NO853144L - Innretning til fremstilling av alkalifattig sementklinker. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører området sementfremstilling etter

tørke- og halvtørkefremgangsmåten, og vedrører en innretning til fremstilling av alkalifattig sementklinker av alkaliholdig og andre skadestoffholdige råmaterialer og skadestoffholdige brennstoffer. Denne løsning ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis egnet for brenning av sement-klinkere ved hjelp forvarmer, dreierørsovn og kjøler.

Råmaterialene for sementfremstillingen omfatter tilsvarende de geologiske betingelser, spesielt en bestemt mengde av alkali-, klor- og svovelforbindelser. Dessuten er dette også tilfellet for de nødvendige brennstoffer. Disse kjemikalier fordamper ved sementklinkerfremstillingen i de varme ovnssoner, spesielt i sinterområdet, og transporteres med avgasstrømmen i retning av forvarmeren. I de kaldere områder av ovnssyst- serer disse kjemiske forbind-elser og kommer med materialstrømmen igjen i sintersonen. Derved fører det indre kretsløp til anrikning av alkali-forbindelser som har til følge de klebende støvavlegninger resp. -avsetninger i forvarmerene og kvalitetstap ved de produserte sementer.

Det er kjent at bestemte tilsetningsstoffer, som inneholder kiselsyre i amorf resp. oppløselig form, bare kan forarbeides til betong, når den dertil anvendte sement har et alkaliinnhold på^0,6 masse-% Na20-ekvivalent, da ellers betongen ødelegges ved alkalidrift. Det betyr at på forhånd for territorier med tilslagsstoffer som inneholder kiselsyre i amorf resp. oppløselig form, er alkaliinnholdet av sementene som skal anvendes, å senke til 0,6 masse-% Na20-ekvivalent ved sementfremstillingen.

I henhold til teknikkens stand er senking av alkaliinnholdet av sementklinker mulig ved såkalt "Bypass"-systemer. Derved avbrytes alkalikretsløpet i overgangsområdet mellom forvarmer og dreierørsovn, idet en del av avgassen (røkgassen) eller den samlede avgassmengde av dreierørsovnen, uttas fra systemet, avstøves og igjen tilføres til systemet eller

blåses ut i atmosfæren. Det dannede støv kasseres.

Man fører gassen ut fra ovnen på et sted, hvor alkaliforbindelsene foreligger mest mulig gassformet, og hvori det hersker bare liten støvkonsentrasjon, deretter avkjøles gassen ved hjelp av kald luft godt, idet det er problematisk å hindre at støvet berører kjøleinnretningens vegger og at alkali-forbindelsen kondenseres på veien til kjøleinnretningen for å unngå klebeforeteelser resp. avleiringer. Etter kjølingen foregår vanligvis en fukting (kondisjonering) av "Bypass"-gassen for deretter å kunne gjennomføre støvutskillelsen i en elektrisk gassrenseinnretning. Den avkjølte "Bypass"-gass føres deretter enten direkte i atmosfæren eller til-bakeføres bak forvarmeren til røkgassen av ovnsnalegget.

Til slike løsninger hører bl.a. DE-OS 2 335 045, DE-OS

2 613 610, DE-PS 2 708 486 C 2, DE-OS 2 742 099 og DE-OS 2 838 692.

De ifølge teknikkens stand kjente innretninger og anlegg

til fremstilling av alkalifattig sementklinker er bygnings-messig og utrustningsteknisk meget omstendelig. Videre ulemper ved disse kjente løsninger er driftsvanskelig-heter, når alkaliforbindelsene allerede kondenseres før bortskyving av gassen, og er bundet til støvet, den manglende eller manglende fjerning av avgassen av skade-stoffer, som fremfor alt r^S, SO2og NOx, varmetap som utgjør inntil 50% av det samlede varmeforbruk og ikke-utnyttelse av sekundærvarmen for forbrukere utenfor sementklihker-brennanlegget.

Oppfinnelsens formål er å tilveiebringe en enkel og pris-gunstig innretning, hvormed det kan fremstilles alkalifattig sementklinker høyproduktivt og økologisk fordel-aktig, som overfører de dannede biprodukter i en nyttbar form og muliggjør utnyttelsen av sekundærvarmen.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å frembringe en innretning til fremstilling av alkalifattig sementklinker, hvor det fra røkgassene, som har temperaturer på 750°C og høyere, fjerner skadelige bestanddeler, spesielt alkalifor-bindelser eller også S02, H2S' N0X'C1 og stØv«

Denne oppgave løses ved at i området av overgangen fra for-varme til dreierørsovn på et røkgassuttakssted er det anordnet en med vaskevæske, fortrinnsvis vann, drevet vannstrålereaktor, hvortil det hører en pumpe, idet det ved den til røkgassuttaksstedet ovenforliggende ende slutter seg en oppfangingsbeholder, som har en svømmeventil for friskvanntilførsel, en kjemikalietilsetning og en rengassuttredelsesstuss. Fra denne rengassuttredelsesstuss fører en rengassrørledning, hvori det er innbundet en støttelufter til forvarmegassledningen. Rengassrørledningen har bak støttelufteren et rengassuttak til atmosfæren. Rengassrørledningen og forvarmerrøkgassledningen forener

seg til en røkgassblandeledning som er lagt over en røk-gasslufter til et elektrofilter.

Bak oppfangingsbeholderen, hvori det befinner seg en varmeutveksler med tilførsel- og tilbakeløpsledninger, er det koblet en slamutskiller som kan være utrustet med en kjøling med en pumpe. Alternativt til slamutskilling er det også mulig et adskilt vannkretsløp med slamutskiller.

Selve oppfangingsbeholderen kan også eksempelvis være ut-formet som varmeutveksler ved hjelp av dobbeltmantel-konstruksj on.

Denne nye innretning til fremstilling av alkalifattig sementklinker funksjonerer således at ved røkgassuttaks-stedet uttas røkgass som såkalt "Bypass"-gass ved hjelp av undertrykk, som vannstrålereaktoren frembringer. Derved foregår plutselig, intens og fullstendig varme- og stoffutveksling mellom vaskevæsken og den uttatte røkgass, idet vaskevæske og gass antar samme temperatur, støv og vannopp- løselige kjemikalier fra gassformen går over i den vandige fase, og S02bindes til støvets CaO. Alkaliene oppløser seg for en vesentlig del i vann og er for den andre resterende del inneholdt i de uoppløselige residuer.

Fra vannstrålereaktoren føres blandingen av vaskevæske og gjenbliven fuktig røkgass etter foretatt varme- og stoffutveksling direkte til oppfangingsbeholderen, hvori det på grunn av tetthetsforskjeller foregår en adskillelse av denne blanding, idet de faste bestanddeler faller ut.

Av den til vannstrålereaktoren tilordnede pumpe tilsuges vaskevæsken fra oppfangingsbeholderen og tilfører i kretsløp over vannstrålereaktoren igjen til oppfangingsbeholderen.

Tilsvarende dannelsen av faste residuer føres enten den samlede til vannstrålereaktoren tilførte vannmengde fra oppfangingsbeholderen over slamutskilleren eller slam-utskillelsen foretas ved hjelp av det adskilte vannkrets-løp, hvori det er innbundet slamutskiller.

Fra slamutskilleren trer det ut foruten slam renset vaskevæske, som eventuelt igjen oppvarmes.

Til regenerering av vaskevæsken setter man i dens kretsløp kjemikalier som pH-verdi-reguleringsmidler, fnokningsmidler og tensider.

Med denne innretning er det fremstillbart sementklinker med et alkaliinnhold på 0,6 masse-%, Na20-ekvivalent. De derved produserte biprodukter kan igjen anvendes for sementfremstillingen eller eksempelvis som gjødningsmiddel.

For å nytte sekundærvarmen forbinder man den i oppfangingsbeholderen innstalerte varmeutveksler eller den som varmeutveksler utformede oppfangingsbeholder ved hjelp av rør-ledninger eksempelvis med et varmesystem.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives ved hjelp av to utførelseseksempler.

Fig. 1 viser et sementklinkerbrennanlegg for halvtørr-fremgangsmåten og

fig. 2 viser et sementklinkerbrennanlegg for tørr-fremgangsmåten.

1 første utførelseseksempel (halvtørr-fremgangsmåten ifølge fig. 1) er det ved et mellom dreierørsovn 1 og ristforvarmer 2 liggende røkgassuttakssted 3, anordnet en vannstrålereaktor 4. Denne vannstrålereaktor 4 munner i en oppfangingsbeholder 5 som inneholder en varmeutveksler 14 til sekundærenergiutnyttelse ved tilførsel- og tilbakeløpsledninger 13, en svømmeventil 15 samt en kjemikalietilsetning 19. Til oppfangingsbeholderen 5 slutter det seg vaskevæskeledningen 20, hvori det er anordnet pumpen 12 og varmeutveksleren 17. Videre er renseledningen 25 tilknyttet oppfangingsbeholderen 5, hvori det er anordnet slamutskiller 10, pumpe 18 og varmeutveksler 17. Slamutskilleren 10 er utrustet med en kjøling 16. I vannstrålereaktoren 4 frembringes ved hjelp av den i omløp pumpede vaskevæske et undertrykk.

Derved frasuges røkgassen ved røkgassuttaksstedet 3 fra rist-forvarmeren 2, og det kommer på grunn av denne frasugnings-prosess til en plutselig og intens varme- og stoffutveksling mellom det rundtpumpede vann som vaskevæske og "Bypass"-gassen. Vann-røkgass-blandingen føres inn i oppfangingsbeholderen 5, hvori det på grunn av tetthetsforskjellene foregår en adskillelse av blandingen i flytende og gassformet fase. Den for økologisk skadelige bestanddeler best mulig befridde, fuktige og avkjølte "Bypass"-gass forlater over renseuttredelsesstusser 6 oppfangingsbeholderen og føres enten til rengassuttak 24 i atmosfæren eller tilblandes i forvarmerøkgassledning 22 til kondisjonering, hvoretter røk- gassblandingen over røkgassutlufteren 8 og røkgassblandeled-ning 23 føres i elektrofilteret 9.

Vaskevæsken eller en del av denne fører fra oppfangingsbeholderen 5 over en hydrozyklon 10 og etter slamutskilling over varmeutveksler 17, hvori ved hjelp av vaskevæske-kretsløpet den rensede vaskevæske oppvarmes og tilbakeføres med pumpen 18 til oppfangingsbeholderen 5. For å holde vannmengden konstant i systemet setter man til oppfangingsbeholderen 5 over svømmeventil 15 friskvann, som på forhånd benyttes for i-avkjøling 16 av hydrozyklonen 10 for å oppnå et konsentrasjonsfall for utskillelse av de vannopp-løselige "Bypass"-bestanddeler. Det utskilte slam 11 kan videreutnyttes tilsvarende de allerede nevnte eksempler.

Ifølge det annet utførelseseksempel (tørr-fremgangsmåten ifølge fig. 2) er vannstrålereaktoren 4 i overgangen mellom sjaktforvarmer 2 og dreierørsovn 1 anordnet på et røkgass-uttakssted 3. Vannstrålereaktoren 4 er foret ildfast og munner i oppfangingsbeholderen 5, som er utrustet med varmeutveksleren 14 til sekundærenergiutnyttelse og tilførsel-

og tilbakeløpsledninger 13 samt en svømmeventil 15. I vaskevæskeledningen 20 er det til slamutskillelse anordnet hydrozyklonen 10 og til drift av vannstrålereaktoren 4 pumpen 12.

I vannstrålereaktoren 4 frembringes ved hjelp av den i omløp pumpede vaskevæske et undertrykk.

Derved foregår "Bypass"-gassuttaket ved røkgassuttaksstedet 3. Dermed gjennomblandes gass og vaskevæske godt, idet det inntrer impulsiv og fullstendig varme- og stoffutveksling mellom begge medier. Deretter føres vann-"Bypass"-blandingen til oppfangingsbeholderen 5, hvor det på grunn av tetthetsforskjeller adskilles den gassformede fase fra den flytende fase. Deretter unnviker den rensede, fuktige og avkjølte "Bypass"-gass over rengassuttredelsesstussen 6 fra oppfangingsbeholderen 5, idet gassbefordringen foregår ved hjelp av støttelufteren 7 i rengassrørledningen 21. Den rensede og avkjølte "Bypass"-gass anvendes til kondisjonering av sjaktforvarmegassen. For dette formål munner rengassrørledningen 21 i forvarmerøkgassledningen 22. Den således frembragte gassblanding transporteres ved hjelp av røkgasslufteren 8 i røkgassblandeledningen 23 til elektrofilteret 9. Således kan den i henhold til teknikkens stand tidligere anvendte omstendelige kondisjonering av forvarme-avgassen fra tørrdreieovnen bortfalle. For å holde vannmengden konstant i systemet tilsettes friskvann over svømme-ventilen 15 til oppfangingsbeholderen 5.

Da støvkonsentrasjonen av "Bypass"-gassen ved sementfremstillingen etter tørr-fremgangsmåten er større enn ved sementfremstillingen etter halvtørr-fremgangsmåten, an-ordnes hydrozyklonen 10 mellom oppfangingsbeholderen 5 og pumpen 12 og behøver ingen avkjøling, da det med de utbragte store mengder slam 11 unngås en anrikning av de oppløselige bestanddeler over metningen.

Spesifikke fordeler ved oppfinnelsen er det lille alkaliinnhold av sementklinkeren, de tilsammen lave investerings-omkostninger for de byggmessige og utrustningstekniske anleggsdeler, derved spesielt innsparing av omstendelig kondisjoneringsanlegg og ekstra "Bypass"-gassfilteret,

det dermed forbundede mindre plassbehov for de tilsvarende sementklinkerbrennanlegg, den fullstendige fjerning av støv og SC>2fra "Bypass"-gassen og dermed den økologisk av-lastende arbeidsmåte.

En stor fordel består også i at de allikevel korte rør-ledningsstrenger ikke tetter seg til og inntrer ikke i klebende støvavleiringer i de angjeldende aggregater, hvorved den effektive arbeidsmåte av innretningen ifølge oppfinnelsen på grunn av unngåelse av driftsforstyrrelser, er sikret i forhold til hittil anvendt anlegg.

Av fordel er videre at det oppstår målrettede biprodukter som er økonomisk utnyttbare og at det er mulig med effektiv utnyttelse av sekundærvarmen.

Claims (4)

1. Innretning til fremstilling av alkalifattig sementklinker, bestående av forvarmer, dreierørsovn og gassrensing, karakterisert ved at det mellom forvarmeren (2) og dreierørsovnen (1) ved et røkgassuttakssted (3) er anordnet et vannstrålereaktor (4).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at til den i røkgass-uttaksstedet (3) overforliggende ende av vannstrålereaktoren (4) tilslutter det seg en oppfangingsbeholder (5) som har en svømmeventil (15) for friskvanntilførsel, en kjemikalietilsetning (19) og en rengassuttredelsesstuss (6).

3. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at fra rengassuttredelsesstussen (6) fører en rengassrørledning (21), hvori det er innbundet en støttelufter (7) til forvarmerøkgass-ledningen (22), idet rengassrørledningen (21) bak støtte-luf teren (7) har et rengassuttak (24) til atmosfæren og at en røkgassblandeledning (23) er lagt over en røkgasslufter (8) til elektrofilteret (9).

4. Innretning ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at det til oppfangingsbeholderen (5), hvortil det er tilordnet en varmeutveksler (14) med tilførsel- og returledninger (13), er etterkoblet en slamutskiller (10) med en pumpe (18).