EP0256021A1 - Verfahren zur verringerung der emission von während der erhitzung des rohmehles im vorwärmesystem, insbesondere im schwebegas-wärmeaustauscher bei der zementherstellung gebildetem schwefeloxid und/oder von flüchtigen organischen verbindungen und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur verringerung der emission von während der erhitzung des rohmehles im vorwärmesystem, insbesondere im schwebegas-wärmeaustauscher bei der zementherstellung gebildetem schwefeloxid und/oder von flüchtigen organischen verbindungen und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

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Publication number
EP0256021A1
EP0256021A1 EP19860906223 EP86906223A EP0256021A1 EP 0256021 A1 EP0256021 A1 EP 0256021A1 EP 19860906223 EP19860906223 EP 19860906223 EP 86906223 A EP86906223 A EP 86906223A EP 0256021 A1 EP0256021 A1 EP 0256021A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sulfur oxide
organic compounds
raw meal
release
heating
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Withdrawn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
EP19860906223
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ludwig Kwech
Rainer Hoffmann
Harald Harmuth
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.)
Perlmooser Zementwerke AG
Original Assignee
Perlmooser Zementwerke 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 Perlmooser Zementwerke AG filed Critical Perlmooser Zementwerke AG
Publication of EP0256021A1 publication Critical patent/EP0256021A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/60—Methods for eliminating alkali metals or compounds thereof, e.g. from the raw materials or during the burning process; methods for eliminating other harmful components
    • 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 specially adapted for rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge
    • F27B7/2041—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of at least two strings of cyclones with two different admissions of raw material
    • F27B7/205—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of at least two strings of cyclones with two different admissions of raw material with precalcining means on the string supplied with exhaust gases from the cooler

Definitions

  • the present invention relates to the reduction of the emission of sulfur oxide and / or of volatile organic compounds formed during the heating of the raw meal in the preheating system, in particular in the floating gas heat exchanger during cement production. According to the invention, these emissions are reduced in that the sulfur oxide and or the volatile organic compounds are released in a partial gas stream, in particular a suspended gas heat exchanger, and are preferably fed back to the furnace system for integration during the cement firing process.
  • cement clinker is usually produced largely using the suspended gas heat exchanger process, in which finely ground zeolite powder is preheated in a single-strand or multi-strand heat exchanger using the sensible heat of the furnace exhaust gas and possibly a further combustion in suspension in the flue gas is then precalcined, depending on the procedure, or given to the rotary kiln immediately after preheating, is burned in the rotary kiln to form the desired clinker phases, after which the clinker is cooled in a clinker cooler.
  • the heat exchanger mentioned is usually a (often 4-stage) arrangement of cyclones which are successively flooded by the flue gas, the raw meal being fed into the gas line to the top cyclone, in which the flue gas is heated, after separation in the cyclone of the next lower stage, where heating takes place again, etc. It is customary to partially calcine the preheated hot meal in the gas line between the inlet of the furnace and the bottom cyclone of the heat exchanger, or also predominantly if fuel is introduced further. We also use our own pre-caicinators, which largely calcinate the hollow before entering the furnace. Conventional heat exchanger designs differ in the number of floods through which the flue gas to the calciner or furnace inlet flows in parallel, and in the type of flour guidance which can be carried out separately for each flood or can also cross from one to the other.
  • post-cleaning can be carried out to reduce the emission, which is preferably done in the combustion plant itself even in areas of higher temperature, for example can be carried out in the lowest heat exchanger stage, in the calcining device or in the stovepipe.
  • Preheating system in particular in the suspended gas heat exchanger in the cement production of sulfur oxide and / or volatile organic compounds, is accordingly characterized in that the formation and release of the sulfur oxide from the sulfur compounds and or the release of the organic compound of the raw meal at least partially with a portion gas flow takes place in a separate heating device and that the exhaust gas leaving this device, enriched with sulfur oxide and / or the organic compounds or their decomposition products, is subjected to a post-purification for separation and / or is returned to the existing furnace system in a temperature range, in which is a reaction and integration of the sulfur oxide and / or the organic compounds or their decomposition products.
  • the raw meal is heated in the device provided for the release of the sulfur oxide and / or the volatile organic compounds by supplying one of the existing heat exchanger system and / or the furnace inlet area and / or the furnace head and / or the amount of hot gas removed from the clinker cooling device.
  • the exhaust gas enriched with sulfur e ⁇ dd and / or the organic compounds is returned to that area of the furnace system in which the deacidification of the CaCO- takes place, preferably to the calciner.
  • the exhaust gas enriched with sulfur oxide and / or the organic compounds is fed to an independent flue gas scrubber according to a conventional method.
  • a further, expedient embodiment of the method according to the invention provides that the exhaust gas enriched with sulfur oxide and / or the organic compounds is fed to the furnace at the furnace outlet, preferably as secondary air.
  • a particularly advantageous variant of the method according to the invention is characterized in that the heating of the raw meal in the separate device provided for the release of the sulfur oxide and / or the volatile organic compounds in its entirety or, in combination with the above-mentioned heating of the raw meal with hot gas , partly by its own firing device, preferably its own burner.
  • the formation and release of the sulfur oxide is carried OF INVENTION ⁇ -making according to the designated special device advantageously in a temperature range between 280 ° C and 700 ° C, preferably between 300 ° C and 600 ° C, in particular between 380 ° C and 500 ° C *
  • the formation and release of the organic compounds takes place in the separate device provided for this purpose advantageously in a temperature range between 100 ° C. and 500 ° C., preferably 150 ° C. and 00 ° C., in particular between 200 ° C. and 300 ° C.
  • the temperature in the separate device provided for the formation and release of the sulfur oxide and / or the organic compound is advantageously controlled by a separate firing device for the heating device provided for the release of the sulfur oxide and / or the organic compounds and / or a quantity control of the hot gas supplied to this heating device.
  • the proportion of the current supplied to the heating apparatus gesondsp- th Rohmehles is in Depending ⁇ @ keitvom sulfur -halt of the clean gas regulated.
  • the purpose of this procedure is to minimize the amount of flour supplied to the heating device depending on the actual need due to the current emission, so that the additional heat consumption caused by the amount of flour supplied to the heating device is minimized as far as possible.
  • the furnace operation can be economically adapted to the respective raw material situation.
  • a further expedient embodiment of the method according to the invention provides for the feed of a raw meal partial stream or one or more raw meal components without preheating into the tertiary air, in particular a raw meal partial flow with an increased sulfide content or an increased content of volatile organic compounds.
  • the raw meal partial flow or the raw meal components * Part or all of it is fed to the furnace and any remaining portion is removed from the process and ensiled.
  • a simple solution can be found in the event that the sulfide or the volatile organic bistands are concentrated in one component. This can happen, for example, if the raw meal is made from lime and clay and that Sulfide is concentrated in the lower clay component.
  • the lime content of the raw meal in the heating device would be virtually ballast and would have an unfavorable thermal effect, whereas the low quantity ratio of the clay to the entire raw meal allows this special solution.
  • a heat exchange is carried out between flue gas after the heat exchanger and tertiary air after the heating device.
  • This special procedure can be advantageous, for example, if the raw material chemistry directly requires the entire raw meal stream to be fed onto the heating device without prior preheating. In this case, a sharp drop in temperature of the entire tertiary air and possibly additional firing can be expected, combined with an increased flue gas temperature after the heat exchanger.
  • a heat exchange between flue gas after the heat exchanger and tertiary air after the heating device can equalize the two temperatures. This heat exchange is advantageously carried out indirectly, so that the tertiary air can then be fed back to the calciner.
  • the present invention furthermore relates to a device for carrying out the method described above, which is characterized in that the device device for releasing the sulfur oxide and / or the organic compounds from the raw meal from a riser and a downstream cyclone.
  • the device for performing the method according to the invention is characterized in that the device for releasing the sulfur oxide and / or the organic compounds from the raw meal consists of a fluidized bed and a cyclone separator, in particular a circulating fluidized bed with recirculation of the material .
  • the quantity control of the hot gas supplied to the device provided for the formation and release of the sulfur oxide and / or the organic compounds is formed by a bypass bypass of the heating device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device suitable for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a modification of the device according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a variant of the device according to FIG. 2.
  • the raw cement meal is fed via a feed device 1 to an upper heat exchanger area 2, which receives the flue gas from the lower heat exchanger area 6 via a riser 16.
  • the raw feed material thus reaches the heating device at the desired preheated temperature via a chute 3, a switch contained in the chute 3 optionally dividing the preheated flour into the heating device 4 and the lower heat exchanger area 6 in any desired manner Extent allowed. -
  • the raw meal can also be obtained directly without preheating the heating device - Device 4 are abandoned.
  • the raw meal passes through a chute 5 i Q to the lower heat exchanger area 6, which ensures further preheating and precalcination of the raw meal to the desired extent and can be provided with a firing device 21 for this purpose.
  • the preheated and expediently at least to a small extent precalcined flour passes through a chute 7 into the rotary kiln 8 provided with a furnace 20 and after the clinker fire into the clinker cooler 9.
  • the heating device 4 receives one or more of the gas streams 10, 11, 12, 10 being flue gas and 11 and 12 preheated hot air.
  • the quantity of these gas streams can preferably be regulated;
  • a firing device 22 can preferably provide for the supply of thermal energy.
  • the quantity of flue gas 13 can be regulated, so that the desired quantity of gas can be achieved in the preheating device by regulating the quantities of gas flows 10, 11, 12 and 13 ' or 14 and 13, • or 15 and 13.
  • a blower can be used in the gas line 14, which permits quantity regulation.
  • the hot gas after the heating device 4 can be supplied via a gas line 14 to the lower heat exchanger area 6, preferably in stages of raw meal extraction, and / or via a gas line 15 to an area 19 which is inside (for example furnace head) or outside the process (eg flue gas cleaning, grinding drying plant).
  • the remaining amount of gas is discharged from the system via the gas line 17 and a blower 18 and can be fed to a further flue gas utilization.
  • FIG. 2 shows a preferred modification of the method, as is used in particular for processing sulfide-containing cement raw meal with the lowest possible sulfur oxide emission.
  • the raw meal is fed to the double cyclone 31 of the heat exchanger via a feed device 1 and is already preheated in a riser in front of this cyclone by the flue gas, so that it is then already heated in the reaction chamber 4 via a chute 3 enters, which is supplied with hot air from the furnace head, which is conveyed via a line 32 to a clinker dust separator 33 and from which any proportion which can be selected enters the reaction chamber 4 or via a bypass 3 with quantity control device 35 with Um ⁇ the reaction chamber 4 and the separator 36 to the precalciner 37 is conveyed.
  • the crude meal is further heated and the sulfur oxide is released via a firing device 22, after which the solid is separated from the gas phase in a separator 3 and via a chute 38 in the riser 39 is conveyed in front of the cyclone 40 of the heat exchanger, where the further preheating and ultimately calcining takes place in several stages (further cyclones 41, 42 with chutes 43, 44 and risers 45, 46).
  • the hot gas passes after the separator 36, possibly after being mixed with the bypass amount, into the precalcination device 37.
  • the gas amount control required for temperature control can be provided by control devices (for example flaps or slides), specifically a flap 47 or flaps 47 and 35 additionally with the flap 48 in the riser 49 or with a combination of the flaps 48, 35 and 47 with the blower 50. If the blower 50 is not present, the " blower also takes over the pressure loss in the heating device.
  • the precalcination device 37 is fed on the one hand with the preheated flour to the cyclone 42 via a chute 52 and on the other hand with the furnace flue gas via a riser channel 49, and with the hot gas to the separator 36 and possibly bypass 34 through the gas line 53.
  • Part of the flour of the chute 52 is not integrated into the calcining device 37 but into the riser channel 49.
  • This has the advantage that this enables the pressure loss and thus the amount of gas in this riser to be influenced, and on the other hand the positive effect of cooling the flue gas after entering the oven by the flour with simultaneous preheating or beginning calcining. nation of flour is obtained.
  • This cooling of the gas leads to the condensation of volatile components contained in the gas, in particular alkali metal vapors, on the raw meal, as a result of which blockages of the riser pipe or clogging on its walls are avoided. Because of this positive effect, a combination of the methods of FIGS.

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Description

Ver ahren zur Verringerung der Emission von während der Er¬ hitzung des Rohmehles im VorwärmeSystem, .insbesondere im Schwebe as-Wärmeaustauscher bei der Zementherstellung ge¬ bildetem Schwefeloxid und/oder von flüchtigen organischen Verbindungen und Vorrichtung zur Durchführung des Ver¬ fahrens
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verringe¬ rung der Emission von während der Erhitzung des Rohmehles im Vorwärmesystem, insbesondere im Schwebegas-Wärmeaustauscher bei der Zementherstellung gebildetem Schwefeloxid und/oder von flüchtigen organischen Verbindungen. Erfindungsgemäß werden diese Emissionen dadurch vermindert, daß das Schwe¬ feloxid und oder die flüchtigen organischen Verbindungen in einem Teilgasstrom, insbesondere eines Schwebegas- Wärmeaustauschers, freigesetzt und bevorzugt dem Ofen¬ system zur Einbindung während des Zementbrennprozesses wieder zugeführt werden.
Die Herstellung von Zementklinker erfolgt heute üblicher¬ weise großteils nach dem Schwebegas-Wärmetauscherverfahren, bei dem fein gemahlenes Zeιi-Ξ--trohmehl in einem ein- oder mehrsträngigen Wärmetauscher unter Nutzung der fühlbaren Wärme des Ofenabgases sowie eventuell einer weiteren Feuerung in Suspension im Rauchgas vorgewärmt wird, danach je nach Verfahrensführung noch vorkalziniert wird oder direkt nach Vorwärmung dem Drehofen aufgegeben wird, im Drehofen zur Bildung der erwünschten Klinkerphasen ge¬ brannt wird, wonach der Klinker in einem Klinkerkühler gekühlt wird. Bei dem genannten Wärmetauscher handelt es sich üblicherweise um eine (häufig 4-stufige) Anordnung von Zyklonen, die nacheinander vom Rauchgas durchflutet werden, wobei das Rohmehl in der Gasleitung zum obersten Zyklon auf¬ gegeben wird, in dieser vom Rauchgas erwärmt wird, nach Abscheidung im Zyklon der nächsttieferen Stufe aufgegeben wird, worin erneut eine Erwärmung stattfindet, etc. Es ist gebräuchlich, das vorgewärmte Heißmehl in der Gas¬ leitung zwischen Ofeneinlauf und unterstem Zyklon des Wärmeaustauschers teilweise oder bei weiterer Einbringung von Brennstoff auch zum überwiegenden Teil zu kalzinieren. Weiterhin sind eigene Vorkaizinatoren im Einsatz, die eine weitgehende Kalzinierung des Hehles vor Eintritt in den Ofen erreichen. Übliche Wärmeaustauscherausführungen unter¬ scheiden sich in der Zahl der parallel vom Rauchgas nach Kalzinator bzw. Ofeneinlauf durchströmten Fluten, sowie in der Art der Mehlführung, die für jede Flut getrennt oder auch von einer zur anderen kreuzend erfolgen kann.
Es ist ein Merkmal des Zementbrennprozesses, daß zahlreiche, im Zementrohmehl enthaltene Elemente und Spurenelemente quantitativ bzw. zum überwiegenden Anteil in den Zement¬ klinker übergehen. Dies gilt insbesondere auch für die Alkalien und dann auch für den Schwefel des Zementrohmehles, wenn dieser Zonen höherer Temperatur innerhalb des Prozesses, und zwar etwa den Kalzinator, den Steigkanal zwischen Ofen¬ einlauf und unterstem Wärmetauscherzyklon oder den Ofen¬ einlauf selbst, erreicht. In diesem Fall gelangt der Schwefel in den Drehofen selbst und es kann üblicherweise bei dem herkömmlichen Rohmehlchemismus die Prozeßführung so gesteuert werden, daß durch hinreichend oxidierende Bedin¬ gungen in der Brennzone der Schwefel in Form von Sulfat in den Klinker eingebunden wird und den Prozeß zum über¬ wiegenden Anteil mit dem Klinker verläßt. Im Gegensatz dazu können Verbindungen, die in den oberen Wärmeaustau¬ scherbereichen bei verhältnismäßig tiefen, für eine Ein¬ bindung nicht ausreichenden Temperaturen freigesetzt wer¬ den, nach dem heutigen Stand der Technik im Wärmetauscher nur durch Additive oder nach dem Wärmetauscher im Rahmen der Abgasverwertung eingebunden werden. Neben flüchtigen organischen Substanzen wird vor allem sulfidisch gebunde¬ ner Schwefel je nach Mineralogie und Struktur des Rohmehles zumindest teilweise, häufig aber weitgehend bis voll¬ ständig im Wärmetauscher in Form von Schwefelβxid freige- setzt und oxidiert, und zwar vor allem in einem Temperatur¬ bereich zwischen 380°C und 500°C. Eine Einbindung dieses Schwefeloxids durch das Rohmehl selbst erfolgt dann aufgrund der geringen Temperatur nicht mehr, sondern kann entspre¬ chend der heute üblichen Praxis nur durch Zugabe von Addi¬ tiven, insbesondere gebranntem und gelöschtem Kalk, zum Rohmehl oder zu den oberen Wärmetauscherstufen sowie zu Anlagen der Abgasführung erfolgen, sowie auch ohne Additive durch Einbindung in der Mahltrocknung.
Demgegenüber ist es Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, für das Freiwerden von Schwefeloxid oder leichtflüchtigen organischen Substanzen in lediglich einem Teilgasstrom des gesamten Prozesses - somit nich im Zuge der Erhitzung des Rohmehles mit dem gesamten Rauchgas im bekannten Schwebe¬ gasverfahren - zu sorgen, der nach Wunsch je nach gewähl¬ ter Verfahrensführung einer Nachreinigung zur Verminderung der Emission zugeführt werden kann, was vorzugsweise in der Brennanlage selbst in Bereichen höherer Temperatur, z.B. in der untersten Wärmetauscherstufe, in der Kalzinier¬ einrichtung oder im Ofenrohr durchgeführt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verringerung der Emission von während der Erhitzung des Rohmehles im. VorwärmeSystem, insbesondere im Schwebegas-Wärmeaustauscher bei der Zement¬ herstellung gebildetem Schwefeloxid und/oder flüchtigen organischen Verbindungen ist demnach dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung und Freisetzung des Schwefeloxids aus den Schwefelverbindungen und oder die Freisetzung der organischen Verbindung des Rohmehles zumindest teilweise mit einem Teil¬ gasstrom in einer gesonderten Erhitzungsvorrichtung erfolgt und daß das diese Vorrichtung verlassende, mit Schwefeloxid und/oder den organischen Verbindungen bzw. deren Zersetzungs¬ produkten angereicherte Abgas einer Nachreinigung zur Ab¬ scheidung unterzogen und/oder dem bestehenden Ofensystem in einem Temperaturbereich wieder zugeführt wird, in welchem eine Umsetzung und Einbindung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen bzw. deren Zersetzungsproduk¬ ten erfolgt. Nach einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens erfolgt die Erhitzung des Rohmehles in der für die Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der flüchtigen organi¬ schen Verbindungen vorgesehenenVorrichtung durch Zufuhr einer aus dem bestehenden Wärmetauschersystem und/oder dem Ofeneinlaufbereich und/oder dem Ofenkopf und/oder der Klinkerkühlvorrichtung entnommene Heißgasmenge.
In vorteilhafter Weise erfolgt die Rückführung des mit Schwefel eπdd und/oder den organischen Verbindungen angereicherten Abgases in jenen Bereich des Ofensystems, in welchem die Entsäuerung des CaCO-, vor sich geht, vorzugsweise in den Kalzinator.
Nach einer weiteren Variante des erfindungsg3mäßen Verfah¬ rens wird das mit Schwefeloxid und/oder den organischen Verbindungen anreicherte Abgas einer selbständigen Rauch¬ gaswäsche nach einem herkömmlichen Verfahren zugeführt.
Eine weitere, zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsge äs- sen Verfahrens sieht vor, daß das mit Schwefeloxid und/oder den organischen Verbindungen angereicherte Abgas beim Ofen¬ auslauf dem Ofen, vorzugsweise als Sekundärluft, zugeführt wird.
Eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen •Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Erhitzung des Rohmehles in der für die Freisetzung des Schwefeloxids und/ oder der flüchtigen organischen Verbindungen vorgesehenen gesonderten Vorrichtung zur Gänze oder, bei Kombination mit der oben erwähnten Erhitzung des Rohmehles mit Heißgas, zum Teil durch eine eigene Feuerungseinrichtung, vorzugs¬ weise einen eigenen Brenner, erfolgt.
Die Bildung und Freisetzung des Schwefeloxids erfolgt erfin¬ dungsgemäß in der dafür vorgesehenen gesonderten Vorrichtung vorteilhaft in einem Temperaturbereich zwischen 280°C und 700°C, vorzugsweise zwischen 300°C und 600°C, insbesondere zwischen 380°C und 500°C*
Die Bildung und Freisetzung der organischen Verbindungen findet in der dafür vorgesehenen gesonderten Vorrichtung vorteilhaft in einem Temperaturbereich zwischen 100°C und 500°C, vorzugsweise 150°C und 00°C, insbesondere zwischen 200°C und 300°C statt. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Regelung der Temperatur in der für die Bildung und Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindung vorge¬ sehenen gesonderten Vorrichtung zweckmäßig durch eine eigene FeuerungsVorrichtung zu der zur Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen vorge¬ sehenen Erhitzungsvorrichtung und/oder eine Mengenregelung des zugeführten Heißgases zu dieser Erhitzungsvorrichtung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des er¬ findungsgemäßen Verfahrens wird der Anteil des der gesondsp- ten Erhitzungsvorrichtung zugeführten Rohmehles in Abhängig¬ keitvom Schwefeloxid@-halt des Reingases geregelt. Zweck dieser Vorgangsweise ist die Minimierung des der Erhitzungs¬ vorrichtung zugeführten Mehlanteils je nach tatsächlichem Bedürfnis aufgrund der aktuellen Emission, sodaß der durch den der Erhitzungsvorrichtung zugeführten Mehlan¬ teil verursachte Wärmemehrverbrauch möglichst minimiert wird. Mit dieser speziellen Ausführungsform kann der Ofenbetrieb in wirtschaftlicher Weise an die jeweilige Rohmaterialsituation angepaßt werden.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsge- mäßen Verfahrens sieht die Aufgabe eines Rohmehlteilstromes oder einer oder mehrerer Rohmehlkomponenten ohne Vorwär¬ mung in die Tertiärluft vor, insbesondere eines Rohmehl¬ teilstromes mit erhöhtem Sulfidgehalt oder erhöhtem Ge¬ halt an flüchtigen organischen Verbindungen. In weiterer Folge wird der Rohmehlteilstrom bzw. die Rohmehlkomponen*. te(n) zum Teil oder zur Gänze dem Ofen zugeführt und ein allenfalls verbleibender Anteil wird dem Prozeß entnommen und siliert. Mit dieser Vorgangsweise kann für den Fall, daß das Sulfid oder die flüch¬ tigen organischen Bistandteile in einer Teilkomponen¬ te konzentriert vorliegen, eine einfache Lösung gefunden werden. Dieser Fall kann zum Beispiel dann eintreten, wenn das Rohmehl aus Kalk und Ton hergestellt wird und das Sulfid in der mengenmäßig geringeren Tonko ponente kon¬ zentriert vorliegt. In diesem Fall wäre der Kalkanteil des Rohmehls in der Erhitzungsvorrichtung quasi Ballast und würde sich wärmetechnisch ungünstig auswirken, während¬ dessen die geringe Mengenrelation des Tons zum gesamten Rohmehl hier diese spezielle Lδsungsmöglichkeit erlaubt.
Bei diesem Verfahren ist es dann auch möglich, die ge¬ röstete Komponente dem Ofensystem zu entnehmen und da¬ nach z.B. zu silieren oder einem anderen Aggregat, etwa einer Mühle, zuzuführen. Dadurch könnte die fühlbare Wärme der Tertiärluft z.B. auch dann ausgenützt werden, wenn genau zu diesem Zeitpunkt dies aus Rohmaterialgründen gar nicht notwendig wäre, sodaß kontinuierlich eine gleich¬ mäßige Wärmeausnützung für den Rδstprozeß ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zwischen Rauchgas nach dem Wärmetauscher und Tertiärluft nach der Erhitzungsvor¬ richtung ein Wärmeaustausch vorgenommen. Diese spezielle Vorgangsweise kann beispielsweise dann von Vor¬ teil sein, wenn der Rohmaterialchemismus direkt eine Aufgabe des gesamten Rohmehlstromes auf die Erhitzungsvorrichtung ohne vorhergehende Vorwärmung verlangt. In diesem Fall ist eine starke Temperaturab¬ senkung der gesamten Tertiärluft und eventuell noch eine Zufeuerung zu erwarten, verbunden mit einer erhöhten Rauchgastemperatur nach dem Wärmetauscher. Zur Verminderung der damit verbundenen wärmetechnischen und verfahrenstech¬ nischen Nachteile kann ein Wärmeaustausch zwischen Rauch¬ gas nach Wärmetauscher und Tertiärluft nach Erhitzungs¬ vorrichtung die beiden Temperaturen angleichen. Dieser Wärmeaustausch erfolgt zweckmäßig indirekt, um die Tertiär¬ luft danach wieder dem Kalzinator zuführen zu können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, die sich dadurch auszeichnet, daß die Vorrich- tung zur Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der orga¬ nischen Verbindungen aus dem Rohmehl aus einem Steigkanal und einem nachgeschalteten Zyklon besteht.
Nach einer Variante ist die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Freisetzung des ßchwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen aus dem Rohmehl aus einem Wirbelbett und nachgeschaltetem Zyklonabscheider, insbesondere aus einem zirkulierenden Wirbelbett mit Rück¬ führung des Gutes, besteht.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung ist die Mengenregelung des zu der für die Bildung und Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen vorgesehenen Vorrichtung zu¬ geführten Heißgases durch einen Umgehungsbypaß der Er¬ hitzungsvorrichtung gebildet.
Die vorliegende Erfindung wird in den angeschlossenen Zeichnungen beispielhaft erläutert. Darin zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung,
Fig. 2 eine Modifikation der Vorrichtung gemäß Fig. 1, und
Fig. 3 eine Variante der Vorrichtung gemäß Fig. 2.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, wird das Zementrohmehl über eine Aufgabevorrichtung 1 einem oberen Wärmetauscherbe- reich 2 zugeführt, der das Rauchgas aus dem unteren Wärme¬ tauscherbereich 6 über eine Steigleitung 16 erhält. Das Aufgaberohmehl gelangt so mit der gewünschten vorgewärm¬ ten Temperatur über eine Schurre 3 in die Erhitzungs or¬ richtung , wobei gegebenenfalls eine in der Schurre 3 enthaltene Weiche eine Aufteilung des vorgewärmten Mehles auf die ErhitzungsVorrichtung 4 und den unteren Wärme¬ tauscherbereich 6 in beliebig wählbarem Ausmaß gestattet. —
Für den Fall, daß z.B. zur Freisetzung von bei tiefer Temperatur flüchtigen organischen Verbindungen eine be¬ sonders niedrige Eintrittstemperatur des Rohmehls in die Erhitzungseinrichtung 4 erforderlich ist, die mit dem oberen Wärmetauscherbereich 2 nicht erreicht werden kann, kann das Rohmehl auch direkt ohne Vorwärmung der Erhitzunga- vorrichtung 4 aufgegeben werden. Nach der Erhitzungs¬ vorrichtung gelangt das Rohmehl über eine Schurre 5 iQ den unteren Wärmetauscherbereich 6, der für eine weitere Vorwärmung und Vorkalzination des Rohmehles im gewünschten Ausmaß sorgt und dafür mit einer Feuerungseinrichtung 21 versehen werden kann. Das vorgewärmte und zweckmäßig zu¬ mindest zu geringen Teilen vorkalzinierte Mehl gelangt durch eine Schurre 7 in. den mit einer Feuerung 20 ver¬ sehenen Drehofen 8 und nach dem Klinkerbrand in den Klinkerkühler 9.
Die Erhitzungseinrichtung 4 erhält einen oder mehrere der Gasstrδme 10, 11, 12, wobei es sich bei 10 um Rauchgas und bei 11 und 12 um vorgewärmte Heißluft handelt. Diese Gas¬ ströme können vorzugsweise in ihrer Menge geregelt werden; weiters kann vorzugsweise eine Feuerungseinrichtung 22 für die Zufuhr an Wärmeenergie sorgen. Weiters ist der Rauch¬ gasstrom 13 in der Menge regelbar, sodaß durch die Mengen¬ regelung der Gasstrδme 10, 11, 12 und 13» oder 14 und 13, •oder 15 und 13 die gewünschte Gasmenge in der Vorwärmeein¬ richtung erzielt werden kann. Weiters kann in der Gas¬ leitung 14 auch ein Gebläse eingesetzt werden, das eine Mengenregelung gestattet.
Das Heißgas nach der Erhitzungsvorrichtung 4 kann über eine Gasleitung 14 dem unteren Wärmetauscherbereich 6 zuge¬ führt werden, vorzugsweise in Stufen der Rohmehlkaizination, und/oder über eine Gasleitung 15 einem Bereich 19 zuge¬ führt werden, der innerhalb (z.B. Ofenkopf) oder auch außerhalb des Prozesses (z.B. Rauchgasreinigung, Mahl¬ trocknungsanlage) liegen kann. Die verbleibende Gasmenge wird über die Gasleitung 17 und ein Gebläse 18 vom System abgeführt und kann einer weiteren Rauchgasverwertung zuge¬ führt werden. Eine bevorzugte Modifikation des Verfahrens, wie es ins¬ besondere zur Verarbeitung sulfidhaltiger Zementrohmehle bei möglichst geringer Schwefeloxid-Emission dient, zeigt Fig. 2.
In diesem Fall wird das Rohmehl über eine Aufgabevor¬ richtung 1 dem Doppelzyklon 31 des Wärmetauschers zuge¬ führt und in einem Steigkanal vor diesem Zyklon bereits durch das Rauchgas vorgewärmt, sodaß es dann über eine Schurre 3 bereits in erwärmtem Zustand in den Reaktions¬ raum 4 eintritt, der mit Heißluft aus dem Ofenkopf be¬ schickt wird, die über eine Leitung 32 zu einem Klinker¬ staubabscheider 33 gefördert wird und von diesem zu belie¬ big wählbarem Anteil in den Reaktionsraum 4 oder über einen Bypaß 3 mit Mengenregeleinrichtung 35 unter Um¬ gehung des Reaktionsraumes 4 und des Abscheiders 36 zur Vorkalziniereinrichtung 37 gefördert wird. Im Reaktions¬ raum 4 finden mit oder ohne zusätzliche Brennstoffeinbrin- gung über eine Feuerungseinrichtung 22 die weitere Erwär¬ mung des Rohmehles und Freisetzung des Schwefeloxids statt, wonach der Feststoff in einem Abscheider 3 von der Gas¬ phase getrennt wird und über eine Schurre 38 in die Steig¬ leitung 39 vor dem Zyklon 40 des Wärmetauschers geför¬ dert wird, wo in mehreren Stufen (weitere Zyklone 41, 42 mit Schurren 43, 44 und Steigleitungen 45, 46) die wei¬ tere Vorwärmung und letztlich Kalzinierung stattfindet. Das Heißgas gelangt nach dem Abscheider 36, gegebenenfalls nach Vermengung mit der Bypaßmenge, in die Vorkalzinier¬ einrichtung 37» Die zur Temperaturregelung erforderliche Gasmengen-Regelung kann durch Regeleinrichtungen (z.B. Klappen oder Schieber), und zwar eine Klappe 47 oder durch die Klappen 47 und 35 zusätzlich mit der Klappe 48 in der Steigleitung 49 oder mit einer Kombination der Klappen 48, 35 und 47 mit dem Gebläse 50 erfolgen. Wenn das Gebläse 50 nicht vorhanden ist, dann übernimmt das "Gebläse die Bewältigung des Druckverlustes in der Erhitzungseinrichtung zusätzlich. Die Vorkalziniereinrichtung 37 wird einerseits mit dem vorgewärmtem Mehl nach Zyklon 42 über eine Schurre 52 und andererseits mit dem Ofenrauchgas über einen Steig¬ kanal 49, sowie mit dem Heißgas nach Abscheider 36 und ge¬ gebenenfalls Bypaß 34 durch die Gasleitung 53 beschickt. Es ist der besondere Vorzug dieser Verfahrensvariante, daß in dieser Vorkalziniereinrichtung eine simultane Frei¬ setzung des COg der Karbonatkomponente des Rohmehles und eine Bindung des Schwefeloxids aus dem Heißgasstrom nach Abscheider 36 an das in der Entstehung befindliche CaO stattfinden kann, das zu diesem Zeitpunkt besonders reaktiv ist. Die Vorkalziniereinrichtung 37 wird über eine Feuerungseinrichtung 5- mit Brennstoff beschickt, der die notwendige Energie für- den endothermen Kalzinations- prozeß zur Verfügung stellt. Nach ausreichender Entsäuerung und Bindung des Schwefeloxids tritt das Rohmehl in den Abscheider 55 und über eine Schurre 56 in den Drehofen 8 ein. Hier erfolgt die Restentsäuerung und Klinkerphasen¬ bildung unter Nutzung der Brennstoffwärme des über die Feuerungseinrichtung 20 eingebrachten Brennstoffes, wonach im Klinkerkühler 9 die Kühlung bei gleichzeitiger Aufwär¬ mung der Kühlluft erfolgt. Das gesamte Rauchgas des Pro¬ zesses fällt nach dem Doppelzyklon 31 an und kann über eine Gasleitung 57 mit einem Gebläse 51 über eine Gaslei¬ tung 58 in die Abgasverwertung, z.B. Mahltrocknung einge¬ bunden werden.
Eine Variante des Verfahrens nach Fig. 2 zeigt Fig. 3> sie unterscheidet sich lediglich dadurch, daß die Gasmengenre¬ gelung im Steigkanal 49 vom Ofeneinlauf zur Kalzinierein¬ richtung 37 dadurch erfolgt, daß über eine Schurre 61 ein
Teilstrom des Mehles der Schurre 52 nicht in die Kalzinier¬ einrichtung 37, sondern in den Steigkanal 49 eingebunden wird. Dies hat den Vorteil, daß dadurch eine Beeinflussung des Druckverlustes und damit der Gasmenge in diesem Steig¬ kanal möglich ist, und andererseits der positive Effekt einer Kühlung des Rauchgases nach Ofeneinlauf durch das Mehl bei gleichzeitiger Vorwärmung bzw. beginnender Kalzi- nation des Mehls erzielt wird. Diese Kühlung des Gases führt zur Kondensation flüchtiger Komponenten, die im Gas enthalten sind, und zwar insbesondere Alkalidämpfe, auf dem Rohmehl, wodurch Verstopfungen der Steigleitung bzw. Anpackungen an ihren Wanden vermieden werden. Aufgrund dieses positiven Effektes ist auch eine Kombination der Verfahren von Fig. 2 und 3 sinnvoll, d.h. die Mengen¬ regelung im Steigkanal 49 erfolgt durch eine Klappe und die Einbindung eines Mehlteilstromes, wobei der Mehlteil¬ strom gleichzeitig zur Kühlung des Gases, Vermeidung von Verstopfungen und Anpackungen und Kühlung der Mengenrege¬ lung (Klappe) erfolgt.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde an folgenden Praxisversuchen geprüft:
Zunächst wurde mit einem herkömmlichen vierstufigen Schwebe¬ gas-Wärmetauscherofen mit Vorkalzinieranlage bei einer Tagesleistung von 2.100 t Klinker ein Rohmehl mit 1,1 % Gesamtschwefel als SO,, bezogen auf glühverlustfreien Zustand, und 60 % Anteil von Sulfidschwefel am Gesamt¬ schwefel zu Klinker gebrannt. Bei diesem Wärmetauscher¬ ofen wurde das Rauchgas nach Wärmetauschergebläse zu einer Mahltrocknung verwendet. Es wurde nach Wärmetauscherge- gebläse bei diesem Versuch ein SOp-Gehalt von 2603 mg/Nm* gemessen, im Abgaskamin wurde bei Stillstand der Mahl¬ trocknungsanlage ein Wert von 1719 mg/Nm* gemessen, bei Betrieb der Mahltrocknungs nl ge wurde dort ein Wert von 945 mg/Nm gemessen, das entspricht einer 4 %igen Ein¬ bindung des im Rauchgas enthaltenen SOp in der Mahltrock¬ nungs läge. Zur Minimierung der SOp-Emissionen wurde zu¬ nächst auf herkömmlichem Weg versucht, durch eine Kalk¬ hydratzugabe zum Rohmehl eine SOg-Bindung im Wärmetauscher zu erreichen. Zu diesem Zwecke wurde dem Rohmehl eine stündliche Menge von 2160 kg Kalkhydrat beigemengt und so dem Wärmetauscher aufgegeben. Damit konnte der SOg-Gehalt nach Wärmetauschergebläse von ursprünglich 2603 auf nun¬ mehr 1100 mg Nm* gesenkt werden. Im Abgaskamin ergaben sich bei Stillstand der Rohmühle nunmehr statt ursprünglich 1.719 mg/Nm^ jetzt 730 mg/Nπr5 und bei Betrieb der
Rohmühle statt ursprünglich 9^5 mg Nm* nunmehr 403 mg/Nu . Eine weitere Steigerung der Kalkhydratmenge ergab nur mehr eine unwesentliche Verminderung des SOp-Gehaltes und brachte erhöhte betriebliche Nachteile mit sich. Offensicht¬ lich war nur eine geringe Ausbeute des Kalkhydrats gegeben, d.h. der überwiegende Teil reagierte nicht mit SOp zu dessen Bindung, sondern mit dem vergleichsweise ja viel höheren C02-Gehalt des Rauchgases und erhöhte daher ma߬ geblich die Kosten des Verfahrens. .
Zum Vergleich wurde mit demselben Mehl ein Klinker¬ brand mit einer dem erfindungsgemäßen Verfahren entspre- den Anlage, wie sie Fig. 2 zeigt, durchgeführt. In diesem Fall wurden nach Wärmetauschergebläse lediglich 95 mg SOp/Nπr gemessen, im Kamin durch Falschluftein- brüche 63 mg/Nur und bei Rohmühlenbetrieb im Kamin 37 / Nur. Eine derart geringe Emission konnte mit den her¬ kömmlichen Verfahren, d.h. mit Zusatz von Additiven, ins¬ besondere Kalkhydrat, nicht erreicht werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Verringerung der Emission von während der Erhitzung des Rohmehles im VorwärmeSystem, insbeson¬ dere im Schwebegas-Wärmetauscher bei der Zementherstellung gebildetem Schwefeloxid und/oder von flüchtigen organi¬ schen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bil¬ dung und Freisetzung des "Schwefeloxids aus den Schwefel¬ verbindungen und/oder die Freisetzung der organischen Ver¬ bindungen des Rohmehles zumindest teilweise mit einem Teilgasstrom in einer gesonderten Erhitzungsvorrichtung erfolgt und daß das diese Vorrichtung verlassende, mit Schwefeloxid und/oder den organischen Verbindungen bzw. deren Zersetzungsprodukten angereicherte Abgas einer Nach¬ reinigung zur Abscheidung unterzogen und/oder dem beste¬ henden Ofensystem in einem Temperaturbereich wieder zuge¬ führt wird, in welchem eine Umsetzung und Einbindung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen bzw. deren Zersetzungsprodukten erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Rohmehles in der für die Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der flüchtigen organischen Ver¬ bindungen vorgesehenen Vorrichtung durch Zufuhr einer aus dem bestehenden Wärmetauschersystem und/oder dem Ofenein¬ laufbereich und/oder dem Ofenkopf und/oder der Klinker¬ kühlvorrichtung entnommenen Heißgasmenge erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung des mit Schwefeloxid und/oder den orga¬ nischen Verbindungen angereicherten Abgases in jenen Be¬ reich des Ofensystems erfolgt, in welchem die Entsäuerung des CaCO* vor sich geht, vorzugsweise in den Kalzinator.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Schwefeloxid und/oder den organischen Verbin¬ dungen angereicherte Abgas einer selbständigen Rauchgas¬ wäsche nach einem herkömmlichen Verfahren zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß das mit Schwefeloxid und/oder den organischen Verbindungen angereicherte Abgas beim Ofenauslauf dem Ofen, vorzugsweise als Sekundärluft, zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Erhitzung des Rohmehles in der für die Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der flüchtigen organischen Verbindungen vorgesehenen Vorrichtung zur Gänze oder, bei Kombination mit der Erhitzung des Rohmehles mit Heißgas gemäß Anspruch 2, zum Teil durch eine eigene FeuerungsVorrichtung, vorzugsweise einen eigenen Brenner, erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Bildung und Freisetzung des Schwefel- oxids in der dafür vorgesehenen gesonderten Vorrichtung in einem Temperaturbereich zwischen 280 und 700°C, vorzugs¬ weise zwischen 300 und 600°C, insbesondere zwischen 380 und 500°C, erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Bildung und Freisetzung der organi¬ schen Verbindungen in der dafür vorgesehenen gesonderten Vorrichtung in einem Temperaturbereich zwischen 100 bis 500°C, vorzugsweise 150 bis 400°C, insbesondere zwischen 200 bis 300°C, erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Regelung der Temperatur in der für die Bildung und Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen vorgesehenen Vorrichtung durch eine eigene Feuerungseinrichtung zu der zur Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen vorgesehenen Erhitzungsvorrichtung und/oder eine Mengen¬ regelung des zugeführten Heißgases zu dieser Erhitzungs¬ vorrichtung erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des der gesonderten Er¬ hitzungsvorrichtung zugeführten Rohmehles in Abhängigkeit vom Schwefeloxid-Gehalt des Reingases geregelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohmehlteilstrom oder eine oder mehrere Rohmehlkomponenten ohne Vorwärmung in die Tertiär¬ luft aufgegeben wird und in weiterer Folge zum Teil oder zur Gänze dem Ofen zugeführt wird und ein allenfalls ver¬ bleibender Anteil dem Prozeß entnommen und siliert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rauchgas nach dem Wärme¬ tauscher und Tertiärluft nach der Erhitzungsvorrichtung ein Wärmeaustausch vorgenommen wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen aus dem Rohmehl aus einem Steig¬ kanal und einem nachgeschalteten Zyklon besteht.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen aus dem Rohmehl aus einem Wirbel¬ bett und nachgeschaltetem Zyklonabscheider, insbesondere aus einem zirkulierenden Wirbelbett mit Rückführung des Gutes, besteht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Mengenregelung des der für die Bildung und Freisetzung des Schwefeloxids und/oder der organischen Verbindungen vorgesehenen Vorrichtung zugeführten Hei߬ gases durch einen Umgehungsbypass der Erhitzungsvorrichtung gebildet ist.
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