DE3721421C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen/Calcinieren von REA-Gipsprodukten (Kalzium­ sulfat-Dihydrat-Beta-Halbhydrat und Anhydrit sowie zum Trocknen von Alpha-Halbhydrat, nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Solche Verfahren sind bereits bekannt. So be­ schreibt beispielsweise die FR-PS 13 38 126 ein Verfahren zum Brennen von Gips zu Halbhydrat in einer Wirbelschicht, bei dem Luft als Träger­ gas für die Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Wirbelschicht verwendet und Gipspulver kontinuier­ lich in einen Behälter eingegeben wird, in dem sich ein Rührwerk befindet oder auch eine mit Durch­ laßöffnung versehene Wirbelgaszuführung.

Die DE-PS 26 22 994 beschreibt ein Verfahren zum Brennen von Gips in einer Wirbelschicht mit gleich­ falls kontinuierlicher Gipseinbringung in einen Wirbelbett-Trockner, wobei sich das Wirbelgut mit fortschreitender Entwässerung im wesentlichen hori­ zontal in einer Richtung durch eine Reihe von hinter­ einander verbundenen Kammern bewegt. Auch hier wird, wie bereits bei der vorgenannten FR-PS, das Wirbel­ bett ausschließlich durch das zugeführte und zu trocknende Gipspulver selbst gebildet, was dazu führt, daß verhältnismäßig große Dicken bei gleich­ zeitig hohen Wirbelgasgeschwindigkeiten und -drücken für die Wirbelschichten vorgesehen werden müssen. Die Ursache hierfür ist die schlechte Wärmeüber­ tragung aus dem Wirbelgas in das feinpulverige Gipsprodukt. Die Bedingungen für die Entwäs­ serung des Rohgipses können somit ausschließlich mit Hilfe der Gasgeschwindigkeit eingestellt wer­ den, was in aller Regel zu so hohen Verwirbelungen führt, daß ein großer Teil des feinkörnigen Gips­ pulvers in den Wasseraustrag mitgenommen wird, und dort den nachgeschalteten Staubabscheider über­ mäßig belastet.

Schließlich ist noch ein Verfahren zum Trocknen und Brennen von Gips-Dihydrat zu Gips-Halbhydrat durch Behandlung mit heißem Rauchgas bekannt (DE-PS 27 27 544), das sich dadurch kennzeichnet, daß das bei der nassen Rauchgasentschwefelung hinter Kohlekraftwerken an­ fallende Gips-Dihydrat in einem Trocknungsapparat, zum Beispiel einem Wirbelbett-Trockner, mit dem durch trockene Filter gereinigten Rauchgas der Kraft­ werksfeuerung in Berührung gebracht, das erhaltene Gips-Halbhydrat von einem hierbei durch Abkühlung sehr stark konditionierten Rauchgas getrennt, und das abgekühlte Rauchgas der Rauchgasentschwefe­ lungsanlage zugeführt wird. Die Vorrichtung zur Durch­ führung dieses Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem den Kraftwerkskesseln nachgeschalteten Elektrofilter von dem aus eine Rauchgasleitung direkt in den Wirbelbett-Trockner geführt wird, dessen Wirbelbett wiederum ausschließlich von dem Trockengipsaustrag gebildet wird, der der nassen Rauchgasentschwefelungsanlage entnommen wird. Dem Gasaustritt aus dem Wirbelbett-Trockner ist auch hier ein Staubabscheider nachgeschaltet.

Die Verwendung eines Zyklons zum Abtrennen des trockenen Rauchgasgipses bei einem Verfahren zur Herstellung von trockenem, kein freies Wasser mehr enthaltendem aus feinteiligem Kalziumsulfat­ dihydrat bestehendem Rauchgasgips ist durch die DE-PS 33 31 493 ebenfalls bekannt.

Die auf die vorstehende Weise in Rauchgasent­ schwefelungsanlagen gewonnenen Gipsrückstände werden, soweit möglich, in einer die Umwelt nicht oder nur gering belastenden Weise mittels ver­ schiedener Verfahren als Recycling-Produkte der Baustoffindustrie zugeführt. Für diesen Fall der Weiterverarbeitung des REA-Gipses ist der Trock­ nungsgrad des anfallenden Gipspulvers von höch­ ster Wichtigkeit, wofür eine größtmögliche Entwässerung anzustreben ist. Bedingt durch die Entstehung des Gipspulvers mittels der Rauchgas­ entschwefelung fällt das Pulver äußerst fein­ körnig, nahezu fluidförmig an. Hierdurch er­ geben sich für die bekannten Trocknungsverfahren erhebliche Probleme. Bei dem vorstehend be­ reits erwähnten Verfahren nach der DE-PS 33 31 493 wird beispielsweise der - freies Wasser enthaltende - Rauchgasgips in einem Schwebebett mit Hilfe des in einer Entstaubungseinrichtung trockenentstaub­ ten Rauchgasstromes als Schwebe- und Trocknungs­ gas getrocknet, indem der Rauchgasstrom den Rauch­ gasgips mitführt, bei hoher Verwirbelung, ge­ ringen Wärmeübergangswerten und damit zumindest voluminösen Anlagenaufbauten. Besonders nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren, daß insbesondere jeweils der den höchsten Trocknungsgrad aufweisen­ de Pulvergips mehr und mehr mit der Gasphase ver­ wirbelt und damit mitgenommen wird. Die hier­ durch bedingten verfahrenstechnischen Probleme tre­ ten insbesondere auch bei der Verwendung von Trom­ meltrocknern, Schwingtrocknern, aber auch anderen bekannten Trocknern auf. Um hier wenigstens teilweise Abhilfe zu schaffen, wurde in der Ver­ gangenheit versucht, den Trocknungsgrad des REA-Gipses gering zu halten, was jedoch für die erwähnte Herstellung von Recycling-Produk­ ten für die Baustoffindustrie nicht hingenommen werden kann; schließlich sei in diesem Zusammen­ hang noch darauf hingewiesen, daß der schlechte Wärmeübergang von dem heißen Trägergas auf das hierdurch zu trocknende Gipspulver zu einem unvertretbar hohen Energiebedarf für die Durch­ führung solcher Verfahren führt.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, das Verfahren der gattungs­ gemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln und zu verbessern, daß die REA-Gipstrocknung mit möglichst geringem Energieaufwand durchführbar wird bei gleichzeitig größtmöglicher Ausnutzung der zugeführten Trocknungswärme und optimaler Rückgewinnung hochtrockner auch feinkörnigster Gipsprodukte.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 ange­ gebenen Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Aufgabenlösung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Dadurch, daß bei Verwendung eines Wirbelbett- Trockners das Wirbelbett in demselben nicht aus dem zu trocknendem REA-Gips selbst gebildet wird, sondern aus einer diesem gegenüber gröberen und und schwereren Körnung aus Sand oder einer anderen Schüttung mit guter Wärmeübergangs­ zahl, wird das zu trocknende Gipspulver ver­ hältnismäßig lange und gleichzeitig stabil in diesem Wirbelbett zurückgehalten. Durch Vorgabe der Dicke eines solchen Wirbelbettes und der Wir­ belgaskondition läßt sich der Trocknungsgrad des im oberen Teil des Wirbelbett-Trockners abge­ führten Gipspulvers optimal dosieren. Das ge­ trocknete Gipspulver verläßt den Trockner zusam­ men mit dem Wirbelstrom und kann problemlos durch ein nachgeschaltetes Filter abgeschieden werden. Hierfür werden vorzugsweise ein Zyklon bzw. Multi­ zyklon oder ein Gewebefilter verwendet. Neben einem höchstmöglichen Ausnutzungsgrad an thermischer Wärme des Wirbelgases ergibt sich eine Minimie­ rung der Anlage, also eine erhebliche Volumen­ einsparung, was zu einem vereinfachten und preis­ werteren Aufbau der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens führt. Durch die Kondensation des Abgases wird die Abgasmenge bei dem Verfahren erheblich reduziert. Besonders vorteilhaft ist bei dem vorliegenden Verfahren auch, daß das Abgas aus dem Wirbelbett-Trockner nach Aufwärmung direkt in diesen zurückgeführt wird, so daß durch den Trocknungsvorgang praktisch kein Abgas nach außen abgegeben werden muß und hierdurch keinerlei Um­ weltprobleme auftreten. Das vorliegende Verfahren ermöglicht erstmalig auch feinstkörnige Gipspro­ dukte mit beispielsweise Korndurchmessern von weniger als 40 µm auf einen größtmöglichen Trock­ nungsgrad zu bringen. Da der Wirbelschicht-Trock­ ner keinerlei bewegte Teile enthält, wird der Trocknungsprozeß nicht durch das Eindringen die­ ser feinen Partikel in bewegte Teile und die damit verbundene Ablagerung und Verstopfung behindert, wodurch sich eine erhöhte Betriebs- und Servicefreundlichkeit ergibt.

Schließlich ist im Zusammenhang mit der Ver­ wendung einer Sandwirbelschicht noch besonders vorteilhaft, daß nicht nur feinkörnige Roh­ gipse langsam genug in laminarer Form durch solche Wirbelschichten hindurchgetragen werden, sondern auch gegebenenfalls anfallende stückige große Partikel in und durch die Sandwirbelschicht zerrieben und in eine definierbare Korngröße beim Verlassen der Wirbelschicht gebracht werden kön­ nen.

Anhand der Zeichnung, die eine schematisierte Ausführungsform einer Vorrich­ tung zur Durchführung des vorliegenden er­ findungsgemäßen Verfahrens zeigt, soll der Verfahrensablauf nur beispielsweise näher er­ läutert werden.

Wie schematisiert dargestellt, wird der bei­ spielsweise in einer nicht dargestellten Siloanlage zwischengespeicherte REA-Gips zum Zwecke der Trocknung über eine Leitung 1 einem Wirbelschicht­ trockner 2 zugeführt, der im Ausführungsbeispiel im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist. Der Wirbelschichttrockner 2 ist in bekannter Wei­ se durch einen Verteilerboden 3 in zwei Kammern unterteilt, nämlich die untere Kammer 3 a für die Heißgasanströmung, der über die Leitung 4 das heiße Wirbelgas zugeführt wird, und die obere Kammer 3 b, die sich im wesentlichen durch die Wirbelschicht 5 oberhalb des Verteilerbodens 3 kennzeichnet. Die Wirbelschicht 5 ist im Ausführungsbeispiel eine Sandwirbelschicht, es ist jedoch auch denkbar, anstelle des Sandes andere hochspezifische körnige Materialien mit guter Wärmeübergangszahl einzusetzen, so bei­ spielsweise Metallkügelchen oder auch Mineral­ körner aller Art, wie Sinter-Pellets oder anderes dem Pulvergips gegenüber inertes, körniges Ma­ terial geeigneter Dichte.

Über die Leitung 1 erfolgt die Zuführung des zu trocknenden REA-Gipses unmittelbar oberhalb des Verteilerbodens 3, also in dem unteren Bereich der Sandwirbelschicht 5, wobei auf eine gleich­ mäßige Verteilung der Gipszuführung über den ge­ samten Querschnitt der Wirbelschicht Wert gelegt wird. Hierfür kann die Leitung 1 beispielsweise in einer Vielzahl von kurzen durch den Vertei­ lerboden 3 hindurchgeführten Rohrstutzen 6 be­ stehen. Eine dosierte Zuführung des zu trocknen­ den Gipsproduktes wird beispielsweise durch Zellen­ radschleusen oder durch volumetrische Förderein­ richtungen sichergestellt.

In die untere Kammer 3 a des Wirbelschichttrockners strömt das vorzugsweise unter Druck stehende Wirbel­ gas über die Leitung 4 ein, um von dort aus über den Verteilerboden 3 in die Sandwirbelschicht wie­ derum gleichmäßig und homogen verteilt einzu­ dringen, um hier das eingeleitete Gipsprodukt bei gleichzeitig optimaler Wärmeübertragung mit­ zuführen. Das hinsichtlich Menge, Druck und Tempera­ tur vorwählbare Wirbelgas hält oberhalb des Ver­ teilerbodens 3 den Sand zusammen mit dem zuge­ führten REA-Gips in einer Wirbelschicht mit de­ finierter Schichthöhe aufrecht und führt das zu trocknende Gipsprodukt vorzugsweise laminar von unten nach oben durch die Sandwirbelschicht 5 hin­ durch. In der Wirbelschicht wird außerdem durch Reibung mit dem Sand ein kleines Korn hergestellt. Hierbei nehmen die zu trocknenden Gipspartikel die Wärme aus der Sandwirbelschicht und dem Wirbelgas in optimaler Weise auf, wobei der hierbei frei­ gesetzte Wasserdampf zusammen mit dem die Wirbel­ schicht verlassenden trockenen Gipsstaub oder Gipspartikeln über eine Rohrleitung 7 aus dem rechteckigen Wirbelschichttrockner einem nach­ geschalteten Zyklonabscheider zugeführt werden. Der Zyklonabscheider 8 trennt das getrocknete Gipspulver in bekannter Weise von dem Abgas, und das von dem Trockengut befreite Abgas wird über eine weitere Leitung 9 einem Wäscher 10 zuge­ leitet, in dem der im Abgas enthaltene Wasser­ dampf aus dem Gips zu Wasser zurückkondensiert wird. Ein Teil des Abgases wird über die Lei­ tung 11 und ein Gebläse 12 wieder in den Wir­ belschichttrockner zurückgeführt. Um das über die Leitung 11 zurückströmende Gas auf die er­ forderliche Temperatur zu bringen, die es benötigt, um über die Leitung 4 erneut der unteren Kammer 3 a des Wirbelschichttrockners 2 zugeführt werden zu können, ist zwischen die Leitungen 11 und 4 ein Wärmetauscher 13 geschaltet. Die Wärmeenergiezu­ fuhr zu dem Wärmetauscher 13 erfolgt über die Leitung 18, die mit einem geeigneten Brenner 17 in Verbindung steht, wobei dieser Brenner 17 über die Leitung 15 mit Öl, Gas oder dgl. und über die Lei­ tung 16 mit Sauerstoff bzw. Luft versorgt wird. Anstelle der indirekten Aufheizung des Wirbel­ gases über den Wärmetauscher 13 ist selbstver­ ständlich auch eine geeignete direkte Aufheizung möglich.

Das für den Wäscher 10 erforderliche Kaltwasser wird diesem über die Leitung 24 zugeführt und verläßt diesen über die Leitung 26. Der Aus­ trag des trockenen Gipspulvers aus dem Zyklonab­ scheider 8 erfolgt über die Leitung 27. Das den Wärmetauscher 13 verlassende Brenngas von dem Brenner 17 verläßt diesen über die Leitung 25 direkt in den Schornstein 28. Alternativ zu der Beheizung des Wärmetauschers 13 mittels eines Brenners 17 ist auch die Nutzung der Abwärme aus verschiedenen Prozeßstufen möglich.

Eine Betriebalternative zur Eigenstromversorung ist über die Wärmenutzung im Wärmetauscher 13 gegeben. In der 1. Stufe des Wärmetauschers 13 wird Dampf erzeugt und der Turbine 22 zugelei­ tet, die direkt an einen Generator 23 angeschlos­ sen ist. Der Abdampf aus der Turbine 22 wird in einem Wärmetauscher (21) kondensiert und in einem z.B. geschlossenen Kreislauf (19, 20) in den Wärmetauscher 13 zurückgegeben.

Claims (7)

1. Verfahren zum Trocknen/Calcinieren von REA-Gipsprodukten (Kalziumsulfat-Dihydrat, Beta-Halbhydrat, Anhydrit) und zum Trocknen von Alpha-Halbhydrat durch Behandlung von aus einer Naßentschwefelungseinrichtung gewonnenem, freies Wasser enthaltendem REA-Gips oder daraus erzeugter Produkte mit heißem Wirbelgas, wobei in einem nachgeschalteten Staubabscheider, wie einem Zyklonabscheider, die behandelten Produkte aus dem Gasstrom entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden REA-Gipsprodukte oberhalb des Verteilerbodens für das von unten anströmende Wirbelgas in eine Schüttung dem zu behandelnden REA-Gipsprodukt gegenüber inerten, körnigen und schweren Materials, in den unteren Teil des Wirbelbett-Trockners eingeleitet wird, und daß das zu behandelnde REA-Gipsprodukt oberhalb des Verteilerbodens unter Wärmeaufnahme aus dem Wirbelgas und der Wirbelschicht mit definierter Schichthöhe, diese von oben nach unten durchdringend, entwässert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der REA-Gips oder die aus REA-Gips gewonnenen Produkte unmittelbar oberhalb des Verteilerbodens homogen über dessen gesamten Querschnitt verteilt zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schüttung aus einem Material mit hoher Wärmeübergangszahl für das Wirbelbett verwendet wird.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Wirbelschichttrockner als Abgas verlassende Wirbelgas unter erneuter Wärmezuführung in den Wirbelschichttrockner im Kreislauf geführt zurückgegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wirbelschicht die Temperaturen eingestellt werden, bei denen die zu trocknenden Gipshydrate maximale chemische Stabilität aufweisen.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttung in Form einer Sandwirbelschicht ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das Trocknen von Alpha-Halbhydrat eine Temperatur von 90°C eingestellt wird.