DE1126306B

DE1126306B - Verfahren zum Brennen von Zementrohgut, das Alkalien enthaelt

Info

Publication number: DE1126306B
Application number: DEK38940A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Franz Mueller; Dr-Ing Max Gerhold; Dr Trude Draeger
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1959-10-17
Filing date: 1959-10-17
Publication date: 1962-03-22
Also published as: US3212764A

Description

Verfahren zum Brennen von Zementrohgut, das Alkalien enthält Die Erfindung befaßt sich mit dem Brennen von Zementrohgut, das Alkalien enthält, wobei das Zementrohgut durch direkte Berührung mit dem Ofenabgas vorerhitzt wird.
Manche Zementrohmaterialien enthalten größere Mengen Alkalien, insbesondere Kalium und Natrium, in Form von Oxyden oder Salzen, beispielsweise Chloride. Die Alkalien verdampfen im Brennofen und gelangen mit dem Ofenabgas in den Vorerhitzer. Von dort aus gelangen sie im Kreislauf mir dem erhitzten Rohgut wieder in den Ofen zurück. Die Folge ist, daß sich das Ofenabgas ständig mit Alkalien anreichert und das Zementrohgut in dem Vorerhitzer in immer stärkerem Maße damit beladen wird. Wegen der klebrigen Eigenschaft, welche die Alkalien insbesondere im Temperaturbereich von 700 bis 900° C besitzen, kann es deshalb vorkommen, daß das Zementrohgut in dem Vorerhitzer in seiner Fließfähigkeit beeinträchtigt wird und an den Wänden des Vorerhitzers anbackt.
Die Erfindung ist aus der Aufgabe entstanden, dem Fachmann ein Verfahren zum Brennen von Zementrohgut und Vorerhitzen des Rohgutes durch direkte Berührung mit dem Ofengas an die Hand zu geben, das auch dann, wenn das Rohgut beträchtliche Mengen von Alkalien enthält, einen störungsfreien Betrieb gewährleistet. Die Lösung besteht darin, daß die Ofenabgase vor Eintritt in den Vorerhitzer durch ein Gefäß geleitet und darin zwecks Niederschlagung der mitgeführten Alkalien mit einem kalten, feinkörnigen, festen Stoff in Berührung gebracht werden, welche aus diesem Gefäß, noch bevor er die Verdampfungstemperatur der Alkalien erreicht hat, abgezogen und endgültig aus dem System abgeleitet wird. Die. Alkalidämpfe werden also in fester Form niedergeschlagen. Auf diese Weise wird der Alkaligehalt des Zementrohgutes, welches in den Ofen gelangt, beseitigt oder wenigstens so weit vermindert, daß die eingangs erwähnten Störungen beim Betrieb des Vorerhitzers nicht mehr auftreten.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird als Niederschlagungsgefäß ein Staubabscheider, insbesondere ein Zentrifugal-Staubabscheider, benutzt und der kalte, feinkörnige, feste Stoff in die Abgasleitung eingebracht, die zu dem Staubabscheider führt. Hier mischt sich der feinkörnige Stoff innig mit dem Ofengas und bietet diesem eine große Oberfläche für die Niederschlagung der Alkalien dar.
Für die Niederschlagung der Alkalien können z. B. gemahlene, gegebenenfalls auch wasserhaltige Gesteine, benutzt werden. Vorzugsweise wird hierfür der Rohgutstaub, der im eigenen Betrieb bei der Reinigung der Ofenabgase anfällt, oder ein Teil des Zementrohgutes selbst herangezogen. Weiterhin sind zu diesem Zweck Oxyde der 11., 111. und IV. Gruppe des Periodischen Systems geeignet, die bei der vorherrschenden Temperatur nicht sintern, wie z. B. Ca O, A120s, MgO usw., allein oder in Mischung miteinander.
In der Zeichnung sind als Beispiele zwei Anlagen zum Brennen von 7ementrahmehl nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wiedergegeben.
In Fig. 1 ist an das obere Einlaufende eines Drehrohrofens 1 und gegenüber diesem in geeigneter Weise abgedichtet eine Abgasleitung 2 angeschlossen. Sie verbindet den Ofen mit einem Gefäß 3, das als Zentrifugal-Staubabscheider (Zyklon) ausgebildet ist und dessen Staubaustragrohr 4 in einen Schneckenförderer 5 mündet. Die Abgasleitung 10 des Zyklons 3 führt zu einem Vorerhitzer, der aus einer Reihe hintereinandergeschalteter Erhitzungsstaubabscheider 11, 12, 13, 14 besteht. Sie sind ebenfalls als Zyklone gestaltet und durch Leitungen 15, 16, 17 derart miteinander verbunden, daß das Abgas des Drehrohrofens mittels eines Gebläses 18 nacheinander durch die einzelnen Zyklone gesaugt wird. Vor dem Gebläse ist eine Entstaubungseinrichtung, vorteilhaft ein Elektrofilter 6, angeordnet, dessen Staubaustragrohr 7 in die Abgasleitung 2 mündet. In das Staubaustragrohr ist ein Zellenrad 8 eingeschaltet, das als Dosiereinrichtung für den durchfließenden Staub und zugleich zur Abdichtung des Rohres gegen den Durchfluß von Gas dient. Das Staubaustragrohr 19 des Erhitzungszyklons 11 endet in dem Drehrohrofen 1, während die Staubaustragrohre 20, 21, 22 der übrigen Erhitzungszyklone 12, 13, 14 jeweils mit der zu dem vorhergehenden Zyklon führenden Abgasleitung 10, 15, 16 verbunden sind.
In die Abgasleitung 17 ragt ein Aufgaberohr 24 hinein, das oben zu einem Trichter 25 erweitert ist. Er wird z. B. mittels eines nicht gezeichneten Becherwerkes mit dem zu brennenden. Zementrohmehl beschickt. Vorteilhaft ist das Rohr 24 oberhalb der Abgasleitung 17 unterbrochen und schräg zugespitzt. An die schräge Schnittfläche legt sich eine Pendelklappe 26 an. Sie sitzt fest auf einer Achse 27, die ihrerseits drehbar in den Wänden eines die Klappe umgebenden Gehäuses 28 gelagert ist und außerhalb des Gehäuses einen Hebel 29 trägt. Auf ihm sitzt ein Gewicht 30, welches die Klappe im Schließsinne belastet. Durch Verschieben des Gewichtes wird das Schließmoment so bemessen, daß sich das Zementrohmehl in dem Rohr 24 bis zu einer bestimmten Höhe auf der Klappe anstaut. Hierdurch ist ein guter Materialabschluß gegen den Durchtritt von Gas durch das Rohr 24 gegeben. Entsprechende Pendelklappen 31 bis 35 sind vorteilhaft auch in den Staubaustragrohen 4 und 19 bis 22 vorhanden. Ferner ist vorteilhaft in den Abgasleitungen 2, 10, 15, 16, 17, und zwar mit Abstand unterhalb der Rohre 7, 20, 21, 22, 24 je eine kreisförmige _ Prallplatte 37 bis 41 vorgesehen.
Im Betrieb wird der Trichter 25 ständig mit Zementrohmehl beschickt. Es gelangt nach dem Austritt aus dem Rohr 24 auf die Prallplatte 41 und von ihr gut verteilt in die Abgasleitung 17. Hier wird es von dem Ofengas erfaßt und in der Schwebe mit ihm in den Erhitzungszyklon 14 getragen. Das darin ausgeschiedene Rohmehl wird durch das Staubaustragrohr 22 in die Abgasleitung 16 eingeführt und von dem Abgas, das diese Leitung durchströmt, in den Erhitzungszyklon 13 mitgenommen. In gleicher Weise durchzieht es die Erhitzungszyklone 12 und 11 und gelangt schließlich durch das Staubaustragrohr 19 in den Drehrohrofen. Das Zementrohgut kommt also von Zyklon zu Zyklon mit immer heißerem Abgas in Berührung. Hierdurch findet ein guter Wärmeaustausch von dem Gas auf das Zementrohmehl statt, so daß es mit einer hohen Temperatur in den Ofen eintritt. In ihm wird das Zementrohmehl zu Klinker gebrannt. Dabei werden gleichzeitig die Alkalien, welche insbesondere durch die Tonkomponente in dem Rohmehl enthalten sind, verdampft und von dem Abgas mitgenommen.
Der Rohmehlstaub, der in dem Elektrofilter 6 niedergeschlagen wird, besitzt nur einen geringen Wärmeinhalt. Er fällt in das Rohr 7 und verläßt das Zellenrad in einem gleichmäßigen, kontinuierlichen Strom. Beim Durchgang durch das Rohr gibt der Staub noch so viel Wärme ab, daß er aus ihm in kaltem Zustand austritt. Er trifft anschließend auf die Prallplatte 37, gelangt dann fein verteilt in den Gasstrom, der die Leitung 2 durchzieht, und wird von ihm in den Zyklon 3 getragen. Hierdurch wird das Abgas derart gekühlt, daß die mitgeführten Alkalien auf dem Rohmehlstaub in fester Form kondensieren.
Die Menge des Rohmehlstaubes, die in die Abgasleitung 2 gelangt, wird so groß bemessen, daß einerseits eine gute Abscheidung der Alkalien gewährleistet ist und dennoch der Staub nach der Beladung mit den Alkalien eine so hohe Fließfähigkeit behält, daß unter deren Einwirkung keine Anbackungen in dem Zyklon 3 und den nachgeschalteten Teilen eintreten. Andererseits soll die Menge auch nicht größer sein, weil sonst unnötige Wärmeverluste entstehen. Die richtige Menge kann von Fall zu Fall leicht durch Versuche ermittelt werden.
Fällt in dem Elektrofilter mehr Rohmehlstaub an als in dem Zyklon 3 benötigt wird, so kann der überschüssige Staub in den Drehrohrofen oder auch in den Vorerhitzer - vorteilhaft in die Abgasleitung 17 - eingebracht werden. Zu diesem Zweck ist von dem Rohr 7, und zwar oberhalb des Zellenrades 8, ein Rohr 43 abgezweigt, welches über einen Schnekkenförderer 44 und ein Zellenrad 45 mit der Leitung 17 verbunden ist. Reicht umgekehrt der anfallende Staub für die Niederschlagung der Alkalien nicht aus, so wird ihm vorteilhaft frisches Rohmehl zugegeben. Hierfür ist ein Aufgabetrichter 46 vorhanden, in welchen das frische Rohmehl eingebracht und aus dem es über einen Schneckenförderer 47 und ein Rohr 49 mit einem Zellenrad 48 in das Rohr 7 gespeist wird. Es ist auch möglich, den gesamten Rohmehlstaub, der in dem Elektrofilter gewonnen wird, dem Ofen oder dem Vorerhitzer zuzuführen und die Abgasleitung 2 nur mit frischem Zementrohmehl zu beschicken.
Das mit Alkalien beladene Rohmehl, das aus dem Zyklon 3 austritt, kann beispielsweise als Düngemittel oder als Baukalk (entsäuerter Kalk) benutzt werden.
In Fig. 2 ist eine Einrichtung zum Weiterleiten und gleichzeitigen Kühlen des aus dem Zyklon 3 austretenden Rohmehles dargestellt. Hier ist das Staubaustragrohr 4 des Zyklons an ein beiderseits offenes Rohr 50 angeschlossen. Es weist an einem Ende eine Drosselklappe 51 auf und mündet am anderen Ende in einen Zyklon 52. Das Reingasrohr 53 dieses Zyklons führt über ein Gebläse 54 ins Freie, und sein Staubaustragrohr 55 endet beispielsweise über einem nicht gezeichneten Auffangbehälter. Im Betrieb wird mittels des Gebläses 54 Luft in das Rohr 50 angesaugt, und diese trägt das aus dem Rohr 4 austretende Rohmehl in den Zyklon 52. Dabei gibt das Rohmehl einen großen Teil seiner Wärme an die Luft ab. Sie wird hinter dem Gebläse 54 ins Freie abgestoßen und das im Zyklon niedergeschlagene Rohmehl durch das Rohr 55 ausgetragen.
Die Anlage nach Fig. 1 kann, wie in dem Schema gemäß Fig. 3 dargestellt, sehr vorteilhaft dadurch ergänzt werden, daß hinter dem Gebläse eine Leitung 58 abgezweigt ist, die zu der Abgasleitung 2 führt. Durch die Leitung 58 kann ein Teil des Abgases, das hier nur noch eine geringe Temperatur besitzt, im Kreislauf in die Leitung 2 zurückgeführt und dadurch die Temperatur des Gases, welches diese durchzieht, auf oder etwa auf die Kondensationstemperatur der Alkalien herabgesetzt werden. Auf diese Weise kann bei sehr heißen Ofenabgasen die Rohmehlmenge, welche in die Leitung 2 eingebracht wird, beträchtlich verringert werden.
Wie bereits früher gesagt, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auch der Alkahgehalt des Klinkers beseitigt oder wenigstens vermindert.
Die Erfindung schließt auch eine Verfahrensweise ein, wonach das Abgas zwecks Niederschlagung der mitgeführten Alkalidämpfe vor Eintritt in den Vorerhitzer durch ein oder mehrere Filter, die auswechselbar in der Abgasleitung des Ofens angeordnet und mit einem kalten, feinkörnigen, festen Stoff gefüllt sind, hindurchgeleitet wird. Hierbei werden die Filter periodisch gegen solche mit entsprechendem frischem Stoff ausgetauscht.
Die erfindungsgemäßen Verfahrensweisen sind nicht auf das Brennen von Zementrohmehl oder von ähnlichen keramischen Stoffen beschränkt, sondern können überall dort angewendet werden, wo chemische Reaktionen alkalihaltiger Stoffe bei Temperaturen oberhalb etwa 1000° C ausgeführt werden und die Abgase bei der Umsetzung im direkten oder indirekten Wärmeaustausch Verwendung finden sollen. Bei der Abhitzeverwertung alkalihaltiger Gase treten ähnliche Schwierigkeiten, wie. oben dargetan, durch Anbackungen auf. Daher ermöglicht die Abscheidung der Alkalien aus dem Gas vor dem Abhitzekessel die Verwertung der Abhitze, und zwar praktisch unter Ausnutzung des gesamten Temperaturgefälles.
Soweit man den mit Alkalien beladenen feinkörnigen, festen Stoff nicht als Düngemittel oder Baukalk verwenden will, kann man auch die an dem feinkörnigen, festen Stoff niedergeschlagenen Alkalien durch Auslaugung oder Extraktion mit Wasser in einfacher Weise in reiner Form gewinnen und für die üblichen Verwendungszwecke einsetzen. Der von den Alkalien befreite feinkörnige, feste Stoff kann hierauf, gegebenenfalls noch feucht, wieder für die Niederschlagung der Alkalien verwendet werden.
Die Erfindung ist weiterhin dort am Platze, wo Abgase verwendet werden, die neben Alkalien auch Vanadin mit sich führen.
Sollten die Abgase eine so hohe Temperatur haben, daß auf dem feinkörnigen, festen Stoff die Niederschlagung der Alkalien nicht in genügendem Maße stattfindet, so können die Abgase auch in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig gekühlt werden. Die Kühlung erfolgt nicht nur durch Zugabe des kalten, feinkörnigen, festen Stoffes, d. h. des Adsorptionsmittels, sondern es wird zu diesem Zwecke sehr vorteilhaft das Adsorptionsmittel in dem notwendigen Maße befeuchtet, bevor es in das Niederschlagungsgefäß eingebracht wird; hierdurch läßt sich eine reproduzierbare Abkühlung erreichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Brennen von Zementrohgut, das Alkalien enthält, wobei das Zementrohgut durch direkte Berührung mit dem Ofenabgas vorerhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenabgase vor Eintritt in den Vorerhitzer durch ein Gefäß geleitet und darin zwecks Niederschlagung der mitgeführten Alkalien mit einem kalten, feinkörnigen, festen Stoff in Berührung gebracht werden, welcher aus diesem Gefäß, noch bevor er die Verdampfungstemperatur der Alkalien erreicht hat, abgezogen und endgültig aus dem System abgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß als Niederschlagungsgefäß ein Staubabscheider, insbesondere ein Zentrifugal-Staubabscheider, benutzt und der kalte Stoff in die Abgasleitung, die zu dem Staubabscheider führt, eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gasdurchlässige Wände, mit dem kalten Feststoff gefüllt, periodisch als Filter in den Gasstrom eingeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als kalter Stoff Zementrohmehl oder Oxyde der 1I., 111. oder IV. Gruppe des Periodischen Systems allein oder in Mischung miteinander benutzt werden.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Vorerhitzer ein Teil des Ofenabgases abgezweigt und in die Abgasleitung zurückgeführt wird, welche den Ofen mit dem Niederschlagungsgefäß verbindet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der feinkörnige, mit Alkalien beladene Stoff aus dem Niederschlagungsgefäß in eine von Luft oder kaltem Gas durchzogene Leitung eingebracht und mit der Luft oder dem Gas einem Staubabscheider, insbesondere einem Zentrifugal-Staubabscheider, zwecks Abscheidung zur Wiederverwertung zugeführt wird.