DE19936375A1 - Verfahren zur Verringerung von flüchtigen Schadstoffen in den Abgasen eines Wärmetauschersytems - Google Patents

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung von flüchtigen Schadstoffen in den Abgasen eines Wärmetauschersystems zur Erhitzung von Zementrohmehl o. dgl. wird teilweise vorgewärmtes Rohmehl auf eine Temperatur zum Freisetzen der darin enthaltenen Schadstoffe erwärmt. Um dies bei zuverlässiger Betriebsweise sowie mit relativ niedrigen Investitionskosten erreichen zu können, wird aus einer oberen Vorwärmerstufe teilweise vorgewärmtes Rohmehl abgezogen und in einer Mischzone mit einem so großen Mengenanteil an bereits hochaufgeheiztem Rohmehl zusammengemischt, daß das erhaltene Rohmehlgemisch auf eine die Schadstoffe freisetzende Mischtemperatur eingestellt und dadurch zumindest flüchtige Schwefeloxide in das Rohmehlgemisch eingebunden werden, während dabei gebildetes Kohlenmonoxid mittels eines Trägergases abgeführt wird. Das die eingebundenen Schwefeloxide enthaltende Rohmehlgemisch wird aus der Mischzone herausgefördert und für sein weiteres Aufheizen in eine passende Vorwärmerstufe eingeleitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung von während der Erhitzung von Zementrohmehl oder der­ gleichen freigesetzten flüchtigen Schadstoffen, insbe­ sondere Schwefeloxiden, Schwefelverbindungen sowie ähn­ lichen flüchtigen Verbindungen, in den Abgasen eines Wärmetauschersystems, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist allgemein bekannt, daß beim Erhitzen und Brennen von mehlförmigen Rohstoffen, wie Zementrohmehl oder dergleichen, in Schwebegas-Wärmetauschersystemen Abgase anfallen, die je nach Art und Herkunft der Rohstoffe einen mehr oder weniger großen Anteil von flüchtigen Schadstoffen, wie Schwefeloxiden, Schwefelverbindungen sowie ähnlichen flüchtigen Verbindungen enthalten, die während der Wärmebehandlung freigesetzt worden sind. Aufgrund entsprechender Umweltschutzauflagen muß in zu­ nehmendem Maße dafür gesorgt werden, daß die Emissionen der genannten Schadstoffe in den Wärmetauscherabgasen verringert werden. Man ist daher bestrebt, die zum Er­ hitzen und Brennen der genannten Rohmaterialien be­ stimmten Verfahren (und die dementsprechend gestalteten Anlagen und Vorrichtungen) im Hinblick auf eine Verrin­ gerung der genannten Schadstoffemissionen in den Wärme­ tauscherabgasen entsprechend auszugestalten bzw. zu er­ weitern.

So ist beispielsweise aus der WO87/04698 ein Verfahren zur Verringerung der Emission von während der Erhitzung von Rohmehl in einem Schwebegas-Vorwärmer bei der Zementherstellung gebildetem Schwefeloxid und/oder von flüchtigen organischen Verbindungen in den Wärmetau­ scherabgasen bekannt. Dabei wird zur Bildung und Frei­ setzung des Schwefeloxids aus den Schwefelverbindungen das aus der obersten Vorwärmstufe kommende Rohmehl mit wenigstens einem Heißgasstrom in einer gesonderten Erhitzungsvorrichtung auf einen Temperaturbereich zwi­ schen 280 und 700°C, insbesondere zwischen 380 und 500°C erhitzt, wozu diese Erhitzungsvorrichtung vorzugs­ weise mit eigenen Feuerungseinrichtungen bzw. Brennern versehen wird. Während das die Vorrichtung verlassende und mit Schwefeloxid oder dergleichen angereicherte Ab­ gas dieser Erhitzungsvorrichtung einer Nachreinigung zur Abscheidung der Schadstoffe unterzogen und/oder dem Ofensystem wieder zugeführt werden kann, wird das in einem Abscheider davon abgetrennte Rohmehl einer Zy­ klonstufe des Vorwärmers zugeführt, damit es in diesem Vorwärmer in üblicher Weise weiter erhitzt werden kann. Allein die zusätzlich vorzusehende Erhitzungsvorrich­ tung, die nicht nur eine entsprechende Erhitzungs­ strecke, sondern auch einen geeigneten Abscheider, ent­ sprechende Steuereinrichtungen und im allgemeinen ei­ gene Feuerungseinrichtungen benötigt, führt zu einem äußerst hohen zusätzlichen Konstruktions- und Investi­ tionsaufwand; darüber hinaus benötigt diese zusätzliche Erhitzungsvorrichtung relativ große Heißgasmengen und für ihre Installation einen erheblichen Raumbedarf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausge­ setzten Art zu schaffen, das sich zum einen durch eine verhältnismäßig deutliche Verringerung der Schadstoffe­ missionen in den Wärmetauscherabgasen sowie durch eine zuverlässige Betriebsweise und zum andern durch relativ niedrige Investitionskosten der zugehörigen Anlagen­ teile auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Anspruches 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst, in einem ersten Verfahrensschritt, aus wenigstens einer oberen Vorwärmerstufe wenigstens eine Teilmenge des auf etwa 300 bis 400°C vorgewärmten Rohmehles abgezogen und in einer Mischzone mit einem so großen, wählbaren Mengenanteil an bereits hoch aufgeheiztem Rohmehl zusammengemischt, daß das erhaltene Rohmehlgemisch auf eine die Schadstoffe freisetzende Mischtemperatur eingestellt wird und dabei zumindest flüchtige Schwe­ feloxide, insbesondere Schwefeldioxid (SO₂) unter Um­ wandlung in Calciumsulfat (CaSO₄) und/oder ähnliche Gipsverbindungen an im hoch aufgeheizten Rohmehl ent­ haltenem Calciumoxid (CaO) gebunden wird, während zu­ mindest hier gebildetes Kohlenmonoxid (CO) mittels ei­ nes Trägergases aus dem Rohmehlgemisch abgeführt wird. Durch das Zusammenmischen der beiden genannten Rohmehl- Mengenanteile wird somit das sich bildende Rohmehlge­ misch auf eine die Verflüchtigungs- bzw. Austreibungs­ temperatur für die Schadstoffe entsprechende Mischtem­ peratur gebracht. Dies kann somit in einer verhältnis­ mäßig einfach auszubildenden Mischzone sowie mit Hilfe eines einfach abzuleitenden, entsprechend großen Mengenanteils des bereits - beispielsweise in der un­ tersten Stufe des Schwebegasvorwärmers und/oder in ei­ ner diesem nachgeordneten Calcinierzone - entsprechend hoch aufgeheizten Rohmehles erfolgen, wodurch - im Ver­ gleich zu der eingangs beschriebenen bekannten Ausfüh­ rung - aufwendige und viel Raum benötigende, zusätzli­ che Heißgas-Erhitzungsstrecken, Feuerungs- und Brenner­ einrichtungen und dergleichen vermieden werden.

In der erfindungsgemäß vorgesehenen Mischzone werden durch das Einstellen der erforderlichen Mischtemperatur des sich bildendes Rohmehlgemisches Schwefeldioxid und andere im zugeführten Rohmehl enthaltene Schadstoffe verflüchtigt bzw. freigesetzt, wobei die freigesetzten bzw. gebildeten Schwefeloxide, insbesondere Schwefeldi­ oxid (SO₂), sofort an dem Calciumoxid (CaO), das mit dem bereits hoch aufgeheizten und wenigstens teilweise calcinierten Rohmehlanteil in die Mischzone eingebracht worden ist, gebunden und zu Gips bzw. entsprechenden Gipsverbindungen, insbesondere Calciumsulfat (CaSO₄) umgewandelt wird. Der in diese Mischzone einzubringende Mengenanteil des bereits hoch aufgeheizten Rohmehles wird dabei zweckmäßig so groß bemessen, daß dieser Men­ genanteil einerseits groß genug ist, um den aus einer oberen Vorwärmstufe zugeführten, teilweise vorgewärmten Rohmehlanteil auf die erforderliche Mischtemperatur zu bringen; andererseits muß aber auch darauf geachtet werden, daß dieser Mengenanteil des hoch aufgeheizten Rohmehles eine ausreichende Menge an CaO bzw. CaO-Par­ tikeln enthält, um alle freigesetzten Schwefeloxide in der Mischzone binden und in der erwähnten Weise umwan­ deln zu können.

In dieser Mischzone verflüchtigtes Kohlenmonoxid (CO) und ähnliche flüchtige brennbare Stoffe werden im we­ sentlichen, soweit sie in der Mischzone gebildet bzw. freigesetzt sind, nicht in das Rohmehlgemisch eingebun­ den und können auf relativ einfache Weise mit einem Trägergasstrom aus dieser Mischzone abgeleitet werden.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird das Rohmehlgemisch zusammen mit den darin einge­ bundenen Schwefeloxiden aus der Mischzone herausgeför­ dert und für sein weiteres Erhitzen und wenigstens teilweises Calcinieren in eine Vorwärmerstufe eingelei­ tet, deren Temperatur höher liegt als in der oberen Vorwärmerstufe, aus der zuvor das teilweise vorgewärmte Rohmehl abgeleitet worden ist. Die in das Rohmehlge­ misch bzw. dessen Gipsanteile eingebundenen Schwefelo­ xide werden somit in eine entsprechende Vorwärmerstufe eingebracht und gelangen - während der weiteren Vorwär­ mung und Calcinierung dieses Rohmehlgemisches - durch den restlichen Vorwärmer und in den Brennofen, da der die Schwefeloxide enthaltende Gips im weiteren Aufheiz­ prozeß beständig ist. Dies bedeutet somit, daß die auf die erfindungsgemäße Weise in der Mischzone freigesetz­ ten, gebildeten bzw. umgewandelten Schadstoffe auf äu­ ßerst zuverlässige Art und Weise so abgeleitet bzw. weitergeleitet werden können, daß ihre Emission in den Abgasen aus dem Schwefelgasvorwärmer auf relativ einfa­ che und doch sehr zuverlässige Weise verhindert werden kann.

Bei einem Verfahren, bei dem als Schwebegas-Vorwärmer ein Zyklonvorwärmer mit mehreren im wesentlichen über­ einander angeordneten Zyklonstufen verwendet wird, in denen das Zementrohmehl mit von oben nach unten zuneh­ menden Temperaturen wärmebehandelt wird, und bei dem das aus der untersten Zyklonstufe kommende, hoch vorge­ wärmte Zementrohmehl vorzugsweise zunächst in einer Calcinierzone zumindest weitgehend calciniert bzw. vor­ calciniert wird, bevor es in den Brennofen eingeleitet wird, ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn zumindest der größte Teil des in der obersten Zy­ klonstufe vorgewärmten Rohmehles mit einer Temperatur von etwa 310 bis 380°C in die Mischzone eingeführt und dort unter Zumischung von hoch aufgeheiztem Rohmehl in steuerbarer Weise auf eine der Schadstoff-Verflüchti­ gungstemperatur entsprechende Mischtemperatur von etwa 370 bis 600°C, vorzugsweise etwa 400 bis 550°C er­ wärmt wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung dieses erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird als Mischzone im wesentli­ chen ein Förderbehälter einer pneumatischen Förderein­ richtung für eine hohe Feststoffbeladung der Förderluft verwendet. Dabei werden diesem Förderbehälter das etwas vorgewärmte Rohmehl aus der obersten Vorwärmerstufe und der hoch aufgeheizte Rohmehl-Mengenanteil an seinem oberen Ende sowie Auflockerungsgas (vorzugsweise Auf­ lockerungsluft) einerseits und Förderluft andererseits an seinem unteren Ende zugeführt. Und hierbei wird fer­ ner das so aufgeheizte Rohmehlgemisch über eine mit ih­ rem unteren Rohrende bis in den Bereich des unteren Be­ hälterendes in den Förderbehälter hineinragende Förder­ rohrleitung mittels der Förderluft in die entsprechende Vorwärmerstufe gefördert, während das Auflockerungsgas zusammen mit darin suspendierten flüchtigen Schadstof­ fen, insbesondere Kohlenmonoxid (CO), vom oberen Ende des Förderbehälters abgeführt werden.

Wie sich später noch aus der Erläuterung eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigne­ ten Anlagenbeispieles ergeben wird, ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch besonders vorteilhaft, wenn dem Förderbehälter der pneumatischen Fördereinrichtung vorgewärmte Förderluft zugeführt und die pneumatische Fördereinrichtung in einer ausreichend warmfesten Ausführung und dabei vorzugsweise in Form eines - an sich bekannten - Senkrechtförderers verwen­ det wird. Derartige pneumatische Fördereinrichtungen und insbesondere pneumatische Senkrechtförderer können in handelsüblicher und daher kostengünstiger Ausführung zur Anwendung kommen.

Im Förderbehälter einer solchen pneumatischen Förder­ einrichtung und insbesondere eines solchen pneumati­ schen Senkrechtförderers wird bekanntlich das von oben her zugeführte Material, in diesem Falle also das Rohmehl bzw. Zementrohmehl, mit Hilfe des Auflocke­ rungsgases fluidisiert und dadurch gleichzeitig weitge­ hend homogenisiert bzw. gemischt. Das untere Ende eines zugehörigen Förderrohres mündet mit relativ geringem Abstand über der Förderluft-Zuführdüse aus, so daß die im wesentlichen von Schadstoffen frei bleibende Förder­ luft das aufgelockerte bzw. fluidisierte Rohmehl in die Förderrohrleitung mitreißt und es somit in Suspension in den entsprechenden oberen Bereich des Vorwärmers fördert. Das Auflockerungsgas hingegen gelangt im we­ sentlichen gesondert von der Förderluft durch die Rohmehlsäule innerhalb des Förderbehälters nach oben und reißt damit die bei der genannten Mischtemperatur verflüchtigten und nicht in das Rohmehlgemisch eingebun­ denen Schadstoffe mit sich, so daß diese mit Schadstof­ fen beladene Auflockerungsluft vom oberen Ende des För­ derbehälters - ohne besondere Abscheidemaßnahmen - ab­ gezogen und an den entsprechenden Bestimmungsort geför­ dert werden kann.

Gerade durch die erfindungsgemäße Verwendung der pneu­ matischen Fördereinrichtung lassen sich somit mehrere Zwecke und Vorteile erreichen: Zunächst wird - wie be­ reits erwähnt - in dem bei dieser pneumatischen Förder­ einrichtung ohnehin vorhandenen Förderbehälter beim Fluidisieren des nur etwas vorgewärmten Rohmehls aus der obersten Vorwärmerstufe und des bereits hoch aufge­ heizten Rohmehles gleichzeitig das gewünschte intensive Vermischen dieser beiden unterschiedlich erwärmten Rohmehlströme erreicht, wodurch die erhaltene Rohmehl­ mischung äußerst gleichmäßig auf die gewünschte Misch­ temperatur, also auf die erforderliche Verflüchtigungs- bzw. Freisetzungstemperatur für die Schadstoffe einge­ stellt bzw. erhitzt werden kann. Die verflüchtigten Schadstoffe, wie z. B. CO und ggf. flüchtige brennbare Stoffe, werden zusammen mit und suspendiert in den üb­ licherweise nach oben aus dem Förderbehälter herausge­ führten Auflockerungsgasen abgeleitet. Das weitgehend oder vollkommen von den zuvor genannten verflüchtigten Schadstoffen befreite, eingebundene Schwefeloxide ent­ haltende Rohmehlgemisch gelangt indessen im fluidisier­ ten Zustand in den unteren Endbereich des Förderbehäl­ ters, wo es - wie an sich bekannt - von der zentral und axial eintretenden Förderluft in das dort befindliche untere Ende der Förderrohrleitung mitgerissen und - im wesentlichen senkrecht - nach oben in den entsprechen­ den Abgabebereich des Zyklonvorwärmers gefördert wird. Wie es aus der Praxis allgemein bekannt ist, kann eine pneumatische Fördereinrichtung der erwähnten Art mit einer relativ geringen Förderluftmenge betrieben wer­ den, weshalb diese Förderluft auch nach Erfüllung ihres Förderzweckes einfach gehandhabt werden kann. Bekannt ist hierbei ferner, daß der zugehörige Förderbehälter verhältnismäßig schlank und raumsparend ausgeführt ist und dementsprechend auch die ganze pneumatische Förder­ einrichtung äußerst raumsparend und unkompliziert in eine entsprechende Anlage - und zwar auch in eine be­ stehende Anlage - integriert werden kann. Schließlich kann eine derartige pneumatische Fördereinrichtung, insbesondere in Form eines sogenannten pneumatischen Senkrechtförderers selbstregulierend und im wesentli­ chen ohne mechanisch bewegte Einrichtungsteile betrie­ ben werden.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand eines Anlagenbei­ spieles näher erläutert, das zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet und in der einzigen Zeichnungsfigur als vereinfachtes Anlagen­ schema dargestellt ist.

Das in dieser Zeichnung veranschaulichte Beispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens enthält zunächst in an sich bekannter Weise einen mehrstufigen Schwebegas-Vorwärmer, der vorzugsweise in Form eines Zyklonvorwärmers 1 ausgebildet ist, ferner einen Brennofen in Form eines Drehrohrofens 2 sowie einen diesem Drehrohrofen 2 nachgeordneten Kühler 3, wobei außerdem im Bereich zwischen dem Zyklonvorwärmer 1 und dem Drehrohrofeneinlauf 2a eine Calcinierzone 4 ausgebildet bzw. angeordnet ist. Der Schwebegas- bzw. Zyklonvorwärmer 1 ist mit mehreren, im dargestellten Ausführungsbeispiel mit vier im wesentlichen übereinan­ der angeordneten Zyklonstufen I, II, III und IV ausge­ führt, von denen die unterste Zyklonstufe I gleichzei­ tig eine Abscheidestufe für die Calcinierzone 4 bildet. Die von unten nach oben zählenden Vorwärmer- bzw. Zy­ klonstufen I, II, III und IV werden nacheinander von unten nach oben von den Abgasen der Calcinierzone 4 durchsetzt, während der Calcinierzone 4 insbesondere die aus dem Drehrohrofen 2 bzw. dessen Einlaufende 2a austretenden Abgase zugeleitet werden, wobei diesen Ofenabgasen zweckmäßig und in üblicher Weise noch - bei 5 - Brennstoffe zugeführt werden. In einer zunächst ge­ rade aufsteigenden und dann über einen Schwerkraftab­ scheider 6 oder dergleichen umgelenkten, rohrförmigen Calcinierstrecke 7 wird im Zyklonvorwärmer 1 ausrei­ chend vorgewärmtes Zementrohmehl in herkömmlicher Weise calciniert und dann in der untersten Zyklonstufe I ab­ geschieden. Das gemäß dem gestrichelten Pfeil 8 zuge­ führte Ausgangsrohmehl wird mit Hilfe der aufsteigenden Abgase aus der zweitobersten Zyklonstufe III der ober­ sten Zyklonstufe IV zugeführt und dabei einer ersten intensiven Wärmebehandlung bzw. Vorwärmung unterworfen, woraufhin dieses in der obersten Zyklonstufe IV teil­ weise vorgewärmte Rohmehl (Pfeile 9) von den Abgasen abgetrennt wird.

Je nach Art und Herkunft der Zementrohstoffe für das Ausgangsrohmehl enthält es mehr oder weniger große An­ teile an Schadstoffen, wie z. B. Schwefeloxiden, Schwe­ felverbindungen, brennbare organische Stoffe und der­ gleichen mehr. Wie eingangs bereits erwähnt worden ist, müssen die während der Erhitzung des Zementrohmehles freigesetzten flüchtigen Schadstoffe soweit wie möglich und den Umweltschutzauflagen entsprechend in den Abga­ sen des Wärmetauschersystems, hier also insbesondere des Zyklonvorwärmers 1, verringert bzw. soweit wie mög­ lich beseitigt werden. Zu diesem Zweck enthält das in der Zeichnung veranschaulichte, besonders bevorzugte Anlagenbeispiel als wesentlichen weiteren Anlagenteil eine pneumatische Fördereinrichtung, die in besonders bevorzugter Weise in Form eines an sich bekannten und im wesentlichen handelsüblichen sogenannten "pneumatischen Senkrechtförderers" 10 ausgeführt ist.

Dieser pneumatische Senkrechtförderer 10 enthält in an sich bekannter Weise einen Förderbehälter 11, der an seinem oberen Ende 11a einen Zuführstutzen 12 für teil­ weise vorgewärmtes Rohmehl aus einer oberen Zyklonstufe und einen zweiten Zuführstutzen 13 für bereits hoch aufgeheiztes Rohmehl sowie einen Abführanschluß 14 für Auflockerungsgas aufweist, während er an seinem unteren Ende 11b eine durch Pfeil 15 angedeutete Zuführung für Auflockerungsgas und einen Zuführanschluß 16 für För­ derluft aufweist, der von unten her zentral und axial in das untere Behälterende 11b hineinragt. Entgegenge­ setzt dazu ragt in diesen Förderbehälter 11 von oben her im wesentlichen koaxial und zentral eine Förder­ rohrleitung 17 hinein, deren unteres Ende 17a bis in das untere Behälterende 11b reicht und mit entsprechen­ dem Abstand offen über dem im allgemeinen düsenförmigen oberen Ende des rohrförmigen Förderluft-Zuführanschlus­ ses 16 endet. Wie durch ausgezogene Linien dargestellt ist, kann das obere Ende 17b der Förderrohrleitung 17 direkt an die zur zweitobersten Zyklonstufe III füh­ rende Heißgasleitung 18 angeschlossen sein. Der Förder­ behälter 11 einer solchen pneumatischen Fördereinrich­ tung 10 ist - wie allgemein bekannt - vorzugsweise als verhältnismäßig schlanker, zylindrischer und daher raumsparend ausgeführter Behälter vorgesehen und im vorliegenden Falle vorzugsweise ausreichend warmfest hergestellt, so daß er - wie noch erläutert wird - pro­ blemlos bei den darin auftretenden erhöhten Temperatu­ ren betrieben werden kann. Als Förderluft (Pfeil 19) - und ggf. als Auflockerungsgas bzw. Auflockerungsluft 15 - wird vorzugsweise vorgewärmte Förderluft zugeführt. Derartige pneumatische Förderbehälter 11 bzw. pneumati­ sche Fördereinrichtungen 10, insgesamt, können relativ günstig ohne mechanisch bewegte Teile und selbstregu­ lierend betrieben werden.

In Anlehnung an das bereits weiter oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren sei zur Betriebsweise der in der Zeichnung veranschaulichten und bisher beschriebe­ nen Anlage folgendes gesagt:

Zunächst sei darauf hingewiesen, daß in dem veranschau­ lichten Anlagenschema die Heißgas- und Abgasleitungen durch dicke ausgezogene Linien dargestellt sind, wäh­ rend die reinen Rohmehl- bzw. Materialleitungen durch dünne gestrichelte Linien veranschaulicht sind, wobei die Heißgas- bzw. Abgasleitungen und die Rohmehl- bzw. Materialleitungen Drehrohrofen 2, Calcinierzone 4, Zy­ klonstufen I bis IV und den Förderbehälter 11 der pneu­ matischen Fördereinrichtung 10 in entsprechender Weise miteinander verbinden.

Bei dem zuvor beschriebenen Aufbau der veranschaulich­ ten Anlage kann diese so betrieben werden, daß - je nach Art und Herkunft des Zementrohmateriales und der darin enthaltenen Schadstoffe - zumindest eine größere Teilmenge des auf etwa 300 bis 400°C, vorzugsweise etwa 310 bis 380°C, teilweise vorgewärmten Rohmehles (Pfeile 9), in der Regel aber vorzugsweise das gesamte vorgewärmte Rohmehl (Pfeile 9) abgezogen und durch den Zuführstutzen 12 in den Förderbehälter 11 von oben her eingeleitet wird. Bei entsprechender Rohmaterialbe­ schaffenheit könnte es mitunter auch zweckmäßig sein, einen wählbaren Anteil des teilweise vorgewärmten Rohmehles aus der zweitobersten Zyklonstufe III eben­ falls der Mischzone bzw. einen wählbaren kleinen Anteil des Rohmehls 9 aus der obersten Zyklonstufe IV der nachfolgenden Zyklonstufe III zuzuführen. In jedem Fall wird jedoch gleichzeitig - entsprechend den gestrichel­ ten Linien 20 bzw. 20a ein wählbarer bzw. einstellbarer Mengenanteil an bereits hoch aufgeheiztem Rohmehl durch den zweiten Zuführstutzen in das obere Ende 11a des Förderbehälters 11 eingeleitet. Dieses - beispielsweise auf etwa 750-850°C - erhitzte Rohmehl bzw. Heißmehl wird zweckmäßig - durch entsprechende einstellbare Aufteileinrichtungen (wie angedeutet) - aus der unter­ sten Vorwärmer- bzw. Zyklonstufe I und/oder aus einem Rezirkulationsbereich der Calcinierzone 4 abgeleitet, d. h. dieses hocherhitzte Rohmehl ist bereits - bei ent­ sprechend hohen Temperaturen - teilentsäuert oder weit­ gehend entsäuert. Der Förderbehälter 11 bzw. dessen In­ nenraum bildet nun eine Mischzone, in der das aus der obersten Zyklonstufe IV stammende teilweise vorgewärmte Rohmehl und der Mengenanteil des hochaufgeheizten Rohmehles - insbesondere durch das Einwirken des Auf­ lockerungsgases (Auflockerungsluft) - sofort intensiv zusammengemischt werden. Wie bereits weiter oben erläu­ tert worden ist, wird der Mengenanteil des in den För­ derbehälter 11 eingeleiteten hocherhitzten Rohmehles so groß bemessen, daß das sich bildende bzw. gebildete Rohmehlgemisch auf eine die Schadstoffe freisetzende Mischtemperatur eingestellt und dabei zumindest flüch­ tige Schwefeloxide, insbesondere SO₂, an das - durch die wenigstens teilweise Calcinierung gebildete - Cal­ ciumoxid (CaO) gebunden werden (Umwandlung insbesondere in CaSO₄). Die so in das ganze Rohmehlgemisch eingebun­ denen Schwefeloxide werden dann in diesem Rohmehlge­ misch mit Hilfe der Förderluft pneumatisch durch die Förderrohrleitung 17 in die Gasleitung 18 gefördert und von dort direkt in die zweitoberste Zyklonstufe III des Vorwärmers 1 eingeleitet, in der die Behandlungs- bzw. Vorwärmtemperatur bekanntlich höher liegt als in der obersten Zyklonstufe IV, aus der zuvor das teilweise vorgewärmte Rohmehl in den Förderbehälter 11 abgeleitet worden ist. Das während des Zusammenmischens im Förder­ behälter 11 gebildete flüchtige Kohlenmonoxid (CO) und eventuell weitere dabei gebildete flüchtige brennbare Stoffe werden nicht in das Rohmehlgemisch eingebunden, sondern von den im Förderbehälter 11 aufsteigenden Auf­ lockerungsgasen (Auflockerungsluft) nach oben mitgeris­ sen und durch den Abführanschluß 14 entsprechend den strichpunktierten Linien 21 bzw. 21a - als entspre­ chende Gassuspension - abgeführt. Die gewissermaßen als Trägergas wirkenden Auflockerungsgase können nun zusam­ men mit den darin suspendierten flüchtigen Schadstoffen auf relativ einfache Weise - wie im Anlagenschema ange­ deutet - wahlweise in die Calcinierzone 4 und/oder di­ rekt in die Brennzone des Drehrohrofens 2 eingeleitet werden, oder sie können ggf. auch vollkommen oder teil­ weise aus dem Brennprozeß abgezogen und einem gesonder­ ten Reinigungsprozeß bzw. einer geeigneten Verbren­ nungseinrichtung zugeführt werden. In jedem Falle bela­ sten CO und evtl. andere in diesen Auflockerungsgasen abgezogene flüchtige Schadstoffe nicht mehr die dieses Wärmetauschersystem bzw. diesen Zyklonvorwärmer 1 am oberen Ende verlassenden Abgase.

Was nun die Handhabung der Förderluft anbelangt, mit der das Rohmehlgemisch über die Gasleitung 18 in die zweitoberste Zyklonstufe III gefördert worden ist, so wird bei der erläuterten und in ausgezogenen Linien dargestellten Förder- und Betriebsweise so vorgegangen, daß die Förderluft und das von ihr geförderte Rohmehl­ gemisch gemeinsam in diese zweitoberste Zyklonstufe III eingeführt werden. Dies ist möglich, weil die pneumati­ sche Fördereinrichtung 10 mit einer verhältnismäßig ho­ hen Feststoff- bzw. Rohmehlbeladung in der Förderluft arbeitet und letztere daher das obere Ende des Zyklon­ vorwärmers 1 nicht übermäßig belastet. Diese Handhabung der Förderluft ist im allgemeinen jedoch nur dann ver­ tretbar, wenn das Rohmehlgemisch weitgehend frei ist von CO und evtl. brennbaren Stoffen und dadurch eben keine unerwünschte Belastung der den Vorwärmer 1 ver­ lassenden Abgase entsteht.

Enthält das aus dem Förderbehälter 11 nach oben geför­ derte Rohmehlgemisch aber brennbare flüchtige Bestand­ teile bzw. wird während dieser Förderung in der Förder­ rohrleitung 17 noch zumindest Kohlenmonoxid gebildet, dann muß dafür gesorgt werden, daß dieses CO und even­ tuell andere brennbare flüchtige Bestandteile nicht mit in die Gasleitung 18 und somit in die zweitoberste Zy­ klonstufe III gelangen. In diesem Falle ist es daher zweckmäßig - wie im Anlagenschema strichpunktiert ein­ gezeichnet -, das obere Ende der Förderrohrleitung 17 in einen geeigneten Abscheider, beispielsweise einen Zyklonabscheider oder - wie dargestellt - Schwer­ kraftabscheider 22 zu führen, in dem das Rohmehlgemisch von der Förderluft und den darin suspendierten flüchti­ gen Bestandteilen abgetrennt wird. Das abgeschiedene Rohmehlgemisch kann dann der Gasleitung 18 und somit wiederum der zweitobersten Zyklonstufe III zugeleitet werden. Die die flüchtigen Schadstoffe enthaltende För­ derluft kann nun wahlweise entweder in eine geeignete Abscheide- bzw. Filtereinrichtung gesondert abgeführt oder mit der aus dem Förderbehälter 11 kommenden Sus­ pension aus Auflockerungsgasen und Schadstoffen zusam­ mengeführt und weitergeleitet werden. Auch in diesem Fall wird somit dafür gesorgt, daß keine flüchtigen Schadstoffe mit der Förderluft in die Abgase des Zy­ klonvorwärmers 1 gelangen.

Bei einer auf dem oben geschilderten Anlagenschema ba­ sierenden Versuchsreihe unter Anwendung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens konnte festgestellt werden, daß zunächst bei normaler Betriebsweise, d. h. ohne das er­ findungsgemäße Zusammenmischen von nur teilweise vorge­ wärmtem Rohmehl und bereits hoch aufgeheiztem Rohmehl, zwar durch geeignete Temperaturstufungen etwa im Be­ reich der zweitobersten Zyklonstufe des Vorwärmers eine Absenkung der Emissionen von flüchtigen Schadstoffen in den Wärmetauscherabgasen auf unter 1.000 mg SO₂/Nm³ nach der obersten Zyklonstufe erzielt werden konnte. Die anschließend durchgeführten Versuche unter Anwen­ dung des erfindungsgemäßen Verfahrens (etwa mit einer Anlage entsprechend dem erläuterten Anlagenbeispiel), d. h. unter Ausnutzung der Mischzone, in der teilweise vorgewärmtes Rohmehl mit einem entsprechend großen Men­ genanteil an bereits hoch aufgeheiztem Rohmehl zusam­ mengemischt worden ist, konnte jedoch noch eine weitge­ hend deutliche Verringerung der flüchtigen SO₂-Emissio­ nen erzielt werden, d. h. die SO₂-Emissionen in den Wär­ metauscherabgasen wurden in einigen Versuchen mit unter 300 mg SO₂/Nm³ (bei 10% O₂) nach der obersten Zyklon­ stufe festgestellt, während bei weiteren Versuchen so­ gar überhaupt keine SO₂-Emission in den Abgasen nach der obersten Zyklonstufe nachgewiesen werden konnte. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher eine sehr weitgehende Reduktion von unerwünschten flüchtigen Schadstoffen, insbesondere Schwefeloxiden und derglei­ chen in den Abgasen von Wärmetauschern bzw. Schwebegas­ vorwärmern bei der Erhitzung von Zementrohmehlen oder dergleichen. Dies kann bei äußerst zuverlässiger Be­ triebsweise mit verhältnismäßig niedrigen Investitions­ kosten und mit relativ geringem zusätzlichen Raumbedarf sowohl bei Neuanlagen als auch bei bereits vorhandenen Anlagen erreicht werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Verringerung von während der Erhitzung von Zementrohmehl oder dergleichen freigesetzten flüchtigen Schadstoffen, insbesondere Schwefeloxi­ den, Schwefelverbindungen, brennbaren organischen Stoffen u. ä., in den Abgasen eines Wärmetauschersy­ stems, wobei das Rohmehl in einem mehrstufigen Schwebegasvorwärmer (1) mit den heißen Abgasen eines Brennofens (2) stufenweise vorgewärmt und wenigstens teilweise calciniert wird, bevor es dem Brennofen aufgegeben und darin gebrannt wird, und wobei teil­ weise vorgewärmtes Rohmehl auf eine Temperatur ge­ bracht wird, bei der im Rohmehl enthaltene Schadstoffe freigesetzt werden,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) aus wenigstens einer oberen Vorwärmerstufe (IV) wird zumindest eine Teilmenge des auf etwa 300 bis 400°C teilweise vorgewärmten Rohmehles (9) abgezogen und in einer Mischzone (11) mit einem so großen wählbaren Mengenanteil an bereits hoch aufgeheiztem Rohmehl zusammengemischt, daß das erhaltene Rohmehlgemisch auf eine die Schadstoffe freisetzende Mischtemperatur einge­ stellt und dabei zumindest flüchtige Schwefelo­ xide, insbesondere SO₂, unter Umwandlung in Cal­ ciumsulfat (CaSO₄) und/oder ähnliche Gipsverbin­ dungen an im hoch aufgeheizten Rohmehl enthal­ tenem Calciumoxid (CaO) gebunden werden, während zumindest hier gebildetes Kohlenmonoxid (CO) mittels eines Trägergases aus dem Rohmehlgemisch abgeführt wird;
• b) das Rohmehlgemisch wird zusammen mit den darin eingebundenen Schwefeloxiden aus der Mischzone (11) herausgefördert und für sein weiteres Auf­ heizen und wenigstens teilweises Calcinieren in eine Vorwärmerstufe (III) eingeleitet, deren Temperatur höher liegt als in der oberen Vorwärmstufe (IV), aus der zuvor das teilweise vorgewärmte Rohmehl abgeleitet worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Schwebegasvor­ wärmer ein Zyklonvorwärmer (1) mit, mehreren im we­ sentlichen übereinander angeordneten Zyklonstufen (I bis IV) verwendet wird, in denen das Zementrohmehl mit von oben nach unten zunehmenden Temperaturen wärmebehandelt wird, und wobei das aus der untersten Zyklonstufe (I) kommende, hochvorgewärmte Rohmehl vorzugsweise zunächst in einer Calcinierzone (4) zu­ mindest weitgehend calciniert wird, bevor es in den Brennofen (2) eingeleitet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest der größte Teil des in der obersten Zyklonstufe (IV) teilweise vorgewärmten Rohmehles (9) mit einer Temperatur von etwa 310 bis 380°C in die Mischzone (11) eingeführt und dort un­ ter Zumischung von hochaufgeheiztem Rohmehl in steu­ erbarer Weise auf eine der Schadstoff-Verflüchti­ gungstemperatur entsprechende Mischtemperatur von etwa 370 bis 600°C, vorzugsweise etwa 400 bis 550°C erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Mischzone im wesentlichen ein För­ derbehälter (11) einer pneumatischen Fördereinrich­ tung (10) für hohe Feststoffbeladung der Förderluft verwendet wird, wobei diesem Förderbehälter das teilweise vorgewärmte Rohmehl (9) aus der obersten Vorwärmerstufe (IV) und der hochaufgeheizte Rohmehl- Mengenanteil an seinem oberen Ende (11a) sowie Auf­ lockerungsgase einerseits und Förderluft anderer­ seits an seinem unteren Ende (11b) zugeführt werden und wobei das Rohmehlgemisch über eine mit ihrem un­ teren Rohrende (17a) bis in den Bereich des unteren Förderbehälterendes (11b) hineinragende Förderrohr­ leitung (17) mittels der Förderluft in die entspre­ chende Vorwärmerstufe (III) gefördert wird, während die Auflockerungsgase zusammen mit darin suspendier­ ten flüchtigen Schadstoffen, wie CO u. dgl., vom obe­ ren Behälterende (11a) abgeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Förderbehälter (11) abgeführten Auf­ lockerungsgase (21, 21a) mit den darin suspendierten Schadstoffen wahlweise in die Calcinierzone (4) und/oder direkt in die Brennzone des Drehrohrofens (2) eingeleitet oder vollkommen oder teilweise aus dem Brennprozeß abgezogen und einem gesonderten Rei­ nigungsprozeß zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Förderluft und das von ihr geför­ derte Rohmehlgemisch gemeinsam in die entsprechende Vorwärmerstufe (III) eingeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das dem Förderbehälter (11) zuzufüh­ rende, teilweise vorgewärmte Rohmehl (9) im wesent­ lichen nur der obersten Vorwärmerstufe (IV) entnom­ men und das erwärmte Rohmehlgemisch aus dem Förder­ behälter (11) bis in den Bereich der zweitobersten Vorwärmerstufe (III) gefördert, dort aus der Förder­ luft abgeschieden und in diese Vorwärmerstufe (III) eingeführt wird, während die abgetrennte Förderluft (23) wahlweise entweder gesondert abgeführt oder mit der aus dem Förderbehälter kommenden Suspension aus Auflockerungsgasen und Schadstoffen zusammengeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Förderbehälter (11) der pneumatischen För­ dereinrichtung (10) vorgewärmte Förderluft zugeführt und die pneumatische Fördereinrichtung in einer aus­ reichend warmfesten Ausführung und dabei vorzugs­ weise in Form eines pneumatischen Senkrechtförderers verwendet wird.