DE102017104216A1 - Process and plant for the production of cement - Google Patents
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Abstract
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Zement wird zunächst in einem Zementklinkerprozess Zementklinker aus Zementrohmehl hergestellt, wobei ein schadstoffhaltiges Abgas entsteht. Anschließend wird der Zementklinker in einem Zementmahlprozess in einer Zementmühle zu Zement gemahlen. Dabei wird zumindest einem Teil des beim Zementklinkerprozess entstehenden Abgases Puzzolan zur Einbindung von Schadstoffen zugegeben, das nachfolgend in einem Filter als mit Schadstoffen angereichertes Puzzolan abgeschieden wird. Anschließend wird zumindest ein Teil des mit Schadstoffen angereicherten Puzzolans dem Zementklinker vor und/oder nach der Zementmühle zugegeben. In the method according to the invention for the production of cement, cement clinker from cement raw meal is first produced in a cement clinker process, with the result that a pollutant-containing exhaust gas is produced. Subsequently, the cement clinker is ground into cement in a cement grinding process in a cement mill. In this case, at least a portion of the resulting in the cement clinker process exhaust gas pozzolan is added to the integration of pollutants, which is subsequently deposited in a filter as pollutants enriched pozzolan. Subsequently, at least a portion of the pollutant-enriched pozzolan is added to the cement clinker before and / or after the cement mill.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Zement, wobei zunächst in einem Zementklinkerprozess Zementklinker aus Zementrohmehl hergestellt wird und anschließend der Zementklinker in einem Zementmahlprozess zu Zement gemahlen wird.The invention relates to a method and a plant for the production of cement, wherein first in a cement clinker process cement clinker is made of cement raw meal and then the cement clinker is ground in a cement grinding process to cement.
Zemente sind hydraulische Bindemittel aus den Bestandteilen Zementklinker, Gips sowie Kompositmaterialien, wie beispielsweise Flugasche oder Hüttensand. Des Weiteren kommen ggf. das Gefüge verbessernde Materialien, wie insbesondere Kalkstein zum Einsatz.Cements are hydraulic binders made of cement clinker, gypsum and composite materials such as fly ash or granulated blastfurnace slag. Furthermore, if necessary, the microstructure improving materials, such as limestone in particular used.
Bei der Klinkerherstellung entstehen durch das verwendete Zementrohmehl und den Brennstoffen Schadstoffe im Abgas. Besonders problematisch sind dabei die entstehenden Quecksilber-Emissionen. Die bei der Klinkerherstellung entstehenden Abgase werden im sogenannten „Verbundbetrieb“ bei der Mahltrocknung der Rohmaterialien genutzt, sodass das im Abgas enthaltene Quecksilber nahezu vollständig im Zementrohmehl eingebunden wird. Eine Minderung der Emissionen ist daher insbesondere im Direktbetrieb erforderlich, bei dem die Abgase zuvor nicht in der Rohmühle genutzt werden. Im Direktvertrieb findet eine Anreicherung des Quecksilbers an dem im Abgas mitgeführten Staub statt. Die Anreicherung kann dabei durch eine Abgaskühlung zusätzlich gesteigert werden, wodurch die Emissionen entsprechend sinken.In the production of clinker, pollutants in the exhaust gas are produced by the raw cement used and the fuels used. Particularly problematic are the resulting mercury emissions. The exhaust gases produced during the clinker production are used in the so-called "combined operation" during the mill drying of the raw materials, so that the mercury contained in the exhaust gas is almost completely incorporated into the cement raw meal. A reduction in emissions is therefore required in particular in direct operation, in which the exhaust gases are not previously used in the raw mill. In direct sales, an accumulation of mercury takes place at the dust carried in the exhaust gas. The enrichment can be additionally increased by an exhaust gas cooling, whereby the emissions decrease accordingly.
Aus der
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde die Abgasreinigung bei der Zementherstellung insbesondere hinsichtlich der Quecksilberemissionen zu verbessern.The invention is based on the object to improve the exhaust gas purification in cement production, in particular with regard to the mercury emissions.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 16 gelöst.This is achieved by the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Zement wird zunächst in einem Zementklinkerprozess Zementklinker aus Zementrohmehl hergestellt, wobei ein schadstoffhaltiges Abgas entsteht. Anschließend wird der Zementklinker in einem Zementmahlprozess in einer Zementmühle zu Zement gemahlen. Dabei wird zumindest einem Teil des beim Zementklinkerprozess entstehenden Abgases Puzzolan zur Einbindung von Schadstoffen zugegeben, das nachfolgend in einem Filter als mit Schadstoffen angereichertes Puzzolan abgeschieden wird. Anschließend wird zumindest ein Teil des mit Schadstoffen angereicherten Puzzolans dem Zementklinker vor und/oder nach der Zementmühle zugegeben.In the method according to the invention for the production of cement, cement clinker is first produced from cement raw meal in a cement clinker process, a pollutant-containing exhaust gas being produced. Subsequently, the cement clinker is ground into cement in a cement grinding process in a cement mill. In this case, at least a portion of the resulting in the cement clinker process exhaust gas pozzolan is added for the inclusion of pollutants, which is subsequently deposited in a filter as pollutants enriched pozzolan. Subsequently, at least a portion of the pollutant-enriched pozzolan is added to the cement clinker before and / or after the cement mill.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Zement sieht eine Zementklinkerherstellungsanlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl und eine Zementmahlanlage mit einer Zementmühle zur Mahlung des Zementklinkers zu Zement vor. Zur Reinigung des bei der Herstellung des Zementklinkers entstehenden Abgases kommt ein Filter zum Einsatz, dem in Strömungsrichtung des Abgases eine Puzzolan-Zugabeeinrichtung zur Zugabe von Puzzolan in das Abgas vorgeordnet ist, wobei der Filter einen Auslass für mit Schadstoffen angereichertes Puzzolan aufweist. In der Zementmahlanlage ist vor und/oder nach der Zementmühle eine Zugabestelle für das mit Schadstoffen angereicherte Puzzolan vorgesehen, die mit dem Auslass des Filters zur Zugabe des mit Schadstoffen angereicherten Puzzolans zum Zementklinker in Verbindung steht.The plant according to the invention for the production of cement provides a cement clinker production plant for the production of cement clinker from raw meal and a cement grinding plant with a cement mill for grinding the cement clinker to cement. To clean the exhaust gas produced during the production of the cement clinker, use is made of a filter in which a pozzolan feed device for adding pozzolan into the exhaust gas is arranged in the flow direction of the exhaust gas, the filter having an outlet for pollutant-enriched pozzolan. In the cement grinding plant, a pollutant-enriched pozzolan feed point is provided in front of and / or after the cement mill, which communicates with the outlet of the filter for adding the pollutant-enriched pozzolan to the cement clinker.
Zementmühlen werden üblicherweise mit einem erwärmten Prozessgas betrieben. Wird das Quecksilber im Zementklinkerprozess lediglich an dem in den Abgasen enthaltenen Staub angereichert und wird dieser Filterstaub anschließend in der Zementmühle beigemischt, kann es aufgrund der Erwärmung zu einer erneuten Verdampfung und in der Folge auch zu Sekundäremissionen von Quecksilber kommen. Durch die Verwendung von Puzzolan zur Einbindung der Schadstoffe im Zementklinkerprozess kann zum einen eine sehr effektive Einbindung der Schadstoffe erreicht werden und zum anderen werden durch die (nochmalige) Zugabe des nun mit Schadstoffen angereicherten Puzzolans vor und/oder nach der Zementmühle eine erneute Verdampfung und infolge auch Sekundäremissionen von Quecksilber vermieden. Dieser Effekt beruht darauf, dass die Schadstoffe, insbesondere Quecksilber besser am Puzzolan als am normalen Filterstaub haften. Cement mills are usually operated with a heated process gas. If the mercury in the cement clinker process is only enriched in the dust contained in the exhaust gases and this filter dust is then admixed in the cement mill, it may come due to the warming to a renewed evaporation and, consequently, secondary emissions of mercury. The use of pozzolan for the integration of pollutants in the cement clinker process, on the one hand, a very effective integration of the pollutants can be achieved and on the other by the (re) addition of the pollutants enriched pozzolan before and / or after the cement mill, a new evaporation and as a result also secondary emissions of mercury avoided. This effect is based on the fact that the pollutants, in particular mercury adhere better to the pozzolan than to the normal filter dust.
Dies hat insbesondere mit der höheren spezifischen Oberfläche und der chemischen Zusammensetzung zu tun. Des Weiteren stellt sich der Effekt ein, dass das Quecksilber, welches vom Filterstaub desorbiert, an dem Puzzolan wieder adsorbiert. Zwar wäre hierfür prinzipiell auch der Einsatz von Aktivkohle denkbar, jedoch würde dies zu einer ungewollten Kohlenstoffanreicherung im Zement führen. Die Einbindung von Schadstoffen, wie Quecksilber, ist hingegen in der Regel nicht limitiert.This has to do in particular with the higher specific surface area and the chemical composition. Furthermore, there is the effect that the mercury, which desorbs from the filter dust, adsorbs to the pozzolan again. Although the use of activated carbon would be conceivable in principle, this would lead to an unwanted carbon accumulation in the cement. The inclusion of pollutants, such as mercury, however, is usually not limited.
Für den oben beschriebenen Zweck kann sowohl ein natürliches als auch ein künstliches Puzzolan zur Einbindung der Schadstoffe zur Anwendung kommen. Des Weiteren kann die Zementmühle mit einem (heißen) Gasstrom betrieben werden, wobei der gemahlene Zement anschließend in wenigstens einer ersten Abscheidestufe, insbesondere einer Sichter- und/oder Zyklonstufe vom Gasstrom getrennt werden. Dabei kann vorgesehen werden, dass das mit Schadstoffen angereicherte Puzzolan des Filters aus dem Zementklinkerprozess zwischen der Zementmühle und der ersten Abscheidestufe in den Gasstrom eingeführt wird. Das mit Schadstoffen angereicherte Puzzolan kann aber auch mit dem Zementklinker der Zementmühle aufgegeben werden.For the purpose described above, both a natural and an artificial pozzolan may be used to incorporate the pollutants. Furthermore, the cement mill can be operated with a (hot) gas stream, wherein the ground cement then in at least a first separation stage, in particular a classifier and / or cyclone stage of the gas stream be separated. It can be provided that the pollutants enriched pozzolan of the filter from the cement clinker process between the cement mill and the first separation stage is introduced into the gas stream. The pollutant-enriched pozzolan can also be abandoned with the cement clinker of the cement mill.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der in der ersten Abscheidestufe abgetrennte Gasstrom wenigstens einer zweiten Abscheidestufe zugeführt werden. Dabei ist denkbar, dass das mit Schadstoffen angereichte Puzzolan und/oder weiteres Puzzolan zwischen der ersten und der zweiten Abscheidestufe in den von der ersten Abscheidestufe abgetrennten Gasstrom eingeführt wird.According to a further embodiment of the invention, the gas stream separated in the first separation stage can be supplied to at least one second separation stage. It is conceivable that the pollutants enriched pozzolan and / or further pozzolan between the first and the second separation stage is introduced into the separated from the first separation stage gas stream.
Als Puzzolan kommt insbesondere ein Puzzolan mit einer inneren Oberfläche von 3-500 m2/g vorzugsweise von 5 - 50 m2/g zum Einsatz. Weiterhin soll das Puzzolan zweckmäßig mit einem Blainewert von 500 - 2000 cm2/g zum Einsatz kommen. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Puzzolan mit einer mittleren Korngröße < 10 µm eingesetzt wird.As pozzolan in particular a pozzolan with an inner surface of 3-500 m 2 / g, preferably from 5 to 50 m 2 / g is used. Furthermore, the pozzolan should suitably be used with a Blaine value of 500 - 2000 cm 2 / g. Moreover, it is advantageous if the pozzolan is used with a mean particle size <10 microns.
Gemäß einer weiteren Option kommt im Zementmahlprozess ein Gasstrom in der Zementmühle zum Einsatz, dessen Schadstoffkonzentration nach wenigstens einer ersten Entstaubung gemessen wird und die Zugabe des mit Schadstoffen angereicherten Puzzolans aus dem Zementklinkerprozess und/oder von weiterem Puzzolan erfolgt im Zementmahlprozess in Abhängigkeit der gemessenen Schadstoffkonzentration. In entsprechender Weise wir auch die Zugabemenge des Puzzolans im Zementklinkerprozess in Abhängigkeit einer Messung der Schadstoffkonzentration des Abgases des Zementklinkerprozesses geregelt.According to a further option, a gas flow in the cement mill is used in the cement grinding process whose pollutant concentration is measured after at least a first dedusting and the addition of the pollutants enriched pozzolan from the cement clinker process and / or of further pozzolan in the cement grinding process depending on the measured pollutant concentration. In a corresponding manner, we also regulated the addition of pozzolan in the cement clinker process as a function of a measurement of the pollutant concentration of the exhaust gas of the cement clinker process.
Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Zugabe des Puzzolans in das im Zementklinkerprozess entstandene Abgas bei einer Temperatur des Abgases von weniger als 400°C, vorzugsweise weniger als 300°C und höchstvorzugsweise bei weniger als 200°C erfolgt. Dadurch kann eine effektive Anreichung des Quecksilbers am Puzzolan erfolgen. Damit das im Zementmahlprozess zugegebene und mit Schadstoffen angereicherte Puzzolan die eingebundenen Schadstoffe, wie Quecksilber, nicht wieder freisetzt, ist es zweckmäßig, die Zementmühle mit einem Gasstrom zu betreiben, der eine Temperatur von weniger als 250°C, vorzugsweise weniger als 200°C und höchstvorzugsweise weniger als 150°C aufweist. Auf diese Weise könne Sekundäremissionen von Quecksilber weitgehend vermieden werden.Furthermore, it is expedient if the addition of the pozzolan into the exhaust gas produced in the cement clinker process takes place at a temperature of the exhaust gas of less than 400 ° C., preferably less than 300 ° C. and most preferably less than 200 ° C. This can be done an effective enrichment of mercury on the pozzolan. In order for the added in the cement grinding process and enriched with pollutants pozzolan the entrapped pollutants, such as mercury, does not release again, it is expedient to operate the cement mill with a gas stream having a temperature of less than 250 ° C, preferably less than 200 ° C and most preferably less than 150 ° C. In this way secondary emissions of mercury can be largely avoided.
In der Zeichnung zeigen
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1 ein schematisches Blockschaltbild der Zementklinkerherstellungsanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 ein schematisches Blockschaltbild der Zementanlage und -
3 ein schematisches Blockschaltbild der Zementklinkerherstellungsanlage gemäß einem zweiten Herstellungsbeispiel.
-
1 1 is a schematic block diagram of the cement clinker production plant according to a first exemplary embodiment, -
2 a schematic block diagram of the cement plant and -
3 a schematic block diagram of the cement clinker production plant according to a second production example.
Die in
Der Anlage
Das beim Zementklinkerprozess entstehende Abgas
Im sogenannten Direktvertrieb, bei dem die Rohmühle
Im Filter
Die in
Des Weiteren ist vor und/oder nach der Zementmühle
Neben dem mit Schadstoffen belasteten Puzzolan
Je nach gewünschter Zementnorm kann der Zement bis zu einer Größenordnung von etwa 30% Puzzolan enthalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung können dabei bis zu 10% des im Endprodukt (Zement) enthaltenen Puzzolan bereits im Zementklinkerprozess über die erste Puzzolan-Zugabeeinrichtung
Das zweite Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass der im Abgas enthaltene Staub 14 separat vom mit Schadstoffen belastete Puzzolan
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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