DE3326935A1

DE3326935A1 - Verfahren zur entfernung von schadstoffen aus den abgasen eines drehrohrofens

Info

Publication number: DE3326935A1
Application number: DE19833326935
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. 4720 Ennigerloh Kreft; Erich Dipl.-Ing. 4720 Beckum Schnieder
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1983-07-26
Filing date: 1983-07-26
Publication date: 1985-02-07

Description

Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen aus
den Abgasen eines Drehrohrofens Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Um Schadstoffe, wie Alkalien, Schwefel, Chlor, aus den Abgasen eines zur Zementherstellung dienenden Drehrohrofens zu entfernen, ist es bekannt, einen Teil der Ofenabgase (einen sog.
By-pass-Strom) unter Umgehung eines zur Vorwärmung des Rohmehles dienenden Vorwärmers abzuzweigen und von den Schadstoffen zu reinigen.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-AS 12 92 319) wird in den abgezweigten Teilgasstrom ein kalter, feinkörniger Stoff, beispielsweise gemahlener Kalkstein, eingeführt, und zwar durch Eintrag dieses Stoffes in eine den Teilgasstrom führende Steigleitung. Ein Teil der Schadstoffe schlägt sich hierbei auf dem kalten feinkörnigen Stoff nieder, der anschließend aus dem abgezweigten Teilgasstrom abgeschieden und verworfen wird. Der gereinigte Teilgasstrom wird anschließend zur Ausnutzung seines Restwärmegehaltes mit zur Vorwärmung des Rohmehles verwendet.
Der wesentliche Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht in dem verhältnismäßig schlechten Wärme-und Stoffaustausch zwischen dem feinkörnigen Feststoff und dem mit den Schadstoffen beladenen Teil- gasstrom. Dieser schlechte Wärme- und Stoffaustausch erklärt sich damit, daß in der Steigleitung, in der der feinkörnige Feststoff in Berührung mit dem schadstoffhaltigen Teilgasstrom gebracht-wird, eine Flugstaubwolke vorhanden ist, deren Lückengrad bei etwa 98% liegt und deren Gasgeschwindigkeit im allgemeinen 14 bis 18 m/s beträgt (unter Lückengrad wird hierbei die zwischen den Feststoffpartikeln vorhandene Lücke - ausgedrückt in %, bezogen auf das Gesamtvolumen -verstanden). Bedingt durch diesen hohen Lückengrad und die damit gegebene geringe Feststoffbeladung des Gasstromes sowie die verhältnismäßig hohe Gasgeschwindigkeit ist die Wahrscheinlichkeit recht gering, daß die im Teilgasstrom enthaltenen Schadstoffteilchen am Feststoff kondensieren.
Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt (DE-OS 23 35 045), bei dem der schadstoffhaltige Teilgasstrom im Gegenstrom durch einen Schauer frei fallender Kondensationskörper geführt wird, die beispielsweise aus Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 2 bis 10 mm oder aus Keramikmaterial bestehen. Die Kondensationskörper werden anschließend von den darauf kondensierten Schadstoffen, z.B. einer Alkalibeschichtung, gereinigt und nach Abkühlung wieder verwendet.
Auch dieses Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil eines schlechten Wirkungsgrades behaftet. Die Verwendung sehr großer Kondensationskörper bringt eine geringe spezifische Oberfläche mit sich, was die Wärme- und Stoffreaktionen zwischen den Kondensationskörpern und den im Teilgasstrom enthaltenen Schadstoffen sehr beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten Mängel ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß die in dem abgezweigten Teilgasstrom enthaltenen Schadstoffe besonders wirkungsvoll und mit einem geringen anlagentechnischen Aufwand abgeschieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches -1 gelöst.
Die Verwendung eines Feststoffes von Rohmehlfeinheit führt zu einer großen spezifischen Oberfläche und stellt damit eine wichtige Voraussetzung für einen intensiven Wärme- und Stoffaustausch zwischen dem Feststoff und den im Teilgasstrom enthaltenen Schadstoffen dar. Unter Rohmehlfeinheit ist dabei eine Feinheit zu verstehen, bei der sich auf einem Sieb mit 90 Mikron Maschenweite ein Rückstand von etwa 10 bis 20% ergibt.
Von wesentlicher Bedeutung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nun, daß dieser Feststoff von Rohmehlfeinheit mit dem Teilgasstrom in einer Reaktionszone in Berührung gebracht wird, die als sog. Strahlschicht ausgebildet ist, deren Lücken- grad somit auf 50 bis 80%, vorzugsweise 60 bis 70%, eingestellt wird. In einer solchen Strahlschicht ergibt sich damit eine hohe Feststoffbeladung, die einige Hundert kg/m3 beträgt. Durch die für den Wärme- und Stoffaustausch zur Verfügung stehende große spezifische Oberfläche und die ideale Verteilung des Feststoffes in der Strahlschicht sind beste Voraussetzungen für eine schnelle Kondensation der Schadstoffe und eine Niederschlagung der Schadstoffe auf dem Feststoff gegeben.
Der Feststoff wird dabei nach der Abscheidung so weit gekühlt, daß das aus der Reaktionszone austretende Gas-Feststoff-Gemisch eine Temperatur zwischen 500 und 6000C aufweist. Die zur Verfügung stehende große Kondensationsfläche ermöglicht es dabei, den schadstoffhaltigen Teilgasstrom nur auf eine Temperatur abzukühlen, die geringfügig unterhalb der Erstarrungstemperatur der Schadstoffe liegt.
Die Gasgeschwindigkeit in der vertikal von unten nach oben durchströmten Reaktionszone beträgt zweckmäßig zwischen 3 und 8 m/s, vorzugsweise zwischen 4 und 5 m/s. Damit liegt diese Strömungsgeschwindigkeit um fast eine Zehnerpotenz unter der in einer Steigleitung üblichen, beim Stand der Technik (DE-AS 12 92 319) verwendeten Strömungsgeschwindigkeit. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich verringerte Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Feststoff-Gemisches ermöglicht entweder bei gleicher Kontaktstrecke eine wesentlich vergrößerte Kontaktzeit oder bei gleicher Kontaktzeit eine wesentliche Verkürzung der Kontaktstrecke.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Form eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die dargestellte Anlage enthält einen Drehrohrofen 1, einen Vorwärmer 2, einen Gas-Feststoff-Reaktor 3, einen Abscheider 4, einen Feststoffkühler 5, einen Kühlturm 6 und einen Elektrofilter 7.
Von den Abgasen des Drehrohrofens 1 wird der Hauptteil (Pfeil 8) dem Vorwärmer 2 zugeführt, während ein Teilgasstrom (Pfeil 9) dem Reaktor 3 zugeleitet wird.
Der Reaktor 3 enthält am unteren Ende einen Konus 3a, der mit einer Einlaßöffnung für den Teilgasstrom (Pfeil 9) sowie mit einer Zuführung 10 für den Feststoff versehen ist. Der Konuswinkel beträgt 50 bis 70°, vorzugsweise etwa 600.
Vom oberen Ende des zylindrischen Reaktorraumes führt eine Leitung 11 zum Abscheider 4. Der im Abscheider 4 abgeschiedene Feststoff wird dem Kühler 5 zugeführt (Pfeil 12). Ein Teil des abgeschiedenen Feststoffes kann bei 13 abgezogen und aus dem System entfernt werden.
Der Feststoffkühler 5 ist mit einer indirekten Wasserkühlung (Zulauf 14, Ablauf 15) versehen und wird mit Fluidisierungsluft (Pfeil 16) betrieben.
Die aus dem Feststoffkühler 5 abgezogene Fluidisierungsluft wird gemeinsam mit dem Gas-Feststoff-Gemisch des Reaktors 3 dem Abscheider 4 zugeführt (Pfeil 17).
Der von dem Feststoff im Abscheider 4 befreite Teilgasstrom gelangt zum Kühlturm 6 (Pfeil 18), wo beispielsweise eine Wasserkühlung auf eine für den Elektrofilter 7 geeignete Temperatur erfolgt. Der im Kühlturm 6 und im Elektrofilter 7 aus dem Teilgasstrom abgeschiedene Staub wird durch eine Schnecke 19 abgeführt. Der so gereinigte Teilgasstrom kann dann über einen Ventilator 20 in die Atmosphäre entlassen werden.
Der abgezweigte Teilgasstrom (Pfeil 9) strömt dem Reaktor 3 mit einer Geschwindigkeit von mindestens 25 m/s, vorzugsweise zwischen 30 und 40 m/s, zu.
Durch die Querschnittserweiterung des Konus 3a verringert sich die Gasgeschwindigkeit im Reaktor 3 auf etwa 3 bis 8 m/s, vorzugsweise 4 bis 5 m/s.
Wird ein Teil des im Abscheider 4 abgeschiedenen Feststoffes aus dem System abgezogen (Pfeil 13), so wird eine entsprechende Menge neuen Feststoffes dem gekühlten Feststoff zugesetzt und über die Zuführung 10 in den Reaktor 3 eingetragen.
Der Feststoff wird zweckmäßig mit einer Temperatur zwischen 150 und 250°Ct vorzugsweise etwa 2000C, in den Reaktor 3 eingeführt.
Führt man etwa 30% des Abgases des Drehrohrofens 1 dem Gas-Feststoff-Reaktor 3 als Teilgasmenge zu, so werden für die Kühlung dieses Teilgasstromes und die Niederschlagung der Schadstoffe etwa 0,63 kg Rohmehl pro kg Klinker benötigt. Die im Elektrofilter 7 zu entstaubende Abgasmenge beträgt hierbei #ur etwa 0,2 Nm3/kg Klinker.
Da bei der erfindungsgemäßen Strahlschicht im Reaktor 3 die Feststoffbeladung wesentlich höher als in einer Flugstaubwolke ist, besteht keine Gefahr einer Ansatzbildung an den Reaktorwänden.

Claims

Patentansprüche: b erfahren zur Entfernung von Schadstoffen, wie Alkalien, Schwefel, Chlor, aus den Abgasen eines zur Zementherstellung dienenden Drehrohrofens, wobei a) ein Teil der Ofenabgase unter Umgehung eines zur Vorwärmung des Rohmehles dienenden Vorwärmers abgezweigt wird, b) in diesen Teilgasstrom ein Feststoff zur Niederschlagung der Schadstoffe eingeführt wird, c) wonach der Feststoff mit den darauf niedergeschlagenen Schadstoffen aus diesem Teilgasstrom abgeschieden wird, d) und nach Kühlung erneut in den schadstoffhaltigen Teilgasstrom eingeführt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: e) es findet ein Feststoff von Rohmehlfeinheit, vorzugsweise Rohmehl, Verwendung; f) der Feststoff wird mit dem Teilgasstrom in einer als Strahlschicht ausgebildeten Reaktionszone in Berührung gebracht, deren Lückengrad auf 50 bis 80%, vorzugswseise 60 bis 70%, eingestellt wird; g) der Feststoff wird nach Abscheidung so weit gekühlt, daß das aus der Reaktionszone austretende Gas-Feststoff-Gemisch eine Temperatur zwischen 500 und 6000C,aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasgeschwindigkeit in der vertikal von unten nach oben durchströmten Reaktionszone zwischen 3 und 8 m/s, vorzugsweise zwischen 4 und 5 m/s, beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilgasstrom mit einer Geschwindigkeit von mindestens 25 m/s, vorzugsweise zwischen 30 und 40 m/s, der Reaktionszone zuströmt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des abgeschiedenen Feststoffes vor der Kühlung aus dem System abgezogen wird und eine entsprechende Menge neuen Feststoffes dem gekühlten Feststoff zugesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff mit einer Temperatur zwischen 150 und 2500C in die Reaktionszone eingeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1,, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des Feststoffes in einem mit einer indirekten Wasserkühlung versehenen und mit Fluidisierungsluft betriebenen Fließbettkühler erfolgt, wobei die aus dem Kühler abgezogene Fluidisierungsluft gemeinsam mit dem Gas-Feststoff-Gemisch der Reaktionszone einem Abscheider zugeführt wird.
7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszone durch einen Gas-Feststoff-Reaktor (3)gebildet wird, der am unteren Ende einen mit einer Einlaßöffnung für den Teilgasstrom sowie mit einer Zuführung(10)für den Feststoff versehenen Konus(3a)und am oberen Ende des zylindrischen Reaktorraumes eine Abzugsöffnung für das Gas-Feststoff-Gemisch aufweist.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus(3a)des Reaktors(3)einen Konuswinkel von 50 bis 700, vorzugsweise etwa 600, aufweist.