DE2611213C3 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Ziegeln, insbesondere von Klinkern aus einer Mischung, in die ein aus insbesondere Steinkohlenkraftwerken stammender Flugstaub eingesetzt wird - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Herstellung von Ziegeln, insbesondere von Klinkern aus einer Mischung, in die ein aus insbesondere Steinkohlenkraftwerken stammender Flugstaub eingesetzt wird

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DE2611213C3 DE2611213A DE2611213A DE2611213C3 DE 2611213 C3 DE2611213 C3 DE 2611213C3 DE 2611213 A DE2611213 A DE 2611213A DE 2611213 A DE2611213 A DE 2611213A DE 2611213 C3 DE2611213 C3 DE 2611213C3
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    • Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ziegeln, insbesondere von Klinkern aus einer Mischung, in die ein aus insbesondere Steinkohlenkraftwerken stammender Flugstaub eingesetzt wird, dessen Anteil an noch unverbranntem Kohlenstoff vor tier Beimischung des Tons verbrannt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Die in Kraftwerken anfallenden Verbrennungsrückstande werden entweder Halden zugeführt und dort gelagert, oder aber nach entsprechender Vorbehandlung als Zuschlagstoffe für verschiedene Baustoffe verwendet. Es handelt sich bei den Verbrennungsrückständen insbesondere um Schmclkammergramilat und Flugaschen aus Steinkohlcnkraftwerken. Dieser Rohstoff fällt in großer Menge an (in der Bundesrepublik Deutschland /wischen 4 bis ti Mio. t/Jahr).
Die Verwendung derartiger Rohstoffe, insbesondere die Verwendung von Flugstaub als Zuschlagstoff für leichte B.uistolfc und als Grundstoff für die Herstellung von Klinket η, ist durch den stink schwankenden Restkohlcnstoffgchall erschwert. Dieser Gehalt kann H1ViI und mehr betrugen und kann zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung des Stuu-I)L1S führen. Insbesondere bei /icgclcicr/ciignisscn ist ein reduktionsfreier Scherben erforderlich, inn ι lit.· notwendige Festigkeit zu erreit hen. Darüber hinaus führt ein unterschiedlicher Kohlenstoffgehalt im l-ltigstaub /u einer unterschiedlichen l'reßdichte in den Rohlingen. Das bedingt eine unterschiedliche Grünscherbendichte. Diese führt nach dem Brand zu einer unterschiedlichen .Scherbenporosität, wodurch sich betrachtliche Qualitätsunterschiede des Endproduktes
'> einstellen.
Das Herausbrennen des Kohlenstoffes aus den fertigen Ziegeln ist relativ /tit- und kostenaufwendig,da der Kohlenstoff nur in geringen Mengen im Gesamtausgangsprodukt vorhanden ist und darüber hinaus bei der
">" llerstellung von Ziegeln nur mit relativ geringen Temperaturen gearbeitet werden kann.
Aus der DE-AS I J 71 2b 1 ist es bereits bekannt, bei Flugstaub, der als Zuschlagstoff für l.eichtbaustoffe dienen soll, diesen zunächst unter Zusatz von Wasser /u
■" peleticren bzw. granulieren, ansihlicllcnd bei Temperaturen zwischen 1204 und IiI) C zu sintern und danach abzukühlen und auf die gewünschte Korngroße /u /eikleinern. Das Verf.ihren sieht vor, dall durch laufende Änderung der Zugabe von Brennstolf und
·■<» Brennluft gemäß Resikolilenstolf.inteil die Sintertemperatur konstant gehalten wild. Machteilig und sehr kostenaufwendig ist. daß der Staub zunächst mit Hilfe vim Wasser pcletieri und nach dein Herausbrennen des Reslkohlenstoffes wieder zerkleinert werden muli. Das
" Voifahren ist somit von ilen Betriebskosten her sehr . Iwendig und im iihriuc-n auch umständlich. Hinzu kommt, daß es durch hohe Investitionskosten belastet ist, da entsprechende Maschinen und Anlagen zur
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Peletierung und Zerkleinerung vorgehalten werden müssen. Nachteilig und aufwendig ist außerdem die vorgesehene Verfahrensweise, nach der zwei Kenngrößen jeweils aufeinander abgestimmt geändert werden müssen. Brennstoff und Brennluft müssen nämlich jeweils aufeinander abgestimmt und unter Berücksichtigung des gemessenen bzw. ermittelten liestkohlenstoffgehaltes geändert werden. Schließlich ist auch die hohe Temperatur von über 1200" C problematisch.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, das Verfahren zur Herstellung des für die Herstellung von Klinkern notwendigen Ausgangsmaterials aus Flugstaub zu vereinfachen und zu verbilligen sowie die dafür notwendigen Vorrichtungen zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kohlenstoff ohne weitere Vorbereitung des Rohproduktes bei Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperatur des Staubes verbrannt wird, daß bei dem Brennprozeß die Menge der z'igeführten Verbrennungsluft und die Rohstaubmenge konstant gehalten und daß bei Unterschreiten einer vorgegebenen Mindest temperatur dem Injektor dosiert Brennstoff zugeführt wird. Dieses Verfahren läßt die bisher üblichen Teilschritte des l'eletierens und Zerkleiners aus, was dadurch möglich ist, daß die spezifisch große Oberfläche des im Flugstaubes noch vorhandenen feinkörnigen Kohlenstoffes voll ausgenutzt wird. Dadurch, daß der Kohlenstoff aus dem Flugstaub herausgebrannt wird, können wesentlich niedrigere Temperaturen gefahren werden. Die Obergrenze ist mit dem Erweichungspunkt des Flugstaubes angegeben, während die llntergrenze dort liegt, wo die Zündtemperatur des Kohlenstoffes gerade noch sichergestellt ist. Die Zündung des Kohlenstoffes wird bei derartigen Temperaturen dadurch sichergestellt, daß erfindimgsgemaß der Rohstaub auf 5(M)" C vorgewärmt bzw. mit einer derartigen Temperatur der Verbrennung zugeführt wird. Das Verfahren ist dadurch weiter wesentlich vereinfacht, daß -lie Zufuhr des Rohstaubes und der Brennluft konstant bleibt, während die Veibrennungstemperatur in den vorgegebenen Grenzen pendeln kann. Fallt der Kohlenstoffgehalt so weit, daß die Temperatur entsprechend unter das vorgegebene Mindestmaß fällt, so wird dem Injektor Brennstoff dosiert zugeführt. Damit entfällt die laufende Änderung von mehreren Kenngrößen. EifindiingsgemälS muß nur bei Extremwerten eine ein/ige Kenngröße des Veifahrens geändert werden. Vorteilhaft ist, daß nath dem erfindungsgemäßcn Veifahren ein praktisch kohlenstofffreier 1 lugstaiib gewonnen wird, womit eine Glühschamotte (Cfrei, wasserfrei, sihwindungsarm und pulverisiert) erhalten wird, die als ideales Halbfabrikat für Ziegeleien und andere keramische Sparten, sowie als Füller für beispielsweise Beton, Mörtel, l'.ipier und Pappe Verwendung finden kann. Die .ins einer derartigen Sihaiiioite und Ion hergestellte Mischung isl praktisch kohlenstofffrei, so daß d ir.ius hergestellte Ziegeirr int Ii dem Brand ein geringes Porenvolumen aufweisen, was entscheidend für eine höhen. Seheibendichle iiiul d.iiiiit für eine höhere Si hei beiK|u.ιlii.it ist.
Die Einzelheiten und weilt ι cn Vorteile des eifindiingsgem.iUen Vei fahren ί sowie der zu seiner Ausübung geeigneten AnI.ige ergehen sich ,ms der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfülirungsbeispieles anhand der Zeichnung, die schematiseh eine solche \nlage wiedergibt.
Die in der /eiihiinng wiede»gegebene Anlage ist Für eine K.ipa/it.it um ca. l'i ι h I'lugstaiib ausgelegt, der
etwa 5% Kohlenstoff enthält. Dieser Flugstaub wird der Rohgasentstaubungsanlage eines .Steinkohlenkraftwerkes entnommen, die nicht dargestellt ist. Der Rohstaub fließt über die Rohrleitung 1 der Anlage zu. Er gelangt zunächst in einen Bunker 2, welcher ringförmig ein Verbrennungsrohr 3 umschließt Das Fassungsvolumen dieses Bunkers ist so bemessen, daß der Flugstaub dort etwa ein bis zwei Stunden verweilt. Während dieser Zeit wird er durch die heißen Gase im Verbrennungsrohr 3 auf mindestens 5000C vorgewärmt.
Infolge seiner Schwerkraft fließt der Rohstaub von oben nach unten durch den Bunker und gelangt nach seiner Aufheizung in den Bunkerauslauf 4 und von dort in eine Rohrleitung 5. Die Rohrleitung 5 transportiert den heißen Rohstaub in den Saugstutzen eines allgemein mit 6 bezeichneten Injektors.
Durch den Injektor strömen bei dem gewühlten Zahlenbeispiel 12 000NmVh vorgewärmte Verbrennungsluft, die den Rohstaub mitreißen und in den unteren sich konisch erweiternden Teil 7 des Verbrennungsrohres 3 blasen. Infolge der konischen Erweiterung des Teiles 7 werden die Strömungsgeschwindigkeiten herabgesetzt und der Druck erhöht. Hierdurch wird bewirkt, daß gröbere Kohlenstoffteilchen eine längere Verweilzeit im Verbrennungsrohr 3 erhalten als die kleineren Kohlenstoffteilihen, so daß sich insgesamt ein restloser Abbrand des Kohlenstoffes ergibt.
Der Querschnitt im Verbrennungsrohr 3 oberhalb des sich konisch erweiternden Teiles 7 hat einen Durchmesser von etwa 2 m, und dieser Teil ist etwa 20 m lang. Dadurch ergibt sich eine Verweilzeit des Staubes von etwa 5 see.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird so durchgeführt, daß die Anfangstemperatur des Staubes bei etwa 500QC liegt. Dadurch kommt es zu einer einwandfreien Zündung und einer restlosen Verbrennung des Kohlenstoffes. Die Verbrennungstemperatur liegt im Bereich zwischen 600 und 1000"C, wie eingang erläutert wurde.
Diese Verhältnisse im Veibrennungsrohr werden dadurch konstant gehalten, daß man die Luft und die Staubmenge nicht ändert. Befinden sich >% Kohlenstoff ■hi Staub und werden ca. 2 kg Stuiib/Nm' eingeblasen, so stellt sich eine Endtemperatur von etwa 1K)OC ein. Fällt der Kohlenstoffgehalt im Rohstaub auf ca. )% C, dann werden noch etwa 600'C erreicht, die als untere Grenze für die geforderte schnelle Verbrennung airgesehen werden müssen.
Sobald der C-Gehalt unter 3% absinkt, muß die Temperatur zusätzlich ei höht werden. Dazu dient Kohlenstaub, der in einem Bunker 8 bereitgehalten wird und durch eine Leiturrg l) in den Injektor 6 gelangt. Die Anlage ist automatisch geregelt. Deswegen wird ein Absperrorgan 10, das in die Kohlcnstaiibziifiihriingslcilung 9 eingebaut ist, über einen Temper.itui fühler Il gesteuert, der in eine Abführiingsleitting I \ eingebaut ist, die vom Veibrennungsrohr J ausgeht. Dieser Temperaturfühler Il regelt die Kohlenst uibzufiihrung zum Injektor 6 so, daß die Temper.Hur am Ausgang des VeibreniHingsrolires 5 mindestens b00"C er reicht.
Die l.uftmenge ist mit I Nm1 je ? kg liohst.iub bei V'/» C so eingestellt, daß eine vollständige Verbrennung zu C (),> erfolgt. Wenn der Kohlenstoffgehalt größer ,ils VVo wird, so veibrennt ein Teil des Kohk'nsiolfes nur zu CO, wod'irch die Eiultemperatur trotz erhöhten C Gehaltes nicht über 1M)O C" steigt.
Die CO li.iltigen Restgase werden bei dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausfuhr ungsbeispiel in einer Naihverbreiinungskammcr 14 zu CO.· oxidiert.
Hierbei soll jedoch eine Maximaltempel atm nicht überschritten werden, die zweck mäßig bei ebenfalls KK)O1C" liegt. Deswegen wird die Verbrennungskammer
14 mit Zusatzluft beaufschlagt. Die Zusatzluft tritt bei 15 ein und kann über ein Absperrorgan 16 gesteuert werden. Das Absperrorgan wild seinerseits von einem leinpct atm fühler 17 gesteuert, der in die Abgasleitung 18 hintei der Nachvcrbiennungskammcr 14 eingebaut ist. Das Regclorgan 14 steuert somit die Ziisalzluftmenge stets so, daß die angegebene Temperatur nicht überschritten wird.
Hei extrem hohen ('-Gehalt des Rahstaubes, z. Ii. bei Gehalten von über 10°/« würde die Zusatzlultmengc bei
15 zu gioß werden. Deshalb wird in diesen lallen die Zufulii von Kolistaiiü stark reduziert. Zu diesem Zweck ist indie Leitung 5 ein Regeloigan 19 eingebaut, das z. B. mit einem gelochten Schiebet verwirklicht wird. Ilin solcher Schieber ermöglicht es, die Slaubdurchflußmengc sprunghaft zu reduzieren. Lin kontinuierlich absperrendes Kegeloigan 19 wäre dagegen nicht betriebssicher genug, weil der heilk- Staub Temperaturen von 500"C angenommen hat.
In die Abgasleitung 18 ist ein Wärmeaustauscher 20 eingebaut, über den die bei 21 einem Kompressor 22 zugefiiliile Verbrennungsluft vorgewärmt wird. Lin weiterer Wärmeaustauscher 23 entzieht den aus dem Wärmeaustauscher 20 austielenden Abgasen Wärme, welche einem nicht dargestellten Abhitzekessel z.ugcfühil werden kann. Dieser liefert bei etwa 5% Kohieiistoff im Rohstaub etwa 15 t/h Sattdanipl von 8 ata. Dieser Sattdampf kann zur Trocknung der Giünlingc benutzt werden, die aus der Mischung geformt sind
t lidtci dem Wärmeaustauscher 2} ist bei dem dargestellten Auslührungsbi ispicl das Abgas auf ca.
100"C abgekühlt, l'.s gelangt dann in einen Zyklonabscheider 24, in dem die Hauptstaubmenge abgeschieden und einem Sammclbchältct 25 zugcfühit wird. Hin weiterer Staubabschcidci 2d ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispicl als Schlauchfilter ausgebildet und führt über eine Leitung 27 den abgeschiedenen I'cinslaub dem lliinkci 25 zu. wählend das entstaubte Abgas bei 28 aus der Anlage abgeführt wird.
Tür das Anfahren der Anlage im kalten Zustand wird anstelle des Kohlenstaubes, dci über das Regelorgan 10 zum Injektor 6 gelangt, zunächst Verbrennungsgasc eingebracht, bis clic lempeiatui am Ausgang des Vcrbrennungsrohrcs 3 etwa 800 'C erreicht hat und der Staub im Bunkei 2 auf WO C voigewärmt ist. Hierbei bleibt das Kegeloigan 19 zunächst geschlossen. Sind die angegebenen Temperaturen erreicht woiden, wird die Gaszufulii abgeschaltet, nachdem zuvor die Slaubzufiihr freigegeben worden ist.
Line weitere Möglichkeit zur Vereinfachung der Anlage besteht darin, die Kohlenstaubzufuhr 8—1(1 durch eine Gascinspcisung zu ersetzen, welche zum Anfahren der Anlage verwendet wird.
Die Ziegelherstellung kann so erfolgen, daß aus dem riugsiaub 25. abgesiebten Schinclzkammergranulat und Bindemittel eine feuchte Mischung hergestellt und hieraus die Ziegel verprcMt werden. Diese Ziegel werden nach 1 rocknung in einem Ofen gebrannt.
Bei dem gewählten Beispiel mit 5% C- im Kohstauh beträgt die gesamte Bicnnzcit bei Nl·"-Ziegeln etwa 60 h. Bei dem erfindungsgeinälien Verfahren ergibt sich eine Verkürzung auf 20 h. Das bedeutet, daß bei gleicher Leistung der Ziegelei eifindungsgemäß der Zicgclofcn nur etwa auf ein Drittel seiner Größe ausgelegt zu weiden biaudit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Ziegeln, insbesondere von Klinkern aus einer Mischung, in die ein aus insbesondere Steinkohlenkraftwerken s stammender Flugstaub eingesetzt wird, dessen Anteil an noch unverbranntem Kohlenstoff vor der Beimischung des Tons verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff ohne weitere Vorbereitung des Rohproduktes bei Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperatur des Flugsiaubes verbrannt wird, daß bei dem Brennprozeß die Menge der zugeführten Verbrennungsluft und die Rohstaubmenge konstant gehalten und daß bei Unterschreiten einer vorgegebenen Mindesttemperatur dem Injektor (6) dosiert Brennstoff zugeführt und der vom Kohlenstoff beireite Flugstaub in die Mischung eingesuzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungstemperatur zwischen 600undl000°C!iegt.
J. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase nachverbrannt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis J, dadurch « gekennzeichnet, daß der Rohstaub vor der Verbrennung auf ca. 5000C vorgewärmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorwärmung des Rohstaubes die Abhit/e der Rauchgasnachverbrennung verwendet >" wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung im aufsteigenden Luftstrom erfolgt, dessen Geschwindigkeit so eingestellt wird, daß gröbere Kohlensloffteilchen '"' eine längere Verweilzeit erhalten als die kleineren Kohlenstoffteilchen.
7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I oder einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch ein sich von unten nach oben konisch erweiterndes Verbrennungsrohr (1, 7) mit einer unten einmündenden Leitung zur Zufuhr von Verbrennungsluft und zum Einblasen des vorgewärmten Rohstaubes, und einem Bunker (2), der das Verbrennungsrohr ringförmig umgibt und der über eine Leitung (5), in die ein Injektor (6) eingefügt ist, mit dem Verbrennungsrohr verbunden ist.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einer an das Verbrennungsrohr (3, 7) angeschlossenen Abfisiirungsleitung (U) eine Nachverbrennungskammer (14) vorgesehen ist, deren Abgasleitung (18) zu Wärmeaustauschern (20, 23) führt und daß in der Abführungsleilung der Nachverbrennungskammer (14) ein Temperaturfühler (17) angeordnet ist, der mit einem Regler zur Steuerung der Zufuhr (15) von Zusatzluft zur Nachverbrennungskammer (14) verbunden ist.
9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (5) ein Absperrschieber (19) vorgesehen ist, dessen Schließfläche Bohrungen aufweist.
10. Anlage nach Anspruch 7 oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Brennstoffzuführungsleitung (9) ein Regelorgan (10) vorgesehen ist, das über einen Temperaturfühler (U) regelbar ist, der in der Abführungsleitung (11) vor der Nachverbrennungskammer (14) angeordnet ist.
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