wird, mit einem Vorkalzinator, zum Beispiel bestehend aus mindestens einem Strang von in Reihe geschalteten Vorwärmstufen, wie Zyklonvorwärmern beziehungsweise Rostvorwärmern, und einem Drehrohr- oder Röstofen, wobei der Drehrohr- beziehungsweise Röstofen erfindungsgemäß zur Erzeugung von Heizgas als Brennkammer genutzt, durch eine Brennkammer ersetzt und/oder durch eine zusätzliche Brennkammer ergänzt wird. Die Heizgase dienen dabei der Kalzinierung des Tons und werden im Gegenstrom zu den Feststoffen durch die Vorwärmstufen geführt. Erfindungsgemäß kann dadurch also eine existierende Zementanlage unter Verwendung der bestehenden Vorkalzinierungsstufen kostengünstig auf den Betrieb für eine Tonkalzinierung umgestellt werden.
Der Ton wird vorzugsweise durch die jeweilige Brennkammer-Heizabgase auf eine Temperatur von bis zu 900°C, vorzugsweise zwischen 650 und 850°C, erhitzt; diese Temperaturen reichen bei entsprechender Verweilzeit aus, um den Ton vollständig zu kalzinieren.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn die Vorwärmung in wenigstens zwei Vorwärmsträngen erfolgt, wobei der eine Vorwärmestrang dem Vorwärmen des Tons und der andere der Erwärmung von Klinkerrohmaterial dient.
Eine besonders flexible Betriebsweise ist möglich, wenn neben dem Drehrohr- oder Röstofen für die Zementerzeugung eine zusätzliche Brennkammer betrieben wird, welcher gegebenenfalls ein gesonderter Wärmestrang für den Ton zugeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann dem Heizgasstrom der jeweiligen Brennkammer vor dem Eintritt in den Vorwärmstrang ein Brennstoff/Luft-Gemisch zugeführt werden, so dass in den gegebenenfalls zwei oder mehr Vorwärmsträngen genügend Wärme zur Verfügung steht.
Zum Zweck einer flexiblen und wirtschaftlichen Ausnutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Brennstoff- und/oder Luftzufuhr für die jeweilige Brennkammer regelbar sein.
In dem Drehrohr- beziehungsweise Röstofen können, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens weiter erhöht, relativ schlechte Brennstoffe, wie zum Beispiel Kohle, kohlenstoffhaltige Minerale mit ausreichend positivem Heizwert, Biomasse, Klärschlamm und/oder Abfälle verwendet werden.
Die Verbrennungsrückstände können – wenn die mineralogische Zusammensetzung geeignet ist – dem Stoffstrom „kalzinierter Ton” beigegeben werden.
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Die einzige Figur veranschaulicht ein Durchführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren.
Die Darstellung in der einzigen Figur stellt das Grundprinzip der Funktionsweise einer Anlage zur Herstellung von Zement dar. Diese weist einen Vorkalzinator 1 auf mit mehreren Vorwärmstufen 2, die zum Beispiel als Zyklonvorwärmer ausgebildet sein können. Sie hat ferner einen Drehrohrofen 3, welcher jedoch erfindungsgemäß (auch) als Brennkammer 3' unter Zufuhr von Brennstoff und Luft betrieben werden kann. Dem in der Brennkammer 3' entstehenden Heizgas kann vor dem Eintritt in den Vorkalzinator 1 ein Brennstoff/Luft-Gemisch zugeführt werden. Die Erhitzung des im Gegenstrom zu den Heizgasen als Feststoff zugegebenen und zu kalzinierenden Tons kann dadurch bis auf 900°C, vorzugsweise auf 650 bis 805°C erfolgen.
Varianten des zeichnerisch dargestellten Verfahrens bestehen insbesondere darin, dass entweder dem einen Drehrohrofen 3 bei einem Vorwärmstrang zusätzlich eine Brennkammer 3' zugeordnet wird, oder dass dem einen als Brennkammer 3' betriebenen Drehrohrofen 3 wenigstens zwei Vorwärmstränge aus Vorwärmstufen 2 zugeordnet werden, wobei beispielsweise in dem einen Vorwärmstrang Klinkerrohmaterialien und in dem anderen Vorwärmstrang der zu kalzinierende Ton vorgewärmt wird. Zur Flexibilisierung des Verfahrens können auch Kombinationen dieser Varianten eingesetzt werden.

1: Vorkalzinator
2: Vorwärmstufen
3: Drehrohr- oder Röstofen
3': Brennkammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4948362 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von kalziniertem Ton unter Verwendung einer an sich bekannten Anlage zur Erzeugung von Zement nach dem Trocken- oder Halbnassverfahren, mit einem Vorkalzinator (1), zum Beispiel bestehend aus mindestens einem Vorwärmstrang von in Reihe geschalteten Vorwärmstufen (2), wie Zyklonvorwärmer beziehungsweise Rostvorwärmer, und einem Drehrohr- oder Röstofen (3), wobei der Drehrohr- beziehungsweise Röstofen (3) zur Erzeugung von Heizgas als Brennkammer (3') genutzt, durch eine Brennkammer (3') ersetzt und/oder durch eine zusätzliche Brennkammer (3') ergänzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu kalzinierende Ton im Gegenstrom zu den Heizgasen der jeweiligen Brennkammer (3') durch den Vorkalzinator (1) geführt und durch die Heizgase auf eine Temperatur von bis zu 900°C, vorzugsweise zwischen 650 und 850°C, erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmung in wenigstens zwei Vorwärmsträngen erfolgt, wobei der eine Vorwärmstrang dem Vorwärmen des Tons und der andere der Erwärmung von Klinkerrohmaterial dient.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Drehrohr- oder Röstofen (3) für die Zementerzeugung eine zusätzliche Brennkammer (3') betrieben wird, welcher gegebenenfalls ein gesonderter Vorwärmestrang für den Ton zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Heizgasstrom der jeweiligen Brennkammer (3') vor dem Eintritt in den jeweiligen Vorwärmstrang ein Brennstoff/Luft-Gemisch zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff- und/oder Luftzufuhr für die jeweilige Brennkammer (3') regelbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Brennkammer (3') Kohle, kohlenstoffhaltige Minerale mit ausreichend positivem Heizwert, Biomasse, Klärschlamm und/oder Abfälle verbrannt werden.
Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Vorkalzinator (1) und einem als Brennkammer (3') betreibbaren Drehrohr- oder Röstofen (3) und/oder einer Brennkammer (3') zur Erzeugung von Heizgas.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der jeweiligen Brennkammer/Drehrohrofen anfallenden Verbrennungsrückstände dem Stoffstrom „kalzinierter Ton” zugegeben werden.