DE19637320A1

DE19637320A1 - Cement production from calcined raw material

Info

Publication number: DE19637320A1
Application number: DE1996137320
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr Albrecht; Joachim Eschenburg
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: MG Technologies AG
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-03-19
Also published as: TNSN97154A1; EG21073A

Abstract

In a cement production process, involving preheating the raw material powder to 720-800 deg C, calcining at 850-950 deg C, firing at 1150-1500 deg C in a rotary kiln (6), cooling the resulting clinker to 80-250 deg C and recycling the kiln off-gases at 1100-1300 deg C to the calciner (3), the calcined material is heated to 1000-1200 deg C by passage through a reactor (12) prior to delivery into the rotary kiln (6). Also claimed is an apparatus for carrying out the above process, including a preheater (2) followed by the calciner (3) which is connected to the reactor (12) equipped with off-gas dust removal equipment (16), the outlet of the reactor being connected to the rotary kiln (6) and the kiln off-gases and the clinker cooler (8) waste air being fed into the bottom of the calciner (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zement durch Vorwärmen des Rohmehls auf Temperaturen von 720 bis 800°C, Kalzinieren des vorgewärmten Rohmehls bei Temperaturen von 850 bis 950°C, Brennen des kalzinierten Rohmehls in einem Drehrohrofen bei Temperaturen von 1150 bis 1500°C, Kühlen des im Drehrohrofen gebildeten Zementklinkers auf Temperaturen von 80 bis 250°C und Rückführung des den Drehrohrofen mit Temperaturen von 1100 bis 1300°C verlassenden Abgases in die Kalzinierungsstufe.The invention relates to a method for producing cement by preheating of the raw flour to temperatures of 720 to 800 ° C, calcining the preheated Raw flour at temperatures from 850 to 950 ° C, firing the calcined Raw meal in a rotary kiln at temperatures from 1150 to 1500 ° C, Cooling the cement clinker formed in the rotary kiln to temperatures of 80 up to 250 ° C and return of the rotary kiln with temperatures from 1100 to Exhaust gas leaving 1300 ° C in the calcination stage.

Bei einem solchen, in der DE-C-41 25 004, beschriebenen Verfahren wird beispielsweise das durch trockenes Aufmahlen von Kalkstein und Ton gewonnene Rohmehl in einer Vorwärmeinrichtung, die vorzugsweise aus mehreren hintereinander angeordneten Zyklonen besteht, stufenweise vorgewärmt, in dem die ca. 1200°C heißen Abgase des Drehrohrofens die Zyklone nacheinander von unten nach oben durchströmen. Das trockene Rohmehl wird den Abgasen vor der obersten Zyklonstufe zugegeben, in den einzelnen Zyklonen wieder von dem Abgas getrennt und vor der nächsten Zyklonstufe erneut in den Gasstrom suspendiert. Das Rohmehl wird in der Vorwärmeinrichtung auf ca. 800°C vorgewärmt, während das Abgas nach Verlassen der obersten Zyklonstufe noch Temperaturen von 300 bis 400°C aufweist. Das die Vorwärmeinrichtung verlassende Abgas wird in einem Zyklon entstaubt. Das auf ca. 800°C vorgewärmte Rohmehl wird in einer separat beheizten Kalziniervorrichtung, die beispielsweise ein Zyklon oder ein Flugstromreaktor ist, bei Temperaturen von 850 bis 950° kalziniert. Das kalzinierte Rohmehl wird zur Klinkerung am oberen Ende des um 3 bis 4° geneigten Drehrohrofens aufgegeben. Infolge der Neigung und Drehung des Drehrohrofens läuft das Rohmehl einer vom unteren Ende des Drehrohrofens brennenden Kohlestaub-, Öl- oder Gasflamme entgegen. Im Bereich der Flamme bestehen Gastemperaturen von 1800 bis 2000°C und es werden Brennguttemperaturen von 1350 bis 1500°C erreicht, die Voraussetzung für die Zementklinkerbildung sind. Nach dem Brennen wird der Zementklinker am unteren Ende des Drehrohrofens in einen Klinkerkühler ausgetragen, in dem dieser durch eingeblasene Luft auf Temperaturen von 800 bis 900°C gekühlt wird. Die zur Kühlung des Zementklinkers benutzte Luft wird i. a. dem Drehrohrofen als Verbrennungsluft zugeführt.In such a method described in DE-C-41 25 004 for example that obtained by dry grinding of limestone and clay Raw meal in a preheater, preferably of several cyclones arranged one behind the other, gradually preheated, in which the Exhaust gases from the rotary kiln are called the cyclones in succession from below at approx. 1200 ° C flow upwards. The dry raw meal is the exhaust gases before the top cyclone stage added, in the individual cyclones again from the exhaust gas separated and resuspended in the gas stream before the next cyclone stage. The Raw meal is preheated to approx. 800 ° C in the preheater, while the Exhaust gas after leaving the top cyclone stage still temperatures from 300 to 400 ° C. The exhaust gas leaving the preheater is in one Dust removed from cyclone. The raw meal, preheated to approx. 800 ° C, is separated in a heated calciner, such as a cyclone or a Entrained flow reactor is calcined at temperatures of 850 to 950 °. The calcined Raw flour is used for clinkering at the upper end of the incline at 3 to 4 ° Abandoned rotary kiln. Due to the inclination and rotation of the rotary kiln runs the raw meal of a burning from the lower end of the rotary kiln Against coal dust, oil or gas flame. Exist in the area of the flame Gas temperatures from 1800 to 2000 ° C and there are firing material temperatures of 1350 to 1500 ° C reached, the prerequisites for the formation of cement clinker. After the firing, the cement clinker is in at the lower end of the rotary kiln discharged a clinker cooler, in which this is blown in by air Temperatures of 800 to 900 ° C is cooled. The one for cooling the cement clinker used air is i. a. fed to the rotary kiln as combustion air.

Die für die Vorwärmung des Rohmehls benutzten heißen Abgase des Drehrohrofens enthalten dampfförmige Verunreinigungen, wie Na₂O, K₂O, SO₃ und Cl, die infolge der Abkühlung in der Vorwärmstufe kondensieren und mit dem Rohmehl wieder in den Drehrohrofen zurückgelangen. Dadurch entsteht bei der Zementherstellung ein interner Kreislauf von solchen Stoffen, die im Drehrohrofen verdampfen und bei der Vorwärmung des Rohmehls aus dem Abgas auskondensieren. Solche Kreisläufe würden durch mit dem Rohmehl neu eingebrachte Verunreinigungen immer mehr angereichert, wenn man nicht ständig einen Teil der heißen Abgase des Drehrohrofens abziehen und damit auch anteilig die verdampften Verunreinigungen aus dem Herstellungsprozeß entfernen würde. Dieser Teilgasstrom wird gekühlt und entstaubt, wobei die Verunreinigungen kondensieren und mit dem Staub aus dem Abgas abgeschieden werden. Der dabei anfallende Bypass-Staub ist ohne aufwendige Aufbereitung nicht verwendbar und wird deshalb bei vielen Zementherstellern lediglich deponiert. Um der mit einer Deponierung verbundenen erheblichen Umweltbelastung zu begegnen ist in der DE-A-36 21 170 vorgesehen, daß die Aufbereitung des Bypass-Staubs unter Zugabe von Brennstoff in einer aus Wirbelschichtreaktor, Abscheider und Rückführleitung bestehenden und mit sauerstoffhaltigem Gas als Fluidisierungsmittel betriebenen zirkulierenden sauerstoffhaltigem Gas als Fluidisierungsmittel betriebenen zirkulierenden Wirbelschicht erfolgt, aus der die verdampften Verunreinigungen mit dem Abgas und ein bei der Zementherstellung wieder verwendbarer Staub abgeführt werden.The hot exhaust gases from the rotary kiln used to preheat the raw meal contain vaporous impurities, such as Na₂O, K₂O, SO₃ and Cl, which as a result the cooling in the preheating stage and condense again with the raw meal returned to the rotary kiln. This creates a during cement production internal cycle of such substances that evaporate in the rotary kiln and in the Condense the raw meal preheat from the exhaust gas. Such cycles would become more and more due to impurities newly introduced with the raw meal enriched, if one does not constantly a part of the hot exhaust gases of the Pull off the rotary kiln and thus proportionately the evaporated impurities would remove from the manufacturing process. This partial gas stream is cooled and dedusted, the contaminants condense and with the dust from the Exhaust gas to be separated. The bypass dust generated is without elaborate preparation cannot be used and is therefore used by many Cement manufacturers only landfilled. To the associated with a landfill To counter considerable environmental pollution is provided in DE-A-36 21 170, that the processing of the bypass dust with the addition of fuel in one out Fluidized bed reactor, separator and return line existing and with circulating oxygen-operated gas operated as a fluidizing agent circulating oxygen-operated gas operated as a fluidizing agent Fluidized bed takes place, from which the evaporated contaminants with the exhaust gas and a dust that can be reused in the manufacture of cement is removed.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung das eingangs beschriebene Verfahren so auszugestalten, daß die Verunreinigungen aus dem kalzinierten Rohmehl vor dessen Eintritt in den Drehrohrofen entfernt werden.It is the object of the present invention that described above Process to design so that the contaminants from the calcined Raw meal must be removed before entering the rotary kiln.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte und die im Anspruch 9 genannten Vorrichtungsmerkmale.This object is achieved by the specified in claim 1 Method steps and the device features mentioned in claim 9.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 7 und 8 bis 13.Advantageous and expedient refinements and developments of the inventive method and the device according to the invention Subject of subclaims 2 to 7 and 8 to 13.

Die Erfindung ist nachfolgend beispielhaft anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Verfahrensfließbilds erläutert.The invention is exemplary based on one in the drawing reproduced process flow diagram explained.

Aus einem nicht dargestellten Bunker wird über Leitung (1) Zementrohmehl in die aus vier hintereinander angeordneten Zyklonen bestehende Vorwärmeinrichtung (2) und von dieser in die durch einen Flugstromreaktor (3) gebildete Kalzinierungsvorrichtung eingetragen. Der Flugstromreaktor (3) wird über Leitung (4) mit Schweröl beheizt und über Leitung (5) mit ca. 1200°C heißen Abgasen des Drehrohrofens (6) sowie über Leitung (7) mit ca. 800°C heißer Abluft des Klinkerkühlers (8) beaufschlagt, in dem Flugstromreaktor (3), in dem eine Temperatur von ca. 900°C herrscht, wird das auf eine Temperatur von ca. 750°C vorgewärmte Zementrohmehl zu etwa 90% kalziniert. Die den Flugstromreaktor 3 verlassenden ca. 800°C heißen Abgase werden von unten nach oben durch die hintereinander angeordneten Zyklone im Gegenstrom zu dem von oben nach unten durch die Zyklone geleiteten Rohmehl geführt. Die aus der Vorwärmeinrichtung (2) über Leitung (9) austretenden Abgase, die eine Temperatur von ca. 300°C. From a bunker, not shown, cement raw meal is fed via line ( 1 ) into the preheating device ( 2 ) consisting of four cyclones arranged one behind the other and from there into the calcining device formed by an entrained flow reactor ( 3 ). The entrained flow reactor ( 3 ) is heated via line ( 4 ) with heavy oil and via line ( 5 ) with exhaust gases from the rotary kiln ( 6 ) at approx. 1200 ° C and via line ( 7 ) with exhaust air from the clinker cooler at approx. 800 ° C ( 8 ) acted upon, in the entrained flow reactor ( 3 ), in which a temperature of approx. 900 ° C prevails, the cement raw meal preheated to a temperature of approx. 750 ° C is calcined to about 90%. The approximately 800 ° C. hot exhaust gases leaving the entrained flow reactor 3 are passed from bottom to top through the cyclones arranged one behind the other in counterflow to the raw meal passed through the cyclones from top to bottom. The exhaust gases emerging from the preheating device ( 2 ) via line ( 9 ), which have a temperature of approx.

Das kalzinierte ca. 900°C heiße Rohmehl strömt aus dem Flugstromreaktor (3) über Leitung (10) in einen über Leitung (11) mit Schweröl beheizten Reaktor (12) mit zirkulierender Wirbelschicht. Über Leitung (13) wird der Reaktor (12) mit Luft als Fluidisierungsmittel beaufschlagt. Diese Luft wird durch einen von der ca. 800°C heißen Abluft des Klinkerkühlers (8) durchströmten Gas-Wärmeaustauscher (14) geleitet und dabei auf ca. 500°C erwärmt. Über Leitung (15) wird dem Reaktor (12) Calziumchlorid zugeführt, um das Verdampfen der Verunreinigungen zu begünstigen. In dem Reaktor (12), in dem eine Temperatur von ca. 1100°C herrscht, erfolgt die vollständige Kalzinierung des Rohmehls und das Austreiben von Verunreinigungen, wie Na₂O, K₂O, SO₃ und Cl. Die verdampften Verunreinigungen werden zusammen mit Rohmehlstaub am oberen Ende des Reaktors (12) ausgetragen und dem Zyklon (16) aufgegeben, in der die Entstaubung der Abgase erfolgt. Über Leitung (17) fließt der abgeschiedene Rohmehlstaub aus dem Zyklon (16) in den Reaktor (12) zurück. Die den Zyklon (16) über Leitung (18) verlassenden Abgase werden in einer nicht dargestellten Quench-Vorrichtung abgekühlt und mittels eines Elektrofilters entstaubt. Durch den Einsatz eines Reaktors (12) mit zirkulierender Wirbelschicht werden infolge der in ternen Zirkulation des Bettmaterials, wie z. B. Klinkerstaub, im Reaktor (12) und durch die externe Zirkulation über den Zyklon (16) für das Entbinden der Verunreini gungen günstige Stoff- und Wärmeaustauschverhältnisse hergestellt. Bei Einsatz eines Flugstromreaktors oder eines Drehrohrofens anstelle des Reaktors (12) mit zirkulierender Wirbelschicht kann auf die Beaufschlagung des Reaktors (12) mit vorgewärmter Luft als Fluidisierungsmittel verzichtet werden. In diesen Fällen wird mittels eines Saugzugs die Gasatmosphäre abgezogen.The calcined raw meal, which is about 900 ° C. hot, flows from the entrained flow reactor ( 3 ) via line ( 10 ) into a reactor ( 12 ) with a circulating fluidized bed heated with heavy oil via line ( 11 ). Air ( 13 ) is applied to the reactor ( 12 ) as a fluidizing agent. This air is passed through a gas heat exchanger ( 14 ) through which the exhaust air from the clinker cooler ( 8 ) has a temperature of approx. 800 ° C and is heated to approx. 500 ° C. Calcium chloride is fed to the reactor ( 12 ) via line ( 15 ) in order to promote the evaporation of the impurities. In the reactor ( 12 ), in which a temperature of about 1100 ° C prevails, the complete calcination of the raw meal and the removal of impurities such as Na₂O, K₂O, SO₃ and Cl. The evaporated impurities are discharged together with raw meal dust at the upper end of the reactor ( 12 ) and fed to the cyclone ( 16 ), in which the exhaust gases are dedusted. The separated raw meal dust flows from the cyclone ( 16 ) back into the reactor ( 12 ) via line ( 17 ). The exhaust gases leaving the cyclone ( 16 ) via line ( 18 ) are cooled in a quench device (not shown) and dedusted by means of an electrostatic filter. By using a reactor ( 12 ) with a circulating fluidized bed as a result of the internal circulation of the bed material, such as. B. clinker dust, in the reactor ( 12 ) and by external circulation via the cyclone ( 16 ) for the release of the contaminations conditions favorable mass and heat exchange ratios. If an entrained-flow reactor or a rotary kiln is used instead of the reactor ( 12 ) with a circulating fluidized bed, it is not necessary to apply preheated air to the reactor ( 12 ) as a fluidizing agent. In these cases, the gas atmosphere is drawn off by means of an induced draft.

Das von Verunreinigungen befreite Zementrohmehl läuft über Leitung (19) in das obere Ende des Drehrohrofens (6) und wird in diesem bei ca. 1400°C gebrannt. Der hergestellte Zementklinker wird in dem Klinkerkühler (8) mit Hilfe der darin über Leitung (20) eingeblasenen Luft auf ca. 100°C abgekühlt und über Leitung (21) ausgetragen. Über Leitung (22) wird der Drehrohrofen (6) mit Schweröl beheizt. The cement raw meal freed of impurities runs via line ( 19 ) into the upper end of the rotary kiln ( 6 ) and is burned in it at approx. 1400 ° C. The cement clinker produced is cooled to about 100 ° C. in the clinker cooler ( 8 ) with the aid of the air blown therein via line ( 20 ) and discharged via line ( 21 ). The rotary kiln ( 6 ) is heated with heavy oil via line ( 22 ).

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Abtrennung der Verunreinigungen von dem kalzinierten Rohmehl vor dessen Eintritt in den Drehrohrofen, die in den Drehrohrofen eingebrachte Schwerölmenge und demzufolge auch die austretende Abgasmenge deutlich niedriger ist als bei dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Zement bei dem die Verunreinigungen im Kreislauf geführt und über Bypassmaßnahmen entfernt werden müssen. Darüber hinaus steigt das Ausbringen des Zementklinkers um wenigstens 10%. Durch den geänderten Wärmehaushalt kann der Drehrohrofen (6) in seinen Abmessungen verkleinert ausgebildet werden. Zusätzlich findet eine Reduzierung der Stickoxide statt. Darüber hinaus wird der Klinkerfaktor als Verhältnis von pro Zeiteinheit ausgetragener Klinkermenge zu eingetragener Zementrohmehlmenge deutlich verbessert.The advantages achieved by the invention are in particular that by separating the contaminants from the calcined raw meal before it enters the rotary kiln, the amount of heavy oil introduced into the rotary kiln and, consequently, the amount of exhaust gas escaping is significantly lower than in the conventional process for the production of Cement in which the impurities are circulated and removed by bypass measures. In addition, the output of the cement clinker increases by at least 10%. Due to the changed heat balance, the dimensions of the rotary kiln ( 6 ) can be reduced. In addition, there is a reduction in nitrogen oxides. In addition, the clinker factor as the ratio of the amount of clinker discharged per unit of time to the amount of cement raw meal entered is significantly improved.

Claims

1. Process for the production of cement by preheating the raw meal to temperatures of 720 to 800 ° C, calcining the preheated raw meal at temperatures from 850 to 950 ° C, firing the calcined raw meal in a rotary kiln ( 6 ) at temperatures from 1150 to 1500 ° C, cooling the cement clinker formed in the rotary tube to temperatures of 80 to 250 ° C and recycling the exhaust gas leaving the rotary tube furnace, which has temperatures of 1100 to 1300 ° C, into the calcination ( 3 ), characterized in that the calcined raw meal before the task in the rotary kiln ( 6 ) a reactor ( 12 ), in which it is heated to temperatures of 1000 to 1200 ° C, passes.

2. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gas leaving the reactor ( 12 ) is dedusted in at least one cyclone ( 16 ) and the raw meal dust is returned to the reactor ( 12 ).

3. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gas leaving the reactor ( 12 ) is dedusted in at least one cyclone ( 16 ) and the raw meal dust is wholly or partly eliminated from the cyclone ( 16 ).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the emerging from the clinker cooler ( 8 ) having a temperature of 500-900 ° C air is fed to the reactor ( 12 ) and / or the calcination ( 3 ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the emerging from the clinker cooler ( 8 ), having a temperature of 500-900 ° C air passes through a gas heat exchanger ( 14 ) in which the reactor ( 12th ) supplied air is preheated.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a partial stream of the exhaust gas emerging from the rotary kiln ( 6 ) is passed into the reactor ( 12 ).

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the reactor ( 12 ) calcium chloride is fed.

8. Device for carrying out the method for producing cement according to one of claims 1 to 7, by preheating the raw meal to temperatures of 720 to 800 ° C, calcining the preheated raw meal at temperatures of 850 to 950 ° C, firing the calcined raw meal in a rotary kiln ( 6 ) at temperatures of 1150 to 1500 ° C, cooling the cement clinker formed in the rotary kiln to temperatures of 80 to 250 ° C and recycling the exhaust gas leaving the rotary kiln, having temperatures of 1100 to 1300 ° C, into the calcination, whereby the calcined raw meal passes through a reactor ( 12 ) in the rotary kiln, in which the calcined raw meal is heated to a temperature of 1000 to 1200 ° C., characterized by a preheating device ( 2 ) with a downstream calciner ( 3 ), which with the calciner connected reactor with exhaust gas dedusting device ( 16 ), the discharge of which opens into the rotary kiln, the exhaust gases of the D Rehofen oven and the exhaust air of the clinker cooler ( 8 ) enter the calciner through the floor.

9. The device according to claim 8, characterized by a suspension reactor ( 12 ).

10. The device according to claim 9, characterized by a suspension reactor ( 12 ) with a circulating fluidized bed.

11. The device according to claim 9, characterized in that the reactor ( 12 ) is an entrained flow reactor.

12. The apparatus according to claim 8, characterized in that the reactor ( 12 ) is a rotary kiln.

13. The device according to one of claims 9 to 12, characterized by the Use of one or more of the fuels oil, gas, coal as well Alternative fuels.