DE3901436A1 - Verfahren und anlage zur zerkleinerung bzw. mahlung feuchter materialien und deren trocknung in einem heissgasstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerkleinerung bzw. Mahlung feuchter Materialien wie z. B. feuchter Zementrohstoffe oder feuchter Kohle und deren Trocknung in einem Heißgasstrom, insbesondere im heißen Abgasstrom einer Zementklinkerproduktionslinie. Außerdem betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Für die Herstellung von Zementklinker wird aus Gründen der Energieersparnis überwiegend das sogenannte Trockenverfah­ ren angewandt, bei dem das Zementrohmaterial in Mehlform und nahezu trocken in Drehrohröfen mit vorgeschalteten Zyklonschwebegaswärmetauschern zu Zementklinker gebrannt wird. Die Zementrohmaterialien enthalten aber im allgemei­ nen soviel Feuchtigkeit, z. B. 9 Gewichts-% H₂O, daß vor Anwendung des Trockenverfahrens unbedingt eine Trocknung der feuchten Rohmaterialien vorgenommen werden muß. Diese Trocknung geschieht in der Regel in einer Mahltrocknungs­ anlage, die eine von Heißgas, insbesondere heißem Abgas der Zementklinkerproduktionslinie durchströmte Mühle wie z. B. Kugelmühle, Prallmühle oder dergleichen mit einem daran als Stromtrockner arbeitenden Steigrohr aufweist, das zu einem Sichter führt, der das getrocknete Feingut vom Grobgut trennt (DE-OS 27 26 138). Das dem Stromtrock­ ner aufgegebene Gut ist an sich feinkörniges, jedoch durch seine Feuchtigkeit agglomeriertes Zementrohmaterial, das im Stromtrockner und in der Mühle aufgelöst und getrocknet wird. Die Mühle mahlt ferner das vom Sichter rezirkulierte Grobgut zu Feingut. Vor Aufgabe in den Stromtrockner muß das feuchte Aufgabegut in einer vorgeschalteten Zerkleine­ rungsmaschine unbedingt zerkleinert bzw. gemahlen werden. Insofern sind bei der bekannten Mahlung und Trocknung min­ destens zwei Zerkleinerungsmaschinen bzw. Mahleinrichtun­ gen erforderlich, wodurch die Investitionskosten und Betriebskosten des gesamten Prozesses nicht unerheblich beeinflußt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feuchte Materia­ lien, insbesondere feuchtes Zementrohmaterial zum Zwecke der Aufgabe in eine Zementklinkerproduktionslinie so zu zerkleinern und zu trocknen, daß der investitionskosten­ mäßige und betriebskostenmäßige Aufwand für die Zerkleine­ rung bzw. Mahlung und Trocknung sehr gering ist und die herkömmliche, mit dem Abgas der Zementklinkerproduktions­ linie betriebene Mahltrocknungsanlage entfällt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Verfahren sowie mit einer Anlage gelöst, das bzw. die mit vorteil­ haften Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 8 gekenn­ zeichnet sind.

Erfindungsgemäß werden die feuchten Rohmaterialien wie feuchtes Zementrohmaterial, feuchte Rohkohle oder der­ gleichen durch Druckzerkleinerung im Spalt einer mit hoher Preßkraft betriebenen Hochdruck-Walzenpresse mit Gutbett­ zerkleinerung des feuchten Materiales gemahlen. Durch die­ se energiesparende Zerkleinerung im Walzenspalt der Hoch­ druck-Walzenpresse werden schülpenartige Agglomerate ge­ bildet. Diese feuchten Materialschülpen werden erfindungs­ gemäß nicht in einem konventionellen Trockner oder in einer konventionellen Mahltrocknungseinrichtung getrock­ net, sondern in einem Sichter, der bei der Herstellung von Zementrohmehl ohnehin vorhanden sein muß. Dieser Sichter wird erfindungsgemäß mit Vorteil unmittelbar in den die Zementklinkerproduktionslinie verlassenden heißen Abgas­ strom eingeschaltet, der eine Temperatur von z. B. etwa 350°C aufweisen kann, und der Sichter wird mit diesem Ab­ gasstrom auch betrieben. Die Erfindung liegt zum großen Teil in der zumindest teilweisen Zweckentfremdung des Sichters als gegebenenfalls Desagglomerator der feuchten Materialschülpen, die von der Hochdruck-Walzenpresse kom­ men, sowie als Einrichtung zur Trocknung des desagglome­ rierten Schülpenmateriales, ohne daß dabei der Sichter seine Funktion als Klassiergerät verliert.

Die Vorteile der Erfindung werden wie folgt zusammengefaßt:

Erfindungsgemäß wird der bei einer Zementklinkerproduk­ tionslinie mit Zementrohmaterial- und oder Kohle-Mahlein­ richtung ohnehin vorhandene Sichter als Trockner und gege­ benenfalls Desagglomerator feuchter Materialschülpen ver­ wendet, ohne daß dadurch der Sichter seine ursprüngliche Eigenschaft als Klassierapparat zur Klassierung des Materiales in Feingut (Fertiggut) und Grobgut verliert. Die Installation eines eigenen Trocknerapparates entfällt. Die Mahlung und die Trocknung des Materials werden getrennt durchgeführt, was einen geringeren Energiever­ brauch zur Folge hat. Es ist nur eine einzige Mühle erfor­ derlich, nämlich die Hochdruck-Walzenpresse, wodurch im Vergleich zum eingangs geschilderten Stand der Technik lnvestitions- und Betriebskosten gespart sind. Der unter anderem als Trockner arbeitende Sichter dient gleichzeitig zum Konditionieren, d. h. zum Abkühlen und Befeuchten des die Zementklinkerproduktionslinie verlassenden heißen Ab­ gasstromes, so daß ein für diesen Zweck in den heißen Ab­ gasstrom einzuschaltender Kühlturm mit Wassereindüsung bzw. Verdampfungskühlung, um das heiße Abgas zwecks Reini­ gung in Faserstoff-Staubfiltern sowie auch zwecks Befeuch­ tung mit Rücksicht auf den Betrieb elektrostatischer Staubabscheider zu konditionieren, nicht betrieben werden muß. Es ist nur ein einziges Saugzuggebläse bzw. nur ein einziger Systemventilator erforderlich, der nach dem Staubabscheider zur Abscheidung des aus dem Sichter kom­ menden getrockneten Fertiggutes (Zementrohmehles, Kohlen­ staubes usw.) angeordnet ist, d. h. der einzige notwendige Systemventilator arbeitet verschleißarm im Reingasbereich und bei reduzierten Gasvolumina in einem niedrigen Tempe­ raturbereich von z. B. etwa 90°C, wodurch die Betriebs­ sicherheit der gesamten Zementklinkerproduktionslinie erheblich erhöht wird. Dadurch daß erfindungsgemäß der Sichter gleichzeitig als Materialtrockner verwendet wird und die Installation eines eigenen Trocknerapparates ent­ fällt, entfällt auch der durch den sonst notwendigen eige­ nen Trocknerapparat verursachte Druckverlust des heißen Abgases.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile wer­ den anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch das Fließbild einer erfindungsgemäßen Anlage zur Zerkleinerung bzw. Mahlung feuchter Materialien und deren Trocknung insbesondere im heißen Abgasstrom einer Zementklinkerproduktionslinie, Fig. 1 am Beispiel feuchter Zementrohstoffe und Fig. 2 am Beispiel feuchter Rohkohle.

Nach Fig. 1 wird das feuchte Rohmaterial-Frischgut (10), das z. B. eine Feuchtigkeit von 9 Gewichts-% H₂O auf­ weist, im Walzenspalt einer mit hoher Preßkraft größer 2 t/cm Walzenlänge betriebenen Hochdruck-Walzenpresse (11) einer kombinierten Einzelkornzerkleinerung und Gutbettzer­ kleinerung unterworfen. Im Bereich des engsten Walzenspal­ tes werden die einzelnen Partikel des feuchten Materials in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen zwei Flächen zusammengedrückten Materialschüttung gegenseitig zer­ quetscht, so daß man hierbei von der sogenannten Gutbett­ zerkleinerung spricht. Der hohe Preßdruck führt zur Parti­ kelzerstörung sowie zur Erzeugung von Anrissen im Parti­ kelinneren, was sich sichtbar in der Bildung von Agglome­ raten (sogenannten Schülpen) äußert, die mit vergleichs­ weise geringem Energieaufwand aufgelöst bzw. desagglome­ riert werden können. Die in der Walzenpresse (11) erzeug­ ten feuchten Materialschülpen (12), die z. B. schon ca. 30% Fertigfeingut mit einer Korngrößer kleiner 90 µm enthal­ ten können, werden über eine Fördereinrichtung (13) zum Guteintrag eines Sichters (14) transportiert, der in die Abgasleitung (15) eingeschaltet ist, welche das heiße Abgas einer nicht dargestellten Zementklinkerproduktions­ linie, das mit einer Temperatur von z. B. ca. 370°C unmittelbar von der obersten Zyklongruppe des Zyklonschwe­ begasvorwärmers zur Vorerhitzung des Zementrohmehles kommt, in den Sichter (14) eingeführt. Je nach Bedarf kann in die Abgasleitung (15) weiteres Heißgas und/oder Sicht­ luft über Leitung (16) eingespeist werden.

Der Sichter (14) kann erfindungsgemäß wenigstens drei Funktionen erfüllen, nämlich die über Transportorgan (13) zugeführten feuchten Materialschülpen (12) werden im Sich­ ter (14) desagglomeriert, sofern die Desagglomeration nicht schon vor Eintritt in den Sichter erfolgt ist, und das (desagglomerierte) Material wird gleichzeitig in dem­ selben Sichter vom heißen Abgasstrom getrocknet und gesichtet. Die Feingutaustragsleitung (17) des Sichters (14) führt über einen Staubabscheider, z. B. elektrostati­ schen Staubabscheider (18) zu einem Saugzuggebläse (19), welches das vom Fertiggut (20) befreite Abgas (21) ab­ führt. Das Fertiggut (20) ist getrocknetes ausreichend feines Zementrohmehl mit einer Feuchtigkeit kleiner 1%. Das Sichtergrobgut (Grieße) des Sichters (14) wird über die Grobgutaustragsleitung (22) zur Frischgutaufgabe der Hochdruck-Walzenpresse (11) rezirkuliert. Die über (22) geführte Grießeumlaufmenge kann z. B. das 3-fache der Menge zugeführten Frischgutes (10) betragen. Infolge der gemeinsamen Druckbeanspruchung von Frischgut (10) und von weitgehend getrocknetem Sichtergrobgut (22) im Walzenspalt der Hochdruck-Walzenpresse (11) kann der Feuchtigkeitsge­ halt in den feuchten Schülpen (12) z. B. nur mehr 3% H₂O betragen. Mit (23) ist für das Frischgut (10) ein Transportweg zur Umgehung der Walzenpresse (11) angezeigt. Bei diesem Lösungsweg wird das Frischgut im Sichter zer­ kleinert, sofern die Materialeigenschaften des Frischgutes dies zulassen.

Als Sichter (14) kann ein dynamischer oder statischer Sichter verwendet werden. Ein Teilstrom des Abgases (21) kann über Leitung (24) in die zum Sichter (14) führende Abgaszuführungsleitung (15) rezirkuliert werden. Bei Außerbetrieb des Sichters (14) kann der heiße Abgasstrom (15) der Zementklinkerproduktionslinie unter Umgehung des Sichters (14) mittels Umgehungsleitung (25) durch einen nicht dargestellten Kühlturm mit Wassereinspritzung und Verdampfungskühlung zwecks Abgaskonditionierung geführt werden. Der Kühlturm kann in die Umgehungsleitung (25) eingeschaltet und/oder dem Sichter (14) vorgeschaltet sein und kann eine vollständige oder teilweise Abgaskonditio­ nierung übernehmen.

Ist dem Sichter (14) ein externer Desagglomerator/Brecher (26) vorgeschaltet, so besteht die Möglichkeit, eine Teil­ menge des desagglomerierten/zerkleinerten Gutes über Lei­ tung (27) direkt in die Sichtgaszuführungsleitungen (15) einzuspeisen.

Nach Fig. 1 besteht auch die Möglichkeit, daß das Sichter­ grobgut (Grieße) (22) zum Teil oder vollständig über die strichpunktiert-gezeichnete Leitung (28) in ein von der Hochdruck-Walzenpresse (11) separates Mahlsystem (29) ein­ geführt und dort gemahlen wird und die gemahlenen Grieße können über Leitung (30) zum Sichter (14) rezirkuliert werden. Aber auch das Rohmaterial-Frischgut (10) kann wenigstens zum Teil im separaten Mahlsystem (29) gemahlen werden.

Der heiße Abgasstrom (15) einer Zementklinkerproduktions­ linie kann das vom Zementrohmehlvorwärmer abgezogene Abgas und/oder die heiße Abluft des Zementklinkerkühlers oder auch anderes Heißgas sein.

Bei der Mahltrocknung feuchter Kohle wird im Ausführungs­ beispiel der Fig. 2 der Sichter (14) mit im O₂-Gehalt reduzierten inertgasähnlichen Abgas betrieben, z. B. Rauchgas, heißes Abgas eines Zementrohmehlvorwärmers oder dergleichen. Dabei ist es nach Fig. 2 möglich, das kohlen­ staubhaltige Abgas (17) des Sichters (14) direkt in einen Verbrennungsprozeß (31) einzuführen und dort den mitge­ führten Kohlenstaub zu verbrennen, so daß in diesem Falle aus dem nachgeschalteten Staubabscheider (18) nicht das Fertiggut (Kohlenstaub), sondern Verbrennungsrückstände (20) abgeschieden werden. Zum kohlenstaubhaltigen Abgas (17) kann Frischluft (32) zugemischt werden, so daß in den Verbrennungsprozeß (31) ein Primärluft-Kohlenstaub-Gemisch (33) eintritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet zur Mahlung und Trocknung feuchter Kohle zur Herstellung von Kohlen­ staub, der insbesondere für Kohlenstaubfeuerungen in Kraftwerken sehr gut geeignet ist. Es hat sich gezeigt, daß das Verbrennungsverhalten des mit dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestellten Kohlenstaubes verbessert ist hinsichtlich höherer Ausbrand, weniger Kohlenstoff in der Asche, bessere Zündung, NO _x -ärmere Verbrennungsgase. Dieser Effekt wird unter anderem durch die vergrößerte Oberfläche erzielt, die durch die Mikrorisse in der Kohle bei Anwendung des hohen Walzenpressen-Preßdruckes entste­ hen.

Es besteht auch die Möglichkeit, die beiden Anlagen der Fig. 1 und 2 parallel zu schalten und dann die beiden Sichter (14) von ein- und demselben Heißgasstrom (15) zu betreiben, wenn der Wunsch besteht, in der einen Anlage (Fig. 1) z. B. feuchte Zementrohstoffe zu mahlen und zu trocknen und in der anderen Anlage (Fig. 2) gleichzeitig feuchte Kohle zu mahlen und zu trocknen, wobei der herge­ stellte Kohlenstaub in ein- und derselben Zementklinker­ produktionslinie oder auch in einem anderen Verbrennungs­ prozeß verbrannt werden kann.

Claims (8)

1. Verfahren zur Zerkleinerung bzw. Mahlung feuchter Materialien wie z. B. feuchter Zementrohstoffe oder feuchter Kohle und deren Trocknung in einem Heißgas­ strom, insbesondere im heißen Abgasstrom einer Zementklinkerproduktionslinie, dadurch gekennzeich­ net, daß die feuchten Materialien (10) im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse (11) unter Bildung von Agglomeraten (Schülpen) einer Gutbettzerkleinerung unterworfen werden und daß die feuchten Schülpen (12, 13) in einem vom heißen Abgasstrom betriebenen Sich­ ter (14) getrocknet und gesichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sichter (14) ein dynamischer oder statischer Sichter verwendet wird, und daß die feuchten Schülpen (12, 13) vor Eintritt in den Sichter (14) oder inner­ halb dieses Sichters desagglomeriert werden, wonach das desagglomerierte Schülpenmaterial in demselben Sichter (14) getrocknet und gesichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sichtergrobgut (Grieße) (22) wenig­ stens zum Teil zum Walzenspalt der Hochdruck-Walzen­ presse (11) rezirkuliert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sichtergrobgut (Grieße) (22) und/ oder das Rohmaterial-Frischgut (10) zum Teil oder vollständig in einem von der Hochdruck-Walzenpresse (11) separaten Mahlsystem (29) gemahlen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den Sichter (14) verlassende Abgas­ strom (21) nach Abtrennung des darin enthaltenen ge­ trockneten Sichterfeingutes (Fertiggutes) (20) zum Teil (24) in die Trocknungsgaszuführungsleitung (15) zum Sichter (14) rezirkuliert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Außerbetrieb des Sichters (14) der heiße Ab­ gasstrom (15) unter Umgehung (25) des Sichters durch einen Kühlturm zur Gaskonditionierung geführt wird.

7. Anlage zur Zerkleinerung bzw. Mahlung feuchten Gutes wie z. B. feuchter Zementrohstoffe und deren Trock­ nung in einem Heißgasstrom, insbesondere im heißen Abgasstrom einer Zementklinkerproduktionslinie, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine mit hoher Preßkraft betriebene Hochdruck-Walzenpresse (11) mit Gutbettzerkleinerung des feuchten Frischgu­ tes (10), wobei der Walzenpressen-Austrag (12) zum Transport der feuchten Schülpen über eine Verbin­ dungsleitung (13) zum Guteintrag eines in die Abgas­ leitung (15) der Zementklinkerproduktionslinie einge­ schalteten Sichters (14) geführt ist, dessen Feingut­ austragsleitung (17) über einen Staubabscheider, z. B. elektrostatischen Staubabscheider (18) zu einem Saugzuggebläse (19) führt, und dessen Grobgutaus­ tragsleitung (22) zur Frischgutaufgabe der Hochdruck- Walzenpresse (11) geführt ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sichter (14) mit seiner Grobgutaustragsleitung (22) direkt oberhalb des Gutaufgabeschachtes der Hochdruck-Walzenpresse (11) angeordnet ist.