EP0245295A1 - Verwertung heizwerthaltiger abfallstoffe bei der zementherstellung - Google Patents

Verwertung heizwerthaltiger abfallstoffe bei der zementherstellung

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Publication number
EP0245295A1
EP0245295A1 EP86905716A EP86905716A EP0245295A1 EP 0245295 A1 EP0245295 A1 EP 0245295A1 EP 86905716 A EP86905716 A EP 86905716A EP 86905716 A EP86905716 A EP 86905716A EP 0245295 A1 EP0245295 A1 EP 0245295A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pyrolysis
preheater
rotary kiln
clinker
waste
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP86905716A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Albrecht Wolter
Wolfgang Grigel
Rolf Hartmann
Alexander Grisar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grisar Alexander
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Dyckerhoff Engineering GmbH
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dyckerhoff Engineering GmbH, Kloeckner Humboldt Deutz AG filed Critical Dyckerhoff Engineering GmbH
Publication of EP0245295A1 publication Critical patent/EP0245295A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge
    • F27B7/2025—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones
    • F27B7/2033—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones with means for precalcining the raw material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y02P40/125—Fuels from renewable energy sources, e.g. waste or biomass

Definitions

  • the invention relates to a method for the recovery of calorific value-containing waste materials, in particular domestic and industrial waste, in connection with the heat treatment of fine-grained, mineral substances for the production of binders, in particular cement clinker, by preheating and calcining the raw meal in a preheater, firing in a rotary kiln and cooling the clinker with air, using heat from the heat treatment for pyrolysis of the waste materials in a smoldering furnace, the pyrolysis gases thereby incinerated in the preheater and the pyrolysis residues being introduced into the preheater or into the rotary kiln, and a device for carrying out the method.
  • ER S ATZBLATT to dry, to carry out pyrolysis by indirect heating, and to burn the relatively low-ballast pyrolysis gas not in the rotary kiln but in the hottest area of the preheater, where a process temperature of approx. 850 ° C is required.
  • the above-mentioned process basond.ers is to become economical if the raw meal mixture is heated in a preheater upstream of the kiln, where all of the pyrolysis gases are burned from the smoldering furnace, and the smoldering furnace is heated exclusively with kiln exhaust gas and the solid pyrolysis residues are introduced into the furnace directly or indirectly via the lowest preheating stage.
  • this process uses the preferred minerals containing carbon or hydrocarbons, in particular bituminous limestone or bituminous slate or bituminous marl, the process can be optimized relatively easily since the composition of these calorific value-containing starting materials fluctuates only relatively little.
  • Corresponding fluctuations in the chemical composition and the amount of pyrolysis residues occur. This means that only a very limited amount of waste can be used with this method if an even clinker quality is to be ensured.
  • the object of the invention is to modify a process for the preparation of binders, in particular cement clinker, in connection with the pyrolysis of waste materials, in particular domestic and industrial waste, so that a larger amount of the waste can be used without
  • the object is achieved in that the pyrolysis residues are homogenized before being fed into the preheater or in the rotary kiln and some of the furnace gases are removed from the rotary kiln.
  • Pyrolysis is understood here to mean degassing, gasification and / or partial incineration of the waste in a smoldering furnace.
  • REPLACEMENT LEAF at least partially added to the clinker again during grinding.
  • the heat required for the pyrolysis can be obtained either by introducing exhaust gas from the rotary kiln or by introducing hot air from the cooler into the smoldering furnace. By introducing air into the smoldering furnace there is a partial combustion and thus an additional heat transfer to the pyrolysis process.
  • the amounts of OTeT.gas from the rotary kiln and the amounts of air from the cooler can be controlled depending on the desired pyrolysis temperature.
  • the proportion of flammable constituents of the pyrolysis residues depends on the pyrolysis temperature. If the pyrolysis is carried out at relatively low temperatures, the pyrolysis residue will still contain a considerable amount of combustible constituents, so that the utilization of these residues as fuel in the combustion zone of the rotary kiln has to be considered, especially if part of the combustion air passes through there Oxygen is replaced.
  • the combustion fume required for the combustion of the pyrolysis gas and, if necessary, the homogenized PyroXyser residue in the preheater, preferably in the calciner of the preheater, is obtained either directly from the clinker cooler through the rotary kiln or through a separate line (tertiary air line).
  • the separate air duct is particularly advantageous because it allows both the rotary kiln and the bypass discharge to be made smaller. This variant is to be preferred in particular if the combustion in the rotary kiln takes place by partial supply of oxygen and / or if a part of the rotary kiln exhaust gases is otherwise used.
  • coal dust is used for cement burning
  • the pyrolysis residues can be added to the coal grinding and homogenized and ground together with the coal.
  • the homogenized solid residues of the waste materials are given up in the hot area of the preheater, in particular in the calciner, especially if they contain relatively small amounts of combustibles. This means that a long distance is available for mixing into the clinker, which causes the clinker to become even more uniform.
  • the pyrolysis residue is almost free of combustible components, it can be fed to the mill for the preparation of the raw cement meal.
  • the waste materials are pre-dried before pyrolysis.
  • a measure is particularly indicated for the recycling of sludge, the water content of which is usually above 50%.
  • the hot gas introduced into the preheater is then no longer "diluted" by the water ballast.
  • large amounts of moist waste can be recycled without impairing the clinker quality and without additional fuel.
  • the heat from the preheater is sufficient to pre-dry the waste materials. If the vapors of the drying that are not conducted in a closed circuit are directed into a part of the preheater that is at least 800 ° C., an unpleasant smell from the waste drying is avoided with certainty.
  • REPLACEMENT LEAF for example, to screen large, disruptive components.
  • a previous comminution can also be carried out to improve the homogenization effect.
  • the pyrolysis residues leaving the smoldering furnace are preferably cooled in a water bath and used for further use from there.
  • they can be homogenized in mixed beds or homogenization silos.
  • Such devices are generally known. They are used in particular in the processing of raw cement material and also serve as a buffer store.
  • oxygen is used at least in part for the combustion in the rotary tube furnace instead of the air.
  • the partial gas discharge can be kept narrow and the capacity of the preheater can be better used for the combustion of the pyrolysis gases.
  • the use of oxygen allows the use of inferior fuels, especially pyrolysis residues.
  • a relief of the preheater can also be achieved in that the exhaust gas from the rotary kiln is not passed into the preheater, but is otherwise used for energy, for example for generating district heating or electricity.
  • some of the exhaust gases from the preheater can also be discharged and, for example together with the bypass gas from the rotary kiln, cooled and dedusted.
  • a device for carrying out the method according to the invention consists of two parts of the system, a clinker burning system, consisting of preheater, if possible with calciner, rotary kiln and clinker cooler and a smoldering furnace, in which the waste is fed and where it is charred and / or partially burned when heat is transferred from the kinker burning system. is pyrolyzed), with devices for homogenizing the pyrolysis residues after charring and / or partial incineration of the waste and a line for the partial removal of hot rotary kiln gases.
  • a homogenizer consists of at least one silo or a stockpile with a mixing device, as well as a control proportional to the quantity of raw meal.
  • the partial gas discharge is preferably located at the inlet of the rotary kiln. At the temperatures prevailing there, most of the interfering substances are in the gas phase.
  • the smoldering furnace is designed as a rotary tube furnace.
  • the waste materials can be well aerated and pre-homogenization also occurs.
  • the invention is further explained below using an exemplary embodiment shown in the block diagram.
  • the diagram shows only the directions of the gas and solid flows, but no valves, acceleration, control and regulating elements.
  • the clinker combustion system consists of a preheater 1 (here formed from four heat exchanger cyclones 2 with the calciner 3), a rotary kiln 4 and an air cooler 5, here designed as a grate cooler.
  • Raw meal 6 is fed into the upper area of the preheater 1, the clinker at 7 is removed from the cooler 5.
  • heating value-containing waste 8 is vorgetxTjck ⁇ et via the dryer 9 heated with waste heat from the preheater 1 before it reaches the smoldering furnace 11 via the line 10.
  • the gases from the rotary kiln 4 pass via the line 12 directly into the calciner 3, into which fuel and hot air from the cooler are also conducted.
  • at least some of the rotary kiln exhaust gases are passed via 13 and / or some of the cooler exhaust air via 17 into the smoldering furnace 11; there is a pyrolysis and a separation of the waste into combustible pyrolysis gases 14 and solid pyrolysis residues 15, which as a rule also contain components containing calorific value.
  • the pyrolysis residues from the smoldering furnace 11 are cooled in a water bath 19 and then subjected to magnetic separation and / or sieving, or, if appropriate, comminution in the conditioning stage 20 before they are fed to the homogenization 18. Magnetic components and unwanted oversize particles are removed at 25.
  • REPLACEMENT LEAF it is discharged at 30, for example, and is given to the rotary kiln 4 together with high-quality fuel, for example coal dust, via the burner 21.
  • a portion of the hot furnace exhaust gases can be removed via line 26, which results in a dilution of the substances in the circuit which are undesirable for the clinker production and condense again on cooling of the raw meal.
  • greater attention must be paid to interrupting or reducing such a cycle.
  • the further treatment of the gas drawn off at 26 - essentially cooling and dedusting - is no longer shown. Depending on the type of pollutants, these dusts can be added to the clinker again during grinding in certain quantities.
  • Part of the combustion air 31 for the rotary kiln 4 can be replaced by oxygen 32.
  • REPLACEMENT LEAF According to this procedure, half a kilogram of household waste per 1 kg of clinker can be disposed of.
  • the amount of high-quality fuel for the production of 1 kilogram of clinker should be able to be reduced to 300 kcal, because the hot gas from the smoldering furnace can be sufficient to cover the heating requirements of the preheater, and the pyrolysis residues can at least partly be used in the flame zone of the rotary kiln .-.
  • the exhaust gases 27 of the preheater 1 are sufficient for predrying the waste materials 8 in the dryer 9.
  • the vapors 28 of the drying, which are not circulated, are introduced into the preheater 1 where there is still at least 800 ° C. This destroys all odorous substances from the drying of waste.
  • the process according to the invention does not require any significant modification and expansion of conventional plants for the production of binders, since the additional gases from waste recycling are not ballast but fuel.
  • the smoldering furnace 11 is shown as a rotary drum operated in the Gjage ⁇ strom. However, it is also possible to use a * DC drum or another type of oven.

Description

Verwertung heizwerthaltiger Abfallstoffe bei der Zementher¬ stellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung heizwerthaltiger Abfallstoffe, insbesondere von Haus- und Industriemüll, in Verbindung mit der Wärmebehandlung von feinkörnigen, mineralischen Stoffen zur Herstellung von Bindemitteln, insbesondere von Zementklinker, durch Vorwärmung und Kalzination des Rohmehls in einem Vorwärmer, Brennen in einem Drehrohrofen und Kühlen des Klinkers mit Luft, wobei Wärme aus der Wärmebehandlung zur Pyrolyse der Abfallstoffe in einem Schwelofen verwendet wird, die dabei anfallenden Pyrolysegase im Vorwärmer verbrannt und die Pyrolyserückstände in den Vorwärmer oder in den Drehrohrofen eingegeben werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE-OS 27 48 510 ist ein Verfahren zur Verwertung von Abfallstoffen bekannt, bei dem die Verschwelung und/oder unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe mit einem Brennprozeß zur Erzeugung hydraulischer Bindemittel kombiniert wird, wobei die Pyrolysegase im Brennprozeß verwertet werden.
Da bei diesem Verfahren ballasthaltiges Gas durch den Klinkerbrennprozeß geleitet wird, und deswegen nur sehr geringe Pyrolysegasmengen genutzt werden können, wird in der DE 32 18 232 AI vorgeschlagen, die Abfallstoffe gesondert
ERSATZBLATT zu trocknen, die Pyrolyse durch indirekte Beheizung durchzuführen, und das somit relativ ballastarme Pyrolysegas nicht im Drehrohrofen sondern im heißesten Bereich des Vorwärmers zu verbrennen, wo eine Prozeßtemperatur von ca. 850 °C erforderlich ist.
Nach der DE 33 20 670 AI soll das eben erwähnte Verfahren basond.ers wirtschaftlich werden, wenn das Rohmehlgemisch in e neπr dem Brennofen vorgeschalteten Vorwärmer erhitzt, dort die g-e-s-amten Pyrolysegase aus dem Schwelofen verbrannt werden, der Schwelofen ausschließlich mit Brennofen-Abgas beheizt wird und die festen Pyrolyserückstände direkt oder über die unterste Vorwärmstufe indirekt in den Brennofen eingeführt werden.
Wenn bei diesem Verfahren die als bevorzugt bezeichneten kohlenstoff- oder kohlenwasserstoffhaltigen Mineralstoffe, insbesondere bituminöser Kalkstein oder bituminöser Schiefer oder bituminöser Mergel eingesetzt werden, ist eine Optimierung des Verfahrens relativ einfach möglich, da die Zusammensetzung dieser heizwerthaltigen Ausgangsstoffe nur relativ wenig schwankt. Hingegen treten bei Müll bekanntlich sehr erhebliche Schwankungen in der Zusammensetzung und im Heizwert auf. Entsprechende Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung und der anfallenden Menge der Pyrolyserückstände stellen sich ein. Somit ist auch bei diesem Verfahren nur eine recht begrenzte Menge Müll einsetzbar, wenn eine gleichmäßige Klinkerqualität gesichert sein soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln, insbesondere von Zementklinker, in Verbindung mit der Pyrolyse von Abfallstoffen, insbesondere Haus- und Industriemüll, so zu modifizieren, daß eine größere Menge des Abfalls eingesetzt werden kann, ohne daß
ERSATZBLATT auch nur kurzfristig durch zu hohe Konzentrationen unerwünschter Bestandteile aus dem Müll die Klinkerqualität beeinträchtigt wird.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Pyrolyserückstände vor der Eingabe in den Vorwärmer oder in den Drehrohrofen homogenisiert werden und ein Teil der Ofengase aus dem Drehrohrofen ausgeschleust wird.
Unter- Pyrolyse wird hier eine Entgasung, Vergasung und/oder Teilverbrennung des Abfalls in einem Schwelofen verstanden.
Mit Vorteil wird dadurch erreicht, mehr Abfallasche ohne Beeinträchtigung der Klinkerqualität in den Klinker einzubinden, so daß die verwertbare Abfallmenge erhöht werden kann. Das kommt der Abfallentsorgung allgemein zugute, es wird Deponieraum gespart. Gleichzeitig wird die Klinkerherstellung verbilligt, weil ein beträchtlicher Teil (möglich sind mehr als 50 %) der zum Klinkerbrennen benötigten Wärmeenergie durch die Verwertung von Abfall gedeckt werden kann.
Aus der Zementherstellung ist bekannt (GB 20 43 853), den Brennprozeß störende, insbesondere zur Kreislaufanreicherung neigende Stoffe wie Sulfide, Chloride, Alkalien und/oder Schwermetalle durch einen Teilgasabzug (Bypass) aus den heißen Drehrohrofengasen, so lange sie noch nicht kondensiert sind, abzuzweigen. Beim Einbringen großer Abfallmengen in das System ist ein solcher Teilgasabzug sehr wesentlich, da ansonsten mit Verstopfungen beim Klinkerbrennprozeß und/oder mit Qualitätseinbußen des Klinkers zu rechnen ist.
Das über den Bypass ausgeschleuste heiße Ofengas wird in bekannter Weise gekühlt und entstaubt. Solche Stäube können
ERSATZBLATT zumindest zum Teil bei der Vermahlung dem Klinker wieder zugegeben werden.
Die für die Pyrolyse erforderliche Wärme kann entweder durch Einleitung von Abgas aus dem Drehrohrofen oder durch Einleitung von heißer Luft aus dem Kühler in den Schwelofen bezogen werden. Durch Lufteinleitung in den Schwelofen entsteht dort eine Teilverbrennung und somit eine zusätzliche Wärmeabgabe an den Pyrolyseprozeß. Die OTeT.gas.mengen aus dem Drehrohrofen und die Luftmengen aus dem Kühler können in Abhängigkeit der gewünschten Pyrolysetemperatur gesteuert werden.
Der Anteil an noch brennbaren Bestandteilen der Pyrolyserückstände stellt sich in Abhängigkeit der Pyrolysetemperatur ein. Wird die Pyrolyse bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt,' so wird der Pyrolyserückstand noch einen erheblichen Anteil an brennbaren Bestandteilen enthalten, so daß die Verwertung dieser Rückstände als Brennstoff in der Feuerungszone des Drehrohrofens in Betracht zu ziehen ist, insbesondere wenn dort ein Teil der Brennluft durch Sauerstoff ersetzt wird.
Die erforderliche Verbrennungsfuft für die Verbrennung des Pyrolysegases und gegebenenfalls den homogenisierten PyroXyseruckstand im Vorwärmer, vorzugsweise im Kalzinator des Vorwärmers, wird entweder durch den Drehrohrofen oder durch eine getrennte Leitung (Tertiärluftleitung) direkt aus dem Klinkerkühler bezogen. Die getrennte Luftführung ist besonders vorteilhaft, da sie erlaubt, sowohl den Drehrohrofen als auch den Bypassabzug kleiner auszulegen. Diese Variante ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn die Verbrennung im Drehrohrofen durch partielle Sauerstoffzufuhr erfolgt und/oder wenn ein Teil der Drehrohrofenabgase anderweitig verwertet wird.
ERSATZBLATT Wird für das Zementbrennen Kohlenstaub eingesetzt, so können die Pyrolyserückstände der Kohlevermahlung zudosiert und mit der Kohle gemeinsam homogenisiert und vermählen werden.
In einer vorteilhaften Variante des Verfahrens werden die homogenisierten festen Rückstände der Abfallstoffe im heißen Bereich des Vorwärmers, insbesondere im Kalzinator, aufgegeben, vor allem wenn sie relativ geringe Bestandteile an Brennbarem enthalten. Es steht dadurch eine lange Strecke zum Einmischen in den Klinker zur Verfügung, was eine noch stärkere Vergleichmäßigung des Klinkers bewirkt.
Ist der Pyrolyserückstand nahezu frei von brennbaren Bestandteilen, so kann er der Mühle für die Aufbereitung des Zementrohmehls zugeführt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante werden die Abfallstoffe vor der Pyrolyse vorgetrocknet. Eine solche Maßnahme ist vor allem bei der Verwertung von Schlämmen angezeigt, deren Wassergehalt in der Regel über 50 % liegt. Das in den Vorwärmer eingeleitete heiße Gas ist dann nicht mehr durch den Wasserballast "verdünnt". Bei dieser Verfahrensvariante lassen sich große Mengen feuchter Abfallstoffe ohne Beeinträchtigung der Klinkerqualität und ohne weiteren Brennstoff verwerten. Die Wärme aus dem Vorwärmer reicht zur Vortrocknuπg der Abfallstoffe aus. Wenn die nicht im geschlossenen Kreislauf geführten Brüden der Trocknung in einen mindestens 800 °C heißen Teil des Vorwärmers geleitet werden, wird eine Geruchsbelästigung aus der Abfalltrocknung mit Sicherheit vermieden.
Durch Abzug der Pyrolyserückstände vor ihrer weiteren Verwertung ist es ferner möglich, diese von eisenhaltigen Bestandteilen durch Magnetabscheidung zur befreien und/oder
ERSATZBLATT beispielsweise eine Absiebung großer, störender Bestandteile vorzunehmen. Auch kann zur Verbesserung des Homogenisierungseffektes eine vorherige Zerkleinerung durchgeführt werden.
Die den Schwelofen verlassenden Pyrolyserückstände werden bevorzugt in einem Wasserbad abgekühlt und von dort der weiteren Verwertung zugeführt. Sie können beispielsweise in Mischbetten oder Homogenisierungssilos vergleichmäßigt werden. Solche Einrichtungen sind allgemein bekannt. Sie kommen insbesondere bei der Aufbereitung von Zementrohmaterial zur Anwendung und dienen gleichzeitig als Pufferlager.
In einer vorteilhaften Variante des Verfahrens wird für die Verbrennung im Drehrohrofen anstelle der Luft wenigstens zum Teil Sauerstoff verwendet. Dadurch kann die Teilgasabzugs enge geringer gehalten und die Kapazität des Vorwärmers besser für die Verbrennung der Pyrolysegase genutzt werden. Ferner erlaubt die Verwendung von Sauerstoff den Einsatz von minderwertigen Brennstoffen, insbesondere von Pyrolyserückständen.
Eine Entlastung des Vorwärmers kann ferner dadurch erreicht werden, daß das Abgas aus dem Drehrohrofen nicht in den Vorwärmer geleitet, sondern anderweitig energetisch, zum Beispiel zur Erzeugung von Fernwärme oder Strom, genutzt wird.
Zur Systementlastung von Elementen beziehungsweise Verbindungen, die bereits im Temperaturbereich des Vorwärmers verflüchtigt werden, wie zum Beispiel leichtflüchtige Schwermetalle beziehungsweise Schwermetallverbindungen, die bei der Pyrolyse oder bei der Verbrennung der Pyrolyserückstände entstehen und Kreisläufe
ERSAT2BLATT bilden, kann auch ein Teil der Abgase des Vorwärmers ausgeschleust und, beispielsweise gemeinsam mit dem Bypassgas aus dem Drehrohrofen, abgekühlt und entstaubt werden.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus zwei Anlageteilen, einer Klinkerbrennanlage, bestehend aus Vorwärmer, möglichst mit Kalzinator, Drehrohrofen und Klinkerkühler und einem Schwelofen, in dem der Abfall eingespeist wird und wo er bei Wärmeübertragung aus der Kiinkerbrennanlage verschwelt und/oder teilverbrannt (pyrolysiert) wird, mit Einrichtungen zur Homogenisierung der Pyrolyserückstände nach der Verschwelung und/oder Teilverbrennung des Abfalls und einer Leitung zum Teilabzug heißer Drehrohrofengase. Eine Homogenisiereinrichtung besteht aus mindestens einem Silo oder einer Lagerhalde mit Mischvorrichtung, sowie einer zur Rohmehlaufgabe mengenproportionalen Steuerung. Dadurch kann eine größtmögliche Menge Abfall ohne Überschreiten der Höchstkonzentrationen von Schadstoffen im Klinker eingesetzt werden. Der Teilgasabzug befindet sich bevorzugt am Einlauf des Drehrohrofens. Bei den dort herrschenden Temperaturen sind die meisten störenden Stoffe in der GasphasTs.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schwelofen als Drehrohrofen ausgebildet. Die Abfallstoffe lassen sich darin gut durchlüften, und es tritt auch eine Vorhomogenisierung ein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines im Blockschaltbild gezeigten Ausführungsbeispieles weiter erläutert. In der Schemazeichnung sind nur die Richtungen der Gas- und Feststoffströme angegeben, aber keine Ventile, Beschleunigungs-, Steuer- und Regelorgane.
ERSATZBLATT Die Klinkerbrennanlage besteht aus einem Vorwärmer 1 (hier ausgebildet aus vier Wärmetauscherzyklonen 2 mit dem Kalzinator 3), einem Drehrohrofen 4 und einem Luftkühler 5, hier als Rostkühler ausgebildet. Rohmehl 6 wird im oberen Bereich des Vorwärmers 1 aufgegeben, der Klinker bei 7 dem Kühler 5 entnommen.
Heizwerthaltiger Abfall 8 wird in diesem Beispiel über den mit Abwärme aus dem Vorwärmer 1 beheizten Trockner 9 vorgetxTjckπet, ehe er über die Leitung 10 in den Schwelofen 11 gelangt. Ohne Abfallverwertung gelangen die Gase aus dem Drehrohrofen 4 über die Leitung 12 direkt in den Kalzinator 3, in den ebenfalls Brennstoff und heiße Luft aus dem Kühler geleitet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest ein Teil der Drehrohrofenabgase über 13 und/oder ein Teil der Kühlerabluft über 17 in den Schwelofen 11 geleitet; es kommt dort zu einer Pyrolyse und einer Trennung des Abfalls in brennbare Pyrolysegase 14 und feste Pyrolyserückstände 15, die im Regelfall auch noch heizwerthaltige Anteile enthalten.
Die Pyrolyserückstände aus dem Schwelofen 11 werden in einem Wasserbad 19 gekühlt und anschließend einer magnetischen Abscheidung und/oder einer Absiebung, gegetrerreπfalls auch einer Zerkleinerung in der Aufbereltungsstufe 20 unterzogen, bevor sie der Homogenisierung 18 zugeführt werden. Magnetische Bestandteile und unerwünschtes Uberkorn werden bei 25 ausgetragen.
Es hängt mit von der thermischen Behandlung des Abfalls im Schwelofen ab, wie die Rückstände am vorteilhaftesten weiterverarbeitet werden. Bei einer reinen Verschwelung durch die kaum noch Sauerstoff enthaltenden Ofengase 13 kann der Rückstand noch so viel Brennbares enthalten, daß
ERSATZBLATT er beispielsweise bei 30 ausgeschleust und zusammen mit hochwertigem Brennstoff, beispielsweise Kohlestaub, über den Brenner 21 dem Drehrohrofen 4 aufgegeben wird.
Besonders bei einer Teilverbrennung des Abfalls ist es sinnvoll, die homogenen, festen, überwiegend mineralischen Rückstände über die Leitung 22 direkt in den heißen Bereich des Vorwärmers beziehungsweise des Kalzinators des Vorwärmers oder in den Einlaufschacht des Drehrohrofens einzugeben. Dabei ist ein langer Weg über den unteren Wärmetauscherzyklon 23, die Einspeiseleitung 24 und den gesamten Drehrohrofen 4 gegeben, so daß der Pyrolyserückstand sehr gleichmäßig mit dem Rohmehl vermischt und in den Klinker eingebaut wird.
Es besteht darüberhinaus die Möglichkeit, die homogenisierten Rückstände über 30 abzuziehen und sie bei ■ der Kohlevermahlung oder der Kiinkervermahlung zuzudosieren,
über die Leitung 26 kann ein Teil der heißen Ofenabgase entfernt werden, was eine Verdünnung der im Kreislauf befindlichen und für die Klinkerherstellung unerwünschten, bei Abkühlung am Rohmehl wieder kondensierenden Stoffe zur Folge hat. Bei der Verwertung großer Abfallmengen muß auf die Unterbrechung beziehungsweise Verminderung einer solchen Kreislaufbildung verstärkt geachtet werden. Die Weiterbehandlung des bei 26 abgezogenen Gases - im wesentlichen eine Kühlung und Entstaubung - ist nicht mehr dargestellt. Je nach Art der Schadstoffe können diese Stäube in gewissen Mengen dem Klinker bei der Vermahlung wieder zugesetzt werden.
Ein Teil der Brennluft 31 für den Drehrohrofen 4 kann durch Sauerstoff 32 ersetzt werden.
ERSATZBLATT Größenordnungsmäßig kann nach diesem Verfahren ein halbes Kilogramm Hausmüll pro 1 Kilogramm Klinker entsorgt werden. Die Menge hochwertigen Brennstoffs zur Erzeugung von 1 Kilogramm Klinker dürfte bis 300 kcal erniedrigt werden können, weil das Heißgas aus dem Schwelofen zur vollen Deckung des Wärmebedarfs des Vorwärmers ausreichen kann, und darüber hinaus die Pyrolyserückstände zumindest zum Teil irr der Flammenzone des Drehrohrofens eingesetzt werden könrτeτr.-.
Zur Vortrocknung der Abfallstoffe 8 im Trockner 9 reichen die Abgase 27 des Vorwärmers 1 aus. Die nicht im Kreislauf geführten Brüden 28 der Trocknung werden dort in den Vorwärmer 1 eingeleitet, wo noch mindestens 800 °C herrschen. Dadurch werden alle geruchsbelästigenden Stoffe aus der Abfalltrocknung zerstört.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keine wesentliche Änderung und Erweiterung konventioneller Anlagen zur Herstellung von Bindemitteln, denn die zusätzlichen Gase aus der Abfallverwertung sind kein Ballast sondern Brennstoff.
Im Blockschaltbild ist der Schwelofen 11 als eine im Gjageπstrom betriebene Drehtrommel gezeigt. Der Einsatz einer* Gleichstromtrommel oder eine andere Ofenart ist jedoch ebenfalls möglich.
ERSATZBLATT

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verwertung heizwerthaltiger Abfallstoffe, insbesondere von Haus- und Industriemüll, in Verbindung mit der Wärmebehandlung von feinkörnigen, mineralischen Stoffen zur Herstellung von Bindemitteln, insbesondere von Zementklinker, durch Vorwärmung und Kalzination des Rohmehls in einem Vorwärmer, Brennen in einem Drehrohrofen und Kühlen des Klinkers mit Luft, wobei Wärme aus der Wärmebehandlung zur Pyrolyse der Abfallstoffe in einem Schwelσ en verwendet wird, die dabei anfallenden Pyrolysegase im Vorwärmer verbrannt und die Pyrolyserückstände in den Vorwärmer oder in den Drehrohrofen eingegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolyserückstände vor der Eingabe in den Vorwärmer oder in den Drehrohrofen homogenisiert werden und ein Teil der Ofengase aus* dem Drehrohrofen ausgeschleust wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Pyrolyse der Abfallstoffe heiße Abluft aus der Klinkerkühlung in den Schwelofen geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Pyrolyse der Abfallstoffe Ofengase aus dem Drehrohrofen in den Schwelofen geleitet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die homogenisierten Pyrolyserückstände in der Flammenzone des Drehrohrofens aufgegeben werden.
εRSATZBLATT
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die homogenisierten Pyrolyserückstände im heißen Bereich des Vorwärmers, insbesondere im Kalzinator, aufgegeben werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallstoffe vor der Pyrolyse vorgetrocknet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vortrocknung der Abfallstoffe Abgas aus dem Vorwärmer eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brüden der Trocknung in einen mindestens 800 °C heißen Teil des Vorwärmers geleitet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolyserückstände vor der Homogenisierung zerkleinert werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolyserückstände vor der Homogenisierung einer magnetischen Abscheidung unterzogen werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß grobe Bestandteile der Pyrolyserückstände vor der Homogenisierung abgesiebt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbrennung im Drehrohrofen anstelle von Luft wenigstens zum Teil Sauerstoff verwendet wird.
ERSATZBLATT
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bestehend aus einer Anlage zum Klinkerbrennen mit Vorwärmer, Drehrohrofen und Klinkerkühler und einem Schwelofen zur Pyrolyse von Abfallstoffen, mit Einrichtungen zur Übertragung von Wärme aus dem Klinkerbrennprozeß auf die Abfallstoffe im Schwelofen sowie zum Einleiten von Pyrolysegasen aus dem Schwelofen in, den Vorwärmer, insbesondere in den Kalzinator des Vorwärmers, und von Pyrolyserückständen aus dem Schwelofen in den Vorwärmer oder Drehrohrofen, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Homogenisierung (18, 20) der Pyrolyserückstände und eine Leitung (26) zum Teilabzug heißer Ofengase aus dem Drehrohrofen (4) vorhanden sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelofen (11) als Drehrohrofen ausgebildet ist.
ERSATZBLATT
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