DE2724372A1 - Verfahren zum konditionieren von bypassgasen - Google Patents

Verfahren zum konditionieren von bypassgasen

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    • B03C3/014Addition of water; Heat exchange, e.g. by condensation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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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
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-
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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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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.
Patentansprüche
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Claims (8)

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    Patentansprücbe
    Verfahren 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. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischgase eine Taupunktstemperatur von 30
    bis 70°C, vorzugsweise von 45 bis 55°C aufweisen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßgase durch zusätzlich beigemischtes Wasser abgekühlt werden.
  4. 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.
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  5. 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. 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. 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. 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.
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