DE3643143A1 - Process for removing pollutants from exhaust gases - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen, wie Schwefel, Chlor und Fluor, aus den Abgasen einer zur Zementherstellung dienenden Anlage mit Drehrohrofen und Rohmehlvorwärmer.The invention relates to a method for removal from pollutants such as sulfur, chlorine and fluorine the exhaust gases from a plant used for cement production with rotary kiln and raw meal preheater.
Die zur Herstellung von Zement verwendeten Rohmate rialien und Brennstoffe enthalten häufig Schadstoffe, wie Schwefel-, Chlor- und Fluorverbindungen, die im Brennprozeß freigesetzt werden und aufgrund der Basizität der Rohstoffe zum großen Teil in das Produkt, den Zementklinker, eingebunden werden.The raw materials used to make cement materials and fuels often contain pollutants, such as sulfur, chlorine and fluorine compounds that are released in the burning process and due to the Basicity of the raw materials largely in that Product, the cement clinker.
Bei einem sehr hohen Schadstoffgehalt können sich jedoch durch die Abgase beträchtliche Umweltbela stungen ergeben. So verursacht insbesondere ein gegenüber Alkalien überstöchiometrisch eingebrachter Schwefelanteil sowie pyritisch gebundener Schwefel vielfach eine unerwünscht große SO₂-Emission.With a very high pollutant content can however, considerable pollution from the exhaust gases stung. So caused a more stoichiometric than alkalis Sulfur content as well as pyritically bound sulfur often an undesirably large SO₂ emission.
Durch die DE-A 33 26 935 ist bereits ein Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen, wie Alkalien, Schwefel und Chlor, aus den Abgasen eines zur Zementher stellung dienenden Drehrohrofens bekannt, wobei ein Teil der Ofenabgase unter Umgehung des Vorwärmers abzweigt und mit diesem Teilstrom Rohmehl in einer als Strahlschicht ausgebildeten Reaktionszone in Berührung gebracht wird. DE-A 33 26 935 is already a process to remove pollutants such as alkalis, sulfur and chlorine, from the exhaust gases one to the cementher position serving rotary kiln known, one Part of the flue gases bypassing the preheater branches off and with this partial flow of raw meal in one reaction zone designed as a jet layer in Is brought into contact.
Bei diesem Verfahren läßt sich allerdings der Schad stoffgehalt nicht erfassen, der in einem mit Vor calcinationszone versehenen Vorwärmer durch Verwen dung von Rohmehl mit pyritisch gebundenem Schwefel bei niedrigen Temperaturen im Vorwärmer freige setzt wird.With this method, however, the damage can be avoided do not record the substance content in a with pre calcination zone provided preheater by using Formation of raw flour with pyritically bound sulfur at low temperatures in the preheater is set.
Durch die DE-A 25 20 045 ist es ferner bekannt, die Abgase von Kraftwerken, Stahlwerken und Müll verbrennungseinrichtungen dadurch zu entschwefeln, daß fein aufgemahlene Absorptionsmassen, wie z. B. Erdalkalistäube, in venturiartige Kontaktstrecken trocknen zur Kontaktierung mit dem Rohgas eingeblasen werden.From DE-A 25 20 045 it is also known the exhaust gases from power plants, steelworks and waste to desulfurize combustion equipment, that finely ground absorption masses, such as. B. Alkaline earth dust, in venturi-like contact lines blown dry to make contact with the raw gas will.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß mit einfachen anlagetechnischen Mitteln auch solche Schadstoffe aus den Abgasen der Zementherstellungsanlage entfernt werden, die im Rohmehlvorwärmer bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen freigesetzt werden, wie beispiels weise im Rohmehl pyritisch gebundener Schwefel.The invention has for its object a Ver drive according to the preamble of claim 1 to be trained so that with simple technical equipment Also such pollutants from the exhaust gases be removed from the cement production plant, those in the raw meal preheater at relatively low Temperatures are released, such as wise pyritically bound sulfur in the raw meal.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of claim 1 solved.
Erfindungsgemäß werden somit die Abgase des Rohmehl vorwärmers in einer Reaktionszone mit Roh mehl in Berührung gebracht, wobei eine weitgehende Einbindung der Schadstoffe erfolgt. In einer der Reaktionszone nachgeschalteten Abscheidezone wird dann der im Gasstrom enthaltene Feststoff vom Gas getrennt.According to the invention, the exhaust gases from the raw meal preheater in a reaction zone with raw flour in contact, being largely The pollutants are integrated. In one of the The reaction zone downstream of the reaction zone is then the solid contained in the gas stream from the gas Cut.
Betrachtet man zunächst den SO₂-Gehalt der Abgase, so entstehen durch die Zugabe des Rohmehles in der Flugstaub-Reaktionszone Bedingungen, die zu einer hohen SO₂-Aufnahme durch die große Feststoffober fläche und das hohe MolverhältnisIf you first consider the SO₂ content of the exhaust gases, this is the result of adding the raw meal in the Airborne dust reaction zone conditions leading to a high SO₂ absorption due to the large solid surface area and the high molar ratio
führen.to lead.
Das im ungereinigten Abgas (Rohgas) des Rohmehlvor wärmers enthaltene SO₂ reagiert mit dem CaCO₃ des Rohmehls nach folgenden Gleichungen:That in the unpurified exhaust gas (raw gas) of the raw meal warmer contained SO₂ reacts with the CaCO₃ Raw flour according to the following equations:
CaCO₃ + SO₂ ⇆ CaSO₃ + CO₂↑
CaCO₃ + SO₂ + ½ O₂ ⇆ CaSO₄ + CO₂↑CaCO₃ + SO₂ ⇆ CaSO₃ + CO₂ ↑
CaCO₃ + SO₂ + ½ O₂ ⇆ CaSO₄ + CO₂ ↑
In entsprechender Weise reagieren in den Abgasen des Rohmehlvorwärmers enthaltenes Chlor und Fluor mit dem in die Flugstaub-Reaktionszone eingebrachten Roh mehl gemäß nachstehenden Gleichungen:Respond appropriately in the exhaust gases of the Raw meal preheater contains chlorine and fluorine the raw material introduced into the fly dust reaction zone flour according to the following equations:
2 CaCO₃ + 2 HCl ⇆ 2 CaCl₂ + 2 CO₂ + H₂O
2 CaCO₃ + 2 HF ⇆ 2 CaF₂ + 2 CO₂ + H₂O2 CaCO₃ + 2 HCl ⇆ 2 CaCl₂ + 2 CO₂ + H₂O
2 CaCO₃ + 2 HF ⇆ 2 CaF₂ + 2 CO₂ + H₂O
Statt Rohmehl (CaCO₃) kann bei dem erfindungsge mäßen Verfahren auch teilentsäuertes Rohmehl (CaO) oder teilentsäuertes, abgelöschtes Roh mehl (Ca(OH)₂) Verwendung finden. Es ergeben sich dann sinngemäß ähnliche Reaktionsgleichungen wie oben für CaCO₃ genannt.Instead of raw flour (CaCO₃) can be in the Invention partially deacidified raw meal (CaO) or partially deacidified, extinguished raw flour (Ca (OH) ₂) are used. Surrender it then similar reaction equations as mentioned above for CaCO₃.
Gemeinsames Merkmal dieser drei Verfahrensvarianten ist, daß das Rohmaterial selbst (bzw. ein bei der Verarbeitung des Rohmaterials anfallendes bzw. auf einfache Weise aus dem Rohmaterial her stellbares Produkt) für die Entfernung der in den Abgasen enthaltenen Schadstoffe Verwendung findet.Common feature of these three process variants is that the raw material itself (or a processing of the raw material or simply from the raw material adjustable product) for the removal of the in the Exhaust gas containing pollutants is used.
Wird teilentsäuertes, abgelöschtes Rohmehl verwendet, so kann dies entweder als Brei oder als Lösung zugesetzt werden. Die erste Variante bietet sich vor allen dann an, wenn die Abgase nach Ent fernung der Schadstoffe noch einen möglichst hohen Wärmeinhalt, etwa für eine Mahltrocknung, besitzen sollen. Die zweite Variante hat dagegen den Vorteil, daß eine besonders gute Verteilung des für die Schadstoffentfernung zugesetzten Stoffes über den ganzen Gasraum erreicht wird und daß zur Kühlung und/oder zur Unterstützung der Schad stoffeinbindung eine Zuführung und Verteilung von zusätzlichem Wasser nicht erforderlich ist.If partially deacidified, quenched raw meal is used, so this can either be as porridge or as a solution be added. The first variant offers especially when the exhaust gases after Ent removal of the pollutants if possible high heat content, for example for mill drying, should own. The second variant has against it the advantage that a particularly good distribution of the substance added for the removal of pollutants is reached over the entire gas space and that for cooling and / or to support the harmful incorporation and distribution of additional water is not required.
Zweckmäßige weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Erläuterung einiger Ausfüh rungsbeispiele näher beschrieben.Appropriate further refinements of the invention are the subject of the subclaims and are in the Connection with the explanation of some exec Rungsbeispiele described in more detail.
Die Fig. 1 bis 5 der Zeichnung zeigen fünf Beispiele von Anlagen zur Durchführung des erfindungsge mäßen Verfahrens. Figs. 1 to 5 of the drawings show five examples of systems for carrying out the method erfindungsge MAESSEN.
Die in Fig. 1 veranschaulichte Anlage zur Zement herstellung enthält einen Drehrohrofen 1 und einen Rohmehlvorwärmer 2, der in bekannter Weise mit einer Einrichtung zur Vorcalcination des vorge wärmten Rohmehls versehen sein kann.The illustrated in Fig. 1 plant for the production of cement contains a rotary kiln 1 and a raw meal preheater 2 , which can be provided in a known manner with a device for precalculating the preheated raw meal.
Der Rohmehlvorwärmer 2 ist über eine Gasleitung 3, die einen Flugstaubreaktor bildet, mit einem Ab scheider 4 verbunden. Die Gasaustrittsseite des Abscheiders 4 steht über eine Leitung 5 mit einer Mahltrocknungsanlage 6 in Verbindung, an die sich ein Staubabscheider 7 anschließt. Parallel zur Mahltrocknungsanlage 6 ist ein Ver dampfungskühler 8 angeordnet.The raw meal preheater 2 is connected via a gas line 3 , which forms a fly dust reactor, to a separator 4 . The gas outlet side of the separator 4 is connected via a line 5 to a mill drying system 6 , to which a dust separator 7 is connected. In parallel to the mill drying system 6 , an evaporative cooler 8 is arranged.
Rohmehl wird bei 9 in den unteren Bereich der Gas leitung 3 aufgegeben. Ein weiterer Anteil des Roh mehles kann bei 10 direkt in den Rohmehlvorwärmer 2 eingeführt werden. In die Gasleitung 3 wird ferner bei 11 Wasser eingeführt.Raw meal is abandoned at 9 in the lower area of the gas line 3 . Another portion of the raw meal can be introduced directly into the raw meal preheater 2 at 10 . Water is also introduced into the gas line 3 at 11 .
Der im Abscheider 4 aus dem Gasstrom abgeschiedene Feststoff wird teilweise bei 12 zurück in die Gasleitung 3 geführt. Ein weiterer einstellbarer Anteil wird bei 13 dem Rohmehlvorwärmer 2 zuge leitet. Schließlich besteht noch die Möglichkeit (angedeutet durch die strichpunktierte Linie 14), einen Teil des im Abscheider 4 abgeschiedenen Fest stoffes der mit den gereinigten Abgasen beheizten Mahltrocknungsanlage 6 zuzuführen.The solid separated from the gas flow in the separator 4 is partly led back into the gas line 3 at 12 . Another adjustable portion is fed to the raw meal preheater 2 at 13 . Finally, there is also the possibility (indicated by the dash-dotted line 14 ) to supply a portion of the solid material deposited in the separator 4 to the mill drying system 6 heated with the cleaned exhaust gases.
Die Abgase des Drehrohrofens 1 werden in üblicher Weise dem Rohmehlvorwärmer 2 zugeleitet (Pfeil 15). Das im Rohmehlvorwärmer 2 vorgewärmte und gegeben enfalls vorcalcinierte (entsäuerte) Rohmehl gelangt in den Drehrohrofen 1 (Pfeil 16). Das im Drehrohrofen 1 zu Klinker gebrannte Material wird einem nicht dargestellten Kühler zugeführt (Pfeil 17).The exhaust gases from the rotary kiln 1 are fed to the raw meal preheater 2 in a conventional manner (arrow 15 ). The preheated raw meal preheater 2 and, in enfalls precalcined (deacidified) raw meal enters the rotary kiln 1 (arrow 16). The material burned to clinker in the rotary kiln 1 is fed to a cooler (not shown) (arrow 17 ).
Der Gasstrom wird durch Ventilatoren 20 und 21 durch die Anlage gezogen. Der im Staubabscheider 7 anfallende Staub (Pfeil 18) kann dem Rohmehl (bei 9 oder 10) zugesetzt werden. Das Reingas (Pfeil 19) wird in den Kamin entlassen. Durch die Zugabe von Wasser (bei 11) in den von der Gasleitung 3 gebildeten Flugstaubreaktor wird eine Steigerung der SO₂-Aufnahme durch das Roh mehl erzielt. In der Flugstaub-Reaktionszone kann beispielsweise ein fünf- bis Feststoffkreislauf eingestellt werden.The gas flow is drawn through the system by fans 20 and 21 . The dust accumulating in the dust separator 7 (arrow 18 ) can be added to the raw meal (at 9 or 10 ). The clean gas (arrow 19 ) is released into the chimney. By adding water (at 11 ) in the fly dust reactor formed by the gas line 3 , an increase in SO₂ uptake is achieved by the raw flour. For example, a five to solid cycle can be set in the fly dust reaction zone.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den folgenden Daten einer Anlage gemäß Fig. 1: Further details result from the following data of a plant according to FIG. 1:
Eine Zementbrennanlage arbeitet mit folgenden Ein nahmen an Alkalien, Schwefel und Chlor:A cement kiln works with the following one participated in alkalis, sulfur and chlorine:
76% des SO₃-Anteils vom Rohmehl liegt pyritisch gebunden vor (7,37 g SO₃/kg Kl), so daß eine SO₂-Emission von 2,34 g SO₃/kg Kl, entsprechend 1386 mg SO₂/Nm³ trockenes Abgas, entsteht.76% of the SO₃ portion of the raw meal is pyritic bound before (7.37 g SO₃ / kg Kl), so that an SO₂ emission of 2.34 g SO₃ / kg Kl, corresponding to 1386 mg SO₂ / Nm³ dry exhaust gas.
Durch dreifache Mehlzirkulation und Wassereindüsung in der obersten Zyklonwärmetauscherstufe (Versuchs phase) konnte die Emission von 1386 mg SO₂/Nm³ tr. auf 356 mg SO₂/Nm³ tr. erniedrigt werden.With triple flour circulation and water injection in the top cyclone heat exchanger stage (experimental phase) could the emission of 1386 mg SO₂ / Nm³ tr. can be reduced to 356 mg SO₂ / Nm³ tr.
Daraus errechnet sich ein Entschwefelungsgrad vonThis results in a desulfurization level of
Ohne Wassereindüsung ging die Emission nur von 1386 auf 760 mg SO₂/Nm³ tr. zurück.Without water injection, the emission only went off 1386 to 760 mg SO₂ / Nm³ tr.
In beiden Fällen konnte nachgewiesen werden, daß Chlor- und Fluorverbindungen vom Mehlstrom praktisch vollständig absorbiert werden.In both cases it could be shown that Chlorine and fluorine compounds from the flour stream practical be completely absorbed.
Die Emissionen können somit über den Grad der Roh mehlzirkulation und die Wassermenge beeinflußt werden.The emissions can thus depend on the degree of raw flour circulation and the amount of water affected will.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the same elements are provided with the same reference symbols as in FIG. 1.
Bei dieser Variante wird der Reaktionsraum 8 a und der hiermit zu einer Einheit verbundene Abscheider 8 b durch einen modifizierten Kühlturm gebildet, der parallel zur Mahltrocknungsanlage 6 geschaltet ist. Dem Reaktionsraum 8 a wird bei 9 Rohmehl, teilentsäuertes Rohmehl und/oder teilentsäuertes, abgelöschtes Rohmehl zugegeben, ferner Wasser (bei 11). Der aus dem Gasstrom abgeschiedene, die eingebundenen Schadstoffe enthaltende Fest stoff wird bei 22 abgezogen.In this variant, the reaction chamber 8 a and the separator 8 b connected to it to form a unit are formed by a modified cooling tower which is connected in parallel to the mill-drying system 6 . The reaction chamber 8 a is added at 9 raw meal, partially deacidified raw meal and / or partially deacidified, extinguished raw meal, and water (at 11 ). The solids separated from the gas stream and containing the integrated pollutants is subtracted at 22 .
Das Anlageschema gemäß Fig. 2 eignet sich besonders in Fällen, in denen der Schadstoffgehalt der Abgase ohne die erfindungsgemäße Maßnahme nur leicht über dem zulässigen Grenzwert liegt. In einem solchen Falle genügt es, den in der Regel ohnehin vorhandenen Kühlturm zu modifizieren, so daß der Reaktionsraum 8 a und der Abscheider 8 b gebildet werden.The plant diagram of FIG. 2 is particularly suitable in cases where the pollutant content of the exhaust gases is only slightly above the allowable limit without the inventive measure. In such a case, it is sufficient to modify the cooling tower, which is usually present anyway, so that the reaction chamber 8 a and the separator 8 b are formed.
Fig. 3 zeigt eine Anlage, deren Schema dann zweck mäßig ist, wenn mit einem hohen Schadstoffgehalt der Abgase zu rechnen ist. Hier ist ein Reaktions raum 23 (in Form einer zu einem Abscheider 24 führenden Gasleitung) dem Verdampfungskühler 8 nach geschaltet. Dem Reaktionsraum 23 wird bei 9 Roh mehl, teilentsäuertes Rohmehl und/oder teilent säuertes, abgelöschtes Rohmehl und bei 11 erforderlichenfalls Wasser zugesetzt. Der im Ab scheider 24 abgeschiedene Feststoff wird entweder (Pfeil 25) wieder in den Reaktionsraum 23 eingeführt oder (Teilstrom gemäß Pfeil 26) dem Rohmehlvorwärmer 2 oder der Mahltrocknungsanlage 6 zugeführt. Fig. 3 shows a system, the scheme of which is appropriate when a high pollutant content of the exhaust gases is to be expected. Here is a reaction chamber 23 (in the form of a gas line leading to a separator 24 ) downstream of the evaporative cooler 8 . The reaction chamber 23 is added at 9 raw flour, partially deacidified raw meal and / or partially acidified, extinguished raw meal and at 11 water if necessary. The solid separated in the separator 24 is either (arrow 25 ) reintroduced into the reaction chamber 23 or (partial flow according to arrow 26 ) the raw meal preheater 2 or the mill drying plant 6 .
Bei der Anlage gemäß Fig. 4 ist im Unterschied zu der Anlage gemäß Fig. 3 ein gesonderter Ver dampfungskühler 8 nicht vorhanden. Der Reaktions raum 23, dem der Abscheider 24 nachgeschaltet ist, erfüllt hier zugleich die Funktion einer Kühleinrichtung für die Abgase des Rohmehlvor wärmers 2.In the system according to FIG. 4, in contrast to the system according to FIG. 3, a separate evaporative cooler 8 is not available. The reaction chamber 23 , which is followed by the separator 24 , also fulfills the function of a cooling device for the exhaust gases from the raw meal heater 2 .
Schließlich zeigt Fig. 5 eine Variante der Anlage gemäß Fig. 1, bei der in die Gasleitung 3 teilentsäuertes, abgelöschtes Rohmehl eingeführt wird. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Rohmehl vorwärmer 2 und dem Drehrohrofen 1 eine Einrichtung 27 zur indirekten Kühlung eines abgezweigten Teilstromes von teilentsäuertem Rohmehl angeschlossen. Der gekühlte Teilstrom von teilent säuertem Rohmehl wird von der Einrichtung 27 einem Löschaggregat 28 zugeführt, in dem das gekühlte, teilentsäuerte Rohmehl abgelöscht wird, ehe es anschließend zur Einbindung der Schad stoffe in die Gasleitung 3 eingeführt wird.Finally, FIG. 5 shows a variant of the system according to FIG. 1, in which partially deacidified, extinguished raw meal is introduced into the gas line 3 . For this purpose, a device 27 for indirect cooling of a branched partial flow of partially deacidified raw meal is connected between the raw meal preheater 2 and the rotary kiln 1 . The cooled partial flow of partially acidified raw meal is supplied by the device 27 to an extinguishing unit 28 , in which the cooled, partially deacidified raw meal is quenched before it is subsequently introduced into the gas line 3 to embed the pollutants.
Claims (12)
- a) einen Reaktionsraum (3, 8 a , 23), in dem die Abgase des Rohmehlvorwärmers (2) mit Roh mehl, teilentsäuerten Rohmehl und/oder teil entsäuertem, abgelöschtem Rohmehl in Berührung gebracht werden,
- b) sowie einen dem Reaktionsraum in Strömungs richtung nachgeschalteten Abscheider (4, 8 b , 24) zur Abscheidung des im Gasstrom ent haltenen Feststoffes.
- a) a reaction chamber ( 3, 8 a , 23 ) in which the exhaust gases of the raw meal preheater ( 2 ) are brought into contact with raw meal, partially deacidified raw meal and / or partially deacidified, extinguished raw meal,
- b) and a separator downstream of the reaction chamber in the flow direction ( 4, 8 b , 24 ) for separating the solid contained in the gas stream.
- a) eine zwischen dem Rohmehlvorwärmer (2) und dem Drehrohrofen (1) angeschlossene Ein richtung (27) zur indirekten Kühlung eines abgezweigten Teilstromes von teilentsäuertem Rohmehl,
- b) sowie ein Löschaggregat (28) zum Ablöschen des gekühlten Teilstromes von teilent säuertem Rohmehl.
- a) a device ( 27 ) connected between the raw meal preheater ( 2 ) and the rotary kiln ( 1 ) for indirect cooling of a branched-off partial stream of partially deacidified raw meal,
- b) and an extinguishing unit ( 28 ) for quenching the cooled partial flow of partially acidified raw meal.
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