DE3215793A1

DE3215793A1 - Verfahren und vorrichtung zur verringerung des schwefelkreislaufes und/oder der so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-emission in einer anlage zum brennen von feinkoernigem gut

Info

Publication number: DE3215793A1
Application number: DE19823215793
Authority: DE
Inventors: Andris 5064 Rösrath Abelitis; Jakob 5205 St. Augustin Hinterkeuser
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1982-04-28
Publication date: 1983-11-03
Also published as: GB8311658D0; GB2118924A; JPS58196837A; FR2526013A1; DK96883A; US4469664A; DK96883D0

Description

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Anlage zum Patentgesuch der

KlÖckner-Humbaldt-Deutz

Aktiengesellschaft

vom 26. April 1982

Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung des Schwefelkreislaufs und/oder der S0₂-Emission in einer Anlage zum Brennen von feinkörnigem Gut

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung des Schwefel-Kreislaufs und/oder der SQ_?-Emission in einer Anlage zum Brennen von feinkörnigem Gut, insbesondere Zementrohmehl, umfassend eine Vorwärm- und Vorbrennstufe und eine Fertigbrennstufe mit Sinterzone.

Die Ausbildung von schädlichen Stoffanreicherungen in Kreisläufen von Anlagen zur Stoffumsetzung sind bekannt. Insbesondere in Brennanlagen für Zement treten häufig Anreicherungen von Alkalien oder Schwefel in den entsprechenden Stoffkreisläufen auf und führen nicht selten zu schädlichen Ansatzbildungen.

Schwefel kommt beispielsweise in sulfidischen oder sulfatischen Verbindungen des kalziumkarbonathaltigen Rohmehls vor, das als Brenngut im sogenannten Normalverfahren in energiesparend betriebenen Brennanlagen mit Schwebegasvorwärmer und Drehrohrofen zu Zementklinker gebrannt wird. Infolge der hierbei auftretenden Temperaturen, beispielsweise um 1.400 C in der Klinkerzone, werden Schwefelverbindungen, unter Freisetzung von SO₂ in das Prozeßgas, dissoziiert. Weitere Anteile von SO₂ werden bei Verwendung schwefelhaltiger Brennstoffe freigesetzt.

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Auf diese Weise in den heißen Gase der Brennanlage angereichertes Schwefeldioxid reagiert mit im Rohmehl enthaltenen Alkalien und Erdalkalien zu Alkalisulfaten. Beispielsweise erfolgt eine Umsetzung des primär aus den silikatischen Verbindungen der Minerale des Rohmehles entstehende Kaliumoxid bei Anwesenheit von Schwefeldioxid nach der Formel:

K₂O +SO₂ + 1/2 O₂ = K₂SO₄

unter Bildung von Kaliumsulfat. Da dieses einen sehr niedrigen Dampfdruck hat, ebenso wie auch andere Alkalisulfate, werd.en diese großenteils mit dem Klinker aus der Brennanlage ausgetragen.

Eine über die mengenmäßige Umsetzung hinausgehende, von den Alkalien oder Erdalkalien nicht zu Sulfaten umgesetzte Konzentration von Schwefeldioxid reagiert mit aus Kalziumkarbonat zu Kalziumoxid entsäuerten Kalkanteilen zu Kalziumsulfat oder Gips. Die entsprechende Reaktion verläuft, je nach den Gleichgewichtsbedingungen nach Maßgabe der Temperatur, nach der Gleichung:

(T < 1.000 ⁰C) >~

(T>1.000 ⁰C)-^

4 CaO + 4 SO₂^S=S 3 CaSO₄ + CaS

Kalziumsulfat ist jedoch im Gegensatz zu Erdalkalisulfaten bei Temperaturen oberhalb 1.000 ⁰C, nicht beständig, sondern dissoziiert in der Klinkerzone bei ca. 1.400 ⁰C zu CaO und SO₂. Das hierbei freigesetzte Schwefeldioxid reichert die Gase der Brennanlage stark an und bildet damit die Ursache für die· Entstehung von Schwefelkreisläufen

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(Walter H. Duda, Zement-Data-Book, 2. Auflage, 1977, Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin; Mc Donald und Evans, London, Seite 6, 1.4.3: Schwefel; Sonderdruck aus der Zeitschrift "Zement-Kalk-Gips" (ZKG), Bauverlag GmbH, Wiesbaden, 1960, Seiten 36 bis 44: Weber "Wärmevorgänge im Drehofen unter Berücksichtigung der Kreislaufvorgänge und Phasenbildung¹¹).

Ein ausgeglichener Schwefelhaushalt innerhalb einer Brennanlage, bei dem Zugang von Schwefel aus Rohmehl und Brennstoff sowie Abgang über Klinker, Staub und zulässige Konzentration vom Abgas im Gleichgewicht stehen, ist bei der Vielzahl von Komponenten-Einflüssen auf der Rohmaterialseite und wegen der Vielzahl variabler reaktionsbestimmender Parameter nur schwer erreichbar.

Hierbei spielt auch die Ausbildung interner Staubkreisläufe eine Rolle, wodurch der Mehlumlauf beispielsweise in der untersten Wärmetauscherstufe das 1,5- bis 2-fache der Mehlaufgabemenge erreichen kann.

Staub- und Stoffkreisläufe können sich unter Umständen gegenseitig anregen, wenn die ursprünglich vorgesehene Strömung durch Ansätze oder Ausmauerungsschäden insbesondere im Bereich der Mehleinlaufbahnen gestört ist, und damit auch Verschiebungen in den vorgesehenen Temperaturzonen eintreten.

Dabei können Kreislaufvorgänge, wie bekannt, selbst dann an einzelnen Stellen des Brennsystemes zu außerordentlich hohen Konzentrationen entsprechender Verbindungen führen, wenn diese im Rohmaterial oder im Brennstoff nur in geringer Menge enthalten sind.

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Im Falle von Schwefel führt dies, entsprechend den von Alkalichloriden her sattsam bekannten Kreisläufen, ebenfalls zu Kreislaufanreicherungen mit der Folge von unerwünschten Ansatzbildungen, verursacht durch Eutektika im Bereich von 800 bis 1.000 ⁰C innerhalb des Schwebegaswärmetauschers. Als Folge ergeben sich Minderungen der Leistung einer Anlage bis hin zu Betriebsstörungen. Wenn dabei im Gasstrom des Schwebegaswärmetauschers eine Konzentration von SO₂ überschritten wird, die durch Sulfatbindung des Schwefels an die Rohmehlkomponenten nicht in ausreichendem Maße abgebaut werden kann, erhöht sich die SO₂-Emission des Abgases der Anlage weit über die zulässigen Grenzen von beispielsweise 200/250 ppm. bis hin zu 1000 / 1500 ppm.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung des Schwefelkreislaufs und/oder der S0₂-Emission bei einer Anlage zum Brennen von feinkörnigem Gut zur Verfügung zu stellen, um insbesondere die Ursachen für die Entstehung schädlicher Kreislaufanreicherungen des Schwefels innerhalb der Anlage und einen S0₂-Durchbruch in das Abgas der Anlage zu verhindern. Ein wesentlicher Teil der Aufgabe besteht ferner darin, das Verfahren und die Vorrichtung so zu gestalten, daß die Wirtschaftlichkeit der Anlage insbesondere hinsichtlich des Energieverbrauches nicht nachteilig beeinflußt wird.

Die Lösung der Aufgabe gelingt dadurch, daß nach Maßgabe des S0₂-Gehaltes im Prozeßgas der Fertigbrennstufe und/oder des SO-j-Gehaltes im Heißmehl Prozeßgas aus der Fertigbrennstufe abgezweigt, in eine Reaktionszone eingeleitet, und mit Kalziumkarbonat und/oder Magnesiumkarbonat enthaltendem Staub zur Schwefelbindung versetzt zur Reaktion gebracht wird, und daß das

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abgezweigte Prozeßgas durch Zugabe von Frischluft und/oder H2O gekühlt, und das entschwefelte Prozeßgas als Abgas vom schwefelhaltigen Feststoff getrennt wird, worauf Abgas und Feststoff aus der Brennanlage abgeführt werden.

Dadurch, daß ein Teilstrom von heißem, mit Schwefeldioxid hoch angereichertem Prozeßgas nach Maßgabe der Anreicherung bei Austritt aus der Fertigbrennstufe abgezweigt und mit karbonathaltigem Staub zur Reaktion gebracht und aus der Brennanlage abgeführt wird, gelingt es sehr vorteilhaft mit dieser unkomplizierten Maßnahme, den Schwefelanteil im Gas- und/oder Gutstrom der Anlage zu senken und damit das Gleichgewicht im Schwefelhaushalt so zu regulieren, daß die Entstehung schädlicher Schwefelkreisläufe mit der Folge von Ansatzbildungen und/oder zu hohen Abgaskonzentrationen von SO₂ unter Kontrolle gehalten werden.

Dabei ist sehr vorteilhaft insbesondere bezüglich der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens vorgesehen, daß in der Anlage anfallender Staub und/oder in der Vorbrennstufe anfallendes, vorgewärmtes Rohmehl zur Schwefelbindung verwendet wird.

Dabei wird gezielt von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß feindispergierte Stäube, die beispielsweise in einem Staubabscheider der Anlage anfallen, gegenüber normal gemahlenem Rohmehl wesentlich größere Adsorptionsoberflächen bieten, wodurch Reaktionen mit Schwefel mit relativ hohen Wirkungsgraden erzielt werden.

Dabei sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung vor, daß die Reaktion unter Erhöhung der Verweilzeit in der Reaktionszone vorgenommen wird.

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Dies wird in unkomplizierter Weise beispielsweise dadurch erreicht, daß nach einem weiteren Vorschlag zur Ausgestaltung bei der Trennung von entschwefeltem Prozeßgas und schwefelhaltigem Feststoff anfallender Feinstaub wenigstens zum Teil in die Reaktionszone rezirkuliert wird. Dadurch erhalten bei verlängerter Verweilzeit und mehrfachem Kontakt noch nicht vollständig ausreagierte Komponenten die Möglichkeit einer vollständigen oder nahezu vollständigen Durch-Reaktion. Somit wird die Effektivität des Reaktions-Ergebnisses verbessert, mit der vorteilhaften Folge, daß zur Schwefelbindung nur eine solche Staub- und/oder Rohmehlmenge benötigt wird, wie diese annähernd den stöchiometrischen Verhältnissen entspricht.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß zum Abscheiden von Staub aus dem Gaskreislauf der Anlage Mehrkammer-Elektrofilter verwendet werden, und daß zu Schwefelbindung vorzugsweise in der zweiten und/oder in der dritten Kammer anfallender Feinstaub mit einem Kornspektrum zwischen 0 und 40 JLL > vorzugsweise zwischen 5 und 20 LL verwendet wird.

Und schließlich ist zur Intensivierung der Reaktion mit Vorteil vorgesehen, daß diese in einem Temperaturbereich von ca. 500 bis 1.000 ⁰C durchgeführt und das Prozeßgas zur Staubabscheidung auf einen Temperaturbereich in der Höhe von maximal ca. 400 ⁰C gekühlt wird.

Insgesamt ergeben sich durch das sich gegenseitig begünstigende Zusammenwirken der vorgesehenen Maßnahmen für die Bindung von SO₂ an Staub und/oder Rohmehl optimale Bedingungen. Das dabei in der Reaktionskette primär entstehende Kalzium- beziehungsweise Magnesiumoxid bietet mit seinen freiwerdenden Valenzen in statu nascendi zur Umsetzung mit Schwefel überraschenderweise

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überdurchschnittlich günstige Voraussetzungen. Dabei werden maximale Wirkungsgrade der Umsetzung erreicht, die über das

erwartbare Maß weit hinausgehen.

Sehr vorteilhaft wird dabei der Aufwand von Staubmaterial und Rohmenl für die Adsorption von Schwefel minimiert. Entsprechend gering sind daher vorteilhafterweise die anteiligen Transport- und Deponiekosten.

Eine in besonderem Maße vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß entschwefeltes Prozeßgas als Trocknungsgas dem Trockner eines der Brennanlage zugeordneten Anlagenteiles zur Aufbereitung und Trocknung des Aufgabegutes zugeführt wird.

Würde man die Abgase der Anlage ohne die erfindungsgemäße Herausnahme von Überschuß-Schwefel aus dem Abgas der Fertigbrennanlage in einem Stromtrockner nutzen wollen, so würde auf diesem Wege eine schädliche Anreicherung der Schwefelkreisläufe über den Trocknungskreislauf unvermeidlich sein. Bei einer beispielsweise dann üblichen und/oder notwendigen Verdünnung des Abgases mit Frischluft würde wertvolle Wärmeenergie verloren gehen, und die Kapazität der Entstaubungsanlage müßte vergrößert werden. Damit würden die Investitions- und Betriebskosten, ebenso wie der Leistungsbedarf der Exhaustorengruppe, zum Nachteil der gesamten Betriebskosten wesentlich steigen.

Durch Einsatz der Erfindung bei einer Anlagen-Einheit Brennanlage/Trockner wird somit die Voraussetzung für die Entstehung schädlicher Kreisläufe von Schwefel innerhalb der Gas- und/oder Gutströme unterounden. Diese Maßnahme ist folglich von größtem Vorteil und in besonderem Maße erfindungswesentlich, weil durch sie eine weitgehende Ausbeute der im Gaskreislauf enthaltenen Wärmeenergie durch Trocknung und Vorwärmung des Aufgabegutes erst möglich

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gemacht wird, ohne die nachteilige Folge zu hoher SO₂- und/oder SO-j-Konzentrationen.

Zur Erhöhung des thermodynamischen Wirkungsgrades der Reaktion zwischen Kalzium- und/oder Magnesiumverbindungen mit Schwefeldioxid kann - wie bekannt - sehr vorteilhaft aktivierender Wirkstoff in die Reaktionszone eingeführt werden, und zwar entweder in Pulverform oder in Lösung mit Wasser durch Eindosen.

Eine Brennanlage zur Durchführung des Verfahrens, umfassend wenigstens einen Schwebegaswärmetauscher mit abgasseitigem Staubabscheider und einem Drehrohrofen ist gekennzeichnet durch eine an den Ofeneinlaufkopf des Drehrohrofens angeschlossene Kammer mit wenigstens einer Einrichtung zum Zuführen und zur dosierenden Aufgabe von Staub und/oder Rohmehl in die Kammer, ferner durch eine an die Kammer angeschlossene Abgasleitung, und im Bereich der Kammer und/oder der Abgasleitung vorgesehene Mittel zum Einführen von Frischluft und/oder H₂O, sowie eine Elektro-Filteranlage in der Abgasleitung und dieser nachgeschaltet ein mengenregelbares Sauggebläse, sowie durch Fördereinrichtungen zum Zuführen von Staub und/oder Rohmehl vom Ort des Anfalles zur Zuteil-Einrichtung.

Der mit der Erfindung vorgesehene apparative Aufwand ist ersichtlicherweise relativ gering, insbesondere wenn es sich um ein relativ geringes Volumen von abgezweigtem Prozeßgas nach Maßgabe der Gehalte von SO₂ und/oder SO, im Gas- und/oder Massenstrom der Anlage handelt. Dementsprechend ergeben sich sowohl für die Kammer als auch für die Abgasleitung, sowie das darin angeordnete Elektrofilter und das Sauggebläse entsprechend kleine Dimensionen und entsprechend günstige Kosten.

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Bei einer Brennanlage mit einem an die Gasleitung des Schwebegas-Wärmetauschers angeschlossenen Stromtrockner für das Aufgabegut und einer diesem abgasseitig zugeordneten Gasreinigung, vorzugsweise einer Elektro-Gasreinigung, besteht die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Einrichtung zum Fördern von Staub aus der Gasreinigung zur Kammer, sowie in einer Verbindung der an die Kammer angeschlossenen Gasleitung mit der vom Schwebegas-Wärmetauscher zum Stromtrockner führenden Gasleitung.

Durch diese erfindungswesentliche Ausgestaltung einer Brennanlagenkombination der genannten Gattung wird sehr vorteilhaft die Möglichkeit geschaffen, für die Erwärmung von Rohmaterialien oder für deren Trocknung die im Gaskreislauf der Anlage enthaltenen Mengen an Abwärme wirtschaftlich auszuschöpfen, und damit das verfügbare Energiepotential soweit wie möglich zu verwerten, ohne daß sich schädliche Schwefelkreisläufe innerhalb der Anlage oder zu hohe S0₂-Konzentrationen im Abgas einstellen.

Eine sehr vorteilhafte weil unkomplizierte Regelung der Menge des abzuzweigenden Prozeßgases nach Maßgabe der SO,-Konzentration im Heißmehl beziehungsweise der Menge an Staub und/oder Rohmehl nach Maßgabe des SO^-Gehaltes im Prozeßgas ergibt sich dadurch, daß nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung im Bereich der an die Kammer angeschlossenen Abgasleitung eine Einrichtung zum Messen der SCU-Konzentration im Gas, und im Bereich der Fall-Leitung für das Heißmehl vom untersten Zyklon zum Ofeneinlauf eine Einrichtung zum Messen des SO,-Gehaltes angeordnet ist, und daß diese Meßeinrichtungen über Signalleitungen auf Regeleinrichtungen aufgeschaltet sina, die mit den Mitteln zur Bemessung der Staub- beziehungsweise Rohmehlmenge beziehungsweise mit dem

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mengenregelbaren Sauggebläse zusammenwirkend einen Regelkreis bilden.

Durch diese Anordnung regeltechnischer Einrichtungen wird mit Vorteil erreicht, daß der Schwefelgehalt im Gas- und/oder Massenstrom der Anlage auf einem konstanten Niveau gehalten wird, und daß andererseits jeweils nur so viel Prozeßgas und/oder Staub beziehungsweise Rohmehl zur Schwefelbindung abgezogen wird, wie es die Beherrschung des Gleichgewichts im Schwefelhaushalt der Anlage erforderlich macht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in der Darstellung eines Blockschaltbildes näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Brennanlage mit einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Drehrohrofen-Einlaufkammer mit der daran angeschlossenen Reaktions-Kammer, ebenfalls in rein schematischer Darstellung.

Die Zementbrennanlage in Fig. 1 umfaßt die Vorwärm- und Vorbrennstufe 1, die Fertigbrennstufe 2 und eine Zyklon-Staubabscheidegruppe 3. Die Vorwärm- und Vorbrennstufe umfaßt ihrerseits eine Reaktionsstrecke 4 zum Kalzinieren des erhitzten Rohmehles und im Gasstrom folgend drei Wärmetauschzyklone 5, 6 und 7. Die Fertigbrennstufe 2 umfaßt den Drehrohrofen 8 mit dem Ofeneinlaufkopf 9, der Ofenauslaufschurre 10 und dem Kühler 11. Eine Tertiärluftleitung 12 führt in bekannter Weise heiße Kühlerluft im Bypass zum Drehrohrofen 8 direkt in die

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Reaktionsstrecke 4. Von der Zyklongruppe 3 führt eine Abgasleitung 13 mit einem darin angeordneten Sauggebläse zu einer Mischkammer 15, in die eine aus einer mittleren Kammer des Kühlers 11 abzweigende Leitung 16 mündet. Diese führt vorgewärmte Frischluft über einen Abscheider 17 und ein Druckerhöhungsgebläse 18 in die Mischkammer 15.

Mit der Brennanlage 20 verbunden ist eine Anlage 19 zur Aufbereitung des für die Brennanlage 20 vorgesehenen Rohmehles. Diese umfaßt das Entwässerungs-Filter 21, das Zwischenbunker 22, die Fördereinrichtung 23 mit dem Knetmischer 24, eine Zerkleinerungseinrichtung 25, den Stromtrockner 26 mit Sichter 27 und einer Grießrückführungleitung 28, sowie die Elektro-Gasreinigungsanlage 29 mit Sauggebläse 30 und Abgasleitung 31. In der Gasreinigungsanlage 29 anfallendes Fertiggut wird durch die Fördereinrichtung 32 dem Vorratssilo 33 zugeführt und aus diesem über die Fullerpumpe 34 und die Leitung 35 in die Verbindungsleitung 36 zwischen dem Wärmetauscherzyklon 7 und der Zyklon-Staubabscheidergruppe 3 der Brennanlage 20 aufgegeben.

Bei der Brennanlage 20 besteht die Anordnung nach der Erfindung aus der die Reaktionszone bildenden Kammer 37 mit Abgasleitung 38, einer darin angeordneten Elektro-Gasreinigung 39 und einem in dem weiterführenden Abgasstrom 38· angeordneten Sauggebläse 41 mit der Leitung 40 für das entschwefelte Abgas. Ferner gehören als integrierende Bestandteile der Kammer 37 Einrichtungen 42 und 43 zum Fordern und Zuteilen von in den Gasreinigungsanlagen 29, 39 und gegebenenfalls der Zyklongruppe 3 anfallendem Staub beziehungsweise Rohmehl in die Kammer 37, und ferner eine Gaskonditionierung 44 mit

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einer Einrichtung 45 zum Eindosen von Wasser und einer Einrichtung 46 zum Zuführen von Frischluft. Erfindungsgemäß ist weiterhin die Fördereinrichtung 47 vorgesehen, durch welche vorzugsweise in den Kammern II und III der Mehrkammer-Elektro-Gasreinigungsanlage 29 anfallender Staub zur Zuteil-Einrichtung 42 transportiert wird. Dem gleichen Zweck dient eine Abzweigung 48 vom Rohmehlaustrag der Wärmetauscher-Zyklongruppe 3 mit Anschluß an die Einrichtung 43 zur Förderung und Zuteilung in die Kammer 37. Der Austrag des von der Elektro-Gasreinigung aus dem abgezweigten Prozeßgas abgeschiedenen sulfathaltigen Staubes erfolgt mit der Fördereinrichtung 49. Ein Abzweig 50 aus dieser dient der Rezirkulation abgeschiedenen Staubes und Eintrag über die Einrichtung zurück in die Kammer 37.

Zur Messung des SO^-Gehaltes im entschwefelten Abgas ist in der Leitung 40 eine Meßeinrichtung 73 vorgesehen. Diese überträgt den Meßwert über die Signalleitung 73· auf die Regeleinrichtung 75. Diese vergleicht, wie bekannt, den Meßwert mit einem eingegebenen Sollwert und errechnet bei einer Differenz daraus einen Steuerimpuls, der mit der Steuerleitung 77 auf die vorgesehenen Mittel zum dosierenden Eintrag von Staub und/oder Rohmehl in die Kammer 37, nämlich die Fuller-Pumpen 69 und 70 übertragen wird. Zur Messung des SO,-Gehaltes im Heißmehl ist in der vom untersten Wärmetauscherzyklon 5 zum Ofeneinlaufkopf 9 führenden Leitung 72 eine Meßeinrichtung 74 vorgesehen. Diese überträgt den Meßwert über die Signalleitung 74' auf die Regeleinrichtung 76. Diese vergleicht, wie ebenfalls bekannt, den Meßwert mit einem eingegebenen Sollwert und errechnet nach Maßgabe einer Differenz einen Stellimpuls, der durch die Steuerleitung 78 auf das mengenregelbare Sauggebläse 41 übertragen wird. Auf diese Weise werden mit einfachen Mitteln Regelkreise

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hergestellt, die sowohl die Abzweigung des Prozeßgases als auch die Zufuhr von Staub und/oder vorgewärmtem Rohmehl nach Maßgabe der Schwefelgehalte im Gas- oder Massenstrom der Anlage regeln und damit das Gleichgewicht des Schwefelhaushaltes konstant halten.

Die Anordnung der Kammer 37 ist aus Fig. 2 näher ersichtlich. Diese zeigt den Drehrohrofen 8, den Ofeneinlaufkopf 9 und daran anschließend die Reaktionsstrecke 4, die vom heißen Prozeßgas in Richtung des Pfeiles 71 durchströmt wird. In die Reaktionsstrecke wird, wie bekannt, etwa gegenüberliegend in gleicher Höhe, mit der Fall-Leitung 51 erhitztes Rohmehl aus dem untersten Schwebegas-Wärmetauscherzyklon 6 eingetragen, während an gegenüberliegender Stelle 52, angedeutet durch den Pfeil 53, Brennstoff eingegeben wird. An den Ofeneinlaufkopf 9 gasseitig angeschlossen ist die Kammer 37 mit der Abgasleitung 38, in die Kammer 37 münden ferner die Anschlüsse 67 und 68 der Zuteilungseinrichtungen 42 und 43. Diese sind mit dosierend zuteilenden Fullerpumpen 69, 70 ausgestattet. Ferner sind die zur Gaskonditionierung 44 vorgesehene Wassereindüsungseinrichtung 45 und die Einrichtung 46 zur Zugabe von Frischluft schematisch angedeutet. Ein Teil der Gasleitung 40 zeigt die S0₂-Meßeinrichtung 73 mit der Signalleitung 73·,"der Regeleinrichtung 75 mit Steuerleitung 77, die den beiden Fullerpumpen 69 und 70 zwecks Mengenregelung aufgeschaltet ist.

Zum Betrieb des aus der Anlage 19 zur Aufbereitung von Rohmehl und der Brennanlage 20 bestehenden Anlagenverbundes wird ein dosiertes schlammförmiges Gemenge von Rohgut, angedeutet durch den Pfeil 54, der
Entwässerungs-Einrichtung 21 aufgegeben und nach Entwässerung im Zwischenbunker 22 gelagert.

Entwässertes Gut wird aus dem Zwischenbunker 22 abgezogen

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und durch die Fördereinrichtung 23 einem Knetmischer 24 aufgegeben. Darin wird das noch feuchte Gut mit im Sichter 27 abgeschiedenen Grießen, zugeführt durch die Leitung 28, versetzt, und von dem Knetmischer 24 zu einer krümligen Masse vermischt. Diese wird dem Stromtrockner 26 aufgegeben, beziehungsweise einem mit diesem integrierten Zerkleinerungs- und Aufbereitungsaggregat 25, welches die krümligen Agglomerate weitgehend auflockert und aufschließt. Das so vorbehandelte Gut wird im aufsteigenden Luftstrom des Stromtrockners 26 weiter aufgeschlossen und dabei getrocknet und im Sichter 27 in Mehl und Grieße geschieden. Fertiggut gelangt im Warmluftstrom durch die Leitung 55 in die Elektro- Gasreinigungsanlage 29 und wird darin als Rohmehl in der Kammer I zu ca. 90 % abgeschieden und mit der Leitung 32 in den Rohmehlsilo 33 ausgetragen. Von dort gelangt Rohmehl über die Fullerpumpe 34 und die Förderleitung 35 in die Vorwärm- und Vorbrennstufe 1 der Brennanlage 20, und zwar in die Verbindungsleitung 36 zwischen dem Wärmetauscherzyklon 7 und der Zyklon-Staubabscheidergruppe 3. Darin wird das Rohmehl vorgewärmt und mit den Fall-Leitungen 56 in die Verbindungsleitung 57 zwischen den Wärmetauscherzyklonen 6 und 7 eingetragen. Das Gut wird im Wärmetauscherzyklon 7 weiter aufgewärmt und mit der Fall-Leitung 58 in die Verbindungsleitung 59 zwischen den Wärmetauscherzyklonen 5 und 6 eingetragen. Das weiter vorgewärmte Rohmehl wird schließlich vom Wärmetauscherzyklon 6 abgeschieden und durch die Fall-Leitung 51 in die Reaktionsstrecke 4 eingetragen, worin es unter Zufuhr von Brennstoff in bekannter Weise kalziniert wird. Kalziniertes Rohmehl wird durch den Ofeneinlaufkopf 9 in Gegenrichtung zum Gasstrom in den Drehrohrofen 8 eingetragen und dort durch weitere Wärmezufuhr bis auf 1.450 ⁰C zu Klinker gebrannt. Das im Gegenstrom zum Rohmehl vom Brenner 60 durch die Flamme 61

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erzeugte Heißgas strömt unter Abgabe von Wärme an das Brenngut in Richtung des Pfeiles 62 zum Ofeneinlaufkopf 9 und von dort in die Reaktionsstrecke 4 und weiter in die Vorwärm- und Vorbrennstufe 1. Dabei wird ein durch das mengenregelbare Sauggebläse 41 nach MaSgabe der Regeleinrichtung 74, 74¹, 76, 78 vorgesehenes Gasvolumen pro Zeiteinheit angesaugt, und durch die Abgasleitung 38', die Elektrogasreinigung 39, die Abgasleitung 38, über die Gaskonditionierung 44 aus der Kammer 37 abgezogen. Eine entsprechende Gasmenge strömt durch den Anschlußbereich 63 der Kammer 37 aus dem Ofeneinlaufkopf 9 nach und gelangt mit dem dort herrschenden Temperaturbereich zwischen ca. 1.000 bis 1.300 ⁰C in den unteren Bereich 64 der Kammer 37. Darin wird das abgezweigte Gas erfindungsgemäß durch Zufuhr von Staub und/oder Rohmehl vermischt, wobei sich eine für die vorgesehene Reaktion zur Schwefelbindung günstige Temperatur einstellt. Die Förderung und Zuteilung von Staub und/oder Rohmehl erfolgt durch die Einrichtungen 42 und 43 über die Fördereinrichtungen 47 und 48 sowie mit Hilfe der mengenregelbaren Fuller-Pumpen 69 und 70 nach Maßgabe des Steuerbefehles der Regeleinrichtung 15 über die Steuerleitung 77.

Mit der Fördereinrichtung 47 werden aus der Kammer II und III der Elektro-Gasreinigungsanlage 29 feine und feinste Stäube im Bereich zwischen 5 und 20 U₄ abgezogen und in der vorgängig geschilderten Weise in die Kammer 37 aufgegeben. Die Temperatur des aufgegebenen Staub-Gutes beträgt hierbei ca. 100 C. Gegebenenfalls kann mit dem Abzweig 48 von der Zyklongruppe 3 Rohmehl in geringer Menge hinzugefügt werden. Dieses hat eine Temperatur von ca. 300 bis 400 C. Für den Fall, daß ein Zusatz wärmeren Rohmehles benötigt werden sollte, 1st eine Abzweigung 65 vorgesehen, mit der aus der Fall-Leitung 51 Rohmehl mit ca. 700 ⁰C der Förderungs- und Zuteilungseinrichtung 42 zugeführt

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werden kann. Der Mischung von Rohmehl und Staub wird in der Kammer 37 gegebenenfalls noch aus der Elektro-Gasreinigung 39 durch die Leitungen 50 und 43 rezirkulierter Feinstaub zugesetzt. Der größte Teil des Feinstaubes, insbesondere der aus der Elektro-Gasreinigungsanlage 29, enthält bei einer Zementanlage im wesentlichen Kalziumkarbonate und gegebenenfalls Magnesiumkarbonate. Diese werden in der Kammer 37 und gegebenenfalls auch noch in der Abgasleitung 38 bei Temperaturen zwischen 500 und 1.000 ⁰C zumindest teilweise entsäuert, wobei CO₂ dissoziiert und SO₂ gebunden wird. Die Reaktion kann sich wie gesagt auch noch in der Abgasleitung 38 fortsetzen, wodurch das Prozeßgas weitgehend entschwefelt wird. Dieses gelangt mit Anteilen von Sulfaten in feinkörniger Form durch die Leitung 38 in die Elektro-Gasreinigungseinrichtung 39, worin das entschwefelte Prozeögas als Abgas vom Feststoff getrennt wird. Das Abgas gelangt über die Abgasleitung 38' und das Sauggebläse 41 in die Abgasleitung 40 und wird aus dieser über die Leitung 66 zurück in den Wärmekreislauf des Stromtrockners 26 geführt.

In der Brennanlage 20 wird das mit der Kammer 37 aus dem Ofeneinlaufkopf 9 abgeleitete Prozeßgas in der Reaktionsstrecke ersetzt durch auf etwa 1.000 ⁰C erhitzte Luft aus dem Kühler 11, die durch die Tertiärluftleitung 12 unter überbrückung des Drehrohrofens 8 zugeführt wird.

Hierdurch sinkt die Konzentration an Schwefeldioxid im Bereich der Reaktionsstrecke 4. Auf diese Weise wird - wie vargängig ausführlich beschrieben - die Entstehung von schädlichen Schwefelkreisläufen verhindert und damit die Aufgabe der Erfindung optimal erfüllt.

Die gezeigte und beschriebene Anlage ist lediglich als Beispiel aufzufassen.

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Beispielsweise ist die Anordnung der Meßstellen für SO₂ und/oder SO-j-Messungen an beliebigen anderen Stellen möglich. Auch die Regel- und Steuerorgane können in sinnvoller Weise verändert werden. Anstelle der Förder-Eintrags- und Zuteilorgane können beliebige andere Vorrichtungen mit ähnlicher Funktion verwendet werden. Und schließlich ist die Schaltung und Anordnung der Haupt-Anlagenteile wie Schwebegasvorwärmer, dessen Ausstattung mit Zyklonen, Anzahl der Gasreinigungseinrichtung etc. lediglich sinnbildlich angedeutet und für die Erfindung nicht maßgebend.

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Liste der Bezugszeichen

1 Vorwärm- und Vorbrennstufe

2 Fertigbrennstufe

3 Zyklon-Staubabscheidergruppe

4 Reaktionsstrecke/Kalzinierer

5 Wärmetauscher-Zyklone

6 "

7 "

8 Drehrohrofen

9 Ofeneinlaufkopf

10 Ofenauslaufschurre

11 Kühler

12 Tertiärluftleitung

13 Abgasleitung

14 Sauggebläse

15 Mischkammer

16 Leitung

17 Abscheider

18 Druckerhöhungsgebläse

19 Anlage zur Aufbereitung von Rohmehl

20 Brennanlage

21 Entwässerungs-Einrichtung

22 Zwischenbunker

23 Fördereinrichtung

24 Knetmischer

25 Zerkleinerungsaggregat

26 Stromtrockner

27 Sichter

28 Grießrückführleitung

29 Elektro-Gasreinigungs-Anlage

30 Sauggebläse

31 Abgasleitung

32 Leitung

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33 Silo für Rohmehl

34 Fuller-Pumpe

35 Rohmehl-Leitung

36 Verbindungsleitung

37 Kammer

38, 38' Abgasleitung

39 Elektrogasreinigung

40 Abgasleitung

41 Sauggebläse

42 Leitung

43 Einrichtung zur Förderung und Zuteilung

44 Gaskonditionierung

45 Wassereindüsungseinrichtung

46 Frischluftzufuhreinrichtung

47 Fördereinrichtung

48 Abzweig

49 Fördereinrichtung

50 Abzweig

51 Fall-Leitung

52 Brennstoffeintrag

53 Eintragsstelle

54 Rohgutaufgabe

55 Verbindungsleitung

56 Fall-Leitung

57 Verbindungs-Leitung

58 Fall-Leitung

59 Verbindungs-Leitung

60 Brenner

61 Flamme

62 Richtungspfeil

63 Anschluöbereich der Kammer

64 unterer Bereich der Kammer

65 Abzweig

66 Leitung

67 Anschlüsse

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68	Anschlüsse
69	Richtungspfeil
70	Fuller-Pumpen
71	Richtungspfeil
72,	Leitung
73	Meßeinrichtung SO₂
73»	Signalleitung
74	Meßeinrichtung SO₃
74«	Signalleitung
75	Regeleinrichtung
76
77	Steuerleitung

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H 82/15

Claims

26. April 1982 *" "" -· - ■ ♦· .... KHO Gr/Ju H 82/15 Patentansprüche

1. Verfahren zur Verringerung des Schwefelkreislaufs und/oder der SCU-Emission bei einer Anlage zum Brennen von feinkörnigem Gut, insbesondere Zementrohmehl, umfassend eine Vorwärm- und/oder Vorbrennstufe und eine Fertigbrennstufe mit Sinterzone, dadurch gekennzeichnet, daß, nach Maßgabe vom SO^-Gehalt im Prozeßgas und/oder vom SO,-Gehalt im Heißmehl, Prozeßgas aus der Fertigbrennstufe abgezweigt und zur Schwefelbindung mit schwefelbindenden Stoffen wie Kalziumkarbonat oder Magnesiumkarbonat enthaltendem Staub und/oder Rohmehl versetzt in einer Reaktionszone zur Reaktion gebracht wird, und daß das abgezweigte Prozeßgas durch Zugabe von Frischluft und/oder H₂O gekühlt, und das entschwefelte Prozeßgas als Abgas vom schwefelhaltigen Feststoff getrennt wird, worauf Abgas und Feststoff aus der Brennanlage abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlage anfallender Staub und/oder in der Vorwärmstufe anfallendes vorgewärmtes Rohmehl zur Schwefelbindung verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion unter Erhöhung der Verweilzeit in der Reaktionszone vorgenommen wird.

KHD H 82/15

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Trennung von entschwefeltem Prozeßgas und schwefelhaltigem Feststoff anfallender Feinstaub wenigstens zum Teil in die Reaktionszone rezirkuliert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 dis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abscheiden von Staub aus dem Gaskreislauf der Anlage Mehrkammer-Elektrofilter verwendet werden, und daß zur Schwefelbindung vorzugsweise in der zweiten und/oder dritten Kammer anfallender Feinstaub mit einem Kornspektrum zwischen 0 und AOu, vorzugsweise zwischen 5 und 20 u verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion von Schwefeldioxid mit den schwefelbindenden Stoffen in einem Temperaturbereich von ca. 500 bis 1.000 ⁰C durchgeführt, und das Prozeßgas zur Staubabscheidung auf einen Temperaturbereich in der Höhe von maximal ca. 400 ⁰C gekühlt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet _f daß entschwefeltes Prozeßgas als Trocknungsgas dem Trockner eines der Brennanlage zugeordneten Anlagenteiles zur Aufbereitung und Trocknung des Aufgabegutes zugeführt wird.

8. Brennanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend wenigstens einen Schwebegaswärmetauscher mit abgasseitigem Staubabscheider und einen Drehrohrofen, gekennzeichnet durch eine im Bereich des Ofeneinlaufkopfes (9) vom Drehrohrofen (8) angeschlossene Kammer (37) mit wenigstens einer Einrichtung (42, 43, 61, 68, 69, 70) zum Zuführen und zur dosierenden Aufgabe von Staub und/oder Rohmehl, ferner eine an die Kammer (37)

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angeschlossene Abgasleitung (38), sowie im Bereich der Kammer (37) und/oder der Abgasleitung (38) vorgesehene Mittel (45, 46) zum Einführen von Frischluft (46) und/oder H₂O (45), und ferner in der Abgasleitung (38) eine Gasreinigung vorzugsweise Elektro-Filteranlage (39) sowie mit einer Leitung (38·) nachgeschaltet ein vorzugsweise mengenregelbares Sauggebläse (41) mit einer Gasleitung (40), sowie durch Fördereinrichtungen (43, 47, 48, 50, 65) zum Zuführen von Staub und/oder Rohmehl vom Ort des Anfalles (29, 39, 51, 56) zur Zuteil-Einrichtung (42, 43, 69, 70).

9. Brennanlage nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen an die Abgas-Leitung (66) des Schwebegas-Wärmetauschers (1) angeschlossenen Trockner (26) für das Aufgabegut, vorzugsweise einen Stromtrockner und eine diesem zugeordnete Gasreinigung (29), vorzugsweise eine Elektro-Gasreinigung, sowie durch eine Einrichtung (47) zum Fördern von Staub von der Gasreinigung (29) zur Kammer (37), sowie durch eine Verbindung der Gasleitung (40) mit der Abgasleitung (66) des Schwebegas-Wärmetauschers (1).

10. Brennanlage nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Leitung (40) eine Einrichtung (73) zum Messen der S0₂-Konzentration im Gas, und im Bereich der Leitung (72) eine Einrichtung (74) zum Messen des SO,-Gehaltes im Heißmehl angeordnet ist, und daß diese über Signalleitungen auf Regeleinrichtungen (75, 76) aufgeschaltet sind, die mit den Mitteln (69, 70) zur Bemessung der Staub- beziehungsweise Rohmehl-Menge beziehungsweise mit dem mengenregelbaren Sauggebläse (41) über Steuerleitungen (77) beziehungsweise (78) zusammenwirkend einen Regelkreis bilden.