DE60116308T2

DE60116308T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zementklinkern aus partikulärem zement rohmaterial

Info

Publication number: DE60116308T2
Application number: DE60116308T
Authority: DE
Inventors: Sören HUNDEBÖL
Original assignee: FLSmidth AS
Current assignee: FLSmidth AS
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2021-01-20
Also published as: CZ300330B6; CA2403564C; WO2001072654A1; PT1296905E; TW487689B; PL357276A1; CA2403564A1; AU2391301A; CN1418178A; EP1296905A1; JP2003528793A; ATE314328T1; ZA200206493B; PL201015B1; AU2001223913B2; CN1227179C; DK1296905T3; BR0109587A; RU2248946C2; DE60116308D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus partikulärem Zementrohmaterial, wobei bei dem Verfahren frisches Rohmaterial vorgewärmt und in einem Hänge-Anwärmer möglicherweise vorgeglüht wird, zu einem Wärmeaustausch mit heißen Abgasen, angewärmtes und möglicherweise vorgeglühtes Material wird schließlich geglüht und in einem Drehofen zu Klinkern gebrannt, wobei die heißen Klinker von dem Drehofen in einem Kühler abgekühlt werden und Staub von den Abgasen von dem Anwärmer in einer Filteranordnung getrennt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, um das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung durchzuführen.
Verfahren und Vorrichtung von vorgenannter Art sind Stand der Technik.
Im Wesentlichen alle Zement-Rohmaterialien beinhalten mindestens kleine Mengen von Cl, K, Na, und S, oder solche Elemente werden mit dem zugefügten Brennstoff hinzugefügt. In der Brennzone des Ofens gibt es eine Verdampfung von verschiedenen Kombinationen von solchen Elementen, z.B. KCl, NaCl und KOH, wobei der Schwefel gasförmig in Form von SO₂ sein wird. An dem kalten Ende des Drehofens und in der Rauchkammer oder Ofen-Steigleitung kann es eine Kondensation von verschiedenen Salzen geben, welche in flüssigen Zustand, der die herrschende Temperatur von 900–1000°C ergibt, vorliegen. Die Ausbildung von Sulfaten kann auch auftreten. Das Salz verhält sich als Binder für den Staub, der zwangsläufig vorhanden ist und massive Beläge können gebildet werden, mit dem begleitenden Risiko einer Blockade der Ofen-Steigleitung. Die Entfernung der Beläge kann Betriebsunterbrechungen erfordern und die Auskleidung kann beschädigt werden, entweder durch Reaktionen mit den Belägen oder als Ergebnis von mechanischer Beschädigung, die während der Säuberungsvorgangs erlitten wird.
Bis zu diesem Zeitpunkt ist es gebräuchliche Praxis gewesen, das angewärmte Rohmaterial in die Ofen-Steigleitung sofort nach dem Ablass des Abgases von dem Drehofen einzuführen, da das sicherstellen würde, dass die Salze auf der Substanzoberfläche des Rohmaterials gefangen sind, statt auf der Wand. Jedoch kann es schwierig sein, die Verteilung des angewärmten Rohmaterials in den Abgasen über die ganze Querschnittsfläche der Ofen-Steigleitung zu erreichen. Der Grund hierfür ist, dass das Rohmaterial von dem zweitniedrigsten Zyklon über ein Fallrohr gefüttert wird, um es somit davon abzuhalten, die Geschwindigkeit zu erzielen, die nötig ist, um die Verteilung über die ganzen Querschnittfläche sicherzustellen, die eine Breite von mehreren Metern haben kann.
Von dem US-Patent Nr. 4.002.420 und US-Patent Nr. 4.108.593 sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, wo heißes Rohmaterial von der zweitniedrigsten Zyklonstufe des Zyklonanwärmer entnommen wird und in die Abgase in dem Materialeinlassende des Ofens eingeführt wird. Hierbei wird eine Temperaturerniedrigung der Ofengase erreicht und deshalb eine bestimmte Kondensation von unerwünschten Dämpfen, wie Alkali, Chlorid und Schwefeldämpfen, wobei dabei das Problem von Belägen in der Ofen-Steigleitung reduziert wird. Jedoch ist die erreichte Reduktion der Beläge erwiesenermaßen unzureichend. Das ist auf mehrere Faktoren zurückführbar. Eine Erklärung könnte sein, dass die Temperatur nicht zu einem ausreichenden Maße und nicht mit dem Tempo reduziert wird, die benötigt werden, um die Kondensation der Dämpfe auf den Rohmaterialteilchen der Abgase statt auf den Wänden der Steigleitung sicherzustellen. Eine andere Erklärung könnte sein, dass die Verteilung des Rohmaterials nicht in einem ausreichenden Maße an Homogenität über die Querschnittsfläche des Ofens stattfindet und/oder dass die spezifische Oberfläche des Rohmaterials unzureichend ist.
Ein weiterer allgemeiner Nachteil bei der Benutzung von angewärmten Rohmehl ist, dass es oft Salze in kondensierter Form beinhaltet und solche Salze können, bei den herrschenden Temperaturen, die Teilchen dazu veranlassen Klumpen zu bilden, wobei die effektive Oberfläche, um diese Salze, die im Ofengas enthalten sind, zu fangen, reduziert wird.
In der Zukunft wird erwartet, dass Beläge in der Ofen-Steigleitung, wegen der Steigerung der Wärmebeladung der Öfen, ein bedeutendes Problem darstellen, während, gleichzeitig, die Öfen verkleinert werden, so dass sie nur noch von zwei anstelle von drei Stützen getragen werden können.
Es ist das Ziel der gegenwärtigen Erfindung, ein Verfahren, wie auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Zementklinker zu liefern, mittels welchen die vorgenannten Probleme bezüglich der Beläge in der Ofen-Steigleitung wesentlich reduziert werden.
Dies wird erreicht durch ein Verfahren, der in der Einleitung erwähnten Art, und zeichnet sich dadurch aus, dass Staub von der Filteranordnung in das Materialeinlassende des Drehofens in einer Richtung eingeführt wird, die entgegengesetzt zu Flussrichtung der Ofengase ist. Die Temperatur des Filterstaubs ist typischerweise geringer als 300°C und kann mit der Hilfe von unter Druck stehendem Gas in das Materialeinlassende des Drehofens angemessen eingepresst werden, unter der Verwendung von Mitteln, die ein Stahlrohr umfassen, das in der Rauchkammer des Drehofens oder in dem Drehofen selbst endet, und welches sich im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Drehofens erstreckt.
Hierbei wird eine bedeutende Reduktion der Beläge an den Wänden der Steigleitung erhalten. Die zugrundeliegende Ursache ist teils, dass die Temperatur des Filterstaubs niedriger ist, als die des angewärmten Rohmaterials, was ihm erlaubt eine größer Menge von Kondensationswärme aufzunehmen, und teils, dass der Filterstaub den feinsten Anteil des Rohmaterials darstellt, was bedeutet, dass es eine wesentlichen Oberfläche hat, und teils, dass der Filterstaub in einer Richtung eingepresst wird, die entgegengesetzt zu der Flussrichtung der Ofengase ist, was sogar eine Verteilung in dem Ofengas über den ganzen Querschnitt des Ofens sicherstellt.
Bis zu diesem Zeitpunkt ist es gebräuchliche Praxis gewesen den Filterstaub, vor seiner Einführung in den Anwärmer, in dem Rohmaterial-Gemisch zu mischen. Das Herausnehmen von mindestens etwas Filterstaub und das Einführen von diesem in das Materialeinlassende des Drehofens, wie gemäß vorliegender Erfindung vorgeschlagen, wird zu einer gemäßigten Reduktion der Effizienz des Wärmeaustauschprozesses in dem Anwärmer führen. Jedoch wird dieser direkte Nachteil durch die Tatsache kompensiert, dass das Rohmaterial bessere Pulvereigenschaften in dem Zyklon erlangt, wenn der Gehalt an Filterstaub reduziert ist. Als Ergebnis gibt es eine kleinere innerliche Staubzirkulation in dem Anwärmer, wobei die Effizienz des Anwärmers gesteigert wird und es wird erwartet, dass Ausfallzeiten, durch Zyklonblockaden verringert werden. Des weiteren wird die Ladung des Filters in Form von Tonnen von Staub pro Stunde, die von dem Filter gesammelt werden, reduziert, wobei Einsparungen, soweit Staubfördergeräte betroffen sind, erzeugt werden.
Gemäß der Erfindung kann es vielleicht bevorzugt werden, das ganze Filtervolumen, als Mittel zur Bekämpfung von Belägen, durch Einpressen in das Materialeinlassende des Drehofens zu verwenden, und nicht nur ein Teilvolumen. Ein wichtiger Nebennutzen ist dadurch erreicht. Deshalb, durch Einpressens des Filterstaubs tief in das Ofensystem hinein, wird es leichter sein, die Klinkerchemie zu steuern. Gewöhnlich weist die Zusammensetzung des Filterstaubs Abweichungen in Relation zu dem Rest des Rohmaterials auf und kann beispielsweise einen erheblichen Kalkanteil haben, zum Beispiel bis zu 200 in LSF bzw. Kalksättigungsfaktor. Wenn der Filterstaub zurück an das Rohmaterial-Silo gegeben wird, wie bisher praktiziert, ist es nötig, für eine effektive Mischung zu sorgen, mit dem primären Ziel eine Rohmaterial-Zusammensetzung zu behalten, die etwas von der, die notwendig für den Klinker ist, abweicht. Jedoch wenn es bevorzugt wird, das gesamte Filterstaubvolumen in den Ofen einzupressen, braucht die Rohmaterial-Zusammensetzung nur soweit angepasst zu werden, wo es – entsprechend dem Aschegehalt in den Brennstoffen- von der gewünschten Klinkerchemie leicht abweicht. In diesem Kontext ist es eine vorausgegangene Folgerung, dass die Rohmühlenanlage Mittel umfasst, um die Zement-Rohmaterialien von dem Abgasen zu trennen, die anschließend zu der Filteranordnung, zur entgültigen Entstaubung gelüftet werden. Wann immer die Filteranordnung auch zur Abtrennung der Zement-Rohmaterialien benutzt wird, wird es, bis zu dem maximal praktikablen Ausmaß bevorzugt, dass der/die feinste(n) Filteranteil(e) zur Einpressung in den Drehofen benutzt werden.
Gemäß vorliegender Erfindung wird es möglich sein, kaltes Rohmaterial und/oder Flugasche gleichzeitig mit dem Filterstaub einzuführen.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Details, in Bezug auf die Zeichnungen, die diagrammartig sind, erklärt und ihre einzige Figur zeigt eine Anlage gemäß der Erfindung zur Herstellung von Zement.
Die Figur stellt eine Anlage zur Herstellung von Zement dar, die einen Mehrstufen-Hänge-Anwärmer 1, eine Glüher 3, der über eine Anzahl von Brennern 4 und mit Verbrennungsluft über eine Ofen-Steigleitung 5 und eine Rauchkammer 6 mit Brennstoff gefüttert wird, einen Drehofen 7, der über einen Brenner 8 mit Brennstoff gefüttert wird, einen Klinker-Kühler 9 und eine Filteranordnung 11.
Rohmaterial aus einer nicht spezifizierten Mühlenabteilung 13 wird in den Anwärmer 1 bei F eingeführt. Von hier wird es als Gegenstrom zu den heißen Abgasen des Drehofens 7 geführt, hinunter durch den Anwärmer 1 und den Glüher 3. Von dem Trennungs-Zyklon des Glühers 3 wird das geglühte Rohmaterial zu dem Drehofen 7 gerichtet, in welchem es zu Zementklinker gebrannt wird, welcher anschließend in dem Kühler 9 gekühlt wird. Die Ofengase reisen in entgegengesetzter Richtung zu dem Kühler 9 durch den Drehofen 7, in welchem es erwärmt wird und weiter durch die Rauchkammer 6, die Ofen-Steigleitung 5, den Glüher 4 und den Anwärmer 1, und es wird durch das Ofensystem mittels eines Lüfters 15 gezogen. Während des Anwärmprozesses ist es unvermeidlich, dass eine Portion, insbesondere der feinste Teil des Rohmaterials nicht effektiv in dem Zyklone des Anwärmers getrennt wird, stattdessen in den Abgasen mitgerissen wird und, über den Lüfter 15 und möglicherweise der Mühlenabteilung, in der Filteranordnung landen.
Um des Problem, das in der Einleitung bezüglich Belägen in der Ofen-Steigkammer 5 erwähnt ist, zu beheben, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Staub von der Filteranordnung 11 in das Materialeinlassende des Drehofens 7 einzuführen. Der Filterstaub kann mit Hilfe von unter Druck stehendem Gas in das Materialeinlassende des Drehofens 7 angemessen, mittels eines Stahlrohrs 17 eingepresst werden, welches in der Rauchkammer 6 des Drehofens oder in dem Drehofen selbst endet und das sich im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Drehofens erstreckt.
So wird während des Betriebs der Anlage, gemäß der Erfindung, Staub vom der Filteranordnung 11 in den Ofen 7, in Gegenstrom zu den Ofengasen, eingepresst. Normalerweise wird der Staub zu einer Temperatur von weniger als 300°C und oft so niedrig wie 100 bis 150°C in der Filteranordnung 11 heruntergekühlt, und außerdem wird es in einer Menge vorhanden sein, die ausreicht, um eine ordentliche Kühlung des Ofengases in dem Materialeinlassende des Drehofens 7 zu gewährleisten. Die Einpressung des Filterstaubs kann, um die optimale Kühlung des Ofengases zu erreichen, gesteuert werden, abhängig davon, welche Salze in den Gasen vorhanden sind. Die Einpressung des Filterstaubes bewirkt, dass die Temperatur der Ofengase in dem Materialeinlassende des Ofens 7 von einem Bereich von 900 bis 1200°C zu einem Bereich von 830 bis 850°C heruntergekühlt werden, die die Decarbonisierungs-Temperatur der Hauptmaterial-Komponente Kalziumcarbonat ist, die demnach in der Kondensation der Salze auf der Oberfläche der feinen Filterstaubteilchen entstanden ist.
Die Erfindung ist an einer in Betrieb befindlichen Zementanlage erprobt worden und als Ergebnis des Tests wurde der Bedarf, Reinigungsarbeiten in der Steigleitung durchzuführen, von einmal alle 8 Stunden zu einmal pro Woche reduziert.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Zementklinkern aus partikulärem Zement-Rohmaterial, wobei bei dem Verfahren frisches Rohmaterial vorgewärmt wird und möglicherweise vorgeglüht wird in einem Hänge-Anwärmer (1, 3), unterworfen einem Wärmeaustausch mit heißen Abgasen, angewärmtes und möglicherweise vorgeglühtes Material schließlich geglüht und in einem Drehofen (7) zu Klinkern gebrannt wird, heiße Klinker von dem Drehofen in einem Kühler (9) abgekühlt werden und Staub von den Abgasen von dem Anwärmer in einer Filteranordnung (11) getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Staub von der Filteranordnung (11) in das Materialeinlassende des Drehofens (7) in einer Richtung eingeführt wird, welche entgegengesetzt zu der Flussrichtung der Ofengase ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Filterstaub-Volumen von der Filteranordnung (11) in das Materialeinlassende des Drehofens (7) in einer Richtung eingeführt wird, welche entgegengesetzt zu der Flussrichtung der Ofengase ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterstaub mittels unter Druck stehendem Gas in den Drehofen (7) eingepresst wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass kaltes Rohmaterial und/oder Flugasche gleichzeitig mit dem Filterstaub eingeführt wird.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, umfassend einen Mehrstufen-Hänge-Anwärmer (1), einen Glüher (3) mit einer Anzahl von Brennern (4), eine Ofen-Steigleitung (5), eine Rauchkammer (6), einen Drehofen (7) mit einem Brenner (8), einen Klinker-Kühler (9) und eine Filteranordnung (11), dadurch gekennzeichnet, dass sie auch Mittel (17) aufweist zur Einführung von Staub von der Filteranordnung (11) in das Materialeinlassende des Drehofens (7) in einer Richtung, welche entgegengesetzt zu der Flussrichtung der Ofengase ist.
Eine Einrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführungsmittel (17) ein Strahlrohr umfassen, welches in der Rauchkammer (6) des Drehofens oder in dem Drehofen (7) endet, und welches sich im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Drehofens erstreckt.