DE3542145A1 - Process for the manufacture of cement - Google Patents

Process for the manufacture of cement

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Abstract

The invention relates to a process and installation for the manufacture of cement. To reduce the nitric oxides contained in the exit gases of the burning zone, and at the same time to dispose of waste liquids, such liquids are introduced into the exit gases of the burning zone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her­ stellung von Zement entsprechend dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.The invention relates to a method for manufacturing provision of cement in accordance with the Oberbe handle of claim 1.

Beim Brennen von Zementklinker entstehen Stick­ stoffoxide (NO x ), deren Emission im Hinblick auf die Umweltbelastung möglichst verringert werden muß. Dabei entsteht NO in der heißen Flamme des Sinterzonenbrenners durch Reaktion des in der Verbrennungsluft enthaltenen Sauer­ stoffs mit Stickstoff sowie durch Oxidation von Stickstoffverbindungen, die im Brennstoff enthalten sind. Beim Betrieb von Zementbrenn­ öfen mit Zweitfeuerung (Vorcalcination) hat sich herausgestellt, daß hierdurch die Emission von Stickstoffoxiden etwas vermindert werden kann (vgl. dazu im einzelnen Sprung, "Technologische Probleme beim Brennen des Zementklinkers, Ursache und Lösung", Beton-Verlag-GmbH, Düsseldorf, 1982 Seite 42 bis 52).When cement clinker is burned, nitrogen oxides (NO x ) are generated, the emission of which must be reduced as far as possible in view of the environmental impact. NO is generated in the hot flame of the sintered zone burner by reaction of the oxygen contained in the combustion air with nitrogen and by oxidation of nitrogen compounds contained in the fuel. When operating cement kilns with secondary firing (precalcination), it has been found that this can somewhat reduce the emission of nitrogen oxides (cf. the individual jump, "Technological problems when firing the cement clinker, cause and solution", Beton-Verlag-GmbH , Düsseldorf, 1982 pages 42 to 52).

Auch bei Zementbrennanlagen mit Vorcalcination ist jedoch eine noch weitergehende Verringerung der Emission von Stickstoffoxiden wünschenswert. Anzustreben ist ferner eine deutliche Verringerung der Emission von Stickstoffoxiden bei Zement­ brennanlagen, die ohne Vorcalcination (Zweit­ feuerung) arbeiten. Also for cement burning plants with precalcination however, is an even further reduction the emission of nitrogen oxides is desirable. A clear reduction should also be aimed at the emission of nitrogen oxides in cement incinerators without pre-calcination (second firing) work.  

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Zement zu ent­ wickeln, das auf einfache, besonders kosten­ sparende Weise eine deutliche Verringerung der Emission von Stickstoffoxiden ermöglicht.The invention is therefore based on the object to ent a process for the production of cement wrap that at simple, extra cost saving a significant reduction in Allows emission of nitrogen oxides.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß Gülle in die Abgase der Brennzone ein­ geführt wird.This object is thereby ge dissolves that manure into the exhaust gases of the combustion zone to be led.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Ver­ suchen wurde festgestellt, daß die Zugabe von NH3 oder NH3-Trägern in den Zementbrenn­ prozess im Temperaturbereich von 700 bis 900°C die bei der Brennstoffverbrennung entstehenden Stickstoffoxide NO und NO2 reduziert. Unter­ suchungen ergaben - je nach NH3-Angebot - NO- Abbauraten bis zu 80%.In the search on which the invention is based, it was found that the addition of NH 3 or NH 3 supports in the cement burning process in the temperature range from 700 to 900 ° C. reduced the nitrogen oxides NO and NO 2 formed during fuel combustion. Investigations showed - depending on the NH 3 supply - NO degradation rates of up to 80%.

Der Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, NH3-haltige Abfallstoffe zur Verringerung der NO x -Emission einzusetzen.The invention is therefore based on the idea of using NH 3 -containing waste materials to reduce NO x emissions.

Einen solchen Stoff stellt die Gülle dar, die bei der Viehhaltung durch tierische Fäkalien anfällt und die bisher zur Düngung auf die Anbaufelder gebracht wird. Neuere gesetzliche Bestimmungen beschränken jedoch sowohl die Menge der Gülle, die pro Flächeneinheit auf die Anbaufelder gebracht werden darf, als auch die Zeiträume, in denen diese Düngung zulässig ist. Damit entsteht in der Landwirtschaft das Problem der Gülleentsorgung. The manure represents such a substance livestock is caused by animal faeces and so far for fertilization on the fields brought. Newer legal regulations however, both limit the amount of manure that brought to the cultivation fields per unit area as well as the periods in which this fertilization is permissible. This creates in the problem of liquid manure disposal in agriculture.  

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird daher in vorteilhafter Weise die Reduzierung der in den Abgasen der Brennzone einer Zementbrennan­ lage enthaltenen Stickstoffoxide mit der in der Landwirtschaft notwendigen Entsorgung von Gülle kombiniert.By the method according to the invention advantageously reducing the in the exhaust gases from the combustion zone of a cement nitrogen oxides contained in the Agriculture necessary disposal of manure combined.

Die Zugabe von Gülle kann bei Zementbrennanlagen mit oder ohne Vorcalcination geschehen. Durch den Wassergehalt der Gülle steigt der Energieverbrauch der Zementbrennanlage nur geringfügig (je nach Güllebelastung um etwa 2 bis 6 kcal/kg Klinker).The addition of liquid manure can be used in cement kilns with or without precalcination. By the Water content in the manure increases energy consumption the cement kiln only slightly (depending on Slurry loading by about 2 to 6 kcal / kg clinker).

Um eine optimale Reduktionswirkung zu erzielen, wird die Gülle zweckmäßig an einer Stelle in die Abgase der Brennzone eingeführt, an der diese Abgase eine Temperatur zwischen 700 und 900°C aufweisen. Bei einer Zementbrennanlage, die aus einem Drehrohrofen und einem vorgeschalteten mehrstufigen Zyklonwärmetauscher besteht, wird die Gülle zweckmäßig in die den Drehrohrofen mit der untersten Stufe des Zyklonwärmetauschers verbindende Ofenabgasleitung eingeführt.In order to achieve an optimal reduction effect, the manure is expedient at one point in the Exhaust gases from the combustion zone introduced at this Exhaust gases have a temperature between 700 and 900 ° C exhibit. In the case of a cement burning plant, the a rotary kiln and an upstream multi-stage cyclone heat exchanger is the manure expediently in the rotary kiln with the lowest stage of the cyclone heat exchanger connecting furnace exhaust pipe introduced.

Zur Optimierung des Brennverfahrens (Einhaltung vorgeschriebener Emissionswerte bei niedrigstem Wärmeverbrauch) wird die Zuführung von Gülle zweckmäßig derart dosiert, daß der Gehalt der Abgase an Stickstoffoxiden am Austritt aus der Vorwärmzone konstant gehalten wird.To optimize the combustion process (compliance prescribed emission values at the lowest Heat consumption) is the supply of liquid manure dosed appropriately such that the content of Exhaust gases of nitrogen oxides at the outlet from the Preheating zone is kept constant.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen An embodiment of the invention is in the Illustrated drawing. Show it  

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage, Fig. 1 is a schematic representation of a working according to the inventive process system,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des in einer Zementbrennanlage zur Zugabe von Gülle erzielten NO-Abbaues. Fig. 2 is a diagram for explaining the NO degradation achieved in a cement plant for adding manure.

Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte Anlage zur Herstellung von Zement enthält einen mehr­ stufigen Zyklonwärmetauscher 1 zur Vorwärmung des pulverförmigen Rohmateriales mit den Abgasen eines Drehrohrofens 2, in dem das vorgewärmte Rohmaterial zu Klinker gebrannt wird. Der Aufbau des mehr­ stufigen Zyklonwärmetauschers 1 ist bekannt und braucht daher hier nicht im einzelnen erläutert zu werden. Die Abgase des Drehrohrofens 2 werden dem Zyklonwärmetauscher 1 über eine Ofenabgasleitung 3 zugeführt und durchströmen den Zyklonwärmetauscher 1 von unten nach oben, während das pulverförmige Rohmaterial von oben nach unten durch den Zyklon­ wärmetauscher wandert und schließlich über die Gutaustragsleitungen 4 a, 5 a der beiden Zyklone 4, 5 der untersten Stufe des Wärmetauschers in den Drehrohrofen 2 gelangt.The plant for the production of cement illustrated schematically in FIG. 1 contains a multi-stage cyclone heat exchanger 1 for preheating the powdered raw material with the exhaust gases of a rotary kiln 2 , in which the preheated raw material is burned to clinker. The structure of the multi-stage cyclone heat exchanger 1 is known and therefore need not be explained in detail here. The exhaust gases from the rotary kiln 2 are fed to the cyclone heat exchanger 1 via a furnace exhaust line 3 and flow through the cyclone heat exchanger 1 from bottom to top, while the pulverulent raw material travels from top to bottom through the cyclone heat exchanger and finally via the discharge lines 4 a , 5 a of the two cyclones 4 , 5 of the lowest stage of the heat exchanger reaches the rotary kiln 2 .

Die Einrichtung zur Einführung von Gülle in die Ofenabgasleitung 3 enthält einen mit Gülle ge­ füllten Kesselwagen 6, eine hieran angeschlossene Pumpe 7, eine mit der Pumpe 7 verbundene, in die Ofenabgasleitung 3 ragende Düsenlanze 8, ein im Abgasstrom hinter dem Zyklonwärmetauscher 1 ange­ ordnetes Meßgerät 9 zur Bestimmung des Gehaltes der Abgase an Stickstoffoxiden sowie steuerbare Ventile 10, 11 zur Dosierung der eingeführten Güllemenge.The means for introducing liquid manure into the kiln exhaust gas duct 3 includes a ge with slurry filled tank cars 6, a thereto connected pump 7, means connected to the pump 7, projecting into the kiln exhaust gas pipe 3 nozzle lance 8, a is in the exhaust stream downstream of the cyclone heat exchanger 1 arranged meter 9 for determining the content of nitrogen oxide in the exhaust gases and controllable valves 10 , 11 for metering the amount of slurry introduced.

Durch diese Einrichtung kann in die Ofenabgas­ leitung 3 jeweils so viel Gülle dosiert werden, daß die Abgase des Zyklonwärmetauschers 1 einen gewünschten oder vorgeschriebenen Maximalgehalt an Stickstoffoxiden nicht überschreiten.With this device, so much liquid manure can be metered into the kiln exhaust gas line 3 that the exhaust gases of the cyclone heat exchanger 1 do not exceed a desired or prescribed maximum content of nitrogen oxides.

Praktische Versuche im Zementbrennprozeß, bei denen Gülle im Übergangsbereich zwischen Vor­ wärmer und Drehrohrofen zugegeben wurde, zeigten bei 10 l Gülle/kg NO (etwa 10 l Gülle/t Klinker) einen NO-Abbau von 10 bis 20% je nach Güllezusammen­ setzung. Das Ergebnis dieser mit Schweinegülle durchgeführten Versuche ist aus dem Diagramm gemäß Fig. 2 ersichtlich. In der Abszisse ist die zugesetzte Güllemenge (l Gülle/t Klinker) und in der Ordinate der erzielte NO-Abbau (in %) aufgetragen.Practical tests in the cement burning process, in which liquid manure was added in the transition area between the preheater and rotary kiln, showed a 10% slurry / kg NO (approx. 10 l liquid manure / t clinker), a NO degradation of 10 to 20% depending on the liquid manure composition. The result of these tests carried out with pig manure can be seen from the diagram according to FIG. 2. The amount of slurry added (l slurry / t clinker) is plotted on the abscissa and the NO reduction achieved (in%) is plotted on the ordinate.

So betrug bei einer Klinkererzeugungsanlage (1300 t/d) gemäß Fig. 1 die NO-Emission 540 ppm NO im trockenen Abgas. Durch Zugabe von 500 l Schweinegülle/h (9,2 l/t Klinker) verringerte sich der NO-Auswurf auf 440 ppm NO, was einer NO-Abbaurate von etwa 20% entspricht. Die Gülle wurde hierbei mittels einer Düsenlanze im Übergangsbereich zwischen Ofen und Wärmetauscher bei einer Gastemperatur von ca. 820°C mit einem Druck von 3 bar dosiert zugegeben.In a clinker generating plant (1300 t / d) according to FIG. 1, the NO emission was 540 ppm NO in the dry exhaust gas. By adding 500 l of pig manure / h (9.2 l / t clinker), the NO emissions decreased to 440 ppm NO, which corresponds to a NO degradation rate of around 20%. The liquid manure was added by means of a nozzle lance in the transition area between the furnace and the heat exchanger at a gas temperature of approx. 820 ° C at a pressure of 3 bar.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Zement, bei dem
  • a) pulverförmiges Rohmaterial in einer Vor­ wärmzone (1) mit den heißen Abgasen einer Brennzone (2) vorgewärmt
  • b) und das vorgewärmte Rohmaterial in einer Brenn­ zone (2) zu Klinker gebrannt wird,
1. Process for the production of cement, in which
  • a) powdered raw material in a pre-heating zone ( 1 ) with the hot exhaust gases of a combustion zone ( 2 ) preheated
  • b) and the preheated raw material is burned to clinker in a firing zone ( 2 ),
dadurch gekennzeichnet, daß zur Entsorgung von Gülle und zur gleichzeitigen Reduzierung der in den Abgasen der Brennzone (2) enthaltenen Stickstoffoxide Gülle in die Abgase der Brenn­ zone (2) eingeführt wird. characterized in that for the disposal of manure and for the simultaneous reduction of the nitrogen oxides contained in the exhaust gases of the combustion zone ( 2 ), liquid manure is introduced into the exhaust gases of the combustion zone ( 2 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gülle an einer Stelle in die Ab­ gase der Brennzone (2) eingeführt wird, an der diese Abgase eine Temperatur zwischen 700 und 900°C aufweisen.2. The method according to claim 1, characterized in that the slurry is introduced at one point into the gases from the combustion zone ( 2 ) at which these gases have a temperature between 700 and 900 ° C. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zuführung von Gülle derart dosiert wird, daß der Gehalt der Abgase an Stickstoff­ oxiden am Austritt aus der Vorwärmzone (1) konstant gehalten wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the supply of liquid manure is metered in such a way that the nitrogen oxide content of the exhaust gases at the outlet from the preheating zone ( 1 ) is kept constant. 4. Anlage zur Herstellung von Zement, enthaltend
  • a) einen Vorwärmer (1) zur Vorwärmung von pulver­ förmigem Rohmaterial mit den heißen Abgasen eines Drehrohrofens (2),
  • b) einen Drehrohrofen (2) zum Brennen des vor­ gewärmten Rohmateriales,
4. Plant for the production of cement containing
  • a) a preheater ( 1 ) for preheating powdered raw material with the hot exhaust gases of a rotary kiln ( 2 ),
  • b) a rotary kiln ( 2 ) for burning the pre-heated raw material,
gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
  • c) zur Entsorgung von Gülle und zur gleichzeitigen Reduzierung der in den Abgasen des Drehrohr­ ofens (2) enthaltene Stickstoffoxide ist eine Einrichtung (6-11) vorgesehen, durch die Gülle in die Abgase des Drehrohrofens (2) einführbar ist.
characterized by the following feature:
  • c) for the disposal of liquid manure and for the simultaneous reduction of the nitrogen oxides contained in the exhaust gases of the rotary kiln ( 2 ), a device ( 6 - 11 ) is provided through which liquid manure can be introduced into the exhaust gases of the rotary kiln ( 2 ).
5. Anlage nach Anspruch 4, bei der der Vorwärmer durch einen mehrstufigen Zyklonwärmetauscher (1) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gülle in die den Drehrohrofen (2) mit der untersten Stufe (4, 5) des Zyklonwärmetauschers (1) verbindende Ofenabgasleitung (3) einführbar ist.5. Plant according to claim 4, in which the preheater is formed by a multi-stage cyclone heat exchanger ( 1 ), characterized in that the slurry in the rotary kiln ( 2 ) with the lowest stage ( 4 , 5 ) of the cyclone heat exchanger ( 1 ) connecting the furnace exhaust line ( 3 ) is insertable. 6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einführung der Gülle folgende Bauteile enthält:
  • a) einen Kesselwagen (6),
  • b) eine an den Kesselwagen (6) angeschlossene, zur Förderung der Gülle dienende Pumpe (7),
  • c) eine an die Pumpe (7) angeschlossene, in die Ofenabgasleitung (3) ragende Düsenlanze (8),
  • d) ein im Abgasstrom hinter dem Zyklonwärme­ tauscher (1) angeordnetes Meßgerät (9) zur Bestimmung des Gehaltes der Abgase an Stick­ stoffoxiden,
  • e) steuerbare Ventile (10, 11) zur Dosierung der eingeführten Güllemenge.
6. Plant according to claim 5, characterized in that the device for introducing the slurry contains the following components:
  • a) a tank car ( 6 ),
  • b) a pump ( 7 ) connected to the tank wagon ( 6 ) and used to convey the slurry,
  • c) a nozzle lance ( 8 ) connected to the pump ( 7 ) and projecting into the furnace exhaust gas line ( 3 ),
  • d) a measuring device ( 9 ) arranged in the exhaust gas stream behind the cyclone heat exchanger ( 1 ) for determining the content of nitrogen oxides in the exhaust gases,
  • e) controllable valves ( 10, 11 ) for metering the amount of slurry introduced.
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