DE2724372A1 - Verfahren zum konditionieren von bypassgasen - Google Patents
Verfahren zum konditionieren von bypassgasenInfo
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Description
Anlage zum Patentgesuch der H 77/4U
Klöckner-Humboldt-Deutz Va./Du.
Aktiengesellschaft
vom 23. Mai 1977
Verfahren zum Konditionieren von Bypaßgasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konditionieren von mit Schadstoffen beiadenen Abgasen, insbesondere von
alkalienthaltenden Bypaßgasen vor Heißgas-Elektrofiitern in Zementaniagen.
Bei der Verwendung von bestimmten Zementrobmaterialien
im Zementherstellungsprozeß fallen in den Zementaniagen Alkaliverbindungen an, die bei der Herstellung eines
sogenannten Low-Alkali-Zements aus der Zementanlage entfernt werden müssen. Das Alkaliproblem in der
Zementchemie und Zementtechnologie liegt darin, daß Alkalioxide bei der Lagerung des Zements an der Luft in
Alkalikarbonate übergeführt werden, wobei selbst kleine Mengen von Alkalikarbonaten die Abbindezeit des Zements
grundlegend verändern kann und aus einem ursprünglich
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völlig nora^l abbindenden Zement einen ausgesprochenen
Schnellbinder machen können.
ij.n weiteres i.ikuixyrcblen ergibt S-_ch in der Zei.ientbrennteohn...lc
au.:ch hohe .llrulikreisl^ufe, die in der
Zci.ientherstoj.Iuncsanl.tye auftreten !rönnen, wobei es zu
...nb;.clruu£.cn iu üfensysteui und zu Veränderungen der JFlieüeigenschaftcn
des Zeaentrohidehls kommen kann.
is ist deshclb bereits vorgeschlagen v/orden, einen ctwo
MJp-igen Tcilstrora aus douj alkalihaltigen PIauptabgasstroi33
des Brennofens abzuzweigen und den aus dem Ofensystem
entnommenen Teilstrom von etwa 11OG0C mittels Kühlluft
indirekt auf die für ein Entstaubungsfilter erforderliche Temperatur abzukühlen. Diese Maßnahme ist naturgemäß mit
erhebliehen Wärmeverlusten verbunden.
Die Kühlung der Bypaßgase von etwa 11000G auf die für die
Sntstaubung der Gase im Elektrofilter bevorzugte Temperatur
von etwa 4SO0C erfolgt wegen der chemischen Beschaffenheit
der Alkalien auch direkt mit kalter Umgebungsluft gegebenenfalls wird eine geringfügige zusätzliche
Wassermenge eingedüst. Hierbei entsteht jedoch eine Gasmischung mit einem sehr niedrigen Taupunkt von nur
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etwa 200C. Reingasstaubgehalte in der Größenordnung
unter 150 mg/]\Tm , wie sie je nach Ballungszentrum von
dem Gesetzgeber vorgeschrieben werden, lassen sich unter diesen Umständen nicht erzielen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Entstaubung insbesondere von mit Alkalien angereicherten Ofenbypaßgasen
zu schaffen, mit dem es möglich ist, die derzeit iu Sinne des Umweltschutzes geforderten niedrigen Reingasstaubgehalte
mit Sicherheit zu erreichen. Auch ist es die Aufgabe der Erfindung in den für die Entstaubung vorgesehenen iilektrofiltern
optimale Abscheidebedingungen zu schaffen, damit diese kleiner und kostengünstiger hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
den Bypaßgasen vor Eintritt in den Elektrofilter ein kühleres gasförmiges Medium zugemischt wird, welches eine
höhere Taupunktstemperatur als die Bypaßgase besitzt. Hierdurch erhält die Gasmischung aus Bypaßgasen und Zumischgasen
einen Taupunkt der in einem Temperaturbereich liegt, in dem die Staubabscheidung aus den Bypaßgasen im Elektrofilter
begünstigt,dessen Betriebsbedingungen verbessert
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und α ie geforderten niedrigen Reingasstsubgehaite iait
einem Jiiektrof liter kleiner Abmessungen erreichbar sind. Durch die Zumschung des kühleren gasförmigen l-iediutDS
kondensieren die flüchtigen Alkaliverbindungen an den
Staubpartikeln una können mit diesen fast vollständig aus den Bypaßgasen gefiltert werden. Hierdurch ist es nunmehr möglich, nicht nur die von dem Gesetzgeber geforderten niedrigen Ilein^sstaubgehaite ^1, ^xe Bypa tfga.se zu
einem Jiiektrof liter kleiner Abmessungen erreichbar sind. Durch die Zumschung des kühleren gasförmigen l-iediutDS
kondensieren die flüchtigen Alkaliverbindungen an den
Staubpartikeln una können mit diesen fast vollständig aus den Bypaßgasen gefiltert werden. Hierdurch ist es nunmehr möglich, nicht nur die von dem Gesetzgeber geforderten niedrigen Ilein^sstaubgehaite ^1, ^xe Bypa tfga.se zu
erreichen sondern gleichzeitig auch eine Absenkung aer
Alkalien im Klinker zu erreichen, so dais die für einen
Low-Aikaii-Zement vorgeschriebene Begrenzung der Alkalien
im Klinker nicht überschritten wird. Gleichzeitig wird
nit diesen Ilaßnahnien der Ofenbetrieb aer Anxage verbessert,
du nunmehr die Flüchtigkeit der Alkalien durch Zusatzstoffe,
zum Eeispiei Ghior, unbedenklich erhöht werden
kann, uhne daß die Gefahr besteht, daß die im Bypaßgas
suDliinierten Alkaiipartikei ais Femststaub aie Umgebungsatmosphäre beiasten.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Zuaischgase eine l'aupunktstenperatur von 3U bis 7u°C,
vorzugsweise von 4!? bis i>5 C aufweisen. Hierdurch ist
es möglich, besonders wirtschaftlich die kritischen
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Wicerstandswerte des Staubes für eine ijiektrofiltcrung
zu verbessern. Zweckmäßig ist hierbei, d;.^ die bereits
konditionierteu Anlagen;bgase zumindest teilweise als
Zuiüischgas verwendet werden. Der Vorteil dieser üaßn
liegt carxn, daß die taupunktserhohenden Zuraischgase
aus der Anlage selbst zur Abkühlung unü Konditionierung
der Bjpc;.Jg.:.ce verwendet werden können und daß die
Temperatur und die Feuchte dieser bereits lconditionierten
Aniagenabgase so eingestellt werden kunn, daß die tiischgc.se
in Bezug auf optimale spezifische Staubwiderstandswerte
in Bereich optimaler Werte liegen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei Zementanlagen mit te lweiser Verwertung der
Anlagenabgase zur Kahltrocknung der Rohmaterialien die Mühlenabgase zumindest teilweise als Zumischgas verwendet
werden. Dieser Vorteil macht s_Lch insbesondere bei der
Entstaubung langer Trockendrehöfen bemerkbar, die ohne
Wärmetauscher alkalireiches Rohmaterial in süßwasserarmen
Gegenden verarbeiten. Hier wird anstelle von Kaltluft Abgas der Rohrmühle, das nsch einer weiteren Ausgestaltung
des erfindungsgeaäßen Verfahrens vorteilhafterweise mittels Elektrofilter gereinigt wurde, zur Kühlung und
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Konditionierung der alkalihaltigen Abgase verwendet.
Zwar wird die Mischkammer für Abgas und Zumischgas etwas größer dimensioniert werden müssen, doch wird durch die
Taupunktserhöhung und die damit verbundene Verbesserung der Staubabscheidebedingungen das Elektrofilter in
seinen Abmessungen erheblich kleiner una es wird mit
größerer Sicherheit ein niedriger Reingasstaubgehalt erreicht. Falls der aikalihaltige Filterstaub restlos verworfen
wird, ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung eier Erfindung auch möglich, durch Einspritzen von Salzwasser
in die Mischkammer die Abscheideverhältnisse weiter zu verbessern.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das konditionierte Ofenabgas und/oder
Bypaßgas gereinigt und/oder entstaubt und anschließend der Rohmateriaitrocknung und/oder der Mahltrocknung des
Zementrohmaterials zugeführt wird. Auf diese Weise tragen die bereits konditionierten Ofenabgase nicht nur zu einer
besseren Abscheidewirkung des Staubanteils in den meist alkalihaitigen Bypaßgasen bei, sondern es wird außerdem
noch durch die Verwendung der gereinigten Bypaßgase zur Rohmateriaitrocknung ein erheblicher V/ärmegewinn erzielt;.
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Die Erfindung wird anhand einer ccheciuuisch darge
Zeuienthersteiiungsaniuge mit Drehrohrofen una Zyklonwärmetauscher
Daher erläutert, der weitere Merkaale und Vorteile der Erfindung zu entnehmen sind.
Die dargestellte Zeraenthersteiiungsaniage besteht aus
einem kurzen Trockendrehofen 1, deia ein aus vier
Zyklonen 2 bestehender Schwebegaswäraetauscher 3 vorgeschaltet
ist, in den das thermisch zu behandelnde Zementrobmehl bei 4 aufgegeben wird. Das aufgegebene
Zementrohiaehl durchsetzt in Gegenstroo zu den heißen
Grasen aus dem Drehrohrofen 1 die Zyklone 2 des Schwebegaswärmetauschers
3 von oben nach unten unü wird in dem untersten Zyklon des Wärmetauschers aus dem heißen Gasstrom
ausgeschieden una in den Ofeneinlaufkopf 5 des Drehofens
zur weiteren thermischen Behandlung im Drehrohrofen selbst
eingeführt.
Die 350 - 40ü°C heißen staubbeladenen Abgase des Wärmetauschers
werden aus dessen oberstem Zyklon über ein Saugzuggebläse 6 in einen Verdampfungskühler Y zur
Gaskonditionierung geleitet. In diesen Verdampfungskühler wird eine bestimmte auf das zu kühlende Gasvoiumen
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bezogene V/asseraenge eingedüst, die sich aus der Gasanfangs
und Gasendtemperatur und der Gasfeuchte ergxbt. Hierdurch
werden die etwa 3i?U bis 4UU0C heizen Abgase auf eine
Temperatur von etwa 13u° bis 1υϋ°0 abgesenkt. Gleichzeitig
wird der Taupunkt der Gase durch die Verdampfung des zusätzlich emgedüsten V/assers erhöht und das
Gasstaubgemisch so konditioniert, uuti der V/iderstand des
Staubs unterhalb des kritischen Staubwiderstandes von
10 ' ca ij.egt.
Ila^en die abzuscheidenden Rohnehistäube einen Staubwider-
11
stand von 10 · cm erreicht, dünn ist eine Betriebstemperatur
von ca. 15ü° G ausreichend, um mit den; dem
Verdampfungsklihler 7 nachgeschuiteten ilektrofilter
Re.i ngasstaiibgehaite von 1üü mg/Hm und darunter zu
erzielen und den diesbezüglichen Auflagen des Gesetzgebers nachkommen zu können.
Da der Verdampfungskühler 7 im Gleichstrom von dem staubhaitigen
Gas von oben nach unten zusammen mit deu eingedüsten
Wasser durchströmt wird, an dessen unterem Ende das Gas umgelenkt
und zum iiiektrofliter geleitet wird, fällt der Staub in
einer iienge von etv/u 10 bis 2üyi des Gesamtstaubgehaltes
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/ i
bezogen o.uf don G.«sexntrj-vi; ..us utu ε^Γ,^.ϊΐ £..ch ν;::
unteren 'Heil des Varu,-apfungskublers ~n, wc or i-jittclc
einer pördersehnecke 'J ,ibtrcnüportiert v.'xrü.
Li η Teil der aus dea Jliraetüuuchcr i>
νοι:ι Gebli.se 6 gefürderten
heißen -<.b£; -se werden unter ü i.^churjg des Verd-.upfun^akiihlers
7 einer iiahltroeknungseinrichtung vorzugsweise
einer Holirtuihle 1C cun-eführt;. ...ε ist ^ahitechnisch und
chemisch erforderlich, die Te-.jpcr^turen innerhalb des
iiahiprosesoes in der Rohrmühle unter anäercin durch
Sindüsung von \iasser zu begrcnaen. Unter !berücksichtigung
bestiiTiUter Eetriebsverhdltnisse richtet sich die in die
Rohrmühle einsudüsende Vasseriaenge nach der Temperatur
des zu vermählenden Klinkers, der ilahlfeinheit usw.. Die
sich durch die v/assereindüsung ergebende iJrhöhung des
Taupunktes der LIuhlenabgase eraögiicht wiederum deren
optimale Abscheidung in dem Elektrofilter 8. Ia Anschluß
an die Gasentstaubung in den EiektrofilterBwerden die
Abgase von einem Gebläse 11,einer nicht näher dargestellten
Anlage 12 zur llateriaitrocknung zugeleitet.
Bei der Verwendung bestimmter alkaiienenthaltender
Rohmaterialien fallen im Brennprozeß Alkaliverbindungen
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cn, die su Veränderungen des hergestellten Zements bsw.
zu. starken Ansatsbiidungen und Kreislauferscheinungen
in Drehrohrofen-WUriaetauschersystem führen. Diese im
lirennproseß störenden alkaliverbindungen we.:den durch
eine Teiigasabsaugung über eine Bypaßleitung 13 aus
dea Ofensysteui entfernt.
Da diese Bypaßgase bisher entweder direkt verworfen wurden oder sich in einera Entstaubungssystem mit Abkühlung
der Bypaßgase durch kalte üiugebungsluft oder Wassereindüsung
nur unzureichend entstauben ließen wird nunraehr den Bypaßgasen vor Eintritt in einen für die Entstaubung
der Bypaßgase separat vorgesehenen Elektrofilter 14 als kühlendes gasförmiges Medium wenigstens eine Teilmenge der
bere ts im Verdampfungskühler 7 konditionierten und im Elektrofilter 8 gereinigten Üfenabgase zugeiniscbt, welche
eine Taupunktstemperatur von ca. 45 bis 55 C bei einer Gastemperatur von 90 bis 1000G aufweisen.
Diese Zumischgase werden über ein Gebläse 15 mit den heizen alkalihaltigen Bypaßgasen aus dem Drehofen 1 in
einer Mischkammer 16 durch Drallführung der Gase so intensiv vermischt, daß.unter Berücksichtigung der
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jeweiligen Gasiaengenanteile am Ausgang der
sxch eine Mischgasteaperatur von etwa 4300C und
darunter einstellt. Zusätzlich erfolgt über eine Verdüsungseinrichtung 17 eine Wassereindüsung von etwa
15g/Nm in die Mischkammer 16, ura die für die optimale
Betriebstemperatur eines Elektrofilter erforderliche Gasteniperatur von etwa 38U0C zu erreichen. Der Taupunkt
der aus der Mischkammer 16 abgezogenen Mischgase stellt sxch dann auf etwas über 500C ein, so daß in dem der
Mischkammer 16 nachgeschalteten llektrofilter 14 optimale Abscheidebedxngungen für den Zementstaub und die in der
Mischkammer zu Pemststäuben sublimierten Alkalien
herrschen. Die aus dem Elektrofilter 14 über ein Gebläse 18 abgezogenen und gereinigten Bypaßgase
können anschließend bei der Rohmateriaitrocknung 19
verwendet werden, so daß sich hierdurch ein erheblicher zusätzlicher Wärmegewinn für das Gesamtsystem erzielen laßt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschrankt, sondern es läßt
sich nach diesem Verfahren mit Vorteil die Entstaubung langer Trockendrehöfen ohne Wärmetauscher durchführen, wobei
die alkalihaltigen Abgase bei der Verarbeitung alkaiireichen
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Rohmaterials anstelle mit Kaltluft aus der Umgebung
mit den Abgasen der Rohrmühle gekühlt werden, las bereits von einem ülektrofiiter gereinigt wurde. Das
erzeugte iiischgas ist hinsichtlich der Temperatur und des Taupunktes so optimal konditioniert, daß auch
hier in ein..υ uielctroi'iiter kleiner Abmessungen mit
großer Sicherheit niedrige Roingasstaubgehalte errexcht
werden.
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Claims (8)
- KHDH 77/40PatentansprücbeVerfahren zum Konditionieren von mit Schadstoffen beladenen Abgasen, insbesondere von Alkalien enthaltenden Bypaßgasen vor Heißgas-Elektrofiltern in Zementanlagen, dadurch gekennz ei ebnet, daß den Bypaßgasen vor Eintritt in den Elektrofilter ein kühleres gasförmiges Medium zugemiscbt wird, welches eine höhere Taupunktstemperatur als die Bypaßgaae besitzt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischgase eine Taupunktstemperatur von 30bis 70°C, vorzugsweise von 45 bis 55°C aufweisen.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßgase durch zusätzlich beigemischtes Wasser abgekühlt werden.
- 4. Verfahren nach anem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die bereits konditionierten Anlagenabgase und/oder konditionierten Bypaßgase zumindest -teilweise als Zumischgase verwendet werden.- 14 -809849/0280KHDH 77/40
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Bei Zementanlagen mit zumindest teilweiser Verwertung der Anlagenabgase zur Mahltrocknung der Rohmaterialien die Mühlenabgase zumindest teilweise als Zumischgase verwendet werden.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dafl ale Zumiscbgas die vorzugsweise mittels Elektrofilter gereinigten Anlagenabgase und/oder Müblenabgaee verwendet werden.
- 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zementanlagen mit Sinterofen and Schwebegaswärmetauscher, die Wärmetauscher abgase zumindest teilweise als Zumischgas verwendet werden.
- 8. Verfahren naob einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das konditionierte Bypaßgas gereinigt und/oder entstaubt und anschließend zumindest teilweise der Rohmaterialtrocknung und/oder der Mahltrock nung des Zementrohmaterials zugeführt wird.809849/0280
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