DE3705892A1 - Verfahren und anlage zur weiterverarbeitung von bypass-staub bei der zementherstellung - Google Patents

Verfahren und anlage zur weiterverarbeitung von bypass-staub bei der zementherstellung

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Karl Dipl Ing Menzel
Wilfried Dipl Ing Kreft
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Krupp Polysius AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/60—Methods for eliminating alkali metals or compounds thereof, e.g. from the raw materials or during the burning process; methods for eliminating other harmful components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1) sowie eine Anla­ ge (gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 4) zur Weiterverarbeitung von Bypass-Staub bei der Zementherstellung.
In modernen Klinkerbrennprozessen, bei denen die zur Verfügung stehenden Rohmaterialien den Ein­ satz eines Bypass-Systemes zur Entlastung der Schadstoffkreisläufe erforderlich machen, stellt die Beseitigung der anfallenden Bypass-Staubmen­ gen ein nur mit großen Schwierigkeiten zu lösen­ des Problem dar.
Es wurde insoweit bereits der Vorschlag gemacht (Zement-Kalk-Gips, Heft 10, 1986, S.584), die Al­ kalien des Bypass-Staubes in Wasser zu laugen, den im Waschwasser suspendierten Bypass-Staub einzu­ dicken, dem Rohmaterialschlamm beizumischen und der Filtration in Siebbandpressen zu unterwerfen. Der so gewonnene Filterkuchen wird dann unter Nut­ zung der Drehofenabgase in einem Schwebegassystem getrocknet und dann in einem vorhandenen Drehrohr­ ofen (insbesondere in einem umzubauenden Naßdreh­ rohrofen) zu Zementklinker gebrannt.
Dieses bekannte Verfahren ist jedoch mit erhebli­ chen Nachteilen behaftet. Die Laugung und anschließen­ de Trocknung des Bypass-Staubes erfordert einen erheblichen anlagentechnischen Aufwand sowie be­ trächtliche Brennstoffkosten. Das für die Laugung benötigte Wasser muß ferner wiederaufbereitet wer­ den. Weiterhin besteht auch die Gefahr, daß sich in dem für die Verarbeitung des Bypass-Staubes verwendeten Drehrohrofen-Vorwärmersystem neue Schadstoffkreisläufe ausbilden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile ein Verfahren sowie eine Anlage zu schaffen, die eine besonders wirtschaftliche Weiterverarbeitung von Bypass- Staub ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge­ genstand der Unteransprüche.
Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen hat sich bei der thermischen Behandlung von Bypass- Stäuben gezeigt, daß durch genügend lange Verweil­ zeiten im Temperaturbereich über 1200°C ein großer Teil der Kreislaufverbindungen von K2O, Na2O und Cl (in geringerem Maße auch Schwefel) aus den By­ pass-Stäuben verdampft werden kann.
Die notwendigen Temperaturen und Verweilzeiten las­ sen sich nun praktisch in einem langen Trockendreh­ rohrofen ohne Vorwärmer realisieren.
Das erforderlichenfalls durch Zugabe von Additi­ ven oder Korrekturkomponenten erbrannte Klinker- oder klinkerähnliche Produkt kann durch Verschnei­ den mit dem Normalklinker des Hauptprozesses zur Zementherstellung genutzt werden.
Die in den Abgasen des mit dem Bypass-Staub be­ schickten Trockendrehrohrofens vorhandenen, dampf­ förmigen Schadstoffe werden nach Art eines norma­ len Bypass-Systems mit Luft kondensiert, mit Was­ ser konditioniert und zusammen mit dem Abgasstaub in einem Elektrofilter abgeschieden. Die auf die­ se Weise noch anfallende Staubmenge ist nur noch ein Bruchteil der ursprünglichen Bypass-Staubmenge und kann aufgrund der wesentlich höheren Konzen­ trationen eventuell anderweitig weiterbehandelt werden.
Verglichen mit dem eingangs geschilderten bekann­ ten Verfahren besitzt die erfindungsgemäße Lösung wesentliche Vorzüge:
So entfällt die aufwendige Laugung und Trocknung des Bypass-Staubes, wodurch ein erheblicher maschi­ neller Aufwand sowie Brennstoffkosten eingespart werden. Da kein Wasser für Laugung erforderlich ist, treten auch keine Abwasserprobleme auf.
Da das mit dem Bypass-Staub beschickte Drehrohr­ ofensystem völlig offen ist und keinen Vorwärmer enthält, können sich keine neuen Schadstoffkreis­ läufe und damit verbundene Probleme ausbilden. Im Trockendrehrohrofen können hierbei genau definier­ te Temperaturen und Temperaturhaltezeiten einge­ stellt werden, da fast keine Wärme für Decarbona­ tisierung und Dehydratisierung des Bypass-Staubes aufgewendet werden muß. Durch Zugabe von Korrek­ turstoffen kann die Verdampfung und Austreibung der Schadstoffe beeinflußt werden. Die Schmelz­ phase läßt sich positiv durch Zugabe von Kalk be­ einflussen.
Durch Zugabe von Korrekturstoffen wird ein klin­ kerähnliches Produkt gewonnen, das mit Normal­ klinker verschnitten werden kann. Die Korrek­ turstoffe können hierbei geeignete Abfallstof­ fe aus anderen Industrien sein.
Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zur erfindungs­ gemäßen Weiterverwertung von Bypass-Staub im Ze­ mentprozeß zeigen, daß mit einem separaten Dreh­ rohrofen zur Bypass-Staubverwertung sehr kosten­ günstig ein klinkerähnliches Produkt erzeugt wer­ den kann. Bei Nachrüstung einer 3200 tato-Anla­ ge beträgt die Amortisationszeit allein aufgrund der zusätzlich preiswert erzeugten Klinkermenge ca. 15 Jahre. Durch die besonderen Vorteile die­ ses Systems, insbesondere durch die weitgehend reduzierte Bypass-Staubbehandlung und die ver­ ringerten Entsorgungsprobleme, wird jedoch eine wesentlich schnellere Amortisation erreicht.
Bei Berücksichtigung der Bypass-Staubverwertung für die nominelle Klinkerleistung einer Neuanla­ ge ergeben sich nur sehr geringfügig höhere Inve­ stitionskosten für die Gesamtanlage bei konstan­ ter Zementproduktionsleistung.
Eine besonders günstige Situation kann sich in Wer­ ken ergeben, wo noch alte Drehrohröfen (Naßöfen, lange Trockenöfen) vorhanden sind oder wo diese alten Öfen durch eine neue Ofenanlage mit Vorwär­ mer, Calcinator und Bypass ersetzt werden sollen. In diesem Falle kann ein alter Drehrohrofen preis­ günstig für die Weiterbehandlung des Bypass-Stau­ bes hergerichtet werden, was zu einer hohen Wirt­ schaftlichkeit führt.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht.
Die Anlage zur Zementherstellung enthält einen Drehrohrofen 1, einen mit den Abgasen des Dreh­ rohrofens beheizten (nur teilweise angedeuteten) Vorwärmer 2 sowie einen Kühler 3.
Aus den Abgasen des Drehrohrofens 1 wird ein Teil­ gasstrom 4 abgezweigt. Der darin enthaltene Bypass- Staub wird abgeschieden und in einer Einrichtung 5 mit Korrekturmaterial (Pfeil 6) vermischt.
Der mit Korrekturmaterial vermischte Bypass-Staub wird sodann einem langen Trockendrehrohrofen 7 zugeführt, der mit einem Planetenkühler 8 ver­ sehen ist.
Die in den Abgasen (Pfeil 9) des Trockendrehrohr­ ofens 7 enthaltenen Schadstoffe werden mit Luft (Pfeil 10) kondensiert, mit Wasser in einem Sprüh­ turm 11 konditioniert und zusammen mit dem Abgas­ staub in einem Elektrofilter 12 abgeschieden.
Das im Trockendrehrohrofen 7 erbrannte klinker­ ähnliche Produkt wird mit dem im Drehrohrofen 1 erbrannten Normalprodukt verschnitten.
Die Erfindung sei weiterhin an folgendem Beispiel näher erläutert:
Bei einer Anlage der in der Zeichnung dargestellten Art wird ein Bypasstrom von 30% aus den Ofenabga­ sen abgezogen. Hierbei fallen 313 t/d Bypass- Staub (Temperatur 150°C, 90% entsäuert) an.
Der Trockendrehrohrofen 7 besitzt die Abmessungen 2,8×52/57,2 m. Der Wärmebedarf für die Wärmebe­ handlung des Bypass-Staubes im Trockendrehrohrofen 7 beträgt 770 kcal/kg Kl; der Austrag des Drehrohr­ ofens 7 beträgt 267 t/d (der Austrag des Drehrohr­ ofens 1 beträgt 3440 t/d).
Es fallen 1,1 m3 n/kg Kl (mit einer Temperatur von 1000°C) an Abgasen des Drehrohrofens 7 an. Die Frischluftmenge (Pfeil 10) beträgt 37000 m3 n/h. Dem Sprühturm 11 werden damit 4,4 m3 n/kg Kl (350°C) zugeführt. Die Abgasmenge (Pfeil 14) beträgt 91000 m3/h (150°C); der Druckverlust des Geblä­ ses 15 beträgt 25 mbar. Die insgesamt abgeschie­ dene Staubmenge (Pfeil 13) ergibt sich zu 46 t/d.

Claims (5)

1. Verfahren zur Weiterverarbeitung von Bypass- Staub bei der Zementherstellung, wobei aus den Abgasen eines für die Zementherstellung ver­ wendeten Drehrohrofens (1) ein Bypassstrom ab­ gezweigt, der darin enthaltene Staub abgeschie­ den und zu Zementklinker weiterverarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass- Staub einem Trockendrehrohrofen (7) aufgegeben und darin zu einem klinkerähnlichen Produkt gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Bypass-Staub vor Aufgabe in den Trockendrehrohrofen (7) Korrekturmaterial zu­ gesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das aus dem Bypass-Staub im Trockendreh­ rohrofen (7) erbrannte klinkerähnliche Produkt mit Normalklinker verschnitten wird.
4. Anlage zur Zementherstellung, enthaltend
  • a) einen Drehrohrofen (1),
  • b) einen mit den Abgasen des Drehrohrofens (1) beheizten Vorwärmer (2),
  • c) eine Einrichtung zur Abzweigung eines Teil­ gasstromes aus den Abgasen des Drehrohrofens (1) sowie zur Abscheidung des in diesem Teil­ gasstrom enthaltenen Bypass-Staubes,
  • d) Einrichtungen zur Weiterverarbeitung dieses Bypass-Staubes zur Herstellung von Zement­ klinker, gekennzeichnet durch
  • e) einen mit dem Bypass-Staub beschickten, wei­ teren Trockendrehrohrofen (7).
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einrichtung zur Abscheidung des Bypass-Staubes und dem weiteren Trockendreh­ rohrofen (7) eine Einrichtung (5) zur Zugabe von Korrekturmaterial zum Bypass-Staub vorge­ sehen ist.
DE19873705892 1987-02-24 1987-02-24 Verfahren und anlage zur weiterverarbeitung von bypass-staub bei der zementherstellung Withdrawn DE3705892A1 (de)

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