DE3426296C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des Stickstoffoxidgehaltes in den Abgasen eines Zement­ drehrohrofens, bei dem die beim Kühlen des Zementklin­ kers erhitzte Luft als Verbrennungsluft im Gegenstrom zum Brenngut das befeuerte Drehrohr, sowie entweder einen Calcinator und einen Zyklonvorwärmer durchströmt, wobei die Befeuerung im Calcinator in einer ersten Zone reduzierend und in einer folgenden Zone durch Einleiten von erhitzter Verbrennungsluft oxidierend geführt wird, oder einen Rostvorwärmer durchströmt.

Bei Zementdrehrohröfen mit einem Zyklonvorwärmer ist es bekannt, das vorgewärmte Brenngut vor Einlauf in das Drehrohr in einem befeuerten Calcinator soweit zu er­ hitzen, daß bis zu etwa 90 Prozent des darin enthalte­ nen Calciumcarbonats dissoziiert wird. Als Verbrennungs­ luft dient hierbei die durch den Zementklinker-Kühler geleitete und dabei erhitzte Luft, die im Gegenstrom zum Brenngut durch das Drehrohr und ein Verbindungsrohr in den Calcinator strömt. Bei anderen Ausführungen wird ein Teil der den Klinkerkühler verlassenden und in die­ sem erhitzten Verbrennungsluft über eine besondere Rohr­ leitung unmittelbar dem Calcinator zugeführt, wobei diese Rohrleitung parallel zum Drehrohr verläuft (Zement-Kalk- Gips 1979, 211-221). Um den Stickstoffoxidgehalt der Ab­ gase zu senken, wird nach einem bekannten Verfahren das Drehrohrabgas im Calcinator zunächst unter reduzierenden Verhältnissen behandelt, um einen Teil des vorhandenen Stickstoffoxids zu Stickstoff zu reduzieren. Das so be­ handelte Drehrohrabgas wird anschließend mit der unmit­ telbar dem Calcinator zugeführten Verbrennungsluft und Brennstoff vermischt, damit etwa noch vorhandenes Koh­ lenstoffmonoxid vollständig verbrannt wird.

Das vorbekannte Verfahren zur Verringerung des Stickstoff­ oxidgehaltes durch Reduktionsbehandlung des Drehrohrabga­ ses ist jedoch nicht bei älteren Anlagen anwendbar, denen eine solche unmittelbare Zuführung der im Klinkerkühler erhitzten Verbrennungsluft fehlt. Ein nachträglicher An­ bau einer solchen Rohrleitung wäre wegen der veränderten strömungs- und wärmetechnischen Verhältnisse im Zement­ drehrohrofen nur mit einer wirtschaftlich nicht vertret­ baren Umrüstung der gesamten Ofenanlage verbunden. Ebenso­ wenig ist das bekannte Verfahren für Zementdrehrohröfen geeignet, die mit einem Rostvorwärmer ausgestattet sind, jedoch keinen Calcinator aufweisen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verringerung des Stickstoffoxidgehaltes in den Abgasen solcher Zementdrehrohröfen zu entwickeln, bei denen die gesamte für den Brennprozeß benötigte und erhitzte Verbrennungsluft durch das Drehrohr geführt wird. Das Verfahren soll insbesondere bei älteren Ofenanlagen durch eine einfache bauliche Umrüstung anwendbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem der Gattungsbezeichnung des Anspruchs 1 entsprechenden Zementdrehrohrofen dadurch ge­ löst, daß von dem das Drehrohr verlassenden Gasgemisch ein Teilstrom durch die reduzierend geführte Zone des Calcinators und nach Vermischung mit dem anderen Teil­ strom durch die oxidierend geführte Zone des Calcinators geleitet wird. Bei einem mit einem Rostvorwärmer ausge­ rüsteten Zementdrehrohrofen wird von dem das Drehrohr verlassenden Gasgemisch ein Teilstrom unter Reduktions­ bedingungen befeuert und in die Heißkammer des Rost­ vorwärmers geleitet und dort mit dem anderen Teilstrom vermischt.

Beiden Anwendungen liegt der gemeinsame Erfindungsge­ danke zugrunde, einen Teilstrom des Drehrohrabgases reduzierend zu behandeln, um das darin enthaltene Stick­ stoffoxid zu Stickstoff zu reduzieren und dabei eine Neubildung von Stickstoffoxid weitestgehend zu unterbin­ den. Durch das anschließende Vermischen des reduzierend behandelten Teilstroms mit dem anderen sauerstoffhalti­ gen Teilstrom des Drehrohrabgases wird etwa noch vorhan­ denes Kohlenstoffmonoxid vollständig verbrannt. Die men­ genmäßige Aufteilung des Dehrohrabgases kann den Betriebs­ verhältnissen angepaßt sein, wobei die überwiegende Teil­ menge der Reduktionsbehandlung zuführbar ist, so daß in dem in die Atmosphäre abgeführten Abgas der Stickstoff­ oxidanteil ganz erheblich verringert wird.

Durch geeignete Anpassung läßt sich der Grundgedanke so­ wohl bei Zementdrehrohröfen mit Zyklonvorwärmer als auch solchen mit Rostvorwärmer verwirklichen.

Dies kann bei einem Zementdrehrohrofen mit Zyklonvorwär­ mer und Calcinator beispielsweise dadurch geschehen, daß im Calcinator eine längs der Schachtachse verlaufende Trennwand angeordnet, der einen Schachthälfte die Feue­ rung für die reduzierend geführte Zone zugeordnet und in Strömungsrichtung hinter der Trennwand eine Mischzone für die beiden Teilströme und die oxidierend geführte Zone vorgesehen ist. Während die eine Schachthälfte die Re­ duktionszone bildet, strömt durch die andere Schacht­ hälfte das andere, restliche sauerstoffhaltige Gasge­ misch. Am Ende der Trennwand vermischen sich beide Teil­ ströme wieder, so daß es zur vollständigen Verbrennung des Kohlenstoffmonoxids kommt. Um die Vermischung zu ver­ bessern, kann die Trennwand wendelförmig ausgebildet sein. Diese Ausführung ist für flugfähige Brennstoffe wie Staub­ kohle, Öl oder Gas zur Befeuerung der Reduktionszone be­ sonders geeignet.

Sollen hingegen grobstückige Brennstoffe oder ballast­ reiche Brennstoffe, deren Rückstand nicht in das Brenn­ gut gelangen soll, zur Befeuerung verwendet werden, kann alternativ an dem den Calcinator mit dem Drehrohr verbin­ denden Verbindungsrohr oder am Calcinator eine Bypass- Leitung angeschlossen sein, die über eine befeuerte Brenn­ kammer in den Calcinator oder in das Verbindungsrohr mün­ det. Geeignet sind hierfür beispielsweise Wirbelschicht­ feuerungen, Rostfeuerungen u. dgl. Der im Bypass zwecks Verminderung des Stickstoffsoxids reduzierend behandelte Teilgasstrom kommt im Calcinator oder im Verbindungsrohr wieder mit dem anderen sauerstoffhaltigen Teilgasstrom zusammen und wird dort vermischt, so daß es zur vollstän­ digen Verbrennung des Kohlenstoffmonoxids kommt.

Eine Anpassung bei einem Zementdrehrohrofen mit Rostvor­ wärmer kann beispielsweise dadurch geschehen, daß in der Heißkammer des Rostvorwärmers eine den Gasstrom teilende Trennwand angeordnet und in der einen Kammerhälfte eine Feuerung vorgesehen ist. Die Trennwand kann horizontal oder lotrecht über einem Abschnitt des Wanderrostes ange­ ordnet sein.

Falls die Abgase des Drehrohres bei Eintritt in den Rost­ vorwärmer noch eine so hohe Temperatur haben, daß bei deren Abkühlung in der Heißkammer die Gefahr der Ablage­ rung von Kondensationsprodukten an der Trennwand besteht, könnte zwar für eine ausreichende Zwischenkühlung des Heißgases Sorge getragen werden. Wirtschaftlicher ist es jedoch, wenn an die unter der Heißkammer des Rost­ vorwärmers befindliche Zwischengaskammer eine zusätz­ liche Zwischengasleitung angeschlossen ist, die über ein Gebläse und eine befeuerte Brennkammer in die Heißkam­ mer mündet. Auch bei dieser Ausführung lassen sich in der befeuerten Kammer grobstückige Brennstoffe oder ballastreiche Brennstoffe, deren Rückstand nicht in das Brenngut gelangen soll, verfeuern.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausfüh­ rungsbeispielen erläutert; es zeigt

Fig. 1 das Einlaufende eines Drehrohres mit einem vorgeschalteten Zyklonvorwärmer und Calci­ nator,

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 im Bereich des Calcinators in einer größeren schematischen Darstellung,

Fig. 3 das Einlaufende eines Drehrohres mit einem vorgeschalteten Rostvorwärmer und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform für ein Drehrohr mit zugeordnetem Rostvorwärmer.

Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführung ist das Einlaufende eines Drehrohres 1 über ein Verbindungsrohr 2 mit einem schachtförmigen Calcinator 3 und einem Zyklon­ vorwärmer 6 verbunden. Der Calcinator 3 ist mit einer Feuerung 4 und bedarfsweise mit einer Feuerung 5 verse­ hen. Der Zyklonvorwärmer 6 ist mit Zyklonen 7 bis 12, Steigrohren 13 bis 17 und Fallrohren 18 bis 22 ausge­ rüstet. Die oberen Zyklone 11, 12 weisen eine Brenngut­ aufgabe 24 und eine Abgasleitung 23 auf.

Wie Fig. 2 zeigt, ist im Calcinator 3 eine längs der Schachtachse verlaufende Trennwand 25 angeordnet, wobei diese den halben Gang einer Wendel bildet. Am unteren Ende der einen Schachthälfte ist die Feuerung 4 angeord­ net, die so geführt wird, daß der durch diese Schacht­ hälfte strömende Teilgasstrom reduzierend behandelt wird. Diese Schachthälfte bildet daher eine reduzierend ge­ führte Zone 26, in der vorhandenes Stickstoffoxid zu Stickstoff reduziert und dabei eine Neubildung von Stick­ stoffoxid weitestgehend unterbunden wird. Durch die andere Schachthälfte hingegen strömt der restliche Teilgasstrom 27 des Drehrohrabgases mit dem ursprünglichen Sauerstoff­ gehalt. Beide Teilgasströme werden oberhalb der Trennwand 25 in einer Mischzone 28 vereint, um Kohlenmonoxid, welches sich in der reduzierend geführten Zone 26 bildet, mit Hilfe des sauerstoffhaltigen Teilgasstromes restlos zu verbren­ nen. Die vollständige Verbrennung kann mittels der Feue­ rung 5 in einer nachgeschalteten oxidierend geführten Zone 29 unterstützt werden. Aus betrieblichen Gründen kann es auch zweckmäßig sein, zusätzlich den anderen Teilstrom zu befeuern, wobei jedoch der Sauerstoffgehalt darin so hoch bleiben muß, daß insgesamt die oxidierenden Verhältnisse des Brennsystems eingehalten werden. Das Brenngut wird dem Calcinator 3 über das Fallrohr 19 des Zyklons 8 zugeführt. Im Zyklon 7 erfolgt die Abscheidung des vorcalcinierten Brenngutes, das über das Fallrohr 18 in das Drehrohr 1 eingeführt wird, während das reduzierend und oxidierend behandelte Abgas über das Steigrohr 14 dem Zyklon 8 zuge­ führt wird.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist das Einlaufende des Drehrohres 1 durch eine Verbindungskammer 32 mit einem Rostvorwärmer 30 verbunden, der mit einem Wanderrost 31 ausgerüstet ist. Der Raum über dem Wanderrost 31 ist durch eine Zwischenwand 35 in eine Heißkammer 33 und eine Trocken­ kammer 34 unterteilt. Das heiße Abgas des Drehrohres 1 strömt zunächst in die Heißkammer 33 und wird von dort durch das auf dem Wanderrost 31 liegende und zum Dreh­ rohr 1 hin geförderte Brenngut gesaugt und über eine Zwischengasleitung 36 in die Trockenkammer 34 geleitet. Die Zwischengasleitung 36 ist mit einem Staubabscheider 37 und einem Gebläse 38 versehen. Das in die Trockenkam­ mer 34 geleitete Zwischengas wird ebenfalls durch das Brenngut nach unten gesaugt und als Abgas über Filter­ einrichtungen ins Freie abgeleitet (nicht dargestellt).

Zur Verringerung des Stickstoffoxidgehaltes ist in der Heißkammer 33 längs über dem Wanderrost 31 eine Trenn­ wand 39 horizontal angeordnet, welche den Gasstrom in zwei Teilströme unterteilt. In der so gebildeten einen Kammerhälfte ist eine Feuerung 40 angeordnet, welche eine reduzierende Behandlung des zugehörigen Teilstromes bewirkt. Die beiden Teilströme vereinigen und durchmi­ schen sich in der Heißkammer 33 über dem mittleren Be­ reich des Wanderrostes 31, wobei die vollständige Ver­ brennung von Kohlenmonoxid stattfindet, das sich in der reduzierend geführten Kammerhälfte gebildet hat. Durch eine zusätzliche Feuerung 47 kann die Verbrennung be­ darfsweise unterstützt werden. Die Feuerungen 40, 47 las­ sen sich mit gasförmigen, flüssigen oder staubförmigen Brennstoffen beheizen. Die Unterteilung des Heißgasstro­ mes kann auch durch eine lotrechte, wendelförmige oder ähnliche Anordnung der Trennwand 39 in der Heißkammer 33 erfolgen. Auch ist eine geeignete Anordnung in der Ver­ bindungskammer 32 möglich.

Besteht die Gefahr, daß sich beim Auftreffen der heißen Drehrohrabgase auf die Trennwand 39 Kondensationsprodukte ablagern, kann die Minderung des Stickstoffoxidgehaltes mit der in Fig. 4 gezeigten Ausführung erfolgen. Hier wird ein Teilstrom des Zwischengases aus der Zwischen­ gaskammer 46 über eine besondere Zwischengasleitung 41 durch eine reduzierend geführte Brennkammer 44 geführt und wieder in die Heißkammer 33 des Rostvorwärmers 30 geleitet, wo die vollständige Verbrennung von Kohlen­ stoffmonoxid mit dem heißen, sauerstoffhaltigen Abgas des Drehrohres 1 stattfindet. Auch hier kann eine zu­ sätzliche Feuerung 47 vorgesehen sein. In der Brennkam­ mer 44, die beispielsweise mit einer Wirbelschichtfeue­ rung, Rostfeuerung o. dgl. versehen sein kann, lassen sich auch grobstückige Brennstoffe verbrennen; die Feue­ rung ist mit 45 bezeichnet. Der Zwischengasleitung 41 kann bedarfsweise ein Gebläse 43 und ein Staubabschei­ der 42 zugeordnet sein. Wahlweise kann die Zwischengas­ leitung 41 auch an die zur Trockenkammer 34 führende Zwischengasleitung 36 angeschlossen werden.

Alternativ kann bei einem Drehrohr 1 mit Rostvorwärmer 30 auch ein Bypass vorgesehen sein, der an die Verbin­ dungskammer 32 oder Heißkammer 33 angeschlossen ist und an einer dazu geeigneten Stelle wieder in die Verbindungs­ kammer oder in die Heißkammer 33 mündet, wobei der Bypass mit einer befeuerten Brennkammer ausgerüstet ist, ähnlich wie es in Fig. 4 für die Zwischengasleitung 41 dargestellt ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verringerung des Stickstoffoxidge­ haltes in den Abgasen eines Zementdrehrohrofens, bei dem die beim Kühlen des Zementklinkers erhitzte Luft als Verbrennungsluft im Gegenstrom zum Brenn­ gut das befeuerte Drehrohr, einen Calcinator und einen Zyklonvorwärmer durchströmt und die Befeuerung im Calcinator in einer ersten Zone reduzierend und in einer folgenden Zone durch Einleiten von erhitzter Verbrennungsluft oxidierend geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von dem das Drehrohr (1) verlas­ senden Gasgemisch ein Teilstrom durch die reduzierend geführte Zone (26) des Calcinators (3) und nach Ver­ mischung mit dem anderen Teilstrom durch die oxidie­ rend geführte Zone (29) des Calcinators (3) geleitet wird.

2. Verfahren zur Verringerung des Stickstoffoxidgehaltes in den Abgasen eines Zementdrehrohrofens, bei dem die beim Kühlen des Zementklinkers erhitzte Luft als Ver­ brennungsluft im Gegenstrom zum Brenngut das befeuerte Drehrohr und einen Rostvorwärmer durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß von dem das Drehrohr (1) verlassen­ den Gasgemisch ein Teilstrom unter Reduktionsbedingun­ gen befeuert und in die Heißkammer (33) des Rostvor­ wärmers (30) geleitet und dort mit dem anderen Teil­ strom vermischt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Calcina­ tor (3) eine längs der Schachtachse verlaufende Trennwand (25) angeordnet, der einen Schachthälfte die Feuerung (4) für die reduzierend geführte Zone (26) zugeordnet und in Strömungsrichtung hinter der Trennwand (25) eine Mischzone (28) für die beiden Teilströme und die oxidierend geführte Zone (29) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (25) wendelförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Calcinator (3) mit dem Drehrohr (1) verbindenden Verbindungsrohr (2) oder am Calcinator (3) eine Bypass-Leitung angeschlossen ist, die über eine be­ feuerte Brennkammer in den Calcinator (3) oder in das Verbindungsrohr (2) mündet.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heiß­ kammer (33) des Rostvorwärmers (30) eine den Gasstrom teilende Trennwand (39) angeordnet und in der einen Kammerhälfte eine Feuerung (40) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (39) horizontal oder lotrecht über einem Abschnitt des Wanderrostes (31) angeordnet ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die unter der Heißkammer (33) des Rostvorwärmers (30) befind­ liche Zwischengaskammer (46) eine zusätzliche Zwischen­ gasleitung (41) angeschlossen ist, die über ein Gebläse (42) und eine befeuerte Brennkammer (44) in die Heiß­ kammer (33) mündet.