DE3100661C2

DE3100661C2 -

Info

Publication number: DE3100661C2
Application number: DE19813100661
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. Dr. 5060 Bergisch Gladbach De Deussner
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1981-01-12
Publication date: 1989-11-30
Also published as: JPS57135752A; DE3100661A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker aus Rohma terial, durch dessen stufenweise thermische Behandlung mittels Vorwärmstufe, Kalzinierstufe, Sinterstufe und Kühlstufe, wobei Wärme aus Brennstoff jeglicher Art sowohl in der Kalzinierstufe als auch in der Sinterstufe zuge führt wird, und die Kalzinierstufe in eine Stufe zur Vor kalzinierung und in eine Stufe zur Nachkalzinierung unter teilt ist, und daß die Vorkalzinierstufe durch die Abgase der Sinterstufe und die Nachkalizinierstufe durch die Brennstoffverbrennung mittels Luft beheizt wird.The invention relates to a method and a front direction for the thermal treatment of fine-grained material, especially for the production of cement clinker from Rohma material, through its gradual thermal treatment by means of preheating, calcining, sintering and Cooling stage, whereby heat from fuel of any kind both in the calcining stage as well as in the sintering stage leads, and the calcining step in one step to the front calcination and in a stage for post-calcination is divided, and that the precalcination stage by the exhaust gases the sintering stage and the postcalcination stage by the Air fuel combustion is heated.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 30 00 494 ist sowohl ein Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere von Zementrohmehl, als auch eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt, wobei die Abluft der Kühlzone vor Einführung in die Vorkalzinationszone in zwei Teilströme aufgeteilt wird, in die die aus den beiden Vorwärmzonen kommenden Teilmengen des Gutes eingeführt wer den. Weiterhin werden hierbei den beiden, jeweils aus vor gewärmten Gut und Abluft der Kühlzone bestehenden Teil strömen noch vor ihrer Vereinigung gesondert dosierbare Brennstoffmengen zugesetzt. Auf diese Weise soll eine maximale Entsäuerung des Gutes in der Vorkalzinationszone vor Einführung in die Brennzone erreicht werden, ohne daß hierbei die Gefahr von Ansatzbildungen in der Vorkalzina tionszone besteht.From the German patent application 30 00 494 is both a process for the heat treatment of fine-grained material, especially of cement raw meal, as well as a plant for Implementation of this method is known, the exhaust air the cooling zone before entering the precalcination zone in two sub-streams is divided into those from the two Preheating zones coming portions of the goods introduced the. Furthermore, the two of them, each from before warmed goods and exhaust air of the cooling zone existing part flow separately metered before their union Amounts of fuel added. In this way, one maximum deacidification of the material in the precalcination zone be reached before introduction into the firing zone without here the risk of build-up in the precalcina zone exists.

Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 29 23 419 eine Einrichtung zur Behandlung von Zementrohstoff, insbe sondere zum Brennen von Rohstoff zwecks Herstellung von Zementklinker bekannt, die aus Einrichtungen zur Vorwär mung, Kalzinierung, Sinterung und Kühlung von Zementrohma terial besteht, wobei zwei Vorwärmstränge vorgesehen sind, von denen der eine Vorwärmstrang mit der Abgasseite der Sinterstufe, und der andere Vorwärmstrang mit der Vorkal ziniereinrichtung verbunden ist. Mit Hilfe dieser bekann tend Einrichtung soll einerseits die Verbrennung von Brenn stoffen mit hohem Schwefelgehalt ermöglicht und anderer seits auch am Brennofeneinlaß ein Dekarbonatisierungsgrad (Entsäuerungsgrad) von mehr als 80% erzielt werden.Furthermore, from German Offenlegungsschrift 29 23 419 a device for the treatment of cement raw material, esp especially for burning raw materials for the production of Cement clinker known from the preheating facilities cementation, calcination, sintering and cooling of cement raw materials material exists, two preheating strands are provided, one of which is a preheating line with the exhaust side of the Sintering stage, and the other preheating line with the pre-cal ziniereinrichtung is connected. With the help of this On the one hand, the device should burn combustion substances with a high sulfur content and others a degree of decarbonation also at the kiln inlet (Degree of deacidification) of more than 80%.

Demgegenüber geht die vorliegende Erfindung von einem in diesen zum Stande der Technik vorhin angeführten Druck schriften nicht erkannten technischem Problem aus, nämlich daß sich bei den hohen Flammtemperaturen im Sinterofen zu einem relativ hohen Prozentsatz flüchtige nitrose Bestand teile entwickeln, die in hohem Maße umweltgefährdend sind und deshalb auf die durch gesetzliche Bestimmungen festge legten Werte vermindert werden müssen.In contrast, the present invention is based on one this prior-art print write out undetected technical problem, namely that at the high flame temperatures in the sintering furnace a relatively high percentage of volatile nitrous stock develop parts that are highly environmentally hazardous and therefore on the legally determined must be reduced.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Er findung darin, die bei der Herstellung von Zement in einem Sinterofen bei den dort herrschenden hohen Temperaturen entstehenden nitrosen Bestandteile (NO_x) auf das zuläs sige Maß zu reduzieren, gleich wohl aber die technische Arbeitsfähigkeit der Abgabe der Sinterstufe zur Vorwärmung und Kalizinierung der Zementrohmaterialien zu erhalten.Accordingly, it is the object of the present invention to reduce the nitrous constituents (NO _x ) formed in the production of cement in a sintering furnace at the high temperatures prevailing there to the permissible level, but equally the technical ability to deliver the sintering stage for preheating and calcining the cement raw materials.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 angeführten Maßnahmen gelöst. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, in die stickoxidhaltigen Abgase der Sinterstufe Reduktionsmittel und/oder Zement rohmehl als Katalysatoren in einem solchen Temperaturbe reich einzuführen, in dem die Dissoziationstemperatur der Stickoxide liegt. Die thermische Gleichgewichtszersetzung der Stickoxide kann so unmittelbar hinter der Sinterstufe einsetzen, da dort die Gastemperaturen bei etwa 1000 bis 1200°C liegen. Anschließend können die auf das gefor derte Maß an Stickoxiden gereinigten heißen Abgase prak tisch ohne Wärmeverlust zur Vorkalizinierung der Rohmateri alien eingesetzt werden. Hierbei erfolgt lediglich eine Abkühlung der Gase auf etwa 800 bis 900°C, so daß sie zur optimalen Vorwärmung der Rohmaterialien genutzt werden können. Da bei der weiteren thermischen Behandlung der Zementrohmaterialien mit den heißen Abgasen keine nitrosen Gasbestandteile entstehen, können die Abgase nach Ausnut zung ihrer Wärmeenergie bei der Vorwärmung und Vorkalzi nierung der Rohmaterialien aus dem Wärmebehandlungssystem in die umgebende Atmosphäre unschädlich abströmen. Dadurch, daß ferner gemäß der Erfindung der Brennstoff als Reduktionsmittel - bezogen auf den Sauerstoffgehalt der Sinterstufenabgase - im Überschuß in die Abgase eingeführt wird, wird mit Sicherheit der in den Abgasen enthaltene Sauerstoff gänzlich vom Reduktionsmittel gebunden. Andererseits wird durch die Verbrennung des Brennstoffs sehr vorteilhaft der mögliche Wärmeverlust ausgeglichen, der durch die Einführung von Katalysatoren entstehen kann, so daß eine optimale Dissoziationstemperatur für die Stickoxide eingestellt werden kann. Weiterhin wird durch die Einführung von Zementrohmaterial als Katalysator in die heißen Abgase der Sinterstufe gemäß der Erfindung er reicht, daß die im Rohmaterial ohnehin enthaltenen Eisen- und Eisenoxid-Bestandteile die thermische Zersetzung der Stickoxide beschleunigen. Besonders vorteilhaft ist hier bei auch, daß im Anschluß an die thermisch-chemische Reak tion des Brennstoffs mit den nitrosen Bestandteilen der Sinterstufenabgase Sauerstoff aus der Kühlstufe eingeführt wird, so daß gegebenenfalls unvollständig verbrannter Brennstoff nachverbrant werden kann, während die Abgase zur Vorkalzinierung der Rohmaterialien genutzt werden.This task is carried out in the labeling section of the Claim 1 listed measures solved. By these measures, it is possible in the nitrogen oxide Exhaust gases from the sintering stage reducing agent and / or cement raw meal as catalysts in such a temperature introduce rich, in which the dissociation temperature of Nitrogen oxides. The thermal equilibrium decomposition the nitrogen oxides can be directly behind the sintering stage use, since there the gas temperatures around 1000 to 1200 ° C. Then you can click on the gefor most nitrogen gases cleaned hot exhaust gases practically table without heat loss for pre-calcination of the raw material alien can be used. There is only one Cooling of the gases to about 800 to 900 ° C so that they are used optimal preheating of the raw materials can. Since in the further thermal treatment of the Cement raw materials with the hot exhaust gases no nitrous If there are gas components, the exhaust gases can be exhausted heat energy during preheating and pre-calc raw materials from the heat treatment system emit harmlessly into the surrounding atmosphere. The fact that according to the invention, the fuel as Reducing agent - based on the oxygen content of the Sinter stage exhaust gases - introduced in excess in the exhaust gases will certainly be the one contained in the exhaust gases Oxygen completely bound by the reducing agent. On the other hand, by burning the fuel very advantageously compensated for the possible heat loss, that can arise from the introduction of catalysts, so that an optimal dissociation temperature for the Nitrogen oxides can be adjusted. Furthermore, by the introduction of cement raw material as a catalyst in the hot exhaust gases of the sintering stage according to the invention is enough that the iron contained in the raw material and iron oxide components the thermal decomposition of the Accelerate nitrogen oxides. It is particularly advantageous here at also that following the thermal-chemical reac tion of the fuel with the nitrous components of the Sinter stage exhaust oxygen introduced from the cooling stage is, so that possibly incompletely burned Fuel can be re-burned while the exhaust gases can be used for the pre-calcination of the raw materials.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Einführung des Reduktionsmittels im Bereich einer Stelle in der Sinterstufenabgasleitung, wo Rohmaterial aus der Vorwärmstufe den Sinterstufenabgasen zugemischt wird. Hierdurch wird erreicht, daß die reduzierende Zersetzung der Stickoxide in gleichzeitiger Anwesenheit von die Zer setzung beschleunigenden Katalysatoren erfolgt. Der Ein satz von vorgewärmtem Rohmaterial und damit von vorgewärm ten Katalysatoren hat den Vorteil, daß die für die Zerset zung erforderliche Dissoziationstemperatur aufrechterhal ten bleibt.In an advantageous development of the invention, the Introduction of the reducing agent in the area of a job in the sinter stage exhaust pipe, where raw material from the Preheating stage is added to the sinter stage exhaust gases. This ensures that the reducing decomposition of nitrogen oxides in the presence of the cerium setting accelerating catalysts. The one set of preheated raw material and thus of preheated ten catalysts has the advantage that the for the decomposition required dissociation temperature remains.

Eine weitere vorteilhafte Variante gemäß dem Verfahren der Erfindung besteht darin, daß die Vorwärmstufe - bezogen auf die Rohmaterialführung - zweistrangig ausgebildet ist, und daß mindestens ein Teil des Rohmaterials aus den bei den Vorwärmsträngen in die Reaktionszone zwischen Sinter stufe und Vorkalzinierstufe eingeführt wird. Die hierdurch erzielte thermische Nutzung der von den Stickoxiden befreiten Abgase ist insbesondere bei Zementherstellungs anlagen von Vorteil, die tägliche Durchsatzleistungen von mehr als 3000 bis 4000 tato Zementklinker aufweisen. Bei einer solchen Rohmaterialführung und thermischen Nutzung von heißen Gasen ist es besonders zweckmäßig, daß das Roh material aus dem mit den Heißgasen aus der Nachkalzinier stufe beaufschlagten Vorwärmstrang in die NO_x-Reaktions zone zwischen Sinterstufe und Vorkalzinierstufe eingeführt wird, wobei das in die NO_x-Reaktionszone eingeführte Rohmaterial insgesamt als erhitzter Katalysator wirkt und mit dem in die Reaktionszone eingeführten Brennstoff eine innige Dispersion eingehen kann, wobei freier Sauer stoff in den Abgasen gebunden und die Zersetzung der Stickoxide bei hohen Temperaturen katalytisch beschleunigt wird.Another advantageous variant according to the method of the invention is that the preheating stage - based on the raw material guide - is formed in two strands, and that at least part of the raw material from the preheating strands is introduced into the reaction zone between the sintering stage and the pre-calcining stage. The thermal use achieved in this way of the exhaust gases freed from the nitrogen oxides is particularly advantageous in cement production plants which have daily throughputs of more than 3000 to 4000 tpd cement clinker. With such raw material management and thermal use of hot gases, it is particularly expedient that the raw material from the preheating stage acted upon by the hot gases from the post-calcination stage is introduced into the NO _x reaction zone between the sintering stage and the pre-calcination stage, the into the NO _x -Reaction zone introduced raw material as a whole acts as a heated catalyst and can enter into an intimate dispersion with the fuel introduced into the reaction zone, free oxygen being bound in the exhaust gases and the decomposition of the nitrogen oxides being catalytically accelerated at high temperatures.

Nach einer vorteilhaften verfahrenstechnischen Weiterbil dung gemäß der Erfindung wird ein Teil der heißen Abgase unmittelbar hinter der Sinterstufe, jedoch vor Einführung der Reduktionsmittel und/oder Katalysatoren aus dem Wär mebehandlungssystem abgezogen. Diese Maßnahme ist insbe sondere dann von Vorteil, wenn in den heißen Abgasen der Sinterstufe neben nitrosen Bestandteilen auch andere schädliche gasförmige Bestandteile, wie Schwefel-, Alkali- und Chlorverbindungen enthalten sind, die aus dem Wärmebehandlungssystem abgeführt werden müssen. Vorteil hafterweise sollte dies vor der Beseitigung der Stickoxide erfolgen, um den mengenmäßigen Einsatz von Reduktionsmit teln und/oder Katalysatoren auf das verfahrenstechnisch notwendige Maß zu beschränken.After an advantageous procedural development tion according to the invention becomes part of the hot exhaust gases immediately after the sintering stage, but before introduction the reducing agent and / or catalysts from the heat treatment system deducted. This measure is particularly important especially advantageous if in the hot exhaust gases Sintering stage in addition to nitrous components also other harmful gaseous components, such as sulfur, Alkali and chlorine compounds are included, which from the Heat treatment system must be dissipated. Advantage Luckily, this should be done before removing the nitrogen oxides to the quantitative use of reducing agents teln and / or catalysts on the process engineering limit necessary measure.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrich tung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen, die da durch gekennzeichnet ist, daß zwischen der Vorkalzinier stufe und der Sinterstufe eine Reaktionskammer mit Zufuhr einrichtungen für Reduktionsmittel und/oder Katalysatoren zur Beseitigung nitroser Bestandteile aus den Abgasen der Sinterstufe angeordnet ist. Auf diese Weise kann sehr vor teilhaft, ohne nennenswerten Investitionsaufwand, unter Beibehaltung der in der Zememttechnologie bewährten Anla gentechnik die Beseitigung der Stickoxide aus den Gasen der Sinterstufe noch vor der thermischen Nutzung der Abga se in der Vorwärm- bzw. Kalzinierstufe durchgeführt wer den, und zwar auch noch nachträglich bei bereits bestehen den Vorrichtungen zur Herstellung von Zementklinker.In a further embodiment of the invention is a Vorrich provided for the implementation of the method, which there is characterized in that between the precalcine stage and the sintering stage a reaction chamber with feed facilities for reducing agents and / or catalysts to remove nitrous constituents from the exhaust gases of the Sintering stage is arranged. This way can be very pre partial, without significant investment, under Maintaining the system proven in cement technology genetic engineering the removal of nitrogen oxides from the gases the sintering stage before the thermal use of the waste gas se in the preheating or calcining stage the, and even afterwards already exist the devices for the production of cement clinker.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfin dung sind in der Reaktionskammer Verwirbelungseinbauten eingesetzt. Mit Hilfe der Verwirbelungseinbauten in der Reaktionskammer können sehr vorteilhaft die Reduktionsmit tel und/oder Katalysatoren in gleichmäßiger Dispersion in die Abgase eingemischt und die thermische Zersetzung der Stickoxide in einer sehr kurzen Reaktionsstrecke durchge führt werden. Der konstruktive Aufwand hierfür ist sehr gering.According to a further preferred embodiment of the Erfin swirl internals in the reaction chamber used. With the help of the swirl fittings in the Reaction chamber can very advantageously be the reducing agent tel and / or catalysts in uniform dispersion in the exhaust gases mixed in and the thermal decomposition of the Nitrogen oxides run through in a very short reaction distance leads. The design effort for this is very high low.

In weiterer vorrichtungsmäßiger Ausgestaltung der Erfin dung ist vorgesehen, daß in der Reaktionskammer ein Dros selorgan angeordnet ist, und daß stromab hinter dem Dros selorgan die Zufuhreinrichtung für Luft oder Sauerstoff einmündet. Diese Ausgestaltung der Reaktionskammer erlaubt in besonders vorteilhafter Weise die Förderung der Heiß luft aus der Kühleinrichtung ohne Zwischenschaltung eines Gebläses.In a further device-like configuration of the Erfin It is provided that a Dros in the reaction chamber selorgan is arranged, and that downstream behind the Dros selorgan the supply device for air or oxygen flows into. This design of the reaction chamber allows in a particularly advantageous manner the promotion of the hot air from the cooling device without interposing one Blower.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung ist vor der Reaktionskammer eine Bypaßleitung für Abgase der Sinterstufe angeordnet. Mit Hilfe der Bypaßlei tung können sehr vorteilhaft Abgase aus der Sinterstufe, insbesondere solche, die flüchtige Schadstoffe wie Alka li-, Chlor- und Schwefelverbindungen enthalten, entfernt werden. Dies bringt insbesondere bei Zementherstellungsan lagen mit Durchsatzleistungen von mehr als 3000 bis 4000 tato den Vorteil, daß die Abgase aus der Sinterstufe von schädlichen Gasbestandteilen gereinigt werden, bevor der Wärmeinhalt dieser heißen Abgase zu Vorkalzinierung und Vorwärmung der Rohmaterialien eingesetzt wird.According to a further advantageous embodiment of the Er is a bypass line for in front of the reaction chamber Exhaust gases from the sintering stage arranged. With the help of the bypass line exhaust gases from the sintering stage, especially those that have volatile pollutants like Alka contain li, chlorine and sulfur compounds will. This brings in particular in cement manufacturing with throughputs of more than 3000 to 4000 tato the advantage that the exhaust gases from the sintering stage of harmful gas components are cleaned before the Heat content of these hot exhaust gases for pre-calcination and Preheating the raw materials is used.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen, denen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zu entnehmen sind, näher erläutert. Es zeigt The invention is explained below with reference to exemplary embodiments play which further features and advantages of the invention are explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich tung mit Rohmaterial- und Gasführung während der thermischen Behandlung der Rohmaterialien zu Zementklinker; Figure 1 is a schematic representation of a Vorrich device with raw material and gas flow during the thermal treatment of the raw materials to cement clinker.

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Herstellung von Zement klinker aus Zementrohmaterialien, bestehend aus Drehrohrofen und einem einstrangigen Wärmetauscher mit Vor- und Nachkalzinierung und Stickoxidreduktion; Figure 2 shows a device for producing cement clinker from cement raw materials, consisting of a rotary kiln and a single-strand heat exchanger with pre-and post-calcination and nitrogen oxide reduction.

Fig. 3 eine Vorrichtung zur Herstellung von Zement klinker aus Zementrohmaterialien, wobei der Wärmetauscher zweistrangig ausgebildet ist. Fig. 3 shows a device for the production of cement clinker from cement raw materials, wherein the heat exchanger is double-stranded.

Wie Fig. 1 zeigt, wird von dem gesamten Rohmaterial eine Teilmenge (1) in einer mit den Abgasen einer Vorkalzinier stufe (5) beaufschlagten Vorwärmstufe (2) vorgewärmt. Die andere Teilmenge (3) der Rohmaterialien wird parallel dazu in mindestens einer, nur mit den Abgasen einer Nachkalzi nierstufe (14) beaufschlagten Vorwärmstufe (4) vorgewärmt. Der Vorkalzinierstufe (5) ist in Strömungsrichtung der Gase eine Reaktionszone (6) vorgeschaltet, die ausschließ lich mit den Abgasen der Sinterstufe (7) beaufschlagt wird. In der Reaktionszone (6) wird ein Brennstoff (8) als Reduktionsmittel verbrannt, so daß reduzierende Gasanteile entstehen, welche die Stickoxide in den heißen Abgasen aus der Sinterstufe (7) aufspalten. Die Abgase der Reaktions zone (6) werden in die Vorkalzinierstufe (5) unter gleich zeitiger Zuführung von aus der Kühlstufe (9) stammender heißer Luft (10) für die Nachverbrennung des überschüssi gen Brennstoffanteils eingeleitet.As Fig. 1 shows a subset (1) is pre-heated with the exhaust gases in a Vorkalzinier a stage (5) acted upon preheating stage (2) of the total raw material. The other portion ( 3 ) of the raw materials is preheated in parallel in at least one, only with the exhaust gases of a post-calculating stage ( 14 ) preheating stage ( 4 ). The precalcination stage ( 5 ) is preceded by a reaction zone ( 6 ) in the direction of flow of the gases, which is only treated with the exhaust gases of the sintering stage ( 7 ). In the reaction zone ( 6 ), a fuel ( 8 ) is burned as a reducing agent, so that reducing gas components are formed which split the nitrogen oxides in the hot exhaust gases from the sintering stage ( 7 ). The exhaust gases from the reaction zone ( 6 ) are introduced into the precalcination stage ( 5 ) with simultaneous supply of hot air ( 10 ) from the cooling stage ( 9 ) for the afterburning of the excess fuel portion.

Die Teilmenge (3) des vorgewärmten Rohmaterials aus der Vorwärmstufe (4), die mit der Nachkalzinierstufe (14) gas seitig verbunden ist, wird als Katalysator (11) in die Reaktionszone (6) eingeführt, so daß dort die Aufspaltung der Stickoxide beschleunigt wird. Der aus der Vorwärmstufe (2) kommende Rohmehlanteil (12) wird direkt in die Vorkal zinierstufe (5) geleitet.The partial amount ( 3 ) of the preheated raw material from the preheating stage ( 4 ), which is connected on the gas side to the post-calcination stage ( 14 ), is introduced as a catalyst ( 11 ) into the reaction zone ( 6 ), so that there the decomposition of the nitrogen oxides is accelerated . The raw meal portion ( 12 ) coming from the preheating stage ( 2 ) is fed directly into the precalciner stage ( 5 ).

Das gesamte, in der Vorkalzinierstufe (5) vorkalzinierte Rohmaterial (13) wird in die Nachkalzinierstufe (14) ein geführt, die ausschließlich durch Verbrennung eines Brenn stoffanteils (15) in heißer, aus der Kühlstufe (9) stam mender Luft (16) beheizt wird. Das fertig kalzinierte Material (17) wird aus der Nachkalzinierstufe (14) in die Sinterstufe (7) eingeleitet, die durch Verbrennung des Brennstoffanteils (18) mit aus der Kühlstufe (9) stammen der Luft (19) beheizt wird. Der in der Sinterstufe (7) erbrannte Klinker (21) wird in die Kühlstufe (9) einge führt, darin mittels Luft (20) abgekühlt und als Fertiggut aus dem Wärmebehandlungssystem abgezogen. Zwischen der Sinterstufe (7) und der Reaktionszone (6) wird bei Bedarf eine Teilgasmenge (22) zur Unterbindung von Schadstoff kreisläufen abgezogen, die insbesondere durch in den heißen Abgasen der Sinterstufe (7) enthaltene flüchtige Alkali-, Chlor- und Schwefelverbindungen verursacht werden.The entire, in the precalcination stage ( 5 ) precalcined raw material ( 13 ) is fed into the post-calcination stage ( 14 ), which is heated exclusively by burning a fuel component ( 15 ) in hot air ( 16 ) originating from the cooling stage ( 9 ) becomes. The fully calcined material ( 17 ) is introduced from the post-calcining stage ( 14 ) into the sintering stage ( 7 ), which is heated by combustion of the fuel portion ( 18 ) with the air ( 19 ) coming from the cooling stage ( 9 ). The clinker ( 21 ) produced in the sintering stage ( 7 ) is introduced into the cooling stage ( 9 ), cooled therein by means of air ( 20 ) and removed as finished goods from the heat treatment system. Between the sintering stage ( 7 ) and the reaction zone ( 6 ), if necessary, a partial gas quantity ( 22 ) is drawn off to prevent pollutant cycles, which are caused in particular by volatile alkali metal, chlorine and sulfur compounds contained in the hot exhaust gases of the sintering stage ( 7 ) .

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Zementklinker besteht aus einem Schwebegas-Wärmetauscher (23) der Zyklonbauart, einem Drehrohrofen (24) und einem nicht näher dargestellten Kühler, beispielsweise einem Rostkühler. Der Schwebegas-Wärmetauscher (23) enthält Zyklone (25 bis 29), die durch Gasleitungen (30, 45, 46) miteinander verbunden sind. Der Drehrohrofen (24) ist mit dem Zyklon (29) über eine Gassteigleitung (31) verbunden. Zu dem Zyklon (28) führt eine Heißgasleitung (32), die in ihrem unteren Bereich einen Brenner (33) und eine Heiß luftleitung (34) aufweisen, die gegebenenfalls mit dem nicht näher dargestellten Rostkühler verbunden ist. In die Gassteigleitung (31) sind im Bereich der Reaktionszone nicht näher dargestellte Wirbeleinbauten eingesetzt. Ober halb dieser Wirbeleinbauten befindet sich in der Reak tionskammer (55) ein Drosselorgan (36). Unterhalb dieses Drosselorgans (36) ist ein Brenner (37) zur Zuführung von Reduktionsmitteln und auf gleicher Höhe ein Fallrohr (38) zur Zuführung von Rohmaterialien aus dem Zyklon (27) als Katalysator angeordnet. Oberhalb des Drosselorgans (36) mündet in die Gassteigleitung (31), die ebenfalls mit Ver wirbelungseinbauten versehen sein kann, eine Heißluftlei tung (39) ein, die gegebenenfalls mit dem nicht näher dargestellten Rostkühler verbunden ist. Austragsseitig sind die Zyklone (25 bis 29) über Fallrohre (40, 41, 43, 44) mit den Gasleitungen bzw. mit der Gassteigleitung (31) und der Heißgasleitung (32) verbunden.The device shown in Fig. 2 for the production of cement clinker consists of a floating gas heat exchanger ( 23 ) of the cyclone type, a rotary kiln ( 24 ) and a cooler, not shown, for example a grate cooler. The floating gas heat exchanger ( 23 ) contains cyclones ( 25 to 29 ) which are connected to one another by gas lines ( 30, 45, 46 ). The rotary kiln ( 24 ) is connected to the cyclone ( 29 ) via a gas riser ( 31 ). To the cyclone ( 28 ) leads a hot gas line ( 32 ) having a burner ( 33 ) and a hot air line ( 34 ) in its lower region, which is optionally connected to the grate cooler, not shown. Swirl internals, not shown, are inserted in the gas riser line ( 31 ) in the area of the reaction zone. Above half of these vortex internals there is a throttle element ( 36 ) in the reaction chamber ( 55 ). A burner ( 37 ) for supplying reducing agents and at the same height a down pipe ( 38 ) for supplying raw materials from the cyclone ( 27 ) as a catalyst is arranged below this throttle member ( 36 ). Above the throttle member ( 36 ) opens into the gas riser line ( 31 ), which can also be provided with swirl internals, a hot air line ( 39 ), which may be connected to the grate cooler, not shown. On the discharge side, the cyclones ( 25 to 29 ) are connected to the gas lines or to the gas riser line ( 31 ) and the hot gas line ( 32 ) via down pipes ( 40, 41, 43, 44 ).

Im Betrieb wird das zu behandelnde Zementrohmaterial bei (1′), (Fig. 2), in die Gasleitung (30) eingeführt, die den Zyklon (26) mit dem Doppelzyklon (25) verbindet. Von den heißen Gasen aus dem Zyklon (26) wird das kalte Rohmehl mitgenommen, aufgewärmt und im Doppelzyklon (25) abge schieden, von dort über die Fallrohre (40, 41) in die gasführende Leitung (42) eingetragen, darin aufgeheizt, im Zyklon (26) abgeschieden und von dort mittels der Fall rohre (43, 44) gleichmäßig auf die Gasleitungen (45 und 46) aufgeteilt. Die Gasleitung (45) führt dabei die Abgase aus dem Zyklon (29) in den mittleren Zyklon (27). Die in die Gasleitungen (45 und 46) aus dem Zyklon (26) einge führten Rohmaterialteilmengen werden weiter vorerhitzt, im Zyklon (27) abgeschieden und über das Fallrohr (38) in die Gassteigleitung (31) eingeführt. In der Gassteigleitung (31) wird das vorgewärmte Rohmaterial mit Hilfe der heißen Abgase aus dem Drehrohrofen (24) vorkalziniert, im Zyklon (29) abgeschieden und mittels der Fall-Leitung (47) in die mit Verwirbelungseinbauten versehene Heißgasleitung (32) übergeleitet, in der dieses Material unter Zuführung von Brennstoff durch den Brenner (33) und Heißluft aus der Leitung (34) nachkalziniert wird. Das endgültig kalzinier te Material wird im Zyklon (28) abgeschieden und durch die Fall-Leitung (48) in den Drehrohrofen (24) zur Sinterung eingeleitet. In die Fall-Leitung (48) mündet eine mit einem Absperrorgan versehene Bypaß-Austragsleitung (71).In operation, the cement raw material to be treated at ( 1 ' ), ( Fig. 2), is introduced into the gas line ( 30 ) which connects the cyclone ( 26 ) with the double cyclone ( 25 ). From the hot gases from the cyclone ( 26 ), the cold raw meal is taken along, warmed up and separated in the double cyclone ( 25 ), from there via the downpipes ( 40, 41 ) into the gas-carrying line ( 42 ), heated therein, in the cyclone ( 26 ) separated and from there by means of the down pipes ( 43, 44 ) evenly distributed on the gas lines ( 45 and 46 ). The gas line ( 45 ) leads the exhaust gases from the cyclone ( 29 ) into the middle cyclone ( 27 ). The raw material portions introduced into the gas lines ( 45 and 46 ) from the cyclone ( 26 ) are further preheated, separated in the cyclone ( 27 ) and introduced into the gas riser line ( 31 ) via the downpipe ( 38 ). In the gas riser line ( 31 ), the preheated raw material is precalcined with the help of the hot exhaust gases from the rotary kiln ( 24 ), separated in the cyclone ( 29 ) and transferred to the hot gas line ( 32 ) with swirl fittings in by the drop line ( 47 ) which this material is recalculated by supplying fuel through the burner ( 33 ) and hot air from the line ( 34 ). The finally calcined material is deposited in the cyclone ( 28 ) and introduced through the drop line ( 48 ) into the rotary kiln ( 24 ) for sintering. A bypass discharge line ( 71 ), which is provided with a shut-off device, opens into the drop line ( 48 ).

Infolge der Zuführung von Brennstoff (z. B. Brenngase, Leichtöle oder Kohle) als Reduktionsmittel und Rohmaterial als Katalysator in den Bereich der Ausmündung der Gas steigleitung (31) aus dem Drehrohrofen (24) werden dort bei hohen Gastemperaturen von 1000 bis 1200°C die in den heißen Abgasen enthaltenen nitrosen Bestandsteile auf gespalten und damit für die Umwelt unschädlich beseitigt. Als Katalysatoren können auch Eisen oder Eisenoxide einge setzt werden. Um die katalytische und reduzierende Disso ziation der Stickoxide in den heißen Ofenabgasen weiter zu beschleunigen, werden die Heißgase mit den eingeführten Reduktionsmitteln und Katalysatoren mit Hilfe der Wirbel einbauten intensiv verwirbelt. Da der reduzierende Brenn stoff - bezogen auf den Sauerstoffgehalt der Abgase - im Überschuß eingeführt wird, wird vorteilhaft der nur vor oxidierte Brennstoff nach Ausnutzung seines Reduktionspo tentials durch Zugabe von Luft/Sauerstoff aus der Heiß luftleitung (39) anschließend vollständig verbrannt. Das in der Reaktionskammer (55) angeordnete Drosselorgan (36) bewirkt nicht nur eine zusätzlich starke Verwirbelung der Abgase mit den eingeführten Reduktionsmitteln und Kataly satoren, sondern ermöglicht darüber hinaus hinter der Drosselstelle einen genügenden Unterdruck, um ohne Zwi schenschaltung eines Gebläses Heißluft aus dem Rostkühler zur Nachverbrennung der eingeführten Reduktionsmittel ein zuleiten. Die in den Zyklon (29) einströmenden Ofenabgase enthalten aufgrund dieser Maßnahmen so geringe Stickoxid konzentrationen, daß sie den Umweltschutzbestimmungen genügen. Falls die heißen Abgase im Drehrohrofen andere schädliche, gasförmige Bestandteile enthalten, wie z. B. flüchtige Schwefel-, Chlor- oder Alkaliverbindungen, so können diese vor Einführung der Rohmaterialien und des reduzierenden Brennstoffs in die Gassteigleitung (31) mittels der Bypassleitung (49) sehr leicht aus dem System abgezogen werden.As a result of the supply of fuel (e.g. fuel gases, light oils or coal) as a reducing agent and raw material as a catalyst in the region of the mouth of the gas riser ( 31 ) from the rotary kiln ( 24 ) there are at high gas temperatures of 1000 to 1200 ° C. the nitrous constituents contained in the hot exhaust gases are split up and thus eliminated harmless to the environment. Iron or iron oxides can also be used as catalysts. In order to further accelerate the catalytic and reducing dissociation of the nitrogen oxides in the hot furnace exhaust gases, the hot gases with the introduced reducing agents and catalysts are swirled intensively with the help of the vortex internals. Since the reducing fuel - based on the oxygen content of the exhaust gases - is introduced in excess, the only before oxidized fuel is advantageously burned completely after using its reduction potential by adding air / oxygen from the hot air line ( 39 ). The throttle member ( 36 ) arranged in the reaction chamber ( 55 ) not only causes an additional strong swirling of the exhaust gases with the introduced reducing agents and catalysts, but also enables a sufficient vacuum behind the throttle point to switch hot air from the grate cooler without interposing a blower to lead to afterburning of the introduced reducing agents. Due to these measures, the furnace exhaust gases flowing into the cyclone ( 29 ) contain so low nitrogen oxide concentrations that they meet the environmental protection regulations. If the hot exhaust gases in the rotary kiln contain other harmful gaseous components, such as. B. volatile sulfur, chlorine or alkali compounds, these can be easily removed from the system by introducing the raw materials and the reducing fuel into the gas riser line ( 31 ) by means of the bypass line ( 49 ).

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Zement klinker, die gegenüber der Vorrichtung gemäß Fig. 2 zwei separate Vorwärmstränge (50 und 52) aufweist, wobei der eine Vorwärmstrang (50) mit den Abgasen der Nachkalzinier stufe (51) und der andere Vorwärmstrang (52) mit den Abga sen der Vorkalzinierstufe (53) beaufschlagt ist. Die Vor wärmstränge bestehen dabei jeweils aus einzelnen Zyklonen, die durch Gasleitungen miteinander verbunden sind. Diese Zementherstellungseinrichtung eignet sich besonders für große Durchsatzleistungen von mehr als 3000 bis 4000 tato. Fig. 3 shows a device for producing cement clinker, which has two separate preheating strands ( 50 and 52 ) compared to the device according to FIG. 2, one preheating strand ( 50 ) with the exhaust gases of the post-calcination stage ( 51 ) and the other preheating strand ( 52 ) with the Abga sen the precalcination stage ( 53 ) is applied. Before the heat strands each consist of individual cyclones that are connected by gas lines. This cement production facility is particularly suitable for large throughputs of more than 3000 to 4000 tpd.

Die Vorkalziniereinrichtung (53) besteht hierbei sehr vor teilhaft aus einer rohrförmig ausgebildeten, Verwirbe lungseinbauten enthaltenden Gassteigleitung (35), die mit einem Zyklon (54) verbunden ist. Die Reaktionskammer (55′) ist hierbei als Reaktorrohr ausgebildet und geht direkt in die Vorkalzinierstufe (53) über. Die Nachkalzinierstufe (51) ist ebenfalls als rohrförmige Heißgasleitung (56) mit Zyklon (57) ausgebildet und mit einem Brenner (58) und einer Heißluftzuleitung (59) versehen. Die Sinterstufe (60) ist als Drehrohrofen und die Kühlstufe (61) als Rostkühler ausgebildet. In die Reaktionskammer (55′) wer den zur Beseitigung der Stickoxidanteile in den Ofenabga sen vorgewärmte Rohmaterialien als Katalysatoren aus dem mit der Nachkalzinierstufe (51) verbundenen Vorwärmstrang (50) mit Hilfe der Zufuhreinrichtung (62) eingeleitet. Auf etwa gleicher Höhe wird Brennstoff als Reduktionsmittel mit Hilfe der Zufuhreinrichtung (63) eingeführt. Zur Be seitigung anderer gasförmiger Schadstoffanteile, wie flüchtige Alkali-, Schwefel- oder Chlorverbindungen, wird ein Teil der heißen Ofenabgase über die Bypassleitung (65) aus dem System entfernt. Oberhalb der Drosselstelle (66) wird in die Gassteigleitung (35) heiße Kühlerabluft mit tels der Heißluftleitung (64) zur Verbrennung des im Über schuß eingeführten brennbaren Reduktionsmittels einge führt. Oberhalb der Reaktionskammer (55′) wird vorgewärmtes Rohmaterial aus dem mit der Vorkalzinierstufe (53) verbun denen Vorwärmstrang (52) in die Gassteigleitung (35) ein geführt und darin von den von Schadstoffen befreiten heißen Ofenabgasen vorkalziniert. Das auf diese Weise vorkalzi nierte Material wird im Zyklon (54) der Vorkalzinierstufe (53) von den Ofenabgaben getrennt und in die Heißgaslei tung (56) der Nachkalzinierstufe (51) eingeleitet. Unter Zuführung von Brennstoff und Sauerstoff in die Heißgaslei tung (56) werden dann die vorkalzinierten Materialien in den hierdurch entstehenden heißen Gasen nachkalziniert und schließlich aus dem Zyklon (57) der Nachkalzinierstufe (51) in den Drehrohrofen (60) zur Sinterung geleitet. Im unteren Bereich der Heißgasleitung (56) ist eine mit einem Absperrorgan versehene Bypaß-Austragsleitung (72) angeord net, die - wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 - in den Drehrohrofen (60) geführt sein kann. Zur besseren Auftei lung der Heißluft auf die Reaktionskammer (55′) und die Nachkalzinierstufe (51) sind in den Heißluftzweiglei tungen (59, 64) der Heißluftleitung (67) Absperrorgane (68) angeordnet.The precalciner ( 53 ) consists here very geous of a tubular, swirling internals containing gas riser ( 35 ) which is connected to a cyclone ( 54 ). The reaction chamber ( 55 ' ) is designed as a reactor tube and goes directly into the precalcination stage ( 53 ). The post-calcination stage ( 51 ) is also designed as a tubular hot gas line ( 56 ) with a cyclone ( 57 ) and is provided with a burner ( 58 ) and a hot air supply line ( 59 ). The sintering stage ( 60 ) is designed as a rotary kiln and the cooling stage ( 61 ) as a grate cooler. In the reaction chamber ( 55 ' ) who preheated to remove the nitrogen oxide in the Ofenabga sen raw materials as catalysts from the post-calcination stage ( 51 ) connected preheating line ( 50 ) with the aid of the feed device ( 62 ). At approximately the same level, fuel is introduced as a reducing agent with the aid of the feed device ( 63 ). To remove other gaseous pollutants, such as volatile alkali, sulfur or chlorine compounds, part of the hot furnace exhaust gases is removed from the system via the bypass line ( 65 ). Above the throttle point ( 66 ) in the gas riser line ( 35 ) hot cooler exhaust air is carried out by means of the hot air line ( 64 ) for combustion of the flammable reducing agent introduced in excess. Above the reaction chamber ( 55 ' ) is preheated raw material from the pre-calcining stage ( 53 ) connected to the preheating line ( 52 ) into the gas riser line ( 35 ) and pre-calcined therein from the hot furnace exhaust gases freed from pollutants. The precalcined material in this way is separated from the furnace discharges in the cyclone ( 54 ) of the precalcination stage ( 53 ) and introduced into the hot gas line ( 56 ) of the post-calcination stage ( 51 ). With the addition of fuel and oxygen into the hot gas line ( 56 ), the precalcined materials are then post-calcined in the resulting hot gases and finally passed from the cyclone ( 57 ) of the post-calcination stage ( 51 ) into the rotary kiln ( 60 ) for sintering. In the lower area of the hot gas line ( 56 ) is provided with a bypass discharge line ( 72 ) angeord net, which - as in the device according to FIG. 2 - can be performed in the rotary kiln ( 60 ). For better distribution of the hot air to the reaction chamber ( 55 ' ) and the post-calcination stage ( 51 ) in the hot air branch lines ( 59, 64 ) of the hot air line ( 67 ) shut-off devices ( 68 ) are arranged.

Um die Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Zement rohmehl gemäß der Erfindung auch mit vollständig außer Betrieb befindlicher Nachkalzinierstufe (51) betreiben zu können, sind in der Fall-Leitung (69) des Zyklons (54) der Vorkalzinierstufe (53) eine Umgehungsleitung (70) sowie nicht näher bezeichnete Absperrorgane angeordnet, so daß gegebenenfalls die Zementanlage nur mit der Hälfte der vorgesehenen Durchsatzleistung betrieben werden kann, gleichwohl Stickoxide und weitere gasförmige Schadstoffan teile in den Ofenabgasen beseitigt werden können, bevor die heißen Ofenabgase zur thermischen Vorbehandlung der Zementrohmaterialien genutzt werden.In order to be able to operate the device for the thermal treatment of raw cement meal according to the invention even with the recalcination stage ( 51 ) completely out of operation, a bypass line ( 70 ) is provided in the drop line ( 69 ) of the cyclone ( 54 ) of the precalcination stage ( 53 ). and unspecified shut-off devices so that the cement plant can only be operated with half the intended throughput, although nitrogen oxides and other gaseous pollutants can be eliminated in the kiln exhaust gases before the hot kiln gases are used for thermal pretreatment of the cement raw materials.

Claims

1. A method for the thermal treatment of fine-grained material, in particular for the production of cement clinker from raw material, by its stepwise thermal treatment by means of preheating stage, calcining stage, sintering stage and cooling stage, heat of all kinds being supplied both in the calcining stage and in the sintering stage , and the calcining stage is divided into a stage for precalcination and a stage for post-calcination, and wherein the precalcination stage is heated by the exhaust gases from the sintering stage and the post-calcination stage is combusted by air-fuel combustion, characterized in that the hot exhaust gases the sintering stage is a fuel as a reducing agent and / or cement raw material is introduced as a catalyst for the thermal-che chemical reaction with nitrous constituents contained in the charges that the introduction of the reducing agent and / or the catalyst in a reaction zone between the sintering stage and precalciner stage occurs that the reducing agent fuel - based on the oxygen content of the sintered stage exhaust gases - is introduced into the exhaust gases in excess, and that, following the thermal-chemical reaction of the fuel with the nitrous components of the sintered stage exhaust gases, oxygen is introduced from the cooling stage .

2. The method according to claim 1, characterized in that that the introduction of the reducing agent in the area a place in the sintering stage exhaust pipe, where raw material from the preheating stage the sintering stages exhaust gases is added.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the preheating stage - based on the raw material management - is double-stranded, and that at least part of the raw material from the at the preheating strands in the reaction zone between Sintering stage and precalcination stage is introduced.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that part of the hot Abga se immediately after the sintering stage, but before Introduction of reducing agents and / or catalysts is withdrawn from the heat treatment system.

5. Apparatus for performing the method according to claims 1 to 4, with devices for preheating, calcining, sintering and cooling cement raw material or cement clinker, wherein the calcination is divided into a precalcination stage and a postcalcination stage, one of which with the Exhaust side of the sintering stage and the other is connected to a hot gas generator, characterized in that between the precalcination stage ( 5, 53 ) and the sintering stage ( 7, 24, 60 ) a reaction chamber ( 6, 55, 55 ' ) with supply devices ( 37 , 38 or 62, 63 ) for reducing agents and / or catalysts for removing nitrous constituents from the exhaust gases of the sintering stage ( 7, 24, 60 ) is arranged.

6. The device according to claim 5, characterized in that in the reaction chamber ( 55, 55 ' ) swirl internals are used.

7. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that a throttle member ( 36, 66 ) is arranged in the reaction chamber ( 55, 55 ' ), and that downstream of the throttle member ( 36, 66 ), the feed device ( 39, 64 ) for air or oxygen.

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that a bypass line ( 49, 65 ) for gases from the sintering stage ( 24, 60 ) is arranged in front of the reaction chamber ( 55, 55 ' ).

9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the reaction chamber ( 55 ' ) and the precalcination stage ( 53 ) from a to the sintering stage ( 60 ) connected tubular, preferably containing wiring internals gas riser line ( 35 ) with subsequent separating cyclone ( 54 ) exists.