DE3905454A1

DE3905454A1 - Verfahren und anlage zur waermebehandlung von feinkoernigem gut

Info

Publication number: DE3905454A1
Application number: DE19893905454
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-08-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1) sowie eine An lage (gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 9) zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbe sondere von Zementrohmaterial.

Es ist bekannt, daß bei der Abscheidung von Staub aus heißen Abgasen von Drehrohrofenanlagen mit Zy klonwärmetauschern mittels Elektrofiltern vielfach Schwierigkeiten auftreten, die ihre Hauptursache in einem zu hohen spezifischen Widerstand des Staubes haben und die zu einem schlechten Wirkungs grad des Elektrofilters führen. Diese Schwierig keiten sind dann besonders groß, wenn man Rohma terial verwenden muß, das relativ reinen Kalkstein enthält, der außerdem noch weich ist, sich also leicht zerkleinern läßt und dann in der Feinst fraktion vorliegt. Der dann im Abgas der Zyklon wärmetauscher enthaltene, überwiegend aus Kalk stein bestehende, sehr feine Staub wird aufgrund des sehr hohen spezifischen Widerstandes auf den Elektroden des Elektrofilters nicht mehr abgeschie den.

Man hat bereits versucht, den Staubwiderstand da durch zu verringern, daß in den zu entstaubenden Gasstrom Wasser eingespritzt wird. Diese Lösung scheidet jedoch in wasserarmen Gegenden aus.

Es ist weiterhin bekannt (DE-A-29 29 819), dem in der Drehrohrofenanlage eingesetzten festen Brennstoff eine oder mehrere Alkalimetallverbin dungen zuzugeben. Dieses Verfahren ist jedoch mit dem wesentlichen Nachteil behaftet, daß sich hier durch der Alkaligehalt der Ofenabgase auch im Be reich des Vorwärmers erhöht, was unter Umständen zu gefährlichen Ansatzbildungen führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1) sowie eine Anlage (gemäß dem Gat tungsbegriff des Anspruches 9) so auszubilden, daß mit einfachen Mitteln und ohne verfahrenstechni sche Nachteile der Wirkungsgrad des Elektrofilters wesentlich verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 9 ge löst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen wurde festgestellt, daß für den Abscheidewirkungs grad eines mit Heißgasen beschickten Elektrofil ters das Fehlen oder Vorhandensein kleinster Men gen von Chloriden eine große Rolle spielt. Im kritischen Bereich wirken sich bereits sehr kleine Änderungen im Chloridgehalt der Abgase entschei dend auf die Leitfähigkeit des Staubes und damit auf den Abscheidegrad des Filters aus.

Ausgehend von dieser Erkenntnis wird erfindungs gemäß zumindest ein Teil des im Elektrofilter an fallenden Staubes (der bisher zusammen mit dem Rohmaterial der letzten Stufe der Vorwärmzone zu geführt wurde) unter Umgehung wenigstens der letzten Stufe der Vorwärmzone in die Vorwärmzone zurückgeführt. Dies erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß zumindest ein Teil des im Elektrofilter anfallenden Staubes entweder in die erste oder in die zweite Stufe der Vorwärmzone zurückgeführt wird.

Die Erfindung macht hierbei von der Erkenntnis Gebrauch, daß sich beim Brennen von Zementroh material (und ähnlichem kalksteinhaltigen Gut) in einer Drehrohrofenanlage im allgemeinen ein mehr oder weniger stark ausgeprägter Alkalikreis lauf zwischen der Brennzone (Drehrohrofen) und den unteren Stufen der Vorwärmzone ausbildet. Die im Drehrohrofen verdampften Alkalien kondensieren hierbei in den unteren Stufen der Vorwärmzone auf dem vorgewärmten Gut und werden mit diesem Gut wieder in den Drehrohrofen zurückgeführt.

Führt man nun einen Teil des im Elektrofilter an fallenden Staubes unter Umgehung wenigstens der letzten Stufe der Vorwärmzone an einer Stelle in die Vorwärmzone ein, an der die Gase durch den genannten Alkalikreislauf einen hohen Chlorid gehalt aufweisen, so ergibt sich eine beträcht liche Kondensation dieser Chloride auf den einge führten Staubteilchen, die als Kondensationskerne wirken. Mit den Abgasen wird sodann ein erhebli cher Prozentsatz dieser Staubteilchen mit den darauf niedergeschlagenen Chloriden zum Elektro filter geführt, wodurch sich eine erhebliche Ver besserung des Abscheidegrades dieses Elektrofil ters durch die vergrößerte Leitfähigkeit des Staubes ergibt.

Zweckmäßig wird der unter Umgehung der letzten Stufe der Vorwärmzone in die Vorwärmzone zurück geführte Teil des im Elektrofilter anfallenden Staubes an einer Stelle in die Vorwärmzone einge führt, an der sich auf diesem Staub ein Maximum an Chloridverbindungen niederschlägt.

Die Menge des unter Umgehung wenigstens der letzten Stufe der Vorwärmzone in die Vorwärmzone zurückgeführten Staubes und/oder die Einführ stelle wird zweckmäßig in Abhängigkeit vom Staub gehalt des den Elektrofilter verlassenden Rein gasstromes geregelt.

Erfindungsgemäß kann es ferner vorteilhaft sein, nur die Feinfraktion des im Elektrofilter an fallenden Staubes unter Umgehung wenigstens der letzten Stufe der Vorwärmzone in die Vorwärmzone zurückzuführen, während die Grobfraktion des im Elektrofilter anfallenden Staubes zusammen mit dem Rohmaterial der letzten Stufe der Vorwärmzone zu geführt wird. Eine solche Verfahrensweise ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil sich einerseits die Feinfraktion des Staubes am besten dazu eig net, trotz Einführung in eine untere Stufe der Vorwärmzone mit den darauf niedergeschlagenen Chloriden wieder bis zum Elektrofilter transpor tiert zu werden, während andererseits die als Kondensationskerne für die Niederschlagung von Chloriden weniger geeigneten Grobteilchen des Staubes durchaus (zusammen mit dem Rohmaterial) der letzten Stufe der Vorwärmzone aufgegeben werden können, ohne daß die Gefahr besteht, daß dieser Staubanteil sofort wieder zum Elektrofilter transportiert wird.

Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich dadurch erreichen, daß von den Abgasen der Brennzone ein Teilgasstrom abge zweigt und unter Umgehung mindestens der - in Gasströmungsrichtung betrachtet - ersten Stufe der Vorwärmzone dem Elektrofilter zugeführt wird.

Der an einer Stelle des Alkalikreislaufes von den Abgasen der Brennzone abgezweigte Teilgasstrom enthält einen hohen Gehalt an verdampften Alkali chloriden. Umgeht man mit diesem chloridhaltigen Teilgasstrom die erste (unterste) Stufe der Vor wärmzone und führt diesen Teilgasstrom erst in eine der folgenden (höheren) Stufen der Vorwärm zone ein, so vergrößert man die Wahrscheinlich keit, daß sich die in diesem Teilgasstrom ent haltenen Chloride auf Staub niederschlagen, der in den oberen Stufen der Vorwärmzone nicht mehr abgeschieden wird, sondern mit dem Abgas zum Elektrofilter gelangt und hier die erwünschte Wirkung ausübt (Vergrößerung der Leitfähigkeit des aus den Abgas abzuscheidenden Staubes und damit Verbesserung des Abscheidegrades des Elek trofilters).

Als besonders günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn zumindest ein Teil des im Elektrofilter an fallenden Staubes unter Umgehung wenigstens der letzten Stufe der Vorwärmzone in den von den Abgasen der Brennzone abgezweigten Teilgasstrom eingeführt wird. Dieser aus dem Alkalikreislauf abgezogene Teilgasstrom ist besonders reich an Chloriden und bietet damit beste Voraussetzungen für eine Kondensation dieser Chloride an den eingeführten Staubteilchen. Da dieser abgezweigte Teilgasstrom mit den eingeführten Staubteilchen in eine höhere Stufe der Vorwärmzone eingeführt wird, erreicht man mit einer verhältnismäßig klei nen abgezweigten Teilgasmenge (und auf diese Weise mit einem sehr kleinen Wärmeverlust) die erwünsch te Verbesserung im Abscheidegrad des Elektrofil ters. Indem ferner dieser abgezweigte Teilgasstrom die unterste Stufe der Vorwärmzone umgeht, ver größert man die Wahrscheinlichkeit, daß die in diesem Teilgasstrom enthaltenen Staubteilchen mit den darauf niedergeschlagenen Chloriden wieder zum Elektrofilter gelangen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zur Wärmebehand lung von feinkörnigem Gut, insbesondere von Zementrohmaterial, enthält einen vierstufigen Zyklonvorwärmer 1, bestehend aus den Zyklonen 1 a, 1 b, 1 c und 1 d, sowie einen Drehrohrofen 2 zum Fertigbrennen des vorgewärmten Gutes.

Die Zyklone 1 a bis 1 d des Zyklonvorwärmers 1 sind in der üblichen Weise über Gasleitungen 3 a bis 3 d und Gutleitungen 4 a bis 4 d miteinander verbunden, wobei die Abgase des Drehrohrofens 2 nacheinander die Zyklone 1 a, 1 b, 1 c, 1 d durchsetzen, während das bei 5 aufgegebene Rohmaterial nacheinander in den Zyklonen 1 d, 1 c, 1 b und 1 a abgeschieden wird, ehe es in den Drehrohrofen 2 eingetragen wird.

In der den Drehrohrofen 2 mit dem untersten Zyklon 1 a verbindenden Gasleitung 3 a kann eine schema tisch durch einen Brenner 6 veranschaulichte Ein richtung zur Vorcalcination des vorgewärmten Gutes vorgesehen sein.

Zur Entstaubung der Abgase des Zyklonvorwärmers 1 dient ein Elektrofilter 7. Ein Teil des im Elek trofilter 7 anfallenden Staubes, und zwar zweck mäßig die im Abteil 7 a abgeschiedene Feinfraktion, wird über eine Feststoffleitung 14 unter Umgehung zumindest der letzten Stufe des Zyklonvorwärmers 1 in eine oder mehrere tiefer liegende Stufen des Zyklonvorwärmers eingeführt. In der Feststoff leitung 14 ist zu diesem Zweck ein geeignetes Fördermittel, beispielsweise eine Staubpumpe 15 vorgesehen, durch die (über ein nicht im einzelnen veranschaulichtes Verteilerorgan) der Staub bei spielsweise in die Gasleitung 3 a und/oder 3 b ein geführt werden kann.

Dieser Staub bildet Kondensationskerne, auf denen sich die im Gas enthaltenen Chloride niederschla gen können, so daß sie mit dem Staub zum Elektro filter 7 transportiert werden und dort die Ab scheideverhältnisse verbessern. Durch die Ein führung der Feinfraktion des Elektrofilterstaubes in eine der unteren Stufen des Zyklonvorwärmers wird erreicht, daß vor allem im Bereich des Alka likreislaufes genügend Kondensationskerne für die Niederschlagung der Alkalichloride vorhanden sind. Weiterhin wird auf diese Weise eine wesentlich verlängerte Aufenthaltszeit der in den Zyklonvor wärmer rückgeführten Feinfraktion des Elektro filterstaubes im Zyklonvorwärmer gewährleistet, was gleichfalls die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß der mit den Abgasen des Zyklonvorwärmers dem Elektrofilter 7 zuströmende Staub einen hinrei chenden Chloridgehalt und damit eine genügend große Leitfähigkeit besitzt.

Die Grobfraktion des im Abteil 7 b des Elektrofil ters 7 niedergeschlagenen Staubes wird zusammen mit dem Rohmaterial (Pfeil 5) der obersten Stufe des Zyklonvorwärmers 1 zugeführt (Pfeil 16) .

Bei dem in Fig. 2 veranschaulichten weiteren Aus führungsbeispiel der Erfindung sind für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 ver wendet.

Diese Anlage ermöglicht einen gekoppelten Betrieb, bei dem ein Teil der Abgase des Zyklonvorwärmers 1 in einer Mühle 8 zur Mahltrocknung von Rohmaterial Verwendung findet. Der Mühle 8 ist ein Elektro filter 9 nachgeschaltet. Die Reingasströme der Elektrofilter 7 und 9 werden gemeinsam in die Atmosphäre entlassen (Pfeil 13).

Es ist weiterhin eine Gasleitung 10 vorgesehen, die die Abgasleitung des Drehrohrofens 2 (d.h. die Gasleitung 3 a) unter Umgehung der untersten Stufe (Zyklon 1 a) des Zyklonvorwärmers mit einer höheren Stufe verbindet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gasleitung 10 zu die sem Zweck mit Abzweigleitungen 10 a, 10 b, 10 c versehen, die an die Gasleitungen 3 b, 3 c, 3 d an geschlossen sind.

In den Leitungen 10, 10 a bis 10 c sowie in den an die Abgasleitung 11 angeschlossenen Abzweiglei tungen 11 a und 11 b sind jeweils Einstellorgane 12 angeordnet, mit denen sich die diese Leitungen durchsetzenden Gasströme einstellen lassen.

Die in Fig. 2 veranschaulichte Anlage ermöglicht einen gekoppelten Betrieb, bei dem ein Teil der Abgase des Zyklonvorwärmers 1 in der Mühle 8 zur Mahltrocknung des Rohmateriales Verwendung findet. Die Betriebsverhältnisse können beispielsweise so gewählt werden, daß 60% der Abgase des Zyklon vorwärmers 1 über die Leitung 11 b der Mühle 8 zugeführt werden, während die restlichen 40% der Abgase direkt zum Elektrofilter 7 gelangen. In der Mühle 8 werden hierbei die Gase von ca. 380°C auf beispielsweise 110°C abgekühlt, so daß der Be trieb des nachgeschalteten Elektrofilters 9 keine Schwierigkeiten bereitet (es läßt sich beispiels weise ein Reingasstaubgehalt von 5µg/Nm³ errei chen). Demgegenüber liegen die Abscheideverhält nisse im Elektrofilter 7 wegen der hohen Gas temperatur (von ca. 380°C) wesentlich ungünstiger. Hier läßt sich beispielsweise (ohne die erfin dungsgemäßen Maßnahmen) nur ein Reingasstaubgehalt von 80 bis 150µg/Nm³ erzielen. Bei dem gekop pelten Betrieb läßt sich trotzdem jedoch durch Mischung der Reingasströme der Elektrofilter 7 und 9 in dem dem Kamin zugeführten Abgasstrom (Pfeil 13) der zulässige maximale Staubgehalt ein halten.

Anders liegen dagegen die Verhältnisse, wenn bei Nichtbetrieb der Mühle 8 die gesamten Abgase des Zyklonvorwärmers 1 über die Leitung 11 a dem Elektrofilter 7 zugeführt werden müssen. In diesem Falle wird - was bei dem zuvor erläuter ten gekoppelten Betrieb nicht notwendig ist - die im Abteil 7 a des Elektrofilters 7 abgeschiedene Feinfraktion des Staubes unter Umgehung mindestens der letzten Stufe (Zyklon 1 d) des Zyklonvorwärmers 1 in den Zyklonvorwärmer zurückgeführt. Beim dar gestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch Eintrag des Staubes über die Feststoffleitung 14 und die Staubpumpe 15 in die zum untersten Zyklon 1 a führende Gasleitung 3 a und/oder in die Gas leitung 10, über die in diesem Falle (bei still gesetzter Mühle 8) ein Teilgasstrom abgezogen wird. Je nach dem, welche der Abzweigleitungen 10 a bis 10 c durch das zugehörige Einstellorgan 12 ge öffnet wird, gelangt der abgezweigte Teilgasstrom mit der eingeführten Staubmenge und den auf die sem Staub niedergeschlagenen Chloriden in eine oder mehrere der höheren Stufen des Zyklonvor wärmers 1. Da dieser Teilgasstrom einen beson ders hohen Gehalt an Chloriden aufweist (die Ab zweigung erfolgt ja an einer Stelle, an der der Alkalikreislauf besonders ausgeprägt ist), wird die Chance wesentlich verbessert, daß sich in diesem Teilgasstrom enthaltene Chloride auf Staub teilchen niederschlagen, die mit den Abgasen zum Elektrofilter 7 gelangen und dort den Abscheide grad wirksam verbessern.

In der obigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß das verwendete Rohmaterial eine Zusammenset zung besitzt, bei der die Abgase des Drehrohrofens einen beträchtlichen Gehalt an Alkalichloriden aufweisen. Es kann nun jedoch sein, daß Rohmate rialien Verwendung finden sollen, die nur geringe Mengen an Chloriden enthalten. In einem solchen Fall werden dem Rohmaterial erfindungsgemäß bei der Aufbereitung Chloride zugesetzt, und zwar vor zugsweise durch Zugabe von Abfallwasser, das bei der Wassergewinnung aus Meer- oder Grundwasser anfällt und ansonsten nicht verwertbar ist.

Claims

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere Zementrohmaterial, bei dem

a) das Gut in einer mehrstufigen Vorwärmzone (1) mit den heißen Abgasen einer Brennzone (2) vorgewärmt und
b) dann in der Brennzone fertiggebrannt wird,
c) wobei die Abgase der Vorwärmzone (1) in einem Elektrofilter (7) entstaubt werden und der hierbei anfallende Staub erneut in die Vorwärmzone (1) zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
d) zumindest ein Teil des im Elektrofilter (7) anfallenden Staubes unter Umgehung wenig stens der - in Gasströmungsrichtung betrach tet - letzten Stufe (1 d) der Vorwärmzone (1) in die Vorwärmzone zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zumindest ein Teil des im Elektrofil ter (7) anfallenden Staubes an einer Stelle in die Vorwärmzone (1) zurückgeführt wird, an der sich auf diesem Staub ein Maximum an Chloriden niederschlägt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zumindest ein Teil des im Elektrofil ter (7) anfallenden Staubes in die erste Stufe (1 a) der Vorwärmzone (1) zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zumindest ein Teil des im Elektrofil ter (7) anfallenden Staubes in die zweite Stufe (1 b) der Vorwärmzone (1) zurückgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß nur die Feinfraktion des im Elektro filter (7) anfallenden Staubes unter Umgehung wenigstens der letzten Stufe (1 d) der Vorwärm zone (1) in die Vorwärmzone zurückgeführt wird, während die Grobfraktion des im Elektrofilter anfallenden Staubes zusammen mit dem Rohmate rial der letzten Stufe (1 d) der Vorwärmzone zu geführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Menge des unter Umgehung wenig stens der letzten Stufe (1 d) der Vorwärmzone (1) in die Vorwärmzone zurückgeführten Staubes und/oder die Einführstelle in Abhängigkeit vom Staubgehalt des den Elektrofilter (7) verlas senden Reingasstromes geregelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß von den Abgasen der Brennzone (2) ein Teilgasstrom abgezweigt und unter Umgehung min destens der - in Gasströmungsrichtung betrach tet - ersten Stufe (1 a) der Vorwärmzone (1) dem Elektrofilter (7) zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß zumindest ein Teil des im Elektro filter (7) anfallenden Staubes unter Umgehung wenigstens der letzten Stufe (1 d) der Vorwärm zone (1) in den von den Abgasen der Brennzone (2) abgezweigten Teilgasstrom eingeführt wird.

9. Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere Zementrohmaterial, enthaltend

a) einen mehrstufigen Zyklonvorwärmer (1) zur Vorwärmung des Gutes mit den heißen Abgasen eines Drehrohrofens (2),
b) einen Drehrohrofen (2) zum Fertigbrennen des Gutes,
c) einen Elektrofilter (7) zur Entstaubung der Abgase des Zyklonvorwärmers (1), gekennzeichnet durch
d) wenigstens eine Feststoffleitung (14), die den Elektrofilter (7) mit einer - in Gas strömungsrichtung betrachtet - vor der letzten Stufe (1 d) des Zyklonvorwärmers (1) liegenden Stelle des Zyklonvorwärmers ver bindet,
e) sowie Einstellorgane zur Einstellung des diese Feststoffleitung (14) durchsetzenden, zumindest die letzte Stufe (1 d) des Zyklon vorwärmers (1) umgehenden, staubförmigen Feststoffstromes.

10. Anlage nach Anspruch 9, weiter gekennzeichnet durch

f) wenigstens eine Gasleitung (10), die die Abgasleitung (3 a) des Drehrohrofens (2) mit einer - in Gasströmungrichtung betrachtet - hinter der ersten Stufe (1 a) des Zyklonvor wärmers (1) liegenden Stelle des Zyklonvor wärmers verbindet,
g) sowie Einstellorgane (12) zur Einstellung des diese Gasleitung (10) durchsetzenden, zumindest die erste Stufe (1 a) des Zyklon vorwärmers (1) umgehenden Teilgasstromes.

11. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere bei Ver wendung von Rohmaterial, das nur geringe Mengen an Chloriden enthält, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohmaterial bei der Aufbereitung Chlo ride zugesetzt werden, vorzugsweise durch Zu gabe von bei der Wassergewinnung aus Meer - oder Grundwasser anfallendem Abfallwasser.