DE2923448A1

DE2923448A1 - Verfahren zur herstellung von zementklinker aus kohlehaltigem schiefer

Info

Publication number: DE2923448A1
Application number: DE19792923448
Authority: DE
Inventors: Bernard Ll Bras; Francois Guilmin; Robert Guyot; Jean-Pierre Lovichi
Original assignee: Lafarge Conseils & Etudes Sa; Lafarge Conseils et Etudes
Current assignee: Lafarge Conseils & Etudes Sa; Lafarge Conseils et Etudes
Priority date: 1978-06-12
Filing date: 1979-06-09
Publication date: 1979-12-20
Also published as: FR2428620B1; BR7903739A; US4256502A; CA1129445A; FR2428620A1

Description

Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus kohlehaltigem Schiefer

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus kohlehaltigem Schiefer bzw. aus einer mineralischen Substanz, die eine gewisse Wärmeenergie abzugeben fähig ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine Zementherstellungs-Einrichtung .zur Durchführung des genannten Verfahrens, wobei diese Einrichtungderart ausgebildet ist, dass in ihr ein aus einer Braunkohlenwascherei herrührender kohlehaltiger Kalkschiefer verarbeitet werden kann.

Die erfindungsgemässe Einrichtung kann ebenfalls zeitweilig unter Speisung mit herkömmlichen Zementherstellungs-Ausgangsstoffen betrieben werden.

Mit der genannten.Art von eine gewisse Wärmeenergie freisetzende Produkten durchgeführte Versuche und Messungen haben ergeben, dass bei diesen Produkten im allgemeinen deren anfängliche Verbrennungstemperatur verhältnismässig niedrig ist (etwa 20O⁰C), und dass sie bei

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verhältnismässig niedrigen Temperaturen Destillationsprodukte und Teere abgeben, die sich bei etwa UOO°C kondensieren. Die Qualität der Produkte ist ferner sehr unregelmässig, und die letzteren können erhebliche Mengen Schwefel enthalten., die bei der herkömmlichen Zementklinker herstellung hinderlich sind.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird Zementklinker aus Rohmaterial hergestellt, welches zum Teil aus zuvor gebranntem kohlehaltigem Schiefer und zum Teil aus Tonerde, Kalkstein oder andere Stoffe beinhaltenden Zusatzstoffen besteht, welch letztere wenigstens teilweise zuvor dekarbonisiert werden.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens zur entsprechenden Behandlung von Schiefer.

Die obengenannten Zusatzteile werden je nach der Zusammensetzung des verwendeten Schiefers beigegeben.

Die erfindungsgemässe Einrichtung umfasst einen Zement-Drehbrennofen und einen Kühler, einen Austauschturm mit mehrstufig angeordneten Zyklonen und einen mit Brennstoffeinführungsmitteln versehenen Vorbrennapparat, einen Schieferbehandlungsturm mit mehrstufig angeordneten Zyklonen und einen Brennreaktor, wobei der Austauschturm ausschliesslich mit den Zusatzstoffen des Rohmaterials beschickt wird und deren teilweise Dekarbonisierung bewirkt, sowie mit den aus dem Kühler austretenden Gasen gespeist wird, während im Schieferbehandlungsturm der Schiefer bzw. ein Gemisch von Schiefer und Zuschlagstoffen vor dessen Eintritt in den Zementbrennofen gebrannt wird und dieser Behandlungsturm mit den aus dem Brennofen austretenden Rauchgasen gespeist wird und zwei Staub-Rückführungskreise aufweist, deren einer zwischen dem mit den aus dem drittobersten Zyklon austretenden Rauchgasen gespeisten obersten Zyklon und dem unmittelbar unter demselben befindlichen, mit Kaltluft

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gespeisten Zyklon angeordnet ist, während der andere Rückführungskreis zwischen dem mit Kaltluft beschickten unteren Zyklon und dem unmittelbar darüber befindlichen, mit den aus dem Brennreaktor und dem Zementbrennofen austretenden Gasen gespeisten Zyklon angeordnet ist.

Diese Zyklonen-Anordnung ist in der namens der Anmelderin eingereichten französischen Patentanmeldung Nr. 78 01 337 offenbart.

Wenn die Menge von umlaufendem Staub ungenügend ist, können diese beiden Rückführungskreise mit pulverförmigem oder kernförmigem Material beschickt werden, dessen Art von der chemischen Zusammensetzung der Rauchgase abhängig ist.

Vorzugsweise weist jeder der beiden Türme vier Zyklonenstufen auf. ·

In einer Aus führungsform der Erfindung wird wenigstens ein Teil der aus dem Brennofen austretenden Gase umgeleitet und durch* Beigabe einer kalten, in der Einrichtung umlaufenden und einem Wärmeaustauch mit Kaltluft unterworfenen Substanz abgeschreckt.

Zwecks seiner Behandlung wird der Schiefer - gegebenenfalls unter Beigabe von Brennstoff - in die Rauchgasleitung des unteren Zyklons des Schieferbehandlungsturms eingeführt, der in den Brennreaktor mündet, dessen Auslass mit dem Brennofen verbunden ist, während, der aus dem unteren Zyklon austretende Staub wenigstens teilweise in die Rauchgasleitung eingeleitet und teilweise abgelassen wird. Die gegebenenfalls erfolgende Beigabe von Brennstoff zu dem Schiefer hängt von dem Wärmeinhalt des letzteren ab.

Ein Merkmal der erfindungsgemässen Einrichtung besteht darin, dass wenigstens ein Teil des vom zweiten Zyklon (von oben) des Schieferbehan dlungsturmes herrührenden Staubes in die Rauchgasleitung des unteren Zyklones eingeleitet wird, u. zw. an einem stromaufwärts der Schiefereinleitungsstelle gelegenen Punkt.

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Erfindungsgemäss wird das von der Schieferbehandlung herrührende Heissgas zur Energieerzeugung, insbesondere zur Dampferzeugung benutzt.

Zu diesem Zweck werden die aus den beiden oberen Zyklonen des Turmes austretenden Heissgase in die beiden Stufen eines zweistufigen Wärmeaustauschers eingeleitet.

Nachstehend wird die Erfindung im Einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, auf welches die letztere jedoch nicht beschränkt ist.

Die beiliegende Figur zeigt schematisch eine Zementklinker-Herstellungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Die erfindungsgemässe Einrichtung weist - stromabwärts-stromaufwärts gesehen - einen Kühler 10 auf, der ein herrkömmlicher Gitterkühler, ein Vertikalkühler, oder jeglicher sonstiger geeigneter Kühler sein kann, sowie einen Drehbrennofen 12, einen herkömmlichen vierstufigen Austausch-• turm 13 mit vier Zyklonen lH, 15, l6, 17, einen Vorbrennapparat l8 mit Brennstoffeinlassmitteln 19 und einen ebenfalls vierstufigen Schieferbehandlungsturm 20 mit vier Zyklonen 21, 22, 23, 2k und einem Vorbrennapparat 25.

Der Austauschturm 13 wird durch eine Leitung 26 mit dem Schiefer beigegebenen Zusatzstoffen, sowie mit dem aus dem Kühler 10 durch eine Leitung 27 mit einer Temperatur von etwa 75O°C austretenden Gasen gespeist.

Beispielsweise können die Zusatzstoffe aus 33$ Tonerde und 67% Kalkstein bestehen.

Das Material wird getrocknet und einem Wärmeaustausch mit den Gasen in den Zyklonen 17, T6 und 15 unterworfen. Bei seinem Austritt durch die Leitung 28 aus dem Zyklon 15 weist das Material eine Temperatur von

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T20°C auf, und vird in die Lufteinlassleitung 27 des Kühlers eingeleitet. Das nunmehr in Luft suspendierte Material durchströmt den Vorbrennapparat 18, in dem es unter der Einwirkung des durch die Leitung 19 eingeleiteten Brennstoffes zu 90% dekarbonisiert wird. Nach seiner Trennbehandlung in Zyklon ώ wird das Material durch die Leitung 30 zum Brennofen 12 geleitet j wo es vollständig dekarbonisiert und dann gebrannt wird.

Der Sehieferbehandlungsturm 20 wird mit dem gesamten Volumen der durch die Leitung 32 aus dem Brennofen 12 abgeleiteten Gase beschickt.

Dieser Behandlungsturm entspricht folgenden wesentlichen Anforderungen:

- der Notwendigkeit, den Schiefer "bei einer genügend hohen Temperatur (95O°C) zu brennen, um bei guter Verbrennungsleistung dieses Produktes eine hundertprozentige Dekarbonisierung zu erzielen;

- der Notwendigkeit, die aus den Gasen und gegebenenfalls aus dem Schief ervrennungs-Reaktor 25 herrührenden klebrigen Teilchen aufzufangen, um jegliches Verkleben zu vermeiden;

- dem Bestreben, ein Maximum der Wärmeenergie der aus dem Brennofen abgeleiteten Gase, sowie der aus dem Reaktor 25 austretenden Gase in Form von klebrigen Teilchen befreiter Heissluft zurückzugewinnen;

- dem Bestreben, praktisch die Gesamtheit der schwefelhaltigen Verbindungen der Rauchgase aufzufangen, bevor die letzteren in die Atsmosphäre ausgestossen werden;

- gegebenenfalls der Verwendung reiner Heissluft zwecks Erzeugung von Dampf oder für andere Verwendungszwecke.

Diese drei letztgenannten Erfordernisse werden dank der zwei Staubkreislaufstufen erfüllt:

- Der von dem durch die Leitung 32 aus dem Brennofen austretenden Gas, sowie aus dem Reaktor 25 austretenden Gas herrührende Staub, der in den Zyklon 22-eingeleitet wird, tritt durch die Leitung 35 aus und wird durch Suspension in durch die Leitung 36 in den Zyklon 31 eingeleitete Kaltluft gekühlt, wobei dieser Staub in diesem Zyklon 31 einer erneuten Trennbehandlung unterworden wird;

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- der somit auf etwa 500⁰C abgekühlte Staub wird durch die Leitung 38 in die aus dem Brennofen austi-etenden Gase in Nähe der Rauchgasableitung des Brennofens eingeleitet.

Dank dieser Einleitung kalten Staubes werden die durch die Leitung 32 aus dem Brennofen 12 und durch die Leitung 39 aus dem Reaktor 25 austretenden Rauchgase auf 75O⁰C abgekühlt; bei dieser Temperatur liegen die alkalischen Sulfaten und andere Verbindungen, die Anbackungen bilden können, in fester Form vor. Ferner werden die klebrigen Teilchen auf diese Weise verdünnt und die weiterhin gasförmig vorliegenden schwefelhaltigen Verbindungen werden zurückgehalten, wobei der rüekgeführte Staub • wesentlich aus CaO besteht.

Die durch diese Staubrückführung in Zyklon 21 auf 500⁰C aufgewärmte Luft dient als Verbrennungsluft für den durch die Leitung ko eingeleiteten Schiefer und für den durch die Leitung ^2 in den Reaktor eingeleiteten Brennstoff h~\ , wobei der gebrannte Schiefer über die Leitung ^3 nach Beimischung der durch die Leitung 30 herangebrachten Zusatzstoffe in den Brennofen 12 eingeleitet wird.

Nach einer gewissen Anzahl von Behandlungsstufen zwischen den Zyklonen 21 und 22 wird ein Teil des Staubes durch die Leitung, hk abgeleitet. Dieser infolge der Rückführungszyklen stark kalksulfathaltige Staub wird teilweise als Zuschlagmaterial beim Zementbrechen verwendet (aufgrund seines hohen Kalksulfatgehaltes).

Um die durch die Leitung h5 aus dem Zyklon 22 austretenden Gase auf 600°C abzukühlen und die schwefelhaltigen Verbindungen, die nach der ersten Rückführungsstufe gegebenenfalls noch vorhanden sind^abzufangen, ist eine zweite Staubrückführungsstufe zwischen den Zyklonen 23 und 2^ vorgesehen.

Die Rauchgase treten mit einer Temperatur von etwa 600°C durch die Leitung ^6 aus dem Zyklon 2h, während der aus dem Zyklon 2k

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austretende Staub die in den Zyklon 23 über die Leitung hj eingeleitete Kaltluft aufwärmt, wobei diese aufgewärmte Luft aus dem Zyklon 23 über die Leitung kb mit einer Temperatur von UOO⁰C austritt.

Ein Teil des Staubes wird durch die Leitung 50 aus dem Zyklon 23 abgeleitet und durch die Leitung h2 zum Reaktor 25 rückgeführt, um eine konstante Rücklauf-Strömungsmenge zu gewähren. ..

Die mit einer Temperatur von UOO°C durch die Leitung kQ aus dem Zyklon 23 austretende Luft und die mit einer Temperatur von 600°C durch die Leitung k6 aus dem vorzugsweise als Entstauber ausgebildeten Zyklon 2k austretenden Rauchgase werden in einen zweistufigen Austauscher 52 eingeleitet, dessen erste Stufe mit der Heissluft von UOO⁰C und dessen zweite Stufe mit den Rauchgasen von 600°C beschickt wird, um beispielsweise Dampf für ein Elektrizitätswerk zu erzeugen.

Es ist ersichtlich, dass die vorstehend beschriebene Einrichtung ferner den Vorteil aufweist, kurzzeitig oder auf längere Dauer ohne Beschickung mit Schiefer, d. h. wie eine herkömmliche Einrichtung betrieben werden kann. ·

Im ersten Fall, d. h. bei kurzzeitiger Beschickung ohne Schiefer genügt es, lediglich den Turm 13 zu benutzen, wobei die über die Leitung 32 aus dem Brennofen austretenden Rauchgase unmittelbar.dem Vorbrennapparat "18 mit aus dem Kühler austretender Luft zusammen zugeleitet werden.

Im zweiten Fall werden die Rauchgasleitungen de-s Turmes 20 abgeändert, um den letzteren in einen dem Turm 13 entsprechenden Turm umzuwandeln; die Abmessungen und die Einbaustellen der Zyklonen 21, 22, 23, 2k werden dementsprechend gewählt. Der Turm 13 arbeitet sodann wie vorstehend beschrieben, wobei der Vorbrennapparat 18 die aus dem Kühler austretende Luft empfangt, während der Reaktor 25 des Turmes 20 ausgeschaltet ist, dieser Turm 20 die aus dem austretenden Rauchgase empfängt und die im Vorbrennapparat l8 des anderen Turmes teilweise dekarbonisierten Fesstoffe liefert. '

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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; der Fachmann kann, jegliche Änderung vornehmen, ohne den durch die Patentansprüche definierten Rahmen zu überschreiten.

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Claims

IJ Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus kohlehaltigem Schiefer bzw. aus einer mineralischen Substanz, die eine gewisse Wärmeenergie abzugeben fähig ist, vermittels einer Einrichtung, die einen Dreh-Zementbrennofen und einen Kühler, sowie einen mit einem Vorbrennapparat ausgerüsteten Austauschturm mit mehrstufig angeordneten Zyklonen und ferner einen mit mehrstufig angeordneten Zyklonen und einem Brennreaktor versehenen Schieferbehandlungsturm umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der" Austauschturm ausschliesslich mit dem Zeme.ntherstelllungsrohmaterial beigegebenen Zusatzstoffen beschickt wird und deren teilweise Dekarbonisierung bewirkt, sowie mit den aus dem Kühler austretenden Gasen gespeist wird, während im Schieferbehandlungsturm der Schiefer, bzw. ein Gemisch von Schiefer und Zuschlagstoffen vor dessen Eintritt in den Zementofen gebrannt wird und dieser Behandlungsturm mit den aus dem Brennofen austretenden Rauchgasen gespeist wird und zwei Staub-Rückführungskreise aufweist, deren einer zwischen dem mit den aus dem drittobersten Zyklon austretenden Rauchgasen gespeisten obersten Zyklon und dem unmittelbar unter demselben befindlichen, mit Kaltluft gespeisten Zyklon angeordnet ist, während der andere Rückführungskreis zwischen dem unteren mit Kaltluft gespeisten Zyklon und dem unmittelbar über dem letzteren befindlichen, mit den aus dem Brennofen und dem Brennreaktor austretenden Gasen gespeisten Zyklon · angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Zementofen austretenden Gase wenigstens teilweise umgeleitet und durch Beigabe von in der Einrichtung umlaufendem kaltem Material gekühlt . werden, welches einem Wärmeaustausch mit Kaltluft unterworfen wird.

3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiefer zusammen mit Brennstoff in die Rauchgasleitung des untersten Zyklons des Behandlungsturmes eingeleitet wird, welch unterster Zyklon in den Brennreaktor mündet, dessen Auslass mit dem Brennofen in Verbindung steht.

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k. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass jeder Turm vier Zyklone aufweist.

5· Verfahren nach wenigstens einem der Anspräche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiefer zugleich mit dem Brennstoff in die Rauchgasleitung des untersten Zyklons des Behandlungsturms eingeleitet wird, welch unterster Zyklon in den Brennreaktor einmündet, dessen Auslass mit dem Brennofen in Verbindung steht, während der aus dem untersten Zyklon austretende Staub wenigstens teilweise in die Rauchgasleitung eingeleitet und teilweise abgeführt wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis U, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens ein Teil des aus dem zweitobersten Zyklon des Behandlungsturmes austretenden Staubes an einer stromaufwärts der Schiefereinleitungsstelle gelegenen Stelle in die Rauchgasleitung des untersten Zyklons eingeleitet wird.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den beiden oberen Zyklonen des Behandlungsturms austretenden HeLsgrase jeweils in eine der beiden Stufen eines Zweistufen-Austauschers eingeleitet werden.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprache 1 bis 7.

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