DK152578B

DK152578B - Fremgangsmaade til fremstilling af portlandcement

Info

Publication number: DK152578B
Application number: DK008277AA
Authority: DK
Inventors: Anthony Robin Pennell
Original assignee: Ass Portland Cement
Priority date: 1976-01-19
Filing date: 1977-01-10
Publication date: 1988-03-21
Also published as: ZA77130B; CH618410A5; SE7700297L; US4081285A; JPS5911545B2; BE850501A; DK8277A; AT378169B; ES455175A1; ATA25977A; SE426384B; CS201044B2; AU502853B2; GB1510392A; IT1082666B; DK152578C; MX4539E; FR2338232B1; FR2338232A1; BR7700342A

Description

DK 152578B

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til fremstilling af Portlandcement under anvendelse af en roterovn, der fødes med kalk- og lerholdige materialer ved den ene ende og fyres med brændstof, der indfødes • 5 ved den anden ende med en oxygenholdig gas, og hvor den resulterende gas strømmer gennem roterovnen, ved hvilken fremgangsmåde affaldsmateriale, der ikke er et brændstof, afbrændes, så der fås et gasformigt, ubrændbart produkt og et askeprodukt, hvor det gasformige ubrænd-10 bare produkt bringes i kontakt med de kalkholdige materialer, og en del af eller alt askeprodukt bindes kemisk med de kalk- og lerholdige materialer under brændingen af materialerne med brændstoffet til dannelse af Portlandcementklinker i roterovnen, hvorefter klinkerne 15 formales til Portlandcement.

Fra GB patentskrift nr. 1 405 294 kendes en fremgangsmåde af den angivne art, ved hvilken affaldsmaterialet finddeles og blæses direkte ind i den varme ende af roterovnen, hvor det forbrænder. Det fremkomne 20 askeprodukt sættes direkte til cementklinkerne, der dannes i ovnen, og det ubrændbare, gasformige produkt bringes i kontakt med det varme kalkholdige, basiske materiale i ovnen, hvor det blandes med den øvrige gas, der passerer gennem ovnen og udledes i atmosfæren 25 via den sædvanlige gasvej i et cementfremstillingsanlæg.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen adskiller sig fra den kendte ved, at afbrændingen af affaldet foretages i en uden for roterovnen beliggende zone, at 30 en del af eller alt askeproduktet sættes til de kalk-og lerholdige materialer, og at det fremkomne gasformige, ubrændbare produkt indføres i cementanlæggets gasvej opstrøms for trinet, i hvilket gasstrømmen renses med henblik på udledelse.

35 Herved opnås en betydelig forbedret fleksibili tet af processen, idet der er væsentligt bedre mulig- 2

DK 152578B

heder for separat at styre affaldsforbrændingen og tilsætningen af askeproduktet til de kalk- og lerholdige materialer, henholdsvis det gasformige, ubrændbare produkt til den øvrige i processen indgående gas.

5 Herved opnås en bedre og mere effektiv udnyttelse af varmeindholdet i affaldsmaterialet, og det er yderligere muligt at forøge et givet anlægs affaldsforbrændingskapacitet .

Det gasformige, ubrændbare produkt fra affalds-10 forbrændingszonen renses effektivt ved kontakt med de basiske kalkholdige materialer, som er til stede i cementanlæggets tilførselsindretninger, i roterovnen og i gassen, der passerer gennem roterovnen og cementanlæggets gasbane frem til det trin, hvor afgangsgassen 15 renses før udledelse i atmosfæren. Det er derfor tilstrækkeligt at indføre det gasformige, ubrændbare produkt i anlæggets gasbane i et punkt, før de elektrostatiske filtre, som f.eks. ved den første formaling, hvor cirkulationsluften afgives gennem filtrene Ved 20 foretrukne udførelsesformer for opfindelsen udnyttes den fra affaldsforbrændingen udvundne varme ved, at det gasformige, ubrændbare produkt indføres i roterovnens indfyringsende, i gasafgangsenden fra ovnen, i et forvarmningstrin til forberedning af tilførselsmate-25 riale til ovnen og i en kanal, som forbinder dette trin med ovnen eller gasafgangsledningen, der fører til filtrene.

Ifølge en foretrukket udførelsesform for opfindelsen er forbrændingszonen for affaldsmaterialet 30 en zone, gennem hvilken de kalk- og lerholdige materialer passerer ved en sådan temperatur, at affaldsmaterialet antændes. Zonen kan således være en del af en vandreristforvarmer for de kalk- og lerholdige materialer eller kan befinde sig i en gassuspensions-35 forvarmer eller et forcalcineringsapparat for de kalk- og lerholdige materialer, eller zonen kan være

DK 152578B

3 beliggende i en kanal, der er forbundet med den ene ende af roterovnen, som f.eks. en tilførselstragt, gennem hvilken de forvarmede materialer føres ned i den bageste ende af ovnen, hvilken kanal også kan 5 være stigroret for ovngassens afgang.

I disse udførelsesformer for opfindelsen gennemføres forbrændingen af affaldet i en til cementfremstillingsprocessen hørende operationel zone, hvor den fremkomne varme kan udnyttes, og den fremkomne 10 aske direkte og straks tilsættes til og indgå i det klinkerdannende materiale til en følgende forening med dette .ved brændingen, medens det gasformige, ubrændbare produkt forener sig med den i zonen forekommende gasstrøm, der på sin vej kontakter de klinker-15 dannende, opslæmmede eller understøttede basiske materialer.

Ifølge en anden foretrukket udførelsesform for opfindelsen befinder forbrændingszonen sig uden for de kalk- og lerholdige materialers bane gennem 20 processen, og det gasformige produkt anvendes til at ophede materialerne før deres indtræden i roterovnen. I denne udførelsesform anvendes der en hjælpeovn til at brænde affaldsmaterialet, og det fremkomne gasformige produkt og slaggen kan indføres sammen 25 eller hver for sig i samme eller forskellige dele af cementanlægget alt efter de særlige omstændigheder eller fordele. De steder, hvor det gasformige produkt kan medrives, er anført ovenfor. Der kan være flyveaske, som medtages i det gasformige produkt, og som 30 i det mindste delvis kan optages i cementsystemet, f.eks. i støv, der recirkuleres fra filtrene for at blive indblæst i den forreste ende af ovnen. Noget eller al slaggen føres til et af et antal mulige steder for tilsætning til det klinkerdannende materia-35 le, fortrinsvis før dettes indtræden i den roterende ovn, som f.eks. en første findelingsmølle, et forbe-

DK 152578 B

4 redende trin til blanding af cementråmaterialerne som et tørt pulver eller et slam, et forvarmnings-eller forkalcineringstrin, såsom en slamforstøvningstørrer, en gassuspensionsforvarmer eller en vandre-5 ristforvarmer, eller slaggen kan tilføres i tilgangstragten for faste materialer til roterovnen. Aske kan alternativt indføres i fyringsenden af roterovnen.

I det følgende omtales der forskellige udførelsesformer, først og fremmest med henvisning til den 10 førstnævnte foretrukne udførelsesform for opfindelsen.

Affald kan indføres i et forcalcineringsapparat af vandreristtypen, såsom en Lepol-ovn, hvor det klinkerdannende materiale indføres kontinuerligt 15 og varmebehandles, før det får lov til at falde ned i roterovnen. En sådan vandrerist omfatter typisk to kamre efter hinanden til henholdsvis tørring og delvis calcinering af det klinkerdannende materiale, når det transporteres som et lag af noduler gennem 20 kamrene på vandreristen. Varme tilføres normalt til laget ved skiftevis at trække varme ned gennem laget i hvert kammer, idet en strøm af varm gas trækkes frem fra bageste ende af vedkommende roterovn ved hjælp af sugeventilatorer. Affaldet, såsom skrald, 25 kan kastes ned i det andet eller forcalcineringskamme-ret, f.eks. gennem en dobbelt klapventil, hvorfra den forekommende sugning vil trække materialet ind i laget, eventuelt sammen med et brændstof, såsom tørv eller olie, eller med varm gas fra en hjælpetil-30 førsel. Det brændbare materiale føres fortrinsvis til den del af laget, som senest er kommet ind i kammeret, og brænder til en aske, som tilsættes det klinkerdannende materiale med henblik på den efterfølgende reaktion i ovnen. Endvidere fremkommer der et gasfor-35 migt, ubrændbart produkt, der trækkes gennem det 5

DK 152578B

varme materiale, der indeholder den basiske, kalkhol-dige bestanddel på vandreristen sammen med den normale gasstrøm på dennes vej til støvfjerneanlægget, såsom filtre.

5 Affald kan ligeledes indføres i og brændes i et gassuspensionsforvarmertrin, der også kan være forbundet med en ovn til at levere varme til forvarmeren, f.eks. en række af cykloner, hvori det klinkerdannende materiale forbehandles, før det træder ind 10 i roterovnen. Asken fra affaldet kan falde ned fra forvarmeren, hvorefter den tilsættes til og føres med i det klinkerdannende materiale ned gennem den sædvanlige slidske i ovnen, medens det gasformige ubrændbare produkt fra affaldet forener sig med den 15 opadgående suspensionsgas, når den passerer gennem cyklonerne i modstrøm til cementmaterialerne, der indeholder de basiske, kalkholdige bestanddele, på vej til støvfjerningsanlægget.

Affald kan indføres gennem en ventil eller 20 ved hjælp af en transportør, der fører til den kanal, gennem hvilken det klinkerdannende materiale glider ned i roterovnen, hvor affaldet forbrændes. Det fremkomne gasformige, ubrændbare produkt optages i den normale gasstrøm fra roterovnen, hvor det tjener 25 til at forøge varmeværdien af gasstrømmen i ethvert forvarmningstrin i forbindelse med kanalen, medens asken passerer ned i ovnen, hvor den forenes med klinkerproduktet.

I den anden foretrukne udførelsesform for 30 opfindelsen anvendes fortrinsvis en ovn med et hvirvellag, hvori affaldsmaterialet brændes. Anvendelsen af hvirvellag muliggør, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan gennemføres på en alsidig måde med hensyn til et acceptabelt brændbart materiale og 35 med hensyn til placeringen af forbrændingsprodukternes indføring i cementprocessen.

DK 152578 B

6

Opfindelsen vil nu blive forklaret ved hjælp af nogle eksempler på udførelsesformer og med henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et rutediagram for et cementfrem-5 stillingsanlæg efter den våde proces til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 2 et rutediagram for et cementfremstillingsanlæg efter den halvvåde proces til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, 10 fig. 3 et rutediagram for et cementfremstil lingsanlæg efter den tørre eller halvtørre proces til udøvelse af fremgangsmåden, og fig. 4 et rutediagram for et cementfremstillingsanlæg efter den tørre proces til udøvelse af 15 fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

I figurerne er der kun vist de af anlæggets dele, der er relevante for opfindelsen, medens det sædvanlige hjælpeudstyr anses for at være til stede i cementfremstillingsanlægget. Udstyr med samme funk-20 tioner er angivet med.samhørende henvisningstal.

I fig. 1 er der vist et slamtilberedningstrin 1A, der typisk omfatter et slæmmeværk for kalk og for ler, sigter og tanke til blanding og opbevaring af færdigt slam. Til dette trin føres der ved 2 vand 25 og kridt og lerråmaterialer, og det tilberedte slam transporteres gennem en rørledning 3A for at blive tilført bagenden af en roterovn 4W. I ovnen 4W tørres slammet, decarboniseres og konverteres til Port-landcementklinker ved den varme, der udvikles i bræn-30 dende brændstof, som ved 5 blæses ind i den forreste ende af ovnen 4W. De varme klinker afgives fra ovnen 4W via et skærmet udløb ved 6 for derefter at passere gennem en køler 7 til afgang ved 8 til et afsluttende, ikke vist formalingstrin.

7

DK 152578B

Luft tilføres ved 9 til køleren 7 og bliver opvarmet ved afkøling af klinkerne og giver forvarmet sekundær luft til forbrænding af det brændstof, der indsprøjtes i ovnen 4W. Afgangsgassen fra ovnen 5 4W føres gennem en kanal 10 til elektrostatiske filtre 11 for at blive renset for støv og udledes til atmosfæren gennem en skorsten 12. Støv, som opsamles i filtrene, føres tilbage til ovnen 4W gennem en ledning 13 til den forreste ende af ovnen 10 eller gennem ikke viste indtag på et punkt længere oppe ad ovnen.

Affaldsmateriale 14 tilføres den lave ende af en hvirvellagsovn 15. ovnen 15 er konstrueret med en hældende understøtning 16 for laget med 15 åbninger, der er indrettet til efter ønske nedefra at forsynes med luft ved forskellige hastigheder, idet samlekammeret under understøtningen 16 er delt i kamre med dette formål, og resultatet er en cirkulerende bevægelse af materialerne i laget omkring 20 en i hovedsagen vandret akse. Affaldsmaterialet forbrændes i ovnen 15 på en i og for sig kendt måde til dannelse af et gasformigt, ubrændbart produkt, der passerer ud gennem en kanal 17, og en slagge, der passerer ind på en transportør 16 og føres 25 til salmtilberedningstrinet 1A for at blive ført sammen med cementråmaterialerne.

Som vist i fig. 1 passerer det gasformige produkt fra kanalen 17 gennem en varmeveksler 19, der muliggør, at overskydende varmeenergi kan udtages 30 til brug ved hjælpefunktioner, og føres gennem kanalen 17C til en kanal 10, hvor det forenes med afgangsgassen med kalkholdigt støv fra ovnen 4W, hvorefter det renses for støv og udledes til atmosfæren. Alternativt kan det varme gasformige produkt fra ovnen 15 35 passere gennem en kanal 21 og forenes med den luft, 8

DK 152578B

der træder ind i ovnen ved 6, hvis det varme gasformi-ge produkt har en temperatur, der er tilstrækkelig høj til, at det er nyttigt i denne henseende.

Aske kan alternativt udtages fra ledningen 18 5 og om nødvendigt males i en mølle 20, før det føres direkte til den bageste ende af ovnen 4W sammen med slammet i røret 3A.

I de udførelsesformer for opfindelsen, hvor affald forbrændes i en zone, gennem hvilken de kalk-10 og lerholdige materialer passerer, vil den fremkomne slagge generelt kunne tilsættes i sin helhed til de kalk- og lerholdige materialer under disses passage gennem anlægget~.--__I_ tilfælde af at forbrænding s zonen for affaldsmaterialet ligger uden for banen for de 15 kalk- og lerholdige materialer gennem processen, passerer ikke al slaggen nødvendigvis automatisk ind i cementfremstillingsprocessen, skønt al slagge efterhånden vil blive forbrugt i processen for at opnå fordelene ved, at mest muligt affald bortskaffes.

20 Opfindelsen giver en vis fleksibilitet i denne henseende, og når affaldsmaterialet er af en sådan art, at hovedinteressen ligger i at fjerne de gasformige, ubrænbare produkter og/eller at genvinde varmeværdien fra affaldsmaterialet, og når asken kan anvendes på 25 anden måde, da kan den aske, der tilsættes de kalk-og lerholdige materialer være kun en del af den slagge, der fremstilles i forbrændingszonen, alt efter de økonomiske overvejelser. I sådanne tilfælde føres mindst 20 vægtprocent, fortrinsvis mindst 50 30 vægtprocent og yderligere fortrinsvis mindst 90 vægtprocent af slaggen via ledningen 18 eller på anden måde til systemets cementfremstillingsdel.

I alle tilfælde er det råmateriale, der tilføres cementfremstillingsprocessen, af en sådan art, at 35 der tages hensyn til fordelingen af aske i en fremkomne klinkersammensætning.

9

DK 152578 B

I fig. 2 er vist et slamtilberedningstrin 1A, der fødes ved 2 med råmaterialer og vand, en slamrørledning 3A, en brændstoftilførsel 5, et udløb 6, en køler 7, en klinkerafgang 8, et luft-5 indtag 9, filtre 11, en skorsten 12, en affaldstilførsel 14, en ovn 15 med hvirvellag og en understøtning 16 for laget, en kanal 17 for det gasformi-ge produkt og en asketransportør 18, en varmeveksler 19, en formalingsenhed 20 og en alternativ ledning 10 21 for det gasformige produkt, alt svarende til og med i hovedsagen samme funktioner som delene i fig. 1 med samme henvisningstal.

Af det slam, der tilberedes i trinet 1A, forstøvningstørres i det mindste en del, og en even-15 tuel tilbageværende del blandes med det forstøvningstørrede produkt. Ved afpasningen af mængden af forstøvningstørret materiale i den fremkomne blanding opnås der en tilførsel af råmaterialer med passende fugtighed til tilførsel til roterovnen.

20 Noget af det slam, der tilberedes i trinet 1A, føres således ad rørledningen 3A til et forstøvningshjul 22 i en forstøvningstørrer 23, hvor slammet forstøvningstørres i en varm atmosfære, der tilvejebringes som beskrevet i det følgende. Det 25 forstøvningstørrede faste produkt passerer ned gennem ledningen 24 og blandes ved hjælp af ikke viste midler med yderligere våd slam, der leveres direkte fra tilberedningstrinet 1A eller rørledningen 3A.

Det således tilberedte råmateriale føres til en ovn 30 4D.

Ovnen 4D svarer generelt til ovnen 4W i fig. 1, men arbejder som en tørprocesovn og er noget kortere for samme ydelse.

Der er sørget for, at de varme afgangsgasser, 35 der strømmer op gennem et stigrør 10A fra ovnen 4D, 10

DK 152578B

strømmer til forstøvningstørrekammeret 23 eller ledes ad en sideledning gennem en kanal 10B til en kanal 10C, der fører afgangsgas fra forstøvningstørreren 23 til filtrene 11 . Der er også ved hjælp 5 af ledningen 17A sørget for, at de varme gasformige produkter fra ovnen 15 kan træde ind i forstøvningstørrekammeret 23. Den varme atmosfære i forstøvningstørreren tilvejebringes således ved hjælp af det gasformige produkt med en optimal mængde af afgangsgas 10 fra ovnen, og den resulterende fugtige gas fra forstøvningstørreren udsuges gennem ledningen 10C.

Hvis en relativ ringe del af de faste dele i tilførslen til ovnen forstøvningstørres, og ovnens afgangsgas derfor har et tilsvarende relativt højt 15 fugtighedsindhold, er det fordelagtigt at føre al ovnens afgangsgas direkte ad omløbsledningen 10B til afgangsledningen 10C. Hvis på den anden side omfanget af tørringen af det tilførte materiale uden for ovnen forøges, dvs. hvis andelen af materiale, der tilføres 20 forstøvningstørreren forøges, vil den fremkomne varmere og tørrere gas, som forlader ovnen gennem stigroret 3A, kunne udnyttes i forstøvningstørreren. Af økonomiske hensyn er den volumetriske gaskapacitet af forstøvningstørreren begrænset, og effektiviteten af den 25 overføring af masse, som kan opnås ved hjælp af forstøvningstørreren, kan føre til en tilstand i afgangsledningen 10C, der er for tæt ved mætningstilstanden.

Varm afgangsgas fra ovnen gennem omløbsledningen 10B kan anvendes til at hæve dugpunktet for gas i af-30 gangsledningen 10C, før denne gas når til filtrene.

I fig. 3 er der vist en ovn 4D som i fig. 2 og en brændstofforsyning 5, et skærmet udløb 6, en køler 7, en klinkerafgang 8, et luftindtag 9, filtre 11, en skorsten 12, en affaldstilførsel 14, 35 en ovn 15 med hvirvellag og understøtning 16 for 11

DK 152578 B

laget, en ledning 17 for gasformigt produkt, en asketransportør 18, en varmeveksler 19, en mølle 20 og en alternativ kanal 21 for et gasformigt produkt, alle i lighed med og i hovedsagen med samme funktioner 5 som delene i fig. 1 med samme henvisningstal.

I et tilberedningstrin 1B for råmel, f.eks. omfattende blandesiloer og opbevaringssiloer for råmel, tilberedes og opbevares kalksten og lerskifer 2 blandet og leveret gennem en første formalingsenhed 10 2A , og transporteres derefter ved hjælp af en elevator 3B til ikke viste granulatorer, der føder en vandre-ristforvarmer 24 af faldstrøms-lepol-typen, der igen føder ovnen 4D med forvarmede og delvis calcine-rede noduler af klinkerdannende materiale gennem 15 en kanal 100. Varm gas fra ovnen passerer op gennem kanalen 100 og tjener som opvarmningsmedium i risten 24, før den udsuges gennem kanalen 10C til filtrene

Det gasformige forbrændingsprodukt i ledningen 17 føres via ledningen 17A gennem loftet i calcine-20 ringsdelen 25 af vandreristen 24 eller gennem ledningen 17B til stigroret 100 for at forøge varmen i risten 24, eller ad ledningen 21 til den forreste ende af ovnen, eller via ledningen 17C gennem varmeveksleren 19 til filtrene 11.

25 Asken fra hvirvellaget transporteres enten ad ledningen 18A til blandetrinet eller ad ledningen 18B til den første mølle for indføring i tilførselsmaterialet til cementfremstillingsprocessen. Det gasformige produkt i ledningen 17 kan også ved hjælp af 30 ikke viste midler i forbindelse med ledningen 18B ledes til en råstofmølle 2A.

Affaldsmateriale 140 kan som et alternativ til anvendelse af det fluidiserede lag indføres i calcine-ringsdelen 25 over laget i vandreristen 24 ved 35 hjælp af en passende ventil eller ved indblæsning i

, DK 152578B

12 luft, hvorefter det brænder på det bevægelige lag 26, hvorved den fremkomne aske tilsættes til tilførslen til ovnen, og det gasformige, ubrændbare produkt slutter sig til afgangsgassen, der forlader anlægget 5 gennem kanalen 10C.

I fig. 4 er vist et råmelstilberedningstrin 1B, en råmaterialetilførsel 2, en mølle 2A, en transportør 3B, en ovn 4D, en brændstoftilførsel 5, et skærmet udløb 6, en køler 7, en klinkerafgang 8, et 10 luftindtag 9, en ledning for afgangsgas 10C, filtre 11, en skorsten 12, en affaldsmaterialetilførsel 14, en ovn 15 med hvirvellag og med en understøtning 16 for laget, kanaler 17 og 17C for gasformige produkter, asketransportører 18, 18A og 18B, en varmeveksler 15 19r en mølle 20 og en alternativ kanal 21 for gasformigt produkt, alt sammen svarende til og med i hovedsagen samme funktioner som delene i fig. 1 og 3 med samme henvisningstal.

Elevatoren 3B leverer det tilberedte råmel til 20 en gassuspensionsforvamer 27, hvorfra det forvarmede mel føres gennem en tragt 100' til ovnen 4D. Varm gas til suspensionen og opvarmningen i forvarmeren kommer fra ovnen gennem stigroret 100 og udsuges senere gennem kanalen 10C. De gasformige ubrændbare 25 produkter fra forbrændingen af affaldsmaterialet indføres gennem kanalen 17A i forvarmerens gasstrøm, og slagge kan ligeledes indføres i de faste stoffer, der er tilberedt til behandling i forvarmeren. Aske kan tilsættes direkte ad ledningen 18C til tilførsels-30 punktet for faste stoffer til forvarmeren.

Alternativt til anvendelsen af hvirvellaget kan affaldsmateriale 141 og 142 indføres i tragten 100' eller i en sektion af forvarmeren, hvor materialet forbrænder, idet den fremkomne aske tilsættes til tilførs-35 len til ovnen, og de gasformige produkter slutter sig til gasstrømmen, som passerer gennem forvarmeren.

DK 152578B

13

De følgende eksempler illustrerer opfindelsen nærmere.

Med henblik på en illustrerende beregning antages det, at affaldsmaterialet er skrald med en 5 nedre brændværdi 20950 kJ/kg på tør askefri basis, et fugtighedsindhold i den tilstand, hvori det tilføres ovnen på 24 vægtprocent, og et askeindhold på 29 vægtprocent.

Den følgende varmebalance er baseret på skrald, 10 der indeholder 1 kg brændstof med en brændværdi på 20950 kJ, dvs« 1,85 kg skrald som tilført.

Til en ovn med et hvirvellag med en temperatur af laget på 900°C vil den følgende varmebalance fremkomme, når der er etableret støkiometriske forbræn-15 dingsforhold. Det antages, at der er varmevekslingsdamprør i det fluidiserede lag.

Tilførsel Produktion kJ_ kJ_

Affaldsforbrænding 20950 i 20 Forbrændingsprodukter (8,250kg) ' 8090

Aske (0,408 kg) 324

Vandfordampning (0,445 kg) 1676

Varme fjernet som damp ved hjælp af rør i det fluidiserede lag 10860 25 20950

Det antages, at de gasformige ubrændbare produkter føres gennem en varmeveksler, hvor gasserne afkøles til 200°C, hvorved der f.eks. produceres mere damp, så at man får: 30 Forbrændingsprodukter 6285 netto

Tab 942

Frembragt damp 5343 6285 14

DK 152578B

Effektiviteten af varmeindvindingen kan beregnes som følger:

kJ

Varmeproduktion som damp 5 (1) fra rør 10860 x 0,85 = 9230 (2) fra varmeveksler 5342 14572

Varmetilførsel 20950

Virkningsgrad derfor 10 = 14572/20950 eller 70%.

Virkningsgraden på 70% kan sammenlignes med den, der kan opnås ved en fremgangsmåde omtalt i det i indledningen omtalte GB patentskrift nr.

1 405 294. Som anvendt ved denne fremgangsmåde havde 15 4,5 ton skrald en varmeværdi som 1 ton standard kul (29330 kJ/kg brutto), medens 2,6 ton affald anvendt ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen tilvejebringer den samme varmeeffekt. Den førstnævnte fremgangsmåde repræsenterer en effektivitet på 58%.

20

Eksempel 1

Der henvises til fig. 1 på tegningen. Hvis asken fra ovnen 15 repræsenterer 50% af vægten af de lerholdige materialer tilført cementfremstillings-25 processen, vil den i klinkerne absorberede aske for 40 t/h klinkerfabrikation, der kræver 66 t/h råmateriale, af hvilket 13,2 t/h er lerholdig komponent, være 6,6 t/h, der fremkommer fra forbrændingen af 6,6 x 1,85/0,408 = 30 t affald pr. time.

30 Heraf fås:

DK 152578 B

15

Tilførsel Produktion (1) til ovnen x 1000 x 1000 kJ/h kJ/h_

Affaldsforbrænding 5 varmetilførsel 338100

Forbrændingsprodukter (133,2 t/h) 130509

Aske (6,6 t/h) 5209

Vandfordampning (7,2 t/h) 27048 10 Varme til rådighed til dampproduktion i hvirvellaget 175335

(2) Varmeveksler (19) gasser afkølet til 200°C

Forbrændingsprodukter 15 varmetilførsel 101430

Tab 15215

Frembragt damp 86215 101430

Samlet varmeindvindingspotential som damp 20 = 86.215.000 + (175.335.000 x 0,85) kJ/h = 235.250.000 kJ/h

Processen forbruger 30 t affald pr. time, hvilket er 75 vægtprocent baseret på klinkerne, med et g termisk udbytte på 235,25 x 10 kJ/h i form af damp.

25 Eksempel 2

Ved dette eksempel henvises der til fig. 2 på tegningen og anvendelse af det gasformige, ubrændbare produkt fra ovnen 15 til tørring af slam.

Antages samme mængde affald, nemlig 30 t/h, som i 30 eksempel 1, har man 133,2 t gasformigt, ubrændbart produkt pr. time ved 900°C.

16

DK 152578B

Damp fra ovn = 175.330.620 kJ/h

Afgangstemperatur = 180°C

Por slam med 40% fugtighedsindhold:

Nødvendig varme pr. kg fordam-5 pet vand = 2968 kJ

Faste stoffer opvarmet til

180°c = 272 kJ

3240 kJ

pr. kg fordampet vand.

10 Forbrændingsprodukterne afkøles til 180°C

og frigiver: 133,2 x 1000 x 0,26 x 3015 = 104.398.020 kJ/h, som vil tørre 32.357 kg/h vand fra ovntilførselsslammet, så der tilvejebringes 48.386 kg/h tørre, faste stoffer, 15 hvilket er ækvivalent med 29,3 t/h klinker.

Varmebalance for systemet: (pr.1 time)

Tilførsel Produktion x 1000 x 1000 kJ_ kJ_ 20 30 t affald pr. time 338084

Damp 175326 Tørring af slam 104398

Afang 58360 338084 25 Virkningen på driften af roterovnen er, at der kræves mindre fossilt brændstof. Eftersom fugtigheds-indholdet i tilførslen til ovnen er reduceret til et effektivt niveau på 15% for et produktionsniveau på 40 t klinker pr. time, vil temperaturen i den 30 bageste ende af ovnen stige. Al - eller en del af den varme . afgangsgas fra ovnen kan også ledes til en forstøvningstørrer med yderligere potentiel fordel i forbindelse med slamtørring, eller kan anvendes (gen

DK 152578 B

17 nem omløbsledningen 10B) til at holde dugpunktet på det ønskede niveau for filtrene, afhængig af den mængde varme, der udtages fra affaldet som damp eller som slamtørringsmedium.

5

Eksempel 3

Dette eksempel vedrører fig. 3 på tegningen.

Hvis der afbrændes 20 t affald pr. time i ovnen 15 i forbindelse med produktionen af 40 t 10 klinker pr. time under anvendelse af en Lepol-vandre-rist som vandreristen 24, vil varmeudbyttet af processen (i henhold til beregninger som i eksempel 1 og 2) være 72.498.628 kJ/h, eftersom systemets afgangstemperatur konventionelt er 150°C.

15 Der vil blive sparet en tilsvarende mængde fossilt brændstof til fyring i ovnen. Endvidere vil der fremkomme damp svarende til 58.443.541 kJ/h.

Hvis der tilsættes affald direkte til risten, vil den mængde, som kan . absorberes i cementproduktionen, 20 være begrænset til ca. 6,5 t/h med et potentielt varmeudbytte på 61.897.651 kJ/h.

Lignende beregninger kan gennemføres med hensyn til det i fig. 4 viste system.

Af det foregående fremgår, at opfindelsen 25 som antydet med udtrykket "affaldsmateriale, der ikke er et brændstof", angår affaldsmateriale, hvis forbrænding afgiver varme til cementfremstillingsprocessen. Opfindelsen drejer sig imidlertid ikke om separat forbrænding af substanser, der hidtil er 30 blevet anvendt ved cementklinkerfabrikation primært som brændstof, der tændes og brænder i en zone uden for den roterende ovn og giver en slagge, der forenes med klinkerne.

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af Portland-cement under anvendelse af en roterovn, der fødes med kalk- og lerholdige materialer ved den ene ende og fyres med brændstof, der indfødes ved den anden ende med 5 en oxygenholdig gas, og hvor den resulterende gas strømmer gennem roterovnen, ved hvilken fremgangsmåde affaldsmateriale, der ikke er et brændstof, afbrændes, så der fås et gasformigt, ubrændbart produkt og et askeprodukt, hvor det gasformige, ubrændbare produkt 10 bringes i kontakt med de kalkholdige materialer, og en del af eller alt askeproduktet bindes kemisk med de kalk- og lerholdige materialer under brændingen af materialerne med brændstoffet til dannelse af Portland-cementklinker i roterovnen, hvorefter klinkerne forma-15 les til Portlandcement, kendetegnet ved, at afbrændingen af affaldet foretages i en uden for roterovnen beliggende zone, at en del af eller alt askeproduktet sættes til de kalk- og lerholdige materialer, og at det fremkomne gasformige, ubrændbare 20 produkt indføres i cementanlæggets gasvej opstrøms for trinet, i hvilket gasstrømmen renses med henblik på udledelse.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det gasformige, ubrændbare produkt 25 ledes ind i den fra roterovnen udstrømmende gas.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at de kalk- og lerholdige materialer passerer zonen ved en temperatur, ved hvilken affaldet antændes.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kende tegnet ved, at zonen er en del af en vandrerist-forvarmer for de kalk- og lerholdige materialer.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kende tegnet ved, at zonen er en gassuspensionsforvar-35 mer for de kalk- og lerholdige materialer. DK 152578B

6. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at zonen er en kanal, der står i direkte forbindelse med den ene ende af roterovnen.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at zonen befinder sig uden for de kalk- og lerholdige materialers bane gennem processen, og at det gasformige produkt anvendes til at ophede materialerne, før de træder ind i roterovnen.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det gasformige produkt anvendes til at opvarme materialerne i en forstøvningstørrer for materialerne.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 6, kendetegnet ved, at zonen er et hvirvellag.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 1-9, kendetegnet ved, at slaggen sættes til de kalk-og lerholdige materialer, før disse træder ind i roterovnen.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 1-10, kendetegnet ved, at affaldsmaterialet er skrald, som er findelt før indføring i zonen.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 1-11, kendetegnet ved, at det gasformige, ubrændbare produkt ledes ind i en med kalkholdigt støv fyldt gasstrøm.