DE2032755C2

DE2032755C2 - Verfahren zur elektrostatischen Staubabscheidung aus staubhaltigen Gasen eines Zement-Drehofens

Info

Publication number: DE2032755C2
Application number: DE2032755A
Authority: DE
Inventors: Claudi H. Dipl.-Ing. Kopenhagen/Koebenhavn Westh
Original assignee: FLSmidth and Co AS
Current assignee: FLSmidth and Co AS
Priority date: 1969-07-04
Filing date: 1970-07-02
Publication date: 1985-01-31
Also published as: ES381415A1; FR2054615B1; JPS4815986B1; FR2054615A1; SE363742B; ZA704581B; DE2032755A1; GB1262100A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrostatischen Staubabscheidung aus staubhaltigen Gasen eines Zement-Drehofens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die staubhaltigen Gase von Zementbrennanlagen können selbstverständlich nicht ohne vorherige Reinigung in die Atmosphäre abgeführt werden. In der Regel wird daher der Gasstrom einem elektrostatischen Abscheider zugeführt, dessen Wirksamkeit vom elektrischen Widerstand des Staubs abhängt, der in vielen Fällen im Größenbereich von 10" bis 10¹³Ohmcm liegt. Dieser hohe Widerstand mit seiner isolierenden Wirkung behindert natürlich das Abscheiden. Der elektrische Widerstand des Staubs hängt unter anderem von der Temperatur und dem Feuchtigkeitsgehalt der Gase ab und nimmt normalerweise zunächst mit der Temperatur bis zu einem Maximum zu und nimmt dann mil weiter steigender Temperatur wieder ab. F.ine typische Kurve des elektrischen Widerstands als Funktion der Temperatur wird bei A in der grafischen Darstellung gezeigt, wonach ein hoher Widerstand vermieden werden kann, wenn die Temperatur der Abgase gesenkt wird. Es ist auch bekannt, dies zu tun und die Gase durch Einblasen von Wasser oder Wasserdampf mit oder ohne einen Gehalt an verschiedenen Chemikalien zu konditionieren. Bei dieser Kühlung der Gase wird auch der Staub gekühlt; zusätzlich wird er befeuchtet, und infolgedessen wird sein Widerstand bis auf eine annehmbare Höhe verringert, bei der eine hohe Wirksamkeit des Abscheiders aufrechterhalten werden kann. Bei Gastemperaturen von etwa 400° C oder mehr ist die Wassermenge sehr groß, die eingeblasen werden muß, um den Widerstand auf einen annehmbaren Grad zu erniedrigen. Das Einblasen so großer Wassermengen und deren Verteilung machen besondere Kühltürme oder Wasserinjektionskammern erforderlich, was praktisch in jeder Hinsicht nachteilig ist.

Aus der DE-PS 7 20 635 ist ein Verfahren zur Vorbehandlung von elektrostatischem Scheidegut vor der Trennung bekannt, und zwar eine Vorbehandlung mit chemischen Benetzungsmitteln. Dieses Verfahren betrifft als Scheidegut ganz offensichtlich Feststoffgemenge und deren entsprechende Behandlung und macht von wasserlöslichen Alkaliverbindungen als Benetzungsagens Gebrauch. Dieses bekannte Scheide verfahren ist keineswegs erfolgversprechend bei der elektrostatischen Staubabscheidung einsetzbar.

Aus der DE-AS 12 89 854 ist ein Verfahren zum Kühlen und Befeuchten eines heißen Gasstroms bekannt, wozu Wasser in den Gasstrom eingedüst wird. Zusam-

jo men mit der Wassereindüsung wird ein feinkörniger Feststoff als Kontaktstoff zusätzlich in das zu reinigende Gas eingebracht, wobei dieser Feststoffeinbringung nach ausdrücklicher Angabe die Aufgabe zukommt, zugleich für eine Kühlung zu sorgen. Es muß sich daher bei den einzubringenden Feststoffen um »kalte« Feststoffe handeln. Auf jeden Fall dient die Feststoffeinbringung der Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen Gas und Wasser und keinesfalls etwa der Einwirkung auf den Widerstand des zu entstaubenden Gases.

Aus der US-PS 23 82 565 ist es in Verbindung mit dem Rösten von Erzen in metallurgischen Ofenanlagen bekannt, wasserlösliche Alkalien beizugeben, die unter der Einwirkung der in den öfen herrschenden Temperaturen verdampfen und deren so gebildete Dämpfe sich anschließend mit dem in den Röstgasen enthaltenen Staub mischen und so zu einer Konditionierung der Röstgase beitragen derart, daß sich die Röstgase in einen elektrostatischen Staubabscheider entstauben lassen. Metallurgische Brennanlagen sind jedoch keineswegs einfach mit Zementbrennanlagen vergleichbar, da bei letzteren generell besondere Verfahrensführungsmaßnahmen notwendig bzw. sogar selbstverständlich sind, die einen Vergleich mit metallurgischen Anlagen in verfahrenstechnischer Hinsicht und die Übernahme von Maßnahmen von dort her unm öglich machen.

Aus der DE-PS 6 58 060 ist eine im wesentlichen gleichartige Verfahrensweise wie aus der eben erwähnten US-PS bekannt, jedoch ohne Beschränkung auf metallurgische Prozesse, wenn das dort beschriebene Verfahren auch hauptsächlich für die Anwendung bei solchen bestimmt ist. Beachtlich ist bei beiden bekannten Verfahrensweisen jedoch, daß die dort als Konditionierungsmittel zuzugebenden wasserlöslichen Alkalien zusammen mit dem Bchandlungsgut dem Ofen der Anlage

h^r> zugeführt werden. Die Zugabe der Konditionierungsmittel bereits im Ofen der Anlage kann, sofern dies bei einer /.emcnlbrcnnanlage vorgesehen wird, nicht /u demselben Ziel führen wie bei den bekannten Vcrfah-

ren, da wegen der Besonderheiten des Zementbrennens der weitaus wesentlichste Teil des Konditionierungsmittels im Vorwärmer aas dem vom Ofen kommenden Ofengas abgeschieden und dann mit den vorgewärmten Rohmehl zum Ofen zurückgeführt würde.

Schließlich ist aus der GB-PS 11 45 827 noch bekannt, daß normalerweise alkalihaltige Steife in Zementrohmaterialien enthalten sind und daß ein Teil derselben mit dem Abgas der Brennanlage dem Elektrofilter zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs hinsichtlich seiner Gattung bezeichnete Verfahren so auszubilden, daß eine wirksame Staubabscheidung unter Verwendung eines elektrostatischen Staubabscheiders trotz der an sich hohen Temperatur der Abgase von Zementbrennanlagen möglich ist, ohne dabei etwa nachteilig auf die Wärmewirtschaftlichkeit der gesamten Brennanlage Einfluß zu nehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen zu ersehen.

Um die Wirksamkeit eines elektrostatischen Staubabscheiders dauerhaft zu erhalten, schlägt die Erfindung nicht etwa den Weg ein, die Abgase zu kühlen, weil dies mit einem nachteiligen Eingriff in den Wärmehaushalt einer Zementbrennanlage verbunden wäre; statt dessen sieht die Erfindung praktisch vor, die Abgase in den Abscheider mit einer höheren Temperatur oberhalb derjenigen einzuführen, bei der der Staub den gröüten elektrischen Widerstand besitzt. Hierzu macht die Erfindung Gebrauch von der bekannten Tatsache, daß in einer kleinen Menge in Abgasen enthaltene wasserlösliche Alkaliverbindungen den Widerstand des Staubs um mehr als das 200fache verringern können.

In der Zeichnung zeigt die Kurve B den typischen Verlauf des Widerstands, wenn eine wasserlösliche Alkaliverbindung in den Gasen enthalten ist, wobei der Wassergehalt der gleiche ist. wie bei den Gasen auf die sich die Kurve A bezieht. Angenommen, daß die Gase, ohne durch Einblasen von Wasser oder Wasserdampf gekühlt zu werden, eine Temperatur von etwa 350°C besitzen, wenn sie den Abscheider erreichen, so zeigt die Zeichnung, daß dank der Erfindung der Widerstand vom Meßpunkt C ohne Konditionieren irgendwelcher Art zum Meßpunkt D mit Konditionieren durch Einführung der Alkaliverbindung als Konditionierungsagens um etwa das lOfache verringert wird.

Das Konditionierungsagens kann zu den Gasen in fester Form zugefügt werden; um aber eine günstige Verteilung zu erhalten, ist es vorteilhaft, es als wäßrige Lösung einzuführen, die so wenig Wasser vie möglich enthält, so daß kein wesentliches Abkühlen stattfindet.

Beispiele geeigneter Alkaliverbindungen sind K2SO4. Na)SOi, KCI und NaCI, welche als Konditionierungsagentien in Mengen entsprechend 0,05 — 2% Na2Ooder KjO in der Staubmenge eingeführt werden können. Das Konditionierungsagens kann als eine wäßrige Lösung von beispielsweise 10% Konzentration eingeblasen werden. Wenn diese kleine Menge an Flüssigkeit in die Gase eingeführt ist, ist das Ergebnis eine unmittelbare Verdampfung des Wassers und wirksame Verteilung der sehr feinen Alkaliteilchen in den Gasen; diese Teilchen werden auf dem Staub abgelagert. Solch kleine Wassermengen führen nicht /ur Bildung von Brei an der liinblasstelle und daher ist es naturgemäß nicht notwendig irgendwelche SDC/ialkühllürmc oder Kinblaskammern vorzusehen.

Die Erfindung kann mit Vorteil bei Drehöfenanlagen angewendet werden, worin körniges Rohmaterial zu dem Drehofen durch einen Vorerhitzer eingeführt wird, in dem es durch die heißen Gase des Drehofens vorerhitzt wird, die anschließend durch einen elektrostatischen Abscheider weitergehen. Derartige Anlagen sind im allgemeinen in der Zementindustrie zum Brennen von Zementrohmehl gebräuchlich. Bei einer solchen Anlage kann die EinblassteHe für die Lösung einer wasserlöslichen Alkaliverbindung vorteilhafterweise zwischen dem Vorerhitzer und dem Abscheider liegen oder, wenn der Vorerhitzer aus einer Reihe von Zyklonen besteht, kann sie sich vorteilhafterweise in der letzten Zyklonstufe befinden.

Nun besteht Zementrohmaterial üblicherweise aus kalksteinhaltigen und tonhaltigen Bestandteilen. Letztere enthalten meistens flüchtige Anteile in der Form von Alkalien normalerweise als Silikate, die nicht wasserlöslieh sind. Wenn sie wasserlöslich wären, wären sie keine Materialien mit dem Charakter von Tonen. Bei den Brenn- und Calcinierstufen im Drehofen werden einige dieser Bestandteile verflüchtigt und aus der Calcinierungszone in den Verbrennungsabgasen weggetragen.

Wenn die Gase auf das kühlere Rohmehl im Vorerhitzer treffen, kondensieren die verflüchtigten Anteile auf den Teilchen des Rohmehls, oder Tröpfchen daraus verfestigen sich einfach in Form wasserlöslicher Bestandteile insbesondere in der Form von Sulfaten, Chloriden oder Oxiden. Ein hoher Gehalt an Alkali und Chlor verleiht dem Rohmehl eine Neigung zum Klumpen, und der Gehalt an Alkali und Chlor kann so groß werden, daß das heiße Rohmehl an den Wänden des Vorerhitzers zusammenbackt. In jedem Fall besteht ein ständiger Umlauf von Alkali zwischen dem Drehofen und dem Vorerhitzer.

Da das Rohmehl Alkali enthält, sieht die Erfindung vor, einen Teil des vorerhitzten Rohmehls, das eine hohe Alkalikonzentration aufweist, von dem Rest abzutrennen, um das Konditionierungsagens zu bilden. Dieser Teil kann in sehr vorteilhafter Weise aus dem Rohr abgetrennt werden, durch das das vorerhitzte Rohmehl üblicherweise in das obere Ende des Drehofens eingeführt wird.

Der abgetrennte Teil kann in die heißen Gase in verschiedener Weise eingeführt werden. So kann er in Suspension in Gas getragen oder mechanisch gefördert werden, um in die heißen Gase einzutreten, die vom Vorerhitzer zum Abscheider strömen. Wenn er in Suspension weggetragen wird, so geschieht dies sehr vorteilhaft dadurch, daß ein Teil des Gasstroms aus dem Drehofen veranlaßt wird, um den größten Teil des Vorerhitzers herumzugehen und den abgetrennten Teil des vorerhitzten Rohmehls in diesen Nebenstrom einzuspeisen. Vorgezogen jedoch wird, den abgetrennten Teil mit Wasser auszulaugen, um eine konzentrierte wäßrige Lösung der wasserlöslichen Bestandteile zu erzeugen, die dann, wie bereits erwähnt, in ein Rohr zwischen Vorerhitzer und Abscheider oder in die letzte Zyklonstufe eingeblasen wird.

Drehofen und Vorerhitzer sind üblicherweise durch ein Rohr verbunden, durch das die heißen Gase des Drehofens strömen, wobei diese heißen Gase in Suspensio,. etwas vorerhitztes Rohmehl mit sich tragen, das

b^r> gerade in den Drehofen eingeführt wurde und das somit normalerweise /wischen dem Vorerhilzer und Drehofen umläuft.

Ein Teil des Gasstroms, der das vorerhitztc Rohmehl

trägt, kann abgezweigt werden, um das in ihm enthaltene vorerhitzte Rohmehl in Form eines Nebenstroms zu einer Stelle zwischen dem Vorerhitzer und dem Abscheider zu tragen; oder dieser abgezweigte Strom kann durch einen kleinen Zyklon geleitet werden, in dem das vorerhitzte Rohmehl abgetrennt wird, worauf es nachher ausgelaugt wird, um eine Alkalilösung zu ergeben, oder es wird mechanisch zu einer Stelle für die Einführung zwischen Vorerhitzer und Abscheider gefördert.

Auch der in dem elektrostatischen Abscheider abgefangene Staub kann als Konditionierungsagens brauchbar sein, und ein Teil davon kann daher für diesen Zweck benutzt werden.

Hierzu ! Blatt Zeichnungen

25 30 35 40 45 50 55 60 65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrostatischen Staubabscheidung aus staubhaltigen Gasen eines Zement-Drehofens, in dem zunächst durch einen Vorerhitzer hindurchgeführtes Zementrohmaterial zu Klinker gebrannt wird und dessen heiße, staubhaltige Gase anschließend durch den Vorerhitzer hindurchgeführt, danach mit mindestens einem konditionierenden Agens versetzt und abschließend einem elektrostatischen Staubabscheider zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Vorerhitzer hindurchgeführten Gase mit einem Teil des wasserlösliche Alkaliverbindungen enthaltenden, vorerhitzten Zementrohmaterials als Konditionierungcagens versetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Konditionierungsagens verwendete Teil des vorerhitzten Zementrohmaterials in einem Gas suspendiert wird, wenn er in den zu reinigenden Gasstrom eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des das vorerhitzte Zementrohmaterial aus dem Zement-Drehofen austragenden Gasstroms abgezweigt wird und daß das vorerhitzle Zemcntrohmatcrial des abgezweigten Gasstroms als Konditionierungsagens verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Konditionierungsagens zu ver-■ wendende vorerhitzte Zementrohmaterial zur Bildung einer konzentrierten wäßrigen Lösung der wasserlöslichen Aikalibestandteile mit Wasser ausgelaugt wird und daß die zu reinigenden Gase vor ihrer Zuführung zu dem elektrostatischen Staubabscheider mit dieser Lösung versetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigenden Gase mit einem Teil des in dem elektrostatischen Staubabscheider ausgeschiedenen staubförmigen Zementrohmaterials als Konditionierungsagens versetzt werden.