DE3901436C2 - Verfahren zum Betrieb einer Kreislaufmahlanlage zur Mahlung und Trocknung feuchten Gutes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kreislaufmahl­ anlage zur Mahlung und Trocknung feuchten Gutes, wie z. B. feuchter Zementrohstoffe oder feuchter Kohle, mit einer Hochdruck-Walzen­ presse zur Gutbettzerkleinerung des Gutes und mit einem von Heiß­ gas durchströmten Sichter, dessen Grobgut (Grieße) wenigstens zum Teil zum Walzenspalt der Hochdruck-Walzenpresse rezirkuliert wird.

Für die Herstellung von Zementklinker wird aus Gründen der Ener­ gieersparnis überwiegend das sogenannte Trockenverfahren ange­ wandt, bei dem das Zementrohmaterial in Mehlform und nahezu trocken in Drehrohröfen mit vorgeschalteten Zyklonschwebegaswär­ metauschern zu Zementklinker gebrannt wird. Die Zementrohmateria­ lien enthalten aber im allgemeinen soviel Feuchtigkeit, z. B. 9 Ge­ wichts-% H₂O, daß vor Anwendung des Trockenverfahrens unbedingt eine Trocknung der feuchten Rohmaterialien vorgenommen werden muß. Diese Trocknung geschieht in der Regel in einer Mahl­ trocknungsanlage, die eine von Heißgas, insbesondere heißem Ab­ gas der Zementklinkerproduktionslinie durchströmte Mühle wie z. B. Kugelmühle, Prallmühle oder dergleichen mit einem daran ange­ schlossenen als Stromtrockner arbeitenden Steigrohr aufweist, das zu einem Sichter führt, der das getrocknete Feingut vom Grobgut trennt (DE 27 26 138 A1). Das zuerst dem Stromtrockner aufgegebene Gut ist an sich feinkörniges, jedoch durch seine Feuchtigkeit agglo­ meriertes Zementrohmaterial, das im Stromtrockner und in der Mühle (Prallhammermühle) 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 vorge­ schalteten Zerkleinerungsmaschine unbedingt zerkleinert bzw. ge­ mahlen werden. Insofern sind bei der bekannten Mahlung und Trocknung mindestens zwei Zerkleinerungsmaschinen bzw. Mahlein­ richtungen erforderlich, wodurch die Investitionskosten und Betriebs­ kosten des gesamten Prozesses nicht unerheblich beeinflußt werden.

Ein den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildendes Verfahren zum Be­ trieb einer Kreislaufmahlanlage zur Mahlung und Trocknung feuchten Gutes wie feuchtes Zementrohmaterial oder feuchte Kohle, wobei die Kreislaufmahlanlage eine Hochdruck-Walzenpresse (Rollenpresse) zur Gutbettzerkleinerung des Gutes und einen von Heißgas durch­ strömten Sichter mit Rezirkulierung der Sichter-Grieße zur Walzen­ presse bzw. Rollenpresse umfaßt, ist aus der Broschüre "Rollenpresse HW-RP" 11-304d der KHD Humboldt Wedag AG, 1-86, vorletzte Seite, bekannt. Aus den dort bekannten drei Fließbildern von Kreislaufmahlanlagen, die u. a. eine Hochdruck-Walzenpresse (Rollenpresse) und einen Sichter beinhalten, geht folgendes hervor:

Während man bei der Kreislaufmahlung in einer Kreislaufmahlanlage mit Hochdruck-Walzenpresse und Sichter trockenes Aufgabegut wie z. B. Zementklinker, Gips etc. gleich direkt auf die Rollenpresse auf­ gegeben hat, um die bei der Gutbettzerkleinerung erzielbare erhebli­ che Energieersparnis für das gesamte Frischgut (frische Mahlgut) auszunutzen, hat man bei der Kreislaufmahlung feuchter Güter, wie feuchtes Zementrohmaterial und feuchter Kohle mit dem feuchten Frischgut die Rollenpresse immer umgangen, d. h. das feuchte Gut wurde in einer eigenen Prallhammermühle zuerst unter Einbeziehung des Sichters getrocknet und nur die getrockneten Sichter-Grieße wurden auf die Rollenpresse aufgegeben. Die große mit der Gutbett­ zerkleinerung erzielbare Energieersparnis wurde also bisher bei der Kreislaufmahlung feuchter Güter nur für die Mahlung der getrockne­ ten Sichter-Grieße ausgenutzt.

Auch bei der aus der DE-OS 16 07 625 bekannten Kreislaufmahlung allerdings nicht mit Rollenpresse, sondern mit Rohrmühle, Sichter und Rezirkulierung des Sichter-Grobgutes zur Rohrmühle, wird das aufgegebene Frischgut, das feucht sein kann, nicht auf die Mühle, sondern zuerst auf den Sichter aufgegeben, dessen Sichtluft Abgas eines externen Heißgaserzeugers zugemischt sein kann. Den Sichter mit dem heißen Abgasstrom einer Zementklinkerproduktionslinie zu betreiben, ist dort nicht bekannt.

Bei der aus der DE 31 28 865 C3 bekannten Mahltrocknung wird feuchte Rohkohle nach Durchlaufen eines ersten Sichters in die Trocknungsstrecke eines externen Heißgaserzeugers eingebracht, bevor die getrocknete Kohlefraktion in einer Ventilatormühle zerklei­ nert wird. Heiße Abgase einer Zementklinkerproduktionslinie sowie eine Hochdruck-Gutbettzerkleinerungs-Walzenpresse werden dabei nicht verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreislaufmahlanlage mit Hochdruck-Gutbettzerkleinerungs-Walzenpresse und Sichter so zu betreiben, daß feuchte Rohrstoffe, wie sie bei der Herstellung von Zementklinker oft vorliegen, nämliche feuchte Zementrohstoffe als Ausgangsbasis für Zementrohmehl und/oder feuchte Kohle als Aus­ gangsbasis für Brennstoff (Kohlenstaub) für den Zementklinkerher­ stellungsprozeß mit größtmöglicher Ausnutzung der mit der Gutbett­ zerkleinerung erzielbaren Energieersparnis (kWh/t) gemahlen und getrocknet werden können, um damit konventionelle Mahltrocknungs­ anlagen ersetzen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Maßnahmen des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Kreislaufmahlung feuchter Rohstoffe in einer Kreislaufmahlanlage mit Hochdruck-Gutbettzerkleinerungs-Wal­ zenpresse und Sichter wird das feuchte Aufgabegut energiesparend zuerst im Walzenspalt der Walzenpresse der Gutbettzerkleinerung unterworfen unter Bildung feuchter Schülpen, die nach ihrer Desag­ glomerierung im Sichter getrocknet und in getrocknetes Fertiggut und getrocknete Grieße getrennt werden, wobei die im Sichter eingesetz­ ten Heißgase nicht die Heißgase irgendeines Heißgaserzeugers sind, sondern die heißen Abgase einer Zementklinkerproduktionslinie, wo­ bei diese Zementwerksabgase mit einer Temperatur von z. B. etwa 350°C das aus den feuchten Rohstoffen ausgetriebene Wasser in Form von Wasserdampf in sich aufnehmen, d. h. die erfindungsge­ mäße Kreislaufmahlung macht gleichzeitig einen in den heißen Ab­ gasstrom eines Zementwerks einzuschaltenden Kühlturm mit Was­ sereindüsung bzw. Verdampfungskühlung zwecks Befeuch­ tung/Konditionierung des Abgases mit Rücksicht auf den Betrieb ei­ nes nachgeschalteten elektrostatischen Staubabscheiders hinfällig.

Die Erfindung liegt zum großen Teil in der zumindest teilweisen Zweckentfremdung des Sichters als ggfs. Desagglomerator der feuchten Materialschülpen, die von der Hochdruck-Walzenpresse kommen, sowie als Einrichtung zur Trocknung des desagglomerierten Schülpenmaterials, ohne daß dabei der Sichter seine Funktion als Klassiergerät verliert.

Bei der erfindungsgemäßen Kreislaufmahlung ist die Walzenpresse in der Lage, das Frischgut mit einer Feuchte von z. B. 9% zu zerklei­ nern, weil das feuchte Frischgut immer nur zusammen mit den vom Sichter kommenden rezirkulierten getrockneten Grießen der Gutbett­ zerkleinerung unterworfen wird, so daß die aus der Walzenpresse austretenden feuchten Schülpen eine Mischfeuchte von z. B. nur mehr 3% aufweisen.

Die Installation eines eigenen Trocknerapparates entfällt. Die Mah­ lung und die Trocknung des Materials werden getrennt durch geführt, 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 Investitions- 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 Sichtet (14) eingeführt. Je nach Bedarf kann in die Abgasleitung (15) weiteres Heißgas und/oder Sicht­ luft über Leitung (16) eingespeist werden.

Der Sichtet (14) kann erfindungsgemäß wenigstens drei Funktionen erfüllen, nämlich die über Transportorgan (13) zugeführten feuchten Materialschülpen (12) werden im Sich­ tet (14) desagglomeriert, sofern die Desagglomeration nicht schon vor Eintritt in den Sichtet erfolgt ist, und das (desagglomerierte) Material wird gleichzeitig in dem­ selben Sichtet 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 Sichtet zer­ kleinert, sofern die Materialeigenschaften des Frischgutes dies zulassen.

Als Sichtet (14) kann ein dynamischer oder statischer Sichter verwendet werden. Ein Teilstrom des Abgases (21) kann über Leitung (24) in die zum Sichtet (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 Sichtet (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 Sichtet (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 (3)

1. Verfahren zum Betrieb einer Kreislaufmahlanlage zur Mahlung und Trocknung feuchten Gutes (10) wie z. B. feuchter Zementrohstoffe oder feuchter Kohle, mit einer Hochdruck-Walzenpresse (11) zur Gut­ bettzerkleinerung des Gutes und mit einem von Heißgas durchström­ ten Sichter (14), dessen Grobgut (Grieße) (22) wenigstens zum Teil zum Walzenspalt der Hochdruck-Walzenpresse (11) rezirkuliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das feuchte Aufgabegut (10) zuerst im Walzenspalt der Walzenpresse (11) der Gutbettzerkleinerung unter­ worfen wird unter Bildung feuchter Agglomerate (Schülpen) (12), die dann in einem Desagglomerator (26) desagglomieriert werden, wo­ nach die desagglomerierten feuchten Schülpen im Sichter (14), der mit dem heißen Abgasstrom (15) einer Zementklinkerproduktionslinie betrieben wird, getrocknet und in getrocknetes Fertiggut (20) und ge­ trocknete Grieße (22) getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Sichtergrobgutes (Grieße) (22) in einem von der Hochdruck-Walzenpresse (11) separaten Mahl­ system (29) gemahlen wird und die gemahlenen Grieße über Leitung (30) zum Sichter (14) rezirkuliert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Außerbetrieb des Sichters (14) der heiße Abgasstrom (15) der Zementklinkerproduktionslinie unter Um­ gehung des Sichters (14) durch einen Kühlturm zur Gaskonditionie­ rung geführt wird.