WO2008032160A2 - Verfahren zum vorbehandeln von mit kohlenstoffträgern kontaminierten chargen - Google Patents

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    • 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
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44—Burning; Melting
    • C04B7/4407—Treatment or selection of the fuel therefor, e.g. use of hazardous waste as secondary fuel ; Use of particular energy sources, e.g. waste hot gases from other processes
    • C04B7/4446—Treatment or selection of the fuel therefor, e.g. use of hazardous waste as secondary fuel ; Use of particular energy sources, e.g. waste hot gases from other processes the fuel being treated in a separate gasifying or decomposing chamber, e.g. a separate combustion chamber

Definitions

  • the present invention relates to a process for the pretreatment of charges contaminated with carbon carriers for use in clinker furnaces.
  • From DE-C 35 33 775 is a plant for the production of cement clinker from raw meal using heat-containing
  • EP 1 334 954 A1 shows and describes a further development of this plant in which the utilization of heat-value-containing waste materials in a separate rotary kiln is now used to preheat cement raw meal in this separate reactor. Again, it was recognized that in the pollination or combustion of waste and in particular also lumpy waste in a rotary kiln can not be guaranteed that uniform conditions for the thermal treatment are created and in particular the occurrence of temperature peaks is prevented, leading to unwanted solid caking in the Rotary kiln leads.
  • the invention now aims to provide a method of the type mentioned, in which using known devices with only simple modifications of this device, the processing of, for example, petroleum-contaminated soils, soils, rocks, minerals or batches with low calorific value suitable for use in clinker furnaces. Specifically, the contaminated soils degraded near oilfields present a problem that could not be adequately solved by the known methods.
  • the inventive method is essentially characterized in that the batches are placed in a reactor and heated or dried with gases that the heated gases are withdrawn at temperatures below 1250 0 C preferably 700-900 0 C and the heated or dried batch at temperatures between 500 0 C and 1000 0 C is applied separately, wherein the temperatures by a regulation of the fresh air supply, a water or water vapor feed, adjusted and maintained by controlling the feed rate of the charge and / or process gases, such as tertiary air and, if necessary, by combustion of fuels to stabilize the temperature distribution in the reactor and that the gases withdrawn from the reactor at least partially in a circle to the reactor recycled and / or a Vorkalzinierprocess and / or a preheating the clinker furnace are supplied.
  • gases by a regulation of the fresh air supply, a water or water vapor feed, adjusted and maintained by controlling the feed rate of the charge and / or process gases, such as tertiary air and, if necessary, by combustion of fuels to stabilize the temperature distribution in the reactor and that
  • the essential advantage of the method according to the invention is that the temperatures are now influenced by a much more extensive control to meet the most diverse starting materials and in particular the contaminated with carbon carriers batches.
  • the regulation of the temperatures takes place not only by regulating the fresh air supply or by regulating the feed rate of the charge and / or process gases, such as tertiary air, but also, above all, additionally a possibility for the introduction of water or water vapor is provided in the reactor.
  • Contaminated waters can also be disposed of with such a device, wherein at the same time a reforming of gases can be carried out in the interior of the reactor in order to obtain high quality fuel gases directly.
  • the process according to the invention is carried out in such a way that the regulation of the temperatures with water is carried out using contaminated water, in particular contaminated with oil and / or hydrocarbons.
  • the procedure according to the invention can be such that the charge is mechanically agitated in the reactor and, in particular, circulated by rotation of the reactor, earths, soils, rocks or minerals with a low calorific calorific value preferably being used as charge with carbon carriers.
  • the temperature level in the additional reactor in which the carbonaceous contaminated batches are pretreated can be kept relatively low, since it does not depend on the combustion.
  • the calorific value of the contaminated batches is usually too low. Rather, it is important in the invention to keep the temperature low enough to avoid caking and temperature peaks caused by local burns with certainty.
  • the process according to the invention is carried out in this case so that the batch is discharged at temperatures of about 800 ° C.
  • 1 denotes a rotary kiln for clinker production, which raw meal is fed via a line 2.
  • the raw meal is mixed in a suspended gas scher warmed with cyclones 3 or calcined, the hot gases of the clinker furnace are fed via line 4 this Schwebegas139 (2004).
  • the clinker leaving the rotary kiln 1 passes into a clinker cooler 5.
  • the tertiary air withdrawn from the clinker cooler 5 returns via a first line 6 to the preheating or precalcining stage and thus to the suspended gas heat exchanger (cyclones 3), a subset via the line 7 a another rotary drum reactor 8 is supplied.
  • This further rotary drum reactor 8 now has a large number of feed devices, wherein via the line 9 fresh air, via the line 10 water or water vapor, via the line 11 with Kohlenstoffträgem contaminated charge and the line 12 optionally further fuel to stabilize the temperature distribution can be supplied in the reactor 8.
  • the hot process gases can be circulated through the ring line 13 v, in which case only a subset is recycled and surplus hot gases are withdrawn via line 14 and can be fed to the floating gas heat exchangers. Finally, via the line 15, the pretreated batches are discharged.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Vorbehandeln von mit Kohlenstoffträgern kontaminierten Chargen, wie beispielsweise mit Kohlenstoff - trägern verunreinigte Erden, Böden, Gesteine oder Mineralien mit geringem kalorischen Brennwert für den Einsatz in Klinker- Öfen, werden die genannten Chargen in einen Reaktor (8) verbracht und mit Gasen erhitzt bzw. getrocknet. Die erhitzten Gase werden bei Temperaturen unter 1250°C vorzugsweise 700- 900°C abgezogen und die erhitzte bzw. getrocknete Charge wird bei Temperaturen zwischen 500°C und 1000°C gesondert ausgebracht, wobei die Temperaturen durch eine Regelung der Frischluftzufuhr, einer Wasser- bzw. Wasserdampfzufuhr, durch Regelung der Aufgaberate der Charge und/oder von Prozessgasen, wie z.B. Tertiärluft sowie erforderlichenfalls durch eine Verbrennung von Brennstoffen zur Stabilisierung der Temperaturverteilung im Reaktor (8) eingestellt und aufrechterhalten werden. Die aus dem Reaktor (8) abgezogenen Gase werden wenigstens teilweise im Kreis dem Reaktor (8) rückgeführt und/oder einer Vorkalzinierstufe und/oder eine Vorwärmstufe des Klinkerofens (1) zugeführt.

Description

Verfahren zum Vorbehandeln von mit Kohlenstoffträgern kontaminierten Chargen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vor- behandeln von mit Kohlenstoffträgern kontaminierten Chargen für den Einsatz in Klinkeröfen.
Bei der Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl ist es bekannt, Zyklonschwebegas-Wärmetauschersysteme als Rohmehlvor- wärmer einzusetzen. Derartige Wärmetauschersysteme werden üblicherweise mit Brennstoff und mit Tertiärluft aus dem Klinkerkühler versorgt. Im Anschluss an die Vorwärmung bzw. ein Kalzinieren wird in einem Drehrohrofen gesintert, wobei Klinker ausgetragen wird.
Für den Einsatz von Sekundärbrennstoffen mit geringerem kalorischem Wert ist es bekannt, diese entweder unmittelbar in den Drehrohrofen für die Klinkerherstellung einzutragen oder aber zuvor in einem gesonderten Reaktor zu verschwelen oder zu vergasen. Bei Verwendung gesonderter Reaktoren kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass alternative Brennstoffe mit relativ geringerem Heizwert zumeist eine längere Verweilzeit für eine mehr oder minder vollständige Umsetzung erfordern. In der EP-A 764 614 ist zu diesem Zweck eine als Nebenreaktor betriebene Kalziniereinrichtung bekannt geworden, welche nach Art eines Schachtvergasers mit grobstückigen Abfallstoffen und insbesondere Altreifen als Brennstoff bestückt wurde. Das in einem derartigen Schachtvergaser entstehende Produktgas wurde dann als Brenngas in den Kalzinator geleitet, wobei die Rest- Stoffe der im Schachtvergaser vergasten Altreifen durch eine mechanische Ausstoßvorrichtung in den Drehofeneinlaufschacht transportiert wurden.
Aus der DE-C 35 33 775 ist eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl unter Verwendung von heizwerthaltigen
Abfallstoffen bekannt geworden, bei welchen diese alternativen
Brennstoffe nach ihrer Trocknung in einen mit dem Drehofen- abgas und einem Teilstrom der Tertiärluft betriebenen Schwelofen zur Pyrolyse bzw. Teilverbrennung der Abfallstoffe eingeführt werden. Bei diesem Verfahren wird das Pyrolysegas in den Kalzinator eingeführt.
Die EP 1 334 954 Al zeigt und beschreibt eine Weiterbildung dieser Anlage, bei welcher nunmehr die Verwertung heiz- werthaltiger Abfallstoffe in einem gesonderten Drehofen dazu genutzt wird, um Zementrohmehl in diesem gesonderten Reaktor vorzuwärmen. Auch hier wurde erkannt, dass bei der Verschwelung bzw. Verbrennung von Abfallstoffen und insbesondere auch grobstückigen Abfallstoffen in einem Drehrohrofen keineswegs sichergestellt werden kann, dass gleichmäßige Bedingungen für die thermische Behandlung geschaffen werden und insbesondere das Auftreten von Temperaturspitzen verhindert wird, die zu unerwünschten Feststoffanbackungen im Drehrohrofen führt.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem unter Verwendung bekannter Einrichtungen bei lediglich einfachen Modifikationen dieser Einrichtung auch die Aufarbeitung von beispielsweise mit Erdöl kontaminierten Böden, Erden, Gesteinen, Mineralien bzw. Chargen mit geringem kalorischen Heizwert für den Einsatz in Klinkeröfen in geeigneter Weise vorbereitet werden können. Im Speziellen stellen die in der Nähe von Ölbohrfeldern abgebauten kontaminierten Böden bzw. Erden ein Problem dar, welches mit den bekannten Verfahren nicht in geeigneter Weise gelöst werden konnte .
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Chargen in einen Reaktor verbracht und mit Gasen erhitzt bzw. getrocknet werden, dass die erhitzten Gase bei Temperaturen unter 12500C vorzugsweise 700-9000C abgezogen werden und die erhitzte bzw. getrocknete Charge bei Temperaturen zwischen 5000C und 10000C gesondert ausgebracht wird, wobei die Temperaturen durch eine Regelung der Frischluftzufuhr, einer Wasser- bzw. Wasserdampf- zufuhr, durch Regelung der Aufgaberate der Charge und/oder von Prozessgasen, wie z.B. Tertiärluft sowie erforderlichenfalls durch eine Verbrennung von Brennstoffen zur Stabilisierung der Temperaturverteilung im Reaktor eingestellt und aufrecht- erhalten werden und dass die aus dem Reaktor abgezogenen Gase wenigstens teilweise im Kreis dem Reaktor rückgeführt werden und/oder einer Vorkalzinierstufe und/oder eine Vorwärmstufe des Klinkerofens zugeführt werden. Während die Heizung bzw. Trocknung weitestgehend konventionell erfolgt, besteht der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass die Temperaturen nun durch eine wesentlich umfangreichere Regelung beeinflusst werden, um die unterschiedlichsten Einsatzstoffe und insbesondere den mit Kohlenstoffträgern kontaminierten Chargen gerecht zu werden. Wesentlich für das erfin- dungsgemäße Verfahren ist hierbei, dass die Regelung der Temperaturen nicht nur durch die Regelung der Frischluftzufuhr bzw. durch eine Regelung der Aufgaberate der Charge und/oder von Prozessgasen, wie z.B. Tertiärluft, erfolgt, sondern dass vor allen Dingen auch zusätzlich eine Möglichkeit für das Einbringen von Wasser bzw. Wasserdampf in den Reaktor vorgesehen ist. Mit einer derartigen Einrichtung können auch kontaminierte Wässer entsorgt werden, wobei gleichzeitig im Inneren des Reaktors ein Reformieren von Gasen vorgenommen werden kann, um unmittelbar zu hochwertigen Brenngasen zu ge- langen. Die Umsetzung von Kohlenstoffträgem mit Wasserdampf bei entsprechend hohen Temperaturen führt nämlich unmittelbar zu Spaltgas, sodass hier aus gering heizwertigen Ausgangsprodukten hochwertige Heizgase gewonnen werden können. Wesentlich für den Einsatz unterschiedlichster Materialien ist aber nun nicht, dass eine bestimmte Umsetzung bzw. ein bestimmter Grad der Umsetzung erzielt wird, sondern dass eine bestimmte Temperaturführung eingehalten wird, welche die Ausbildung von Anbackungen durch Temperaturspitzen mit Sicherheit verhindert. Dies gelingt durch die umfangreiche Regelung, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen wird, wobei ergänzend erforderlichenfalls eine Verbrennung von Brennstoffen in dem Umfang vorgenommen wird, welcher zur Stabilisierung der Temperaturverteilung im Reaktor erforderlich ist.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchge- führt, dass die Regelung der Temperaturen mit Wasser unter Einsatz von kontaminiertem, insbesondere mit Öl und/oder Kohlenwasserstoffen verunreinigtem Wasser vorgenommen wird.
Wie mit bekannten Einrichtungen kann erfindungsgemäß so vorgegangen werden, dass die Charge im Reaktor mechanisch bewegt und insbesondere durch Rotation des Reaktors umgewälzt wird, wobei vorzugsweise als Charge mit Kohlenstoffträgem verunreinigte Erden, Böden, Gesteine oder Mineralien mit geringem kalorischen Brennwert eingesetzt werden.
Insgesamt kann das Temperaturniveau in dem zusätzlichen Reaktor, in welchem die mit Kohlenstoffträgem kontaminierten Chargen vorbehandelt werden, relativ niedrig gehalten werden, da es ja nicht auf die Verbrennung ankommt. Für eine derartige Verbrennung ist der kalorische Heizwert der kontaminierten Chargen in der Regel zu gering. Vielmehr kommt es erfindungsgemäß darauf an, die Temperatur niedrig genug zu halten, um ein Anbacken und Temperaturspitzen durch lokale Verbrennungen mit Sicherheit zu vermeiden.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren hierbei so durchgeführt, dass die Charge bei Temperaturen von etwa 8000C ausgetragen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung näher erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Drehrohrofen für die Klinkerherstellung bezeichnet, welchem Rohmehl über eine Leitung 2 aufgegeben wird. Das Rohmehl wird in einem Schwebegaswärmetau- scher mit Zyklonen 3 vorgewärmt bzw. kalziniert, wobei die Heizgase des Klinkerofens über die Leitung 4 diesem Schwebegaswärmetauscher zugeführt werden.
Der den Drehrohrofen 1 verlassende Klinker gelangt in einen Klinkerkühler 5. Die aus dem Klinkerkühler 5 abgezogene Tertiärluft gelangt über eine erste Leitung 6 zurück zur Vorwärm- bzw. Vorkalzinierstufe und damit zu dem Schwebegaswärmetauscher (Zyklone 3), wobei eine Teilmenge über die Leitung 7 einem weiteren Drehtrommelreaktor 8 zugeführt wird. Dieser weitere Drehtrommelreaktor 8 verfügt nun über eine umfangreiche Anzahl von Aufgabeeinrichtungen, wobei über die Leitung 9 Frischluft, über die Leitung 10 Wasser bzw. Wasserdampf, über die Leitung 11 mit Kohlenstoffträgem kontaminierte Charge und über die Leitung 12 ggf. weiterer Brennstoff zur Stabilisierung der Temperaturverteilung im Reaktor 8 zugeführt werden kann. Die heißen Prozessgase können über die Ringleitung 13 v im Kreislauf geführt werden, wobei hier lediglich eine Teilmenge im Kreislauf geführt wird und überschüssig heiße Gase über die Leitung 14 abgezogen werden und den Schwebegaswärmetauschern zugeführt werden können. Über die Leitung 15 schließlich werden die vorbehandelten Chargen ausgetragen.
Durch entsprechende Überwachung der Temperaturen im Inneren des Drehtrommelreaktors 8 durch schematisch mit 16 angedeutete Temperatursensoren, deren Signale einem Prozessor 17 zugeführt werden, können die einzelnen Zufuhrraten in den Aufgabeleitungen 9, 10, 11 und 12 über entsprechende Steuerglieder, welche mit 18 angedeutet sind, in der geforderten Weise geregelt werden.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Vorbehandeln von mit Kohlenstoffträgem kontaminierten Chargen, wie beispielsweise mit Kohlenstoff- trägem verunreinigte Erden, Böden, Gesteine oder Mineralien mit geringem kalorischen Brennwert, für den Einsatz in Klinkeröfen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Chargen in einen Reaktor (8) verbracht und mit Gasen erhitzt bzw. getrocknet werden, dass die erhitzten Gase bei Temperaturen unter 12500C vorzugsweise 700-9000C abgezogen werden und die erhitzte bzw. getrocknete Charge bei Temperaturen zwischen 5000C und 10000C gesondert ausgebracht wird, wobei die Temperaturen durch eine Regelung der Frischluftzufuhr, einer Wasser- bzw. Wasserdampfzufuhr, durch Regelung der Aufgaberate der Charge und/oder von Prozessgasen, wie z.B. Tertiärluft sowie erforderlichenfalls durch eine Verbrennung von Brennstoffen zur Stabilisierung der Temperaturverteilung im Reaktor (8) eingestellt und aufrechterhalten werden und dass die aus dem Reaktor (8) abgezogenen Gase wenigstens teilweise im Kreis dem Reaktor (8) rückgeführt werden und/oder einer Vorkalzinierstufe und/oder einer Vorwärmstufe des Klinkerofens (1) zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Temperaturen mit Wasser unter Einsatz von kontaminiertem, insbesondere mit Öl und/oder Kohlenwasserstoffen verunreinigtem Wasser vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Charge im Reaktor (8) mechanisch bewegt und insbesondere durch Rotation des Reaktors (8) umgewälzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Charge mit Kohlenstoffträgem verunreinigte Erden, Böden, Gesteine oder Mineralien mit geringem kalorischen Brennwert eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Charge bei Temperaturen von etwa 8000C ausgetragen wird.
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