DK172049B1 - Fremgangsmåde og anlæg til fremstilling af cementklinker - Google Patents

Description

DK 172049 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et anlæg til afbrænding af slam eller filterkager under fremstilling af cementklinker, ved hvilken fremgangsmåde cementråmel forvarmes, kalcineres og brændes til klinker, hvorefter klinkerne afkøles, og hvor 5 slammet inden afbrænding tørres og eventuelt findeles.

Ved cementfremstilling er det ofte nødvendigt at tørre og knuse råmaterialer, f.eks ler og kridt, der indgår i cementen. Til denne proces, hvor vandprocenten i råmaterialerne kan være op 10 til 30 %, er det kendt at anvende en tørreknuser, som kan være en hammerknuser, hvorigennem der kontinuerligt trækkes en varm gas. Denne tørregas kan enten være røggasser fra ovnen, der normalt er disponible ved temperaturer omkring 350-400°C, eller luft opvarmet i en separat varmegenerator.

15

Afbrænding af kloakslam i forbindelse med cementfremstilling kendes blandt andet fra en artikel i "World cement"; marts 1987; Obrist, A.; "Burning sludge in cement kilns", hvor fordele og ulemper i forbindelse med afbrændingen beskrives.

20 Med hensyn til selve afbrændingen anføres (side 57, søjle 2, sidste afsnit), at det er nødvendigt at behandle slammet inden det brændes, specielt for at reducere det meget høje vandindhold på omkring 96 %, som slammet har, når det er helt ubehandlet.

25

En mekanisk afvanding kan bringe vandindholdet ned på mellem 55-75 %, men slammet er stadigvæk ikke egnet til afbrænding, hvorfor det er nødvendigt med en yderligere varmetørring, der kan bringe vandindholdet ned på omkring 5-25 %, hvorefter 30 slammet er på en form, hvor det kan afbrændes i ovnen eller i kalcinatoren. I artiklen omtales ikke nogen specifik tørremetode .

DK 172049 B1 2 I dansk patentansøgning nr. 2829/90 indleveret den 29. november 1990 foreslås en fremgangsmåde til afbrænding af papirslam i forbindelse med brænding af cementklinker. Ifølge dette skrift blandes papirslammet med cementråmaterialerne i en opslemning, 5 som efterfølgende ledes til en roterovn, der arbejder efter vådmetoden. Vådmetoden er efterhånden ikke særligt udbredt ved fremstilling af cement, og uden forudgående tørring og eventuel findeling kan man ikke lede så vandholdige råmaterialer direkte ind i en ovn, der arbejder efter tørmetoden. Dette betyder, at 10 der er behov for en effektiv og helst også energisparende tørreproces til behandling af slammet, inden dette ledes til ovn eller kalcinator.

Gængse tørremetoder, der består i at bringe det våde slam i 15 kontakt med varm røg, har den ulempe at de resulterer i store volumener brugt tørrerøg, som kan indeholde ildelugtende og måske giftige bestanddele, hvorfor der ved udledning til atmosfæren kræves omfattende og dyre rensemetoder.

20 Olieslam, f.eks residuer fra nedlagte olietanke, modtagestationer i havne for brugt motorolie og rester fra autoophug osv., er en anden type slam, som må underkastes en behandling inden brændværdien i slammet kan udnyttes og til behandling af dette kendes et mobilt anlæg (EWOC 240, EWOC A/S), der ved 25 hjælp af calciumoxid omdanner olieslammet til et brunt frit flydende pulver. Ved processen i dette anlæg blandes brændt kalk i olieslammet for at varme det op, koge vandet af og neutralisere syrebestanddele. Brændt kalk er imidlertidigt forholdsvist dyrt og ved processen opstår der endvidere damp 30 med et indhold af organiske bestanddele, som det er miljømæssigt betænkeligt at udlede til atmosfæren uden behandling.

DK 172049 B1 3

Opfindelsen formål er således, at anvise en fremgangsmåde til afbrænding af slam eller filterkager under fremstilling af cementklinker, ved hvilken fremgangsmåde man opnår at reducere mængden af tørregas væsentligt, hvilket betyder mindre 5 dimensioner af ledninger og tørreenhed. Ved at tørregassen efter tørrenheden samtidigt føres videre til ovn eller kalcinator, destrueres endvidere brændbare, ildelugtende og eventuelle giftige stoffer på effektiv måde.

10 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er karakteriseret ved at tørringen af slammet hovedsageligt sker ved hjælp af varme fra forvarmet eller kalcineret råmel, der tilføres slammet. Dette fremgår af krav 1's kendetegnende del.

15 Opfindelsen omfatter også et anlæg, der er karakteriseret ved det, der er angivet i krav 7's kendetegnende del.

I en særlig udførelsesform for opfindelsen anvendes som tørreenhed en tørreknuser, der er særligt hensigtsmæssig, eftersom 20 teknikken i forbindelse med tørreknusere er velkendt og gennemprøvet og da tørreknusere allerede er installeret i mange anlæg, hvor det vil være forholdsvis enkelt at ændre typen af og tilgangen af fødemateriale.

25 Opfindelsen forklares nærmere i det følgende ved hjælp af to udførelseseksempler på anlæg ifølge opfindelsen og under henvisning til tegningen, hvor

Fig. 1 viser et anlæg ifølge opfindelsen, hvor slammet findeles 30 \mder tørringen og

Fig. 2 viser et anlæg ifølge opfindelsen, som er særligt DK 172049 B1 4 velegnet til behandling af slamtyper, som ikke kræver nogen særlig formaling før afbrænding.

Fig. 1 og 2 viser et cementovnsanlæg af almindelig kendt type, 5 der omfatter en forvarmer 1, som på figuren udgøres af tre cykloner, en kalcinator 2 med en udskillecyklon 3 og en roterovn 4 med klinkerkøler 5. Efter forvarmeren - i den retning røggassen passerer - er der placeret en røggasventilator 6 og et røggasfilter 7.

10

Fremstillingen af cement i et anlæg som dette foregår ved, at cementråmel tilføres ved indløbet 8 øverst i forvarmeren 1 og ledes gennem denne i modstrøm med røggassen fra ovnen 4 og kalcinatoren 2. Røggassen bringes op gennem forvarmeren 1 ved 15 hjælp af røggasventilatoren 6 og ud gennem røggasfilteret 7. På denne måde forvarmes råmelet, og det ledes fra forvarmeren 1 via en ledning 20 ned i kalcinatoren 2, hvor det kalcineres og i suspension føres videre til udskillecyklonen 3. Her udskilles det kalcinerede råmel fra røggassen og ledes ved hjælp af en 20 ledning 9 til roterovnen 4, hvor råmelet brændes til klinker på kendt måde. Klinkerne falder ned i køleren 5, hvor de afkøles med luft.

I fig 1 er der parallelt med forvarmeren 1, anbragt en tør-25 reknuser 10 og denne er via en ledning 18 forbundet med en efterfølgende cyklon 11, hvortil den tørrede og findelte blanding af slam og råmel bæres ved hjælp af en gasstrøm. Gasstrømmen til tørreknuseren udgøres af en del af de røggasser, der går op gennem forvarmeren 1 og kan udtages fra 30 anlægget, hvor det er mest hensigtsmæssigt. På figuren udtages røggasserne efter røggasfilteret 7, hvor røggastemperaturen er omkring 300°C, og ledes til tørreknuseren via en ledning 15.

DK 172049 B1 5 Tørreknuseren tilføres endvidere varmt råmel med en passende temperatur fra forvarmeren 1, via en ledning 16. Det varme råmel kan også udtages fra bunden af udskillecyklonen 3, som er anbragt i forbindelse med kalcinatoren 2.

5

Den ca. 150°C varme afgangsgas, der udledes fra cyklonen 11, og som måtte indholde ildelugtende og giftige forbindelser, kan sendes til roterovnen 4 via en ledning 19, eventuelt med en omvej via køleren 5 (som vist på figuren), hvorved der opnås en 10 effektiv opblanding af røggassen med varm forbrændingsluft. De organiske forbindelser destrueres effektivt i roterovnens brændezone, hvor temperaturen er over 1400°C. Alternativt kan afgangsgassen fra cyklon 11 tilgå kalcinatoren 2 (ikke vist på figuren), omend destruktionen for enkelte organiske 15 forbindelsers vedkommende kan blive mindre effektiv, idet temperaturen i kalcinatoren typisk er omkring 900°C.

Den formalede og tørrede slam udgør et brændsel, der kan erstatte en del af roterovnens eller kalcinatorens sædvanlige 20 brændsel, der kan være kul eller olie. Det tørrede og formalede slam kan doseres til kalcinatoren 2 via ledning 12, eller til roterovnen via ledning 13, i sidstnævnte tilfælde indføres slamtørstoffet gennem roterovnens hovedbrænder. Normalt vil det være en fordel at benytte kalcinatoren 2 til forbrændingen, 25 idet slammets mineralske bestanddele derved bliver effektivt opblandet med den samlede strøm af råmel i kalcinatoren, således at en homogen råblanding tilføres roterovnen. Indblæs-ning af slamtørstoffet i roterovnen 4 kan kun lade sig gøre for mindre tonnagers vedkommende, da der opstår de samme problemer, 30 som når der fyres med askerige kul i roterovnen, nemlig en for sen sammenblanding af råmateriale komponenterne inden klinkerdannelsen.

DK 172049 B1 6

For at nedsætte gasgennemstrømningen i roterovnen 4 er der anbragt en ledning 21 for tilføring af tertiærluft fra køleren 5 til forbrændingsprocessen i kalcinatoren 2.

5 Efter tørreknuseren 10 og før cyklonen 11 kan eventuelt indsættes en separator, hvormed det er muligt at adskille den tørrede og findelte blanding af råmel og slam i en fin og en groft formalet kornfraktion. Den grove fraktion føres retur til tørreknuseren og den fine fraktion føres videre til cyklonen 10 11.

Tørreknuseren tilføres slammet via en ledning 14. Slammet vil normalt indeholde omkring 50-70 % vand og op til ca. 80 % vand for mekanisk afvandet kloakslam, men der er i princippet ingen 15 øvre grænse for vandindholdet af den slam, der kan anvendes i processen. Af anvendelige slamtyper kan f.eks. nævnes kloakslam, blegejord, papirslam, rejektfibre, brændbare kemirestprodukter f.eks affald fra nylon- og pesticidproduktion, boreslam fra olieeftersøgning og lignende.

20 I forbindelse med udløbet 16 for råmel til tørreknuseren er der placeret et delespjæld 17, således at det er muligt at regulere hvor stor en mængde råmel, der skal tilføres tørreknuseren, hvilket afhænger af slammets vandindhold, og hvor stor en 25 mængde råmel, der skal gå den sædvanlige vej via ledning 20 direkte til kalcinatoren 2.

Råmelets temperatur er omkring 750-880°C, når det ankommer til tørreknuseren, afhængigt af om det er udtaget fra forvarmeren 1 30 eller udskillecyklonen 3, og råmelet leverer hovedparten af den energi, der anvendes til tørring af slammet i tørreknuseren.

DK 172049 B1 7 Når strømmen af røggasser således ikke skal kunne besørge en fuldstændig tørring, som den skal i almindeligt kendte anlæg, er det muligt at køre med en langt mindre gasstrøm gennem tørreknuseren. Dette betyder et mindre energiforbrug og 5 besparelser i anlægsudgifterne, idet forsøg har vist at selv forholdsvis store mængder ekstra tørstof gennem tørreknuseren ikke betyder nogen større ændring for kraftforbruget eller tryktabet, hvilket betyder at dimensionerne af tørreknuseren kan gøres mindre.

10

Volumenstrømmen af brugt tørrerøg vil også være langt mindre, hvorved ulemper ved at trække tørrerøgen igennem roterovnen eller kalcinatoren med henblik på destruktion af de organiske bestanddele bliver mindre.

15 I tilfælde af at det er kloakslam, der skal bortskaffes, kan et højt indhold af kviksølv (Hg) i slammet være prohibitivt for afbrænding i sædvanlige affaldsforbrændingsanlæg. Men ved at anvende tørringsprocessen ifølge opfindelsen, får man fordelen 20 af at få Hg koncentreret i en begrænset volumenstrøm af røg, således at et eventuelt Hg-opfangningsanlæg (placeret i forbindelse med ledning 19 på figuren) vil kræve langt mindre dimensioner.

25 Metoden er naturligvis ikke begrænset til at kunne udføres i anlæg af den viste type (ILC - In Line Calciner). Med fordel kan man også benytte den til sædvanlige forvarmeranlæg med stigrørsfyring, der principielt kun afviger fra ILC-anlægget ved ikke at have nogen tertiærluftledning 21. Også tostrengede 30 anlægstyper (SLC - Separate Line Calciner) kan udstyres med tørreknuser(e) efter samme princip.

DK 172049 B1 8

Udførelseseksemplet i fig. 2 beskriver et anlæg, der er særligt velegnet til bortskaffelse af slamtyper, blandt andet olieslam, hvor det ikke er nødvendigt med nogen formalingsmaskine for at få findelt slammet før afbrændingen.

5 I dette anlæg føres slammet via en ledning 14 og det varme råmel via en ledning 16 til en tørreenhed 22, der på figuren er vist som en blandesnegl. Afgangsgassen fra tørreenheden udgøres af vanddamp og afdampede organiske stoffer, som via en ledning 10 24 ledes til kalcineringszonen 2 (eller til ovnen 4).

Blandingen af råmel og slam fra tørreenheden ledes til kalcineringszonen. Istedet for en blandesnegl kan der indsættes andre kendte typer blandeapparater, herunder også sådanne som måtte foretage en findeling samtidig med sammenblandingen.

Claims (11)

1. Fremgangsmåde til afbrænding af slam eller filterkager under fremstilling af cementklinker, hvor cementråmel forvarmes, 5 kalcineres og brændes til klinker, hvorefter klinkerne afkøles, og hvor slammet/filterkagerne inden afbrænding tørres KENDETEGNET VED at tørringen af slammet hovedsageligt sker ved hjælp af varme fra forvarmet eller kalcineret råmel, der tilføres slammet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1 KENDETEGNET VED at forvarmet eller kalcineret råmel sammenblandes med slammet i en tørreenhed (10,22) og at blandingen af råmel og slam efterfølgende brændes i kalcinatoren (2) eller i ovnen (4). 15

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2 KENDETEGNET VED at afgangsgas fra tørreenheden (10,22) føres til kalcinatoren 2 eller til ovnen 4.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3 KENDETEGNET VED at blandin gen af råmel og slam findeles under tørringen.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4 KENDETEGNET VED at den tørrede og findelte blanding af råmel og slam, som fremkommer 25 efter tørreenheden (10), adskilles fra tørregassen i en cyklon.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5 KENDETEGNET VED at blandingen af råmel og slam, som fremkommer efter tørreenheden (10), separeres i en grov og en fint formalet kornfraktion, hvorefter 30 den fine kornfraktion og tørregassen ledes videre til en cyklon (11) og den grove fraktion føres retur til tørreenheden (10). DK 172049 B1 10

7. Anlæg til afbrænding af slam eller filterkager under fremstilling af cementklinker, hvilket anlæg omfatter en forvarmer (1), en kalcinator (2), samt en tørreenhed (10,22), hvori slammet kan tørres og eventuelt findeles, hvilken 5 tørreenhed er forsynet med et udløb (18) for det tørrede og eventuelt findelte slam og et indløb (14) for ubehandlet slam KENDETEGNET VED at tørreenheden endvidere har en tilgang (16) for forvarmet eller kalcineret råmel.

8. Anlæg ifølge krav 7 KENDETEGNET VED at tørreenheden (10,22) har udløb (18,12) for det tørrede og eventuelt findelte slam til kalcinatoren (2).

9. Anlæg ifølge krav 7 KENDETEGNET VED at tørreenheden 15 (10,22) har udløb (18,13) for det tørrede og eventuelt findelte slam til ovnen (4).

10. Anlæg ifølge krav 7, 8 eller 9 KENDETEGNET VED at tørreenheden er en tørreknuser (10). 20

11. Anlæg ifølge krav 7, 8 eller 9 KENDETEGNET VED at tørreenheden er en blandesnegl (22).